CN108195347A - 标尺自读式水准测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种标尺自读式水准测量方法及装置，取消了水准仪的观测读数装置，使现有水准仪简化为仅具有照准及提供水平视线功能的水平照准仪；通过在水准标尺上增设自身观测读数装置使现有水准标尺转变为具有测定直线位移功能的水准测量标尺，从而颠覆性地取消了现有技术的远距离读数，巧妙摆脱了水准标尺分划设计与远距离照准读数的矛盾困境。同时本发明无需再采用专用的复杂的电子编码读数系统，具有成本低、精度高、操作简便的优点，可实现智能化高精度水准测量。
Description
技术领域
本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种可有效提高水准测量读数精度的标尺自读式水准测量方法及装置。
背景技术
现有水准仪测量方法之一是由一个水准仪和两个水准测量标尺配合使用。测量时先将两个水准测量标尺分别置于地面上的A、B两点，再将水准仪设置在A、B两点的中间位置，利用整平后水准仪望远镜的水平视线分别照准水准测量标尺的刻度分划并由设置在水准仪内的观测读数装置读取两个水准测量标尺的标高数值，所测标高数值之差即为地面A、B两点的水准高差。现有的观测读数有人工读数和电子读数两种，人工读数可对普通厘米刻度分划读数，电子读数则需要配置编码刻度分划的标尺及专用CCD来完成。此观测读数方式的不足是：读数分辨率和读数精度与水准仪和标尺之间的距离、望远镜的放大倍率、标尺宽度及标尺分划刻度相关。特别是受标尺分划刻度影响较大：标尺分划刻度过密过细，虽可提高标尺本身刻度分辨率，但给远距离照准读数带来困难甚至无法识别读数，而为读数缩短观测距离又增加了设站数量，导致水准测量整体效率降低；标尺分划刻度过疏过粗，虽可满足远距离照准读数要求，但降低测量分辨率和精度。因此，远距离照准读数（远距离识别区分标尺分划刻度）是现有水准测量方法难以调和的矛盾，也是制约高精度水准测量的主要因素。
发明内容
本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可有效提高水准测量读数精度的标尺自读式水准测量方法及装置。
本发明的技术解决方案是：一种标尺自读式水准测量方法，按照如下步骤进行：
a. 在地面上的A点放置由测量员A操作的水准测量标尺A，在地面上的B点放置由测量员B操作的水准测量标尺B，将由照准员操作的水平照准仪置于A、B两点的中间位置；
b. 由照准员利用整平后水平照准仪的水平视线照准水准测量标尺A，测量员A移动水准测量标尺A上的照准标线A，使照准标线A与水平照准仪A的水平分划线重合，读取照准标线A距离水准测量标尺A底面的高度hA；
c. 由照准员保持高度不变地水平转动水平照准仪并利用整平后水平照准仪的水平视线照准水准测量标尺B，测量员B移动水准测量标尺B上的照准标线B，使照准标线B与水平照准仪B的水平分划线重合，读取照准标线B距离水准测量标尺B底面的高度hB；
d. 计算地面点A和地面点B的高差Δh，Δh=︱hA-hB︱。
一种上述标尺自读式水准测量方法用装置，有水准照准仪和水准测量标尺，所述水准照准仪由壳体、物镜、调焦透镜、自动水平视线补偿器、十字丝分划板、目镜和第一水准器构成，与所述目镜相接有图像传感器，图像传感器的输出与第一电子显示屏及第一无线通讯模块相接；所述水准测量标尺设有竖向柱体，与竖向柱体相接有可沿竖向柱体竖向滑动的照准标线，在竖向柱体上还设有照准标线高度测定装置、第二水准器、第二电子显示屏和第二无线通讯模块，第二电子显示屏与第二无线通讯模块相接。
所述照准标线高度测定装置由人工光学读数指针和固定于竖向柱体表面的竖向高度分划刻度条构成，所述人工光学读数指针与照准标线重合且固定连接。
所述照准标线高度测定装置为电子直线位移测定装置，所述电子直线位移测定装置由移动单元、固定单元和测量单元构成，所述移动单元设有读数基线且与照准标线固定连接，所述固定单元固定在竖向柱体内，所述测量单元与第二电子显示屏相接。
本发明取消了水准仪的观测读数装置，使现有水准仪简化为仅具有照准及提供水平视线功能的水平照准仪；通过在水准标尺上增设自身观测读数装置使现有水准标尺转变为具有测定直线位移功能的水准测量标尺，从而颠覆性地取消了现有技术的远距离读数，巧妙摆脱了水准标尺分划设计与远距离照准读数的矛盾困境。同时本发明无需再采用专用的复杂的电子编码读数系统，具有成本低、精度高、操作简便的优点，可实现智能化高精度水准测量。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例1的使用示意图。
图3是本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图1所示：设有水平照准仪1（由于仅用来照准而不进行读数，为了区别于既照准又读数的传统水准仪，本发明特称为水平照准仪），所述水平照准仪1由壳体1-1、物镜1-2、调焦透镜1-3、自动水平视线补偿器1-4、十字丝分划板1-5、目镜1-6和第一水准器1-7构成，与所述目镜1-6相接有图像传感器1-8，图像传感器1-8的输出与第一电子显示屏1-9及第一无线通讯模块1-10相接；所述水准测量标尺2与现有技术一样设有竖向柱体2-1，与竖向柱体2-1相接有可沿竖向柱体2-1竖向滑动的照准标线2-2，如在竖向柱体2-1套接滑块，在滑块上标出照准标线2-2。在竖向柱体2-1上还设有照准标线高度测定装置2-3、第二水准器2-4、第二电子显示屏2-5和第二无线通讯模块2-6，第二电子显示屏2-5与第二无线通讯模块2-6相接。照准标线高度测定装置2-3采用普通厘米或毫米刻度人工光学读数系统，由人工光学读数指针2-3-1和固定于竖向柱体2-1表面的竖向高度分划刻度条2-3-2构成，人工光学读数指针2-3-1与照准标线2-2重合且固定连接，竖向高度分划刻度条2-3-2可位于竖向柱体2-1背面或侧面，即与照准标线2-2不共面，便于测量员读数。
测量方法如图2所示，按如下步骤进行：
a. 在地面上的A点放置由测量员A操作的水准测量标尺A，在地面上的B点放置由测量员B操作的水准测量标尺B，将由照准员操作的水平照准仪置于A、B两点的中间位置；水准测量标尺A和水准测量标尺B结构及尺寸完全一致，照准标线2-2面向水平照准仪；
b. 由照准员利用整平后水平照准仪的水平视线照准水准测量标尺A，并通过图像传感器1-8将目镜视野图像传给第一电子显示屏1-9显示并由第一无线通讯模块1-10发出无线信号；水准测量标尺A上的第二无线通讯模块2-6接收到第一无线通讯模块1-10发出无线信号并由第二电子显示屏2-5显示，测量员A移动水准测量标尺A上的照准标线A，根据第二电子显示屏2-5显示得图像使照准标线A与水平照准仪A的水平分划线重合，测量员A读取照准标线A距离水准测量标尺A底面的高度hA；
c. 由照准员保持高度不变地水平转动水平照准仪并利用整平后水平照准仪的水平视线照准水准测量标尺B，并通过图像传感器1-8将目镜视野图像传给第一电子显示屏1-9显示并由第一无线通讯模块1-10发出无线信号；水准测量标尺B上的第二无线通讯模块2-6接收到第一无线通讯模块1-10发出无线信号并由第二电子显示屏2-5显示，测量员B移动水准测量标尺B上的照准标线B，根据第二电子显示屏2-5显示得图像使照准标线B与水平照准仪B的水平分划线重合，测量员B读取照准标线B距离水准测量标尺B底面的高度hB；
d. 计算地面点A和地面点B的高差Δh，Δh=︱hA-hB︱。
实施例2：
如图3所示，基本结构如实施例1，与实施例1所不同的是所述标线高度测定装置2-3采用电子直线位移测定装置，如电子尺（直线位移传感器系统或磁栅尺（磁栅尺位移传感器）、光栅尺（光栅尺位移传感器）、容栅尺（容栅传感器）或激光测距系统）或球栅尺等等，由移动单元2-3-3、固定单元2-3-4和测量单元2-3-5构成，移动单元2-3-3设有读数基线2-3-6且与照准标线2-2固定连接，所述固定单元2-3-4固定在竖向柱体2-1内，测量单元2-3-5与第二电子显示屏2-5相接。本实施例采用磁栅尺（磁栅尺位移传感器），移动单元2-3-3及测量单元2-3-5采用磁栅头，固定单元2-3-4采用磁栅条。
测量方法与实施例1的基本相同，所不同的是标线高度测定装置2-3采用了自动电子读数，并实时将读数显示于第二电子显示屏2-5上。
Claims (4)
1.一种标尺自读式水准测量方法，其特征在于按照如下步骤进行：
a. 在地面上的A点放置由测量员A操作的水准测量标尺A，在地面上的B点放置由测量员B操作的水准测量标尺B，将由照准员操作的水平照准仪置于A、B两点的中间位置；
b. 由照准员利用整平后水平照准仪的水平视线照准水准测量标尺A，测量员A移动水准测量标尺A上的照准标线A，使照准标线A与水平照准仪A的水平分划线重合，读取照准标线A距离水准测量标尺A底面的高度hA；
c. 由照准员保持高度不变地水平转动水平照准仪并利用整平后水平照准仪的水平视线照准水准测量标尺B，测量员B移动水准测量标尺B上的照准标线B，使照准标线B与水平照准仪B的水平分划线重合，读取照准标线B距离水准测量标尺B底面的高度hB；
d. 计算地面点A和地面点B的高差Δh，Δh=︱hA-hB︱。
2.一种如权利要求1所述标尺自读式水准测量方法用装置，有水平照准仪（1）和水准测量标尺（2），其特征在于：所述水平照准仪（1）由壳体（1-1）、物镜（1-2）、调焦透镜（1-3）、自动水平视线补偿器（1-4）、十字丝分划板（1-5）、目镜（1-6）和第一水准器（1-7）构成，与所述目镜（1-6）相接有图像传感器（1-8），图像传感器（1-8）的输出与第一电子显示屏（1-9）及第一无线通讯模块（1-10）相接；所述水准测量标尺（2）设有竖向柱体（2-1），与竖向柱体（2-1）相接有可沿竖向柱体（2-1）竖向滑动的照准标线（2-2），在竖向柱体（2-1）上还设有照准标线高度测定装置（2-3）、第二水准器（2-4）、第二电子显示屏（2-5）和第二无线通讯模块（2-6），第二电子显示屏（2-5）与第二无线通讯模块（2-6）相接。
3.根据权利要求2所述标尺自读式水准测量方法用装置，其特征在于：所述照准标线高度测定装置（2-3）由人工光学读数指针（2-3-1）和固定于竖向柱体（2-1）表面的竖向高度分划刻度条（2-3-2）构成，所述人工光学读数指针（2-3-1）与照准标线（2-2）重合且固定连接。
4.根据权利要求2所述标尺自读式水准测量方法用装置，其特征在于：所述照准标线高度测定装置（2-3）为电子直线位移测定装置，所述电子直线位移测定装置由移动单元（2-3-3）、固定单元（2-3-4）和测量单元（2-3-5）构成，所述移动单元（2-3-3）设有读数基线（2-3-6）且与照准标线（2-2）固定连接，所述固定单元（2-3-4）固定在竖向柱体（2-1）内，所述测量单元（2-3-5）与第二电子显示屏（2-5）相接。
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