CN110017824B - 一种便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置及其测量方法，涉及工程测量技术领域，包括可伸缩测量标杆以及设置在可伸缩测量标杆上的水准圆气泡、半圆量角器、指向尺、定向测距仪，定向测距仪和指向尺的尾端均通过连接结构设置在可伸缩测量标杆上。本发明装置便于携带，而且外形整体呈圆柱形，外形简洁，坚固耐用，不易损坏；在测量隐蔽点平面坐标时，减少搬动仪器的次数，并能在测量现场快速展开测量，提高外业工作效率；本发明测量方法运用全等三角形边角边判定定理，能够快速获取隐蔽点平面坐标数据，测量隐蔽点平面坐标准确，而且整体测量速度快。

Description

一种便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及工程测量技术领域，具体来说是一种便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置及其测量方法。
背景技术
目前在城市建筑密集地区，测量1：500，1：1000大比例地形图，针对地形测量时所遇到的测区，GPS信号接收困难时,主要依靠全站仪测量。但由于障碍物较多，通视条件较差，隐蔽点平面坐标难以直接观测，测量隐蔽点平面坐标时，需频繁布设图根点及支导线点，同时采用全站仪支导线法测量，频繁搬动仪器，仪器搬动次数也相应增加，较费时费力，外业工作效率较低下，且易出现返工现象。
因此，现有技术中，测量人员一直在想改变这种测量现状，设计一种便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置及其测量方法尤为重要。
发明内容
本发明提供一种便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置及其测量方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置，包括可伸缩测量标杆以及依次设置在可伸缩测量标杆上的水准圆气泡、半圆量角器、指向尺、定向测距仪，所述定向测距仪和指向尺的尾端均通过连接结构设置在所述可伸缩测量标杆上。
优选的，所述可伸缩测量标杆分为上杆和下杆，所述上杆可伸缩的设置在所述下杆上；在上杆和下杆的连接部位，下杆套设在上杆上；所述上杆的顶端设有用于放置全站仪凌镜的凹槽，所述下杆底端的形状为圆锥形；所述半圆量角器、指向尺、定向测距仪位于所述下杆的上部，且在工作状态下均垂直于下杆。
优选的，所述可伸缩测量标杆的形状为圆柱状，圆柱直径长度为20mm，所述上杆的长度为1000mm，所述下杆的长度为1500mm，且距底端1100mm处设有用于固定半圆量角器的外螺纹。
优选的，所述定向测距仪为激光测距仪，其全长长度为200mm，有效测量距离为20m，距尾端30mm处具有折叠结构，所述定向测距仪的形状为柱状体，其截面为正方形，截面边长为10mm，所述定向测距仪上设有中心线。
优选的，所述半圆量角器的半径长度为200mm,厚度为5mm，最小刻度为20分，圆心处设有圆环，圆环内径上设有用于与所述下杆连接的螺纹，所述半圆量角器材质为透明塑料。
优选的，所述圆锥形的锥角度为30℃。
优选的，所述水准圆气泡固定连接在所述下杆上部，所述水准圆气泡的厚度为20mm，形状为圆形，该圆形直径的长度为20mm。
优选的，所述指向尺是截面为正方形的柱状体，长度为200mm，截面边长为10mm，所述指向尺的尺面设有中心线，所述指向尺的尾端具有与下杆连接的连接结构，指向端设置有瞄准线，距尾端30mm处具有折叠结构。
优选的，所述可伸缩测量标杆、连接结构、指向尺的材质均为碳素材料。
一种利用所述便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，包括以下步骤：
S1、将全站仪架设于已知A点，得到A点坐标：XA，YA；并完成对中及定向工作；
S2、将便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置置于B点，并保持垂直状态，而且利用全站仪测量B点坐标：XB，YB；
S3、将指向尺指向全站仪视线方向；
S4、将定向测距仪指向待测点C，即通过定向测距仪量取BC长度LBC；
S5、通过半圆量角器读取AB和BC线之间的夹角∠ABC，运用全等三角形边角边判定定理可知C点为唯一点，然后求取C点平面坐标，
公式如下：
①、aAB位于坐标系第一象限时，
Figure BDA0002055678940000031
②、aAB位于坐标系第二象限时，
Figure BDA0002055678940000032
③、aAB位于坐标系第三象限时，
Figure BDA0002055678940000033
④、aAB位于坐标系第四象限时，
Figure BDA0002055678940000034
根据方位角传递公式，计算B点-C点连线方位角aBC,公式如下：
①当C点位于AB方向线右侧：aBC＝aAB+180-∠ABC
②当C点位于AB方向线左侧：aBC＝aAB+180+∠ABC
根据已知B点坐标,BC方位角，BC长度，由坐标正算公式，计算C点平面坐标,公式如下：
XC＝XB+LBCcos(aBC)，
YC＝YB+LBCsin(aBC)。
有益效果
本发明便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置整体重量及体积较小，便于携带，而且外形整体呈圆柱形，外形简洁，坚固耐用，不易损坏；在测量隐蔽点平面坐标时，减少搬动仪器的次数，并能在测量现场快速展开测量，提高外业工作效率；本发明测量方法运用全等三角形边角边判定定理，能够快速获取隐蔽点平面坐标数据，测量隐蔽点平面坐标准确，在有效测量距离内所测量的数据精度满足相关规范要求，而且整体测量速度快，提高了工作效率，本发明装置成本低、操作简便，测量方法简单，具有适用性广的特点。
附图说明
图1为本发明装置整体侧视结构示意图；
图2为本发明装置整体俯视结构示意图；
图3为本发明指向尺俯视结构示意图；
图4为本发明指向尺侧视结构示意图；
图5为本发明定向测距仪俯视结构示意图；
图6为本发明定向测距仪侧视结构示意图；
图7为本发明连接结构俯视结构示意图；
图8为本发明连接结构侧视结构示意图；
图9为本发明测量方法的测量原理图。
其中，1、定向测距仪；2、半圆量角器；3、水准圆气泡；4、指向尺；5、折叠结构；6、连接结构；7、下杆；71、上杆；72、圆锥形；8、凹槽。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
实施例中，根据已知点A和B的坐标，通过坐标反算，计算A点-B点连线的方位角aAB(方位角：由坐标轴的正北方向起始，按顺时针方向转到直线所夹的水平角称为该直线的坐标方位角)。
如图1、图2所示，本发明便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置，包括可伸缩测量标杆以及依次设置在可伸缩测量标杆上的水准圆气泡3、半圆量角器2、指向尺4、定向测距仪1，定向测距仪1和指向尺4的尾端均通过连接结构6设置在可伸缩测量标杆上(连接结构6如图7、图8所示)。
可伸缩测量标杆分为上杆71和下杆7，上杆71可伸缩的设置在下杆7上；在上杆71和下杆7的连接部位，下杆7套设在上杆71上；上杆71的顶端设有用于放置全站仪凌镜的凹槽8，下杆7底端的形状为圆锥形72，圆锥形72的设计能够提高了整个测量装置的稳定性，不易倒，且圆锥形72的锥角度为30℃；半圆量角器2、指向尺4、定向测距仪1位于下杆7的上部，且在工作状态下均垂直于上杆71和下杆7。
可伸缩测量标杆的形状为圆柱状，圆柱直径长度为20mm，上杆71的长度为1000mm，下杆7的长度为1500mm，且距底端1100mm处设有用于固定半圆量角器2的外螺纹。
(如图5、图6所示)定向测距仪1为激光测距仪，其全长长度为200mm，有效测量距离为20m，距尾端30mm处具有折叠结构5，定向测距仪1的形状为柱状体，其截面为正方形，截面边长为10mm，定向测距仪1上设有中心线，且在工作状态下，该中心线延长方向指向可伸缩测量标杆，即上杆71和下杆7。
半圆量角器2的半径长度为200mm,厚度为5mm，最小刻度为20分，圆心处设有圆环，圆环内径上设有有用于与下杆7连接的螺纹，半圆量角器2材质为透明塑料。
水准圆气泡3固定连接在下杆7上部，水准圆气泡3的厚度为20mm，形状为圆形，该圆形直径的长度为20mm。(如图3、图4所示)指向尺4是截面为正方形的柱状体，长度为200mm，截面边长为10mm，指向尺4的尺面设有中心线，且在工作状态时，该中心线延长方向指向可伸缩测量标杆，即上杆71和下杆7，指向尺4的尾端具有与下杆7连接的连接结构6，指向端设置有瞄准线，距尾端30mm处具有折叠结构5。
可伸缩测量标杆、连接结构6、指向尺4的材质均为碳素材料。
测量原理图如图9所示，其中，A点，C点不能互相通视，在A点架设全站仪不能直接测量出C点坐标，而A点和B点能通视，可用全站仪直接测量出B坐标，根据本装置所获取的∠ABC及BC长度，再由上述列出的计算步骤即可计算出C点的平面坐标。
具体的测量方法，包括以下步骤：
S1、将全站仪架设于已知A点，得到A点坐标：XA，YA；并完成对中及定向工作；
S2、将便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置置于B点，并保持垂直状态，而且利用全站仪测量B点坐标：XB，YB；
S3、将指向尺指向全站仪视线方向；
S4、将定向测距仪指向待测点C，即通过定向测距仪量取BC长度LBC；
S5、通过半圆量角器2读取AB和BC线之间的夹角∠ABC，运用全等三角形边角边判定定理可知C点为唯一点，然后求取C点平面坐标，
公式如下：
①、aAB位于坐标系第一象限时，
Figure BDA0002055678940000061
②、aAB位于坐标系第二象限时，
Figure BDA0002055678940000062
③、aAB位于坐标系第三象限时，
Figure BDA0002055678940000063
④、aAB位于坐标系第四象限时，
Figure BDA0002055678940000064
根据方位角传递公式，计算B点-C点连线方位角aBC,公式如下：
①当C点位于AB方向线右侧：aBC＝aAB+180-∠ABC
②当C点位于AB方向线左侧：aBC＝aAB+180+∠ABC
根据已知B点坐标,BC方位角，BC长度，由坐标正算公式，计算C点平面坐标,公式如下：
XC＝XB+LBCcos(aBC)，
YC＝YB+LBCsin(aBC)。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于，所述便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置，包括可伸缩测量标杆以及依次设置在可伸缩测量标杆上的水准圆气泡、半圆量角器、指向尺、定向测距仪，所述定向测距仪和指向尺的尾端均通过连接结构设置在所述可伸缩测量标杆上，所述测量方法包括以下步骤：
S1、将全站仪架设于已知A点，得到A点坐标：XA，YA；并完成对中及定向工作；
S2、将便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置置于B点，并保持垂直状态，而且利用全站仪测量B点坐标：XB，YB；
S3、将指向尺指向全站仪视线方向；
S4、将定向测距仪指向待测点C，即通过定向测距仪量取BC长度LBC；
S5、通过半圆量角器读取AB和BC线之间的夹角∠ABC，运用三角形边角边判定定理可知C点为唯一点，然后求取C点平面坐标，公式中aAB表示A点-B点连线的方位角，即是根据已知点A和B的坐标，通过坐标反算，计算A点-B点连线的方位角aAB；
公式如下：
①、aAB位于坐标系第一象限时，
Figure FDA0002921304100000011
②、aAB位于坐标系第二象限时，
Figure FDA0002921304100000012
③、aAB位于坐标系第三象限时，
Figure FDA0002921304100000013
④、aAB位于坐标系第四象限时，
Figure FDA0002921304100000014
根据方位角传递公式，计算B点-C点连线方位角aBC,公式如下：
①当C点位于AB方向线右侧：aBC＝aAB+180-∠ABC
②当C点位于AB方向线左侧：aBC＝aAB+180+∠ABC
根据已知B点坐标,BC方位角，BC长度，由坐标正算公式，计算C点平面坐标,公式如下：
XC＝XB+LBCcos(aBC)，
YC＝YB+LBCsin(aBC)。
2.根据权利要求1所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述可伸缩测量标杆分为上杆和下杆，所述上杆可伸缩的设置在所述下杆上；在上杆和下杆的连接部位，下杆套设在上杆上；所述上杆的顶端设有用于放置全站仪凌镜的凹槽，所述下杆底端的形状为圆锥形；所述半圆量角器、指向尺、定向测距仪位于所述下杆的上部，且在工作状态下均垂直于下杆。
3.根据权利要求2所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述可伸缩测量标杆的形状为圆柱状，圆柱直径长度为20mm，所述上杆的长度为1000mm，所述下杆的长度为1500mm，且距底端1100mm处设有用于固定半圆量角器的外螺纹。
4.根据权利要求2所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述定向测距仪为激光测距仪，其全长长度为200mm，有效测量距离为20m，距尾端30mm处具有折叠结构，所述定向测距仪的形状为柱状体，其截面为正方形，截面边长为10mm，所述定向测距仪上设有中心线。
5.根据权利要求2所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述半圆量角器的半径长度为200mm,厚度为5mm，最小刻度为20分，圆心处设有圆环，圆环内径上设有用于与所述下杆连接的螺纹，所述半圆量角器材质为透明塑料。
6.根据权利要求2所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述圆锥形的锥角度为30℃。
7.根据权利要求2所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述水准圆气泡固定连接在所述下杆上部，所述水准圆气泡的厚度为20mm，形状为圆形，该圆形直径的长度为20mm。
8.根据权利要求2所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述指向尺是截面为正方形的柱状体，长度为200mm，截面边长为10mm，所述指向尺的尺面设有中心线，所述指向尺的尾端具有与下杆连接的连接结构，指向端设置有瞄准线，距尾端30mm处具有折叠结构。
9.根据权利要求2所述的一种利用便携式辅助测量隐蔽点平面坐标的装置进行隐蔽点平面坐标的测量方法，其特征在于：所述可伸缩测量标杆、连接结构、指向尺的材质均为碳素材料。
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