CN110044380B - 一种角锥棱镜绝对常数测量方法 - Google Patents

一种角锥棱镜绝对常数测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种角锥棱镜绝对常数测量方法，该方法是预先安置激光测距全站仪和测量基座，在测量基座上固定安置平面反射镜，分别测量激光测距全站仪到平面反射镜的第一反射面和第二反射面的距离，然后取出平面反射镜，在测量基座上安装待测角锥棱镜，测量激光测距全站仪到待测角锥棱镜之间的距离后，根据以上测量结果计算待测角锥棱镜的绝对常数。本发明利用平面反射镜对测距激光进行反射，测距激光无需入射反射镜内部，不仅光路缩短，测距激光也不必在反射镜内传播，提高了测量的精度；相比传统三段法，本发明测量的是角锥棱镜的绝对常数而不是全站仪和棱镜的系统常数；本发明对测量场地和测量设备要求不高，易于实施，可靠性及测量精度高。

Description

一种角锥棱镜绝对常数测量方法
技术领域
本发明涉及测绘检测技术领域，尤其涉及一种角锥棱镜绝对常数测量方法。
背景技术
角锥棱镜是全站仪的主要配套器具，棱镜常数是根据棱镜构造确定的一个固有常数，角锥棱镜的棱镜常数和棱镜的安装精度、材质等有很大关系，棱镜常数差异会导致测量系统误差的产生。棱镜常数的测定方法很多，按照是否需要精密已知基线，可以分为两大类：一是需要知道基线精确长度或两点精确坐标的直接对比法；二是无需已知基线长度的分段解析法，分段解析法常用的有三段解析或者六段解析等。直接对比法一般在室内使用，将铟瓦钢尺一端固定，另一端用滑轮悬挂重锤，将全站仪对准钢尺的零刻度线，棱镜中心对准钢尺另一整数刻划，构成已知基线，改变棱镜位置得到不同的距离测量值，然后测量水平距离，观测值与已知值的差值即为棱镜常数；分段解析法是用全站仪标定一条直线，在直线上设置测量点并将直线分段，按全组合法观测每条线段的实际测量值，往返观测取平均值，计算棱镜常数。
常用的三段法测量是利用短边测量中两条边和一条边中存在一个常数差来测量棱镜常数，但是三段法的测量实质上是全站仪和棱镜这套系统的常数，由于全站仪一般都有1—3mm的加常数误差，三段法测量的棱镜常数并不能完全代表角锥棱镜的绝对常数，当角锥棱镜与其他全站仪配合测量时，系统加常数发生变化，会给全站仪测量带来较大误差。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种精度较高的角锥棱镜绝对常数测量方法。
本发明的技术方案是这样实现的：一种角锥棱镜绝对常数测量方法，包括以下步骤：
S1：分别架设激光测距全站仪A和测量基座B，使激光测距全站仪A和测量基座B的底面水平布置，激光测距全站仪A和测量基座B位于同一直线上且间距保持不变；
S2：将双面镀膜的平面反射镜C竖直的插入测量基座B的强制对中安装孔中，平面反射镜C具有两个相互平行的第一反射面M1和第二反射面M2；将第一反射面M1正对激光测距全站仪A的方向；
S3：将激光测距全站仪A照准平面反射镜C的旋转中心，对激光测距全站仪A进行设定；调整测量基座B的角螺旋和旋转轴，将激光测距全站仪A的激光指示反射回激光测距全站仪A的望远镜中心位置，测量激光测距全站仪A到第一反射面M1的距离；
S4：保持激光测距全站仪A照准平面反射镜C的旋转中心，旋转平面反射镜C并使平面反射镜C的第二反射面M2正对激光测距全站仪A的方向；使第二反射面M2将激光测距全站仪A的激光指示反射回激光测距全站仪A的望远镜中心位置，测量激光测距全站仪A到第二反射面M2的距离；
S5：计算激光测距全站仪A到测量基座B中心的绝对距离；
S6：从测量基座B中取出平面反射镜C，将待测的角锥棱镜插入测量基座 B的强制对中安装孔中，使待测角锥棱镜正对准激光测距全站仪A，再次对激光测距全站仪A进行设定；测量激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离；
S7：根据激光测距全站仪A到测量基座B安装中心的绝对距离与激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离计算待测角锥棱镜的绝对常数。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤S3对激光测距全站仪A进行设定，是指激光测距全站仪A的气象设定和观测条件一致，反射目标为棱镜，测距模式设置为精测模式，天顶距等于90°00＇00＂。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述激光测距全站仪A到测量基座B 安装中心的绝对距离计算公式为：
Figure BDA0002033533730000021
其中L0为激光测距全站仪A到测量基座B安装中心的绝对距离；
Figure BDA0002033533730000031
为激光测距全站仪A到第一反射面M1的距离的十次测量平均值；
Figure BDA0002033533730000032
为激光测距全站仪A到第二反射面M2的距离的十次测量平均值；
Figure BDA0002033533730000033
为平面反射镜C的厚度的十次测量平均值。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤S6中再次对激光测距全站仪 A进行设定，是将反射目标设置为棱镜模式，其他设置保持不变。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述待测角锥棱镜的绝对常数计算公式为：
Figure BDA0002033533730000034
其中
Figure BDA0002033533730000035
为激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离的十次测量平均值。
本发明提供的一种角锥棱镜绝对常数测量方法，相对于现有技术，具有以下有益效果：
(1)本发明利用平面反射镜对测距激光进行反射，测距激光无需入射反射镜内部，不仅光路缩短，测距激光也不必在反射镜内传播，提高了测量的精度；
(2)本发明相比传统三段法，测量的是角锥棱镜的绝对常数而不是全站仪和棱镜的系统常数；
(3)本发明对测量场地和测量设备要求不高，易于实施，可靠性及测量精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种角锥棱镜绝对常数测量方法的激光测距全站仪A、测量基座B和平面反射镜C的组合状态前视图；
图2为本发明一种角锥棱镜绝对常数测量方法的激光测距全站仪A、测量基座B和待测角锥棱镜的组合状态前视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供了一种角锥棱镜绝对常数测量方法，该方法包括以下步骤：
S1：分别架设激光测距全站仪A和测量基座B，使激光测距全站仪A和测量基座B的底面水平布置，激光测距全站仪A和测量基座B位于同一直线上且间距保持不变；测量基座B可绕着其竖直中心轴转动；
S2：将双面镀膜的平面反射镜C竖直的插入测量基座B的强制对中安装孔中，平面反射镜C具有两个相互平行的第一反射面M1和第二反射面M2；将第一反射面M1正对激光测距全站仪A的方向；
S3：将激光测距全站仪A照准平面反射镜C的旋转中心，对激光测距全站仪A进行设定：将激光测距全站仪A的温度设定气象设定和观测条件一致，反射目标为棱镜，测距模式设置为精测模式，天顶距等于90°00＇00＂；
调整测量基座B的角螺旋和旋转轴，将激光测距全站仪A的激光指示反射回激光测距全站仪A的望远镜中心位置，测量激光测距全站仪A到第一反射面 M1的距离；
S4：保持激光测距全站仪A照准平面反射镜C的旋转中心，旋转平面反射镜C并使平面反射镜C的第二反射面M2正对激光测距全站仪A的方向；使第二反射面M2将激光测距全站仪A的激光指示反射回激光测距全站仪A的望远镜中心位置，测量激光测距全站仪A到第二反射面M2的距离；
S5：计算激光测距全站仪A到测量基座B中心的绝对距离；
计算公式为：
Figure BDA0002033533730000051
其中L0为激光测距全站仪A到测量基座B安装中心的绝对距离；
Figure BDA0002033533730000052
为激光测距全站仪A到第一反射面M1的距离的十次测量平均值；
Figure BDA0002033533730000053
为激光测距全站仪A到第二反射面M2的距离的十次测量平均值；
Figure BDA0002033533730000054
为平面反射镜C的厚度的十次测量平均值；
S6：从测量基座B中取出平面反射镜C，将待测的角锥棱镜插入测量基座 B的强制对中安装孔中，使待测角锥棱镜正对准激光测距全站仪A，再次对激光测距全站仪A进行设定，将反射目标设置为棱镜模式，其他设置保持不变；测量激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离；
S7：根据激光测距全站仪A到测量基座B安装中心的绝对距离与激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离计算待测角锥棱镜的绝对常数；具体的，待测角锥棱镜的绝对常数计算公式为：
Figure BDA0002033533730000055
其中
Figure BDA0002033533730000056
为激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离的十次测量平均值。
为进一步提高本发明测量的精度和可靠性，激光测距全站仪A的测距精度优于1mm+1.5×D ppm，D为测量的距离，单位km。测量基座B的棱镜安装精度优于0.1mm，平面反射镜C的第一反射面M1和第二反射面M2的平面度优于0.1mm。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种角锥棱镜绝对常数测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：分别架设激光测距全站仪A和测量基座B，使激光测距全站仪A和测量基座B的底面水平布置，激光测距全站仪A和测量基座B位于同一直线上且间距保持不变；
S2：将双面镀膜的平面反射镜C竖直的插入测量基座B的强制对中安装孔中，平面反射镜C具有两个相互平行的第一反射面M1和第二反射面M2；将第一反射面M1正对激光测距全站仪A的方向；
S3：将激光测距全站仪A照准平面反射镜C的旋转中心，对激光测距全站仪A进行设定；调整测量基座B的角螺旋和旋转轴，将激光测距全站仪A的激光指示反射回激光测距全站仪A的望远镜中心位置，测量激光测距全站仪A到第一反射面M1的距离；
S4：保持激光测距全站仪A照准平面反射镜C的旋转中心，旋转平面反射镜C并使平面反射镜C的第二反射面M2正对激光测距全站仪A的方向；使第二反射面M2将激光测距全站仪A的激光指示反射回激光测距全站仪A的望远镜中心位置，测量激光测距全站仪A到第二反射面M2的距离；
S5：根据激光测距全站仪A到第一反射面M1的距离、激光测距全站仪A到第二反射面M2的距离和平面反射镜C的厚度计算激光测距全站仪A到测量基座B中心的绝对距离；
S6：从测量基座B中取出平面反射镜C，将待测的角锥棱镜插入测量基座B的强制对中安装孔中，使待测角锥棱镜正对准激光测距全站仪A，再次对激光测距全站仪A进行设定；测量激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离；
S7：根据激光测距全站仪A到测量基座B安装中心的绝对距离与激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离计算待测角锥棱镜的绝对常数。
2.如权利要求1所述的一种角锥棱镜绝对常数测量方法，其特征在于：所述步骤S3对激光测距全站仪A进行设定，是指激光测距全站仪A的气象设定和观测条件一致，反射目标为棱镜，测距模式设置为精测模式，天顶距等于90°00＇00＂。
3.如权利要求1所述的一种角锥棱镜绝对常数测量方法，其特征在于：所述激光测距全站仪A到测量基座B安装中心的绝对距离计算公式为：
Figure FDA0002574280570000021
其中L0为激光测距全站仪A到测量基座B安装中心的绝对距离；
Figure FDA0002574280570000022
为激光测距全站仪A到第一反射面M1的距离的十次测量平均值；
Figure FDA0002574280570000023
为激光测距全站仪A到第二反射面M2的距离的十次测量平均值；
Figure FDA0002574280570000024
为平面反射镜C的厚度的十次测量平均值。
4.如权利要求3所述的一种角锥棱镜绝对常数测量方法，其特征在于：所述待测角锥棱镜的绝对常数计算公式为：
Figure FDA0002574280570000025
其中
Figure FDA0002574280570000026
为激光测距全站仪A到待测角锥棱镜之间的距离的十次测量平均值；待测角锥棱镜的绝对常数为m。
5.如权利要求1所述的一种角锥棱镜绝对常数测量方法，其特征在于：所述步骤S6中再次对激光测距全站仪A进行设定，是将反射目标设置为棱镜模式，其他设置保持不变。
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