CN110736452A - 一种应用于控制测量领域的导线测量方法及系统 - Google Patents
一种应用于控制测量领域的导线测量方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供的应用于控制测量领域的导线测量方法及系统，通过在在前N个镜站点上分别设置镜站标志，并分别在其两侧进行测量，然后将每次测量N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置到所述第N个的下一个镜站点上，进而每次分别在N个镜站点连线的两侧进行观测，在不改变地面导线点形式和布设位置的前提下，利用常规测量设备以与现有不同的观测方式组建新的控制网图形，通过该控制网图形经过平差得到的导线点平差坐标，精度比常规导线提高2～3倍，同时，这种新型导线外业观测比常规导线增强了灵活性，避免了在镜站点之间视线受阻时无法观测的情形发生，突破了在人员、车流密集地区及施工环境复杂条件下进行导线外业观测的效率瓶颈。
Description
技术领域
本发明涉及工程测量技术领域，特别涉及一种应用于控制测量领域的导线测量方法及系统。
背景技术
导线是城市轨道交通、房屋建筑及市政等工程测量领域常用的控制测量形式，按布设形状常划分为附合导线、闭合导线和支导线三种形式。导线点一般设置成地面点形式。导线观测时常使用一台含三角架的全站仪和两套带三角架的觇牌及棱镜组，从导线一端起在连续三个或三个以上导线点上按“觇牌-全站仪-觇牌”空间布局同时架设三角架及相应设备按一定技术要求进行夹角、距离观测，并沿导线前进方向逐站向前推进(移站)，直至完成所有测站观测。这种逐站测量模式导致每次移站后都要对地面导线点进行重新对中，受对点设备和操作人员能力限制，觇牌和全站仪的对中误差只能控制在一定范围内很难再减小，更无法完全消除。有技术人员曾提出“三联脚架法”观测，虽然有效降低了对中误差，但对设备和人员操作提出了更严格的要求，缺乏通用性。另外，三种形式的导线往往平差后点位精度较低且不均匀，尤其是支导线随导线的延长点位横向误差累积显著，这些都严重影响了导线在精密工程控制测量方面的应用，甚至造成了许多工程质量事故的发生。最后，许多市政工程如城市轨道交通工程的地面精密导线不可避免地穿越人车密集的城市道路或分布在其周边，外业观测往往因通视受阻造成作业效率急剧下降，长期找不到好的解决办法。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种应用于控制测量领域的导线测量方法，在不改变地面导线点形式和布设位置的前提下，利用常规测量设备以与现有不同的观测方式组建新的控制网图形，通过该控制网图形经过平差得到的导线点平差坐标，精度比常规导线提高2～3倍，同时，这种新型导线外业观测比常规导线增强了灵活性，避免了在镜站点之间视线受阻时无法观测的情形发生，突破了在人员、车流密集地区及施工环境复杂条件下进行导线外业观测的效率瓶颈。
第一方面实施例中，一种应用于控制测量领域的导线测量方法，包括：
设置多个镜站点，所述多个镜站点连成的折线形成所述导线；
在前N个镜站点上分别设置镜站标志；
执行迭代测量操作，通过测量仪对设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，然后将镜站标志的N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置在该N个镜站点的最后一个镜站点相邻的下一个镜站点上形成变更的N个设置镜站标志的镜站点，通过测量仪对变更的设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，直至完成最后N个镜站点的两侧观测，N为大于等于3的正整数。
第二方面实施例中，一种应用于控制测量领域的导线测量系统，包括：
镜站点设置模块，设置多个镜站点，所述多个镜站点连成的折线形成所述导线；
镜站标志设置模块，在前N个镜站点上分别设置镜站标志；
迭代测量模块，执行迭代测量操作，通过测量仪对设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，然后将镜站标志的N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置在该N个镜站点的最后一个镜站点相邻的下一个镜站点上形成变更的N个设置镜站标志的镜站点，通过测量仪对变更的设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，直至完成最后N个镜站点的两侧观测，N为大于等于3的正整数。
本发明的有益效果：
本发明提供的应用于控制测量领域的导线测量方法及系统，通过在在前N个镜站点上分别设置镜站标志，并分别在其两侧进行测量，然后将每次测量N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置到所述第N个的下一个镜站点上，进而每次分别在N个镜站点连线的两侧进行观测，在不改变地面导线点形式和布设位置的前提下，利用常规测量设备以与现有不同的观测方式组建新的控制网图形，通过该控制网图形经过平差得到的导线点平差坐标，精度比常规导线提高2～3倍，同时，这种新型导线外业观测比常规导线增强了灵活性，避免了在镜站点之间视线受阻时无法观测的情形发生，突破了在人员、车流密集地区及施工环境复杂条件下进行导线外业观测的效率瓶颈。
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示出了本申请实施例提供的导线观测形式之一---附合导线。
图2示出了本申请实施例提供的导线观测形式之二---闭合导线。
图3示出了本申请实施例提供的导线观测形式之三---支导线。
图4a示出了本申请实施例提供的导线的附合导线或支导线的端点边条件示意图。
图4b示出了本申请实施例提供的导线的附合导线或支导线的中间边条件示意图。
图5a示出了本申请实施例提供的按A角推算的导线的左右折角和条件示意图。
图5b示出了本申请实施例提供的按B、C角推算的导线的左右折角和条件示意图。
图6a示出了本申请实施例提供的导线之附合导线的方位角闭合差按导线左侧观测数据推算示意图。
图6b示出了本申请实施例提供的导线之附合导线的方位角闭合差按导线左侧观测数据推算示意图。
图7a示出了本申请实施例提供的导线之闭合导线的方位角闭合差按闭合导线外环观测数据推算示意图。
图7b示出了本申请实施例提供的导线之闭合导线的方位角闭合差按闭合导线内环观测数据推算示意图。
图8a示出了本申请实施例提供的附合导线X和Y坐标增量闭合差示意图。
图8b示出了本申请实施例提供的闭合导线X和Y坐标增量闭合差示意图。
图9a至图9d示出本申请具体场景中的比对示意图。
图10示出本申请实施例提供的一种应用于控制测量领域的导线测量方法流程示意图。
图11示出图10中的步骤S300的具体流程示意图。
图12示出本申请实施例提供的一种应用于控制测量领域的导线测量系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。
本申请第一方面实施例提供一种应用于控制测量领域的导线测量方法，如图10所示，包括：
S100：设置多个镜站点，所述多个镜站点连成的折线形成所述导线；
S200：在前N个镜站点上分别设置镜站标志；
S300：执行迭代测量操作，通过测量仪对设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，然后将镜站标志的N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置在该N个镜站点的最后一个镜站点相邻的下一个镜站点上形成变更的N个设置镜站标志的镜站点，通过测量仪对变更的设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，直至完成最后N个镜站点的两侧观测，N为大于等于3的正整数。
本方面提供的应用于控制测量领域的导线测量方法，通过在在前N个镜站点上分别设置镜站标志，并分别在其两侧进行测量，然后将每次测量N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置到所述第N个的下一个镜站点上，进而每次分别在N个镜站点连线的两侧进行观测，在不改变地面导线点形式和布设位置的前提下，利用常规测量设备以与现有不同的观测方式组建新的控制网图形，通过该控制网图形经过平差得到的导线点平差坐标，精度比常规导线提高2～3倍，同时，这种新型导线外业观测比常规导线增强了灵活性，避免了在镜站点之间视线受阻时无法观测的情形发生，突破了在人员、车流密集地区及施工环境复杂条件下进行导线外业观测的效率瓶颈。
下面对本方面实施例进行详细说明。
在一实施例中，针对每一次的观测，如图11所示，具体包括：
S301：将测量仪设置在所述镜站标志对应的镜站点所在连线的一侧并且可同时观测到N个镜站点的位置，同时进行测量仪整平和测量参数设置，然后分别将测量仪照准每个镜站点对应的棱镜中心，采用测回法进行多方向多测回观测操作，获得其中一侧观测数据，
S302：将测量仪设置在所述镜站标志对应的镜站点所在连线的另一侧并且可同时观测到N个镜站点的位置，同时进行测量仪整平和测量参数设置，然后分别将测量仪照准每个镜站点对应的棱镜中心，采用测回法进行多方向多测回观测操作，获得其中另一侧观测数据。
具体实施时，测量仪可以是全站仪，即全站型电子测距仪(Electronic TotalStation)，测量设备采用一台全站仪和三角架组合、三组觇牌棱镜及脚架组合，外业观测(附合导线见附图1，闭合导线见附图2，支导线见附图3)步骤如下：
第一组观测从导线的一端开始，在连续三个或三个以上导线点上同时架设觇牌，全站仪首先架设在中间导线点附近三个或三个以上导线点连线的一侧(如右侧)且能够同时观测到三个或三个以上导线点的任意位置，仪器整平、设置好相应气压、温度及测站定向参数后，分别照准第一、二、三导线点对应棱镜中心，以全圆法进行三方向2～4测回(根据相关规范各等级导线技术要求确定)角度、距离观测。一侧测站观测完毕，移站到导线的另一侧(如左侧)，以和右侧类似的方式自由设站，三个觇牌架站位置不动，仅将棱镜旋转对准全站仪，进行右侧三方向2～4测回观测直至完成。
第二组观测：全站仪移站到第三个或三个以上导线点附近的左侧，准备设站。这时注意第二、三导线点上觇牌不动，仅将第一导线点上的觇牌搬迁至第四导线点上安置好。这时再适当调整测站到能够同时观测到第二、三、四导线点的位置，按前述相同的步骤整平、设置参数、设站定向完成自由设站，将三个或三个以上导线点上的觇牌及棱镜同时旋转对准完成设站的全站仪，然后进行左侧测站三方向2～4测回角度、距离观测。左侧观测完毕将仪器移站到导线右侧，以类似方法自由设站、旋转觇牌及棱镜及进行角度和距离观测。
剩余观测：剩余各组观测按与第二组观测类似的方式进行。每组观测合计设站两次、搬迁和安置觇牌一套，固定觇牌位置两套，每套觇牌棱镜旋转、照准全站仪方向2次。依此类推进行各组观测直到最后一组观测完成。
一实施例中，为提高外业观测和数据处理的准确性和效率，可采取以下措施：
(1)观测仪器采用具有双轴自动补偿功能及轴系校准程序、可实时输入温度气压参数、具有自动目标搜索、自动目标照准(ATR)、自动观测、自动记录功能的高端全站仪(测量机器人)如莱卡TS60(标称精度为测角0.5″，测距1+1.5ppm)等。
(2)照准装置采用含有与全站仪相匹配棱镜且安置后棱镜光路中心与地面导线点中心一致的觇牌，确保在脚架及觇牌基座安置到位情况下将棱镜转动到不同方向时，测角、测距的中心位置保持不变。
(3)观测前在测区附近稳定场所进行严格的三轴误差、电子汽泡及ATR校准。
(4)观测时，打开全站仪电子气泡的自动双轴补偿；每站观测前实测仪器周边气压、温度并输入全站仪进行实时测距气象改正；设置正确的棱镜类型和测距模式。
(5)观测时使用机载多测回测角软件，利用驱动马达和自动目标识别(ATR)功能，实现人工学习测量和全站仪自动测量、自动记录。观测前设置好各项外业限差，观测超限时可实时进行人工干预处理，确保外业观测数据合格；结合莱卡测量办公室(LGO)软件实现观测数据自动预处理。
(6)在高程起伏变化较大的地区，考虑大气折光改正和地球曲率改正；并将水平边长归算到测区平均高程面，使导线计算模型更加合理。
一实施例中，当完成导线测量后，可以执行内业数据处理工作：对采集的所有观测数据进行平差处理，得到导线的各条件下的闭合差及其限差。
平差计算分为两类，可根据需要选用：第一类为简易平差，即按步骤对各项闭合差逐一进行计算、调整，最后按导线坐标推算公式计算各导线点近似坐标。第二类为严密平差，即利用计算机智能平差软件按照录入观测数据、坐标概算、闭合差计算、迭代平差步骤进行。
简易平差即闭合差计算、调整和近似坐标计算，过程如下。
闭合差计算。本申请的各项闭合差包括如下几类：(1)推算的重复边条件；(2)左右折角和或重复折角条件；(3)方位角附(闭)合条件，仅适合附(闭)合导线；(4)X和Y坐标增量附(闭)合条件，仅适合附(闭)和导线。其中第(1)、(2)项闭合差是本方面实施例中形成的导线所特有的(下面为了区分，对本申请中形成的导线称之为新型导线)，第(3)、(4)项闭合差是本申请形成的导线和常规导线所共有的，对于所述新型导线具有不同的表达形式。各项闭合差计算、限差及调整简述如下：
(1)端点边条件式(图4a)为：
c1 2＝c2 2即
f12＝a1 2+b1 2-2a1b1cosC1-(a2 2+b2 2-2a2b2cosC2)＝0
中间边条件方程(图4b)为：
c1 2＝c2 2＝c3 2＝c4 2即
f12＝a1 2+b1 2-2a1b1cosC1-(a2 2+b2 2-2a2b2cosC2)＝0
f23＝a2 2+b2 2-2a2b2cosC2-(a3 2+b3 2-2a3b3cosC3)＝0
f34＝a3 2+b3 2-2a3b3cosC3-(a4 2+b4 2-2a4b4cosC4)＝0
为确定重复边闭合差及其限差，首先计算重复边互差的中误差。将上式两端取全微分，并根据误差传播律，并假定各边测距中误差相等均为ms，测角中误差相等均为mα，则有
取2倍中误差作为限差，得重复边互差的限差为
上式中
ms单位为mm，边长ai、bi、ci及aj、bj、cj单位为mm，mα单位为秒，ρ＝206265。
重复边闭合差满足限差后，应进行闭合差调整，调整的方法一般取多次(2或4次)边长推算值(间接观测值)的平均值。
(2)左右折角和条件(图5a、图5b)。条件式为
f2＝A1+A2+A3+A4-360°＝0即
其中，ci应该取将重复边闭合差调整后的平均边长。
左右折角和与360度之差限差按闭合差中误差的2倍确定。设A＝A1+A2+A3+A4，为简化计算，假定ci的测距中误差均为ms，Ci的测角中误差均为mα，按误差传播律容易推得关于f2的中误差公式为：
上式中，若令
则左右折角和条件闭合差的中误差可简化为：
从上式可以看出，左右折角和误差由测距误差和测角误差两部分引起，P可称为测距影响因子，Q可称为测角影响因子。特别的，当ai≈ci时，P、Q可简写为
取2倍中误差作为限差，得左右折角和与360度之差限差为
为了后续方位角闭合差计算的方便(图5b)，左右折角和与360度之差条件式也可改写为：
f2′＝B1+B2+B3+B4+C12+C34-360°＝0
设B＝B1+B2+B3+B4，类似的，可得
类似的，得闭合差及其限差为
左右折角和闭合差满足限差后，应进行调整。调整方法是将闭合差取反号后，平均分配到6个夹角中。
(3)方位角附(闭)合条件(图6a、图6b、图7a、图7b)。
在所有左右折角和闭合差调整为零后进行导线方位角闭合差计算。可以沿附合导线左侧或右侧进行推算，对于闭合导线闭合环的外侧、内侧观测图形可分别按逆时针、顺时针方向推算。两种导线的两条推算线路等效，实际作业二选一进行计算即可。
以附合导线为例，当从导线左侧推算时，各折角为逆时针叠加，故理论上应有下式成立：
上式中，Ci为直接观测角，Bi，1、Bi，2为间接观测角，推算过程为先按余弦定理求出三角形边长ci，再按正弦定理推求Bi，1、Bi，2°
当从导线右侧推算时，理论上应有下式成立：
由于观测误差或起算数据误差的存在，f3和f3′往往不为零，且可以证明，f3＝-f3′。此时方位角闭合差的限差应按国家相关规范如：《工程测量规范》GB50026-2007第3章第3节、《城市测量规范》CJJ/T 8-2011第4章第4节、《城市轨道交通工程测量规范》GB/T50308-2017第3章第3节等相关规定执行。
当方位角闭合差满足各级导线相应要求时，进行闭合差调整。调整的方法是将闭合差取反号，分成3(n+2)个等份作为改正数分别加到(n+2)个观测角和2(n+2)个推算角上。根据上述原则将附合导线左右侧(或闭合环内外侧)导线方位角闭合差调整后，可自动满足左右折角和闭合条件，因此方位角闭合差计算和调整过程仅需考虑导线一侧(左右之一或内外之一)观测数据进行处理即可。
(4)X和Y坐标增量闭合条件(图8a、图8b)。
在方位角闭合差调整完成后进行坐标增量闭合差计算。计算基于每一条导线边的推算方位角和经过闭合差改正后的边长。以导线左侧数据为例，已经推得每条(第k条)导线边的坐标方位角公式为：
X坐标增量闭合差计算公式：
Y坐标增量闭合差计算公式：
导线全长闭合差：
导线全长相对闭合差：
导线全长闭合差的限差，应按国家相关规范如：《工程测量规范》GB50026-2007第3章第3节、《城市测量规范》CJJ/T 8-2011第4章第4节、《城市轨道交通工程测量规范》GB/T50308-2017第3章第3节等的相关规定执行。当导线全长相对闭合差满足限差要求后，应进行坐标增量闭合差的调整。
坐标增量闭合差的调整方法是按X(Y)坐标闭合差取反号，根据各边长与总边长的比例关系确定对应X坐标增量及Y坐标增量的改正值。即
至此，与附合导线、闭合导线相关的闭合差全部调整完毕。对于支导线，由于不存在方位角闭合差和坐标增量闭合差，仅调整第(1)(2)项闭合差即可。
导线点近似坐标推算：根据将各项闭合差调整完毕的观测值，推算导线点近似坐标公式为：
其中
现有技术由于导线的特征较少，仅仅能够实现(3)和(4)的闭合差的计算，本申请由于在未增加镜站点的前提下，构建了作业规律、强度较大的边角网图形，比相对单薄的附(闭)合导线或支导线增强了图形强度，能够实现(1)和(2)的闭合差的计算。
进一步的，也可以通过目前的平差软件选用多种平差方式对所有观测数据进行迭代平差。
例如一实施例中，平差步骤如下：(1)已知点坐标及观测数据录入；(2)坐标概算；(3)闭合差计算(软件若有该功能可进行，否则省略)；(4)选用多种平差方式进行迭代平差。按纯迭代-＞多粗差后剔-＞验后定权法顺次平差，每次迭代3～5次；(5)分析平差结果的合理性。分析点位误差、点间误差、方向改正数、距离改正数是否合理，判断并剔除可能存在的粗差或进行必要的外业补测后，重新平差；(6)输出最终平差成果。
此外，一实施例中，上述方法还包括：
将所有观测数据进行预处理，将各测回、各方向的具体角度和距离观测值归算为单测回成果及多测回平均值。
观测数据预处理的内容主要是将各测回、各方向具体角度、距离观测值归算为单测回成果及多测回平均值。有人工计算和利用专业软件(如LGO)自动处理两种方式。
下面结合具体场景对本申请第一方面实施例进行详细说明。
场景1.本申请中的附合导线仿真观测与平差
如图9a所示，起算导线点：4个，未知导线点7个，导线全长(两起算导线点间的最短导线距离)1260m。
设置起算数据误差：坐标不符值8mm，方位角闭合不符值8″。
观测数据：设自由设站点18个，方向观测值54个，边长观测值54个。按方向值中误差1″、边长中误差0.5mm对仿真观测值添加随机误差。
按纯迭代5次平差。如表1所示，平差后，控制网中未知点最大点位中误差基本位于导线中部(B8)为3.5mm。B8误差椭圆长轴位于与导线边基本垂直的方向上。
表1-本申请中的附合导线仿真算例平差后点位中误差统计情况表
其中，MT：横向中误差，MD：纵向中误差，D/MD：总长与长度中误差的比值分母平差后，如表2，最大相对点位中误差为2.0mm(边长相对误差1/215000)。
表2-本申请中附合导线仿真算例平差后相对点位中误差统计情况表
| 序号 | 点名 | 点名 | MT | MD | D/MD | T-方位 | D-距离 |
| 35 | p61 | B8 | 0.0002 | 0.0007 | 22683 | 339.40574 | 16.1959 |
| 36 | p61 | B9 | 0.0009 | 0.0008 | 110173 | 49.33133 | 86.3276 |
| 37 | p70 | B8 | 0.0006 | 0.0008 | 95462 | 228.59193 | 74.3001 |
| 38 | p70 | B9 | 0.0001 | 0.0009 | 18808 | 117.29568 | 17.1978 |
| 39 | p70 | PL12 | 0.0018 | 0.0009 | 312107 | 69.14397 | 273.3669 |
| 40 | p71 | B8 | 0.0007 | 0.0008 | 108483 | 250.27052 | 90.8113 |
| 41 | p71 | B9 | 0.0001 | 0.0009 | 18971 | 306.11151 | 17.6643 |
| 42 | p71 | PL12 | 0.0017 | 0.0009 | 296454 | 62.59339 | 253.7901 |
| 43 | p80 | B9 | 0.0017 | 0.0011 | 215241 | 242.33148 | 229.2208 |
| 44 | p80 | PL12 | 0.0003 | 0.0009 | 40096 | 91.17293 | 36.9589 |
| 45 | p80 | B10 | 0.0015 | 0.0011 | 197568 | 70.41217 | 209.5471 |
| 46 | p81 | B9 | 0.0017 | 0.0011 | 219842 | 250.22551 | 234.0372 |
| 47 | p81 | PL12 | 0.0003 | 0.0009 | 37406 | 37.12091 | 32.9438 |
| 48 | p81 | B10 | 0.0014 | 0.0010 | 199630 | 61.55568 | 204.8148 |
| 49 | p90 | PL12 | 0.0008 | 0.0009 | 211912 | 241.06385 | 182.5183 |
| 50 | p90 | B10 | 0.0001 | 0.0008 | 23108 | 176.49035 | 18.0779 |
场景2.本申请中的支导线仿真观测与平差算例
如图9b所示，起算导线点：2个，未知导线点9个，导线全长(最近起算导线点到最远支点的直线距离)1100m。不含起算数据误差。
观测数据：设自由设站点18个，方向观测值54个，边长观测值54个。按方向值中误差1″、边长中误差0.5mm对仿真观测值添加随机误差。
按带权探测法迭代5次平差。如表3，平差后，控制网中点位中误差最大点位于支导线远离起算点的端部(B11)为11.7mm。该点误差椭圆长轴位于与导线边基本垂直的方向上，根据导线全长推算导线最远端导线边方向中误差约为2.2″。
表3-本申请中支导线仿真算例平差后点位中误差统计情况表
如表4，平差后，最大相对点位中误差为3.1mm(边长相对误差1/603500)
表4-支导线仿真算例平差后相对点位中误差统计情况表
场景3.本申请中的附合导线实测与平差算例
如图9c，附合导线共设11个镜站点，其中4个为已知点，7个为未知点，未知点中还包括一个导线支点。表5示出了重复边闭合差计算统计表，从表5中可以知晓，重复边不计起始边共观测9组，最大闭合差4.3mm，满足理论限差要求，表6示出了折角、方位角闭合差、折角平差值计算，可以看出，附合导线观测完成后方位角闭合差47.2",二级导线方位角闭合差及其限差为48",满足规范要求。表7示出了附合导线全长闭合差、坐标增量闭合差及近似平差的计算统计表，附合导线全长闭合差0.8mm,全长相对闭合差1/324550，小于二级导线全长闭合差及其限差1/10000，满足规范要求。表8示出了附合导线近似平差和严密平差坐标互差比较表，可以看出，严密平差最大点位中误差为±3.0mm，最大点间相对点位中误差为±2.0mm。精度较高。近似平差与严密平差坐标最大互差：DX最大为B2点，DX＝2.2mm，DY最大为B10点，DY＝-1.5mm。可见近似平差精度与严密平差精度接近。
表5-附合导线重复边闭合差计算统计表
表5续
表6-附合导线折角、方位角闭合差、折角平差值计算统计表
表6续-1
表6续-2
表7附合导线全长闭合差、坐标增量闭合差及近似平差的计算统计表
表7续-1
表7续-2
| DX平 | DY平 | X坐标 | Y坐标 |
| 302266.1980 | 533574.9072 | ||
| 302226.6876 | 533597.1903 | ||
| -20.7139 | -62.0325 | 302205.9737 | 533535.1578 |
| -10.5448 | 19.4013 | 302195.4289 | 533554.5591 |
| 11.9468 | 18.8357 | 302207.3757 | 533573.3948 |
| 14.7324 | 9.4318 | 302222.1081 | 533582.8266 |
| 9.5885 | 32.3402 | 302231.6967 | 533615.1668 |
| 45.2618 | -1.1765 | 302276.9584 | 533613.9903 |
| 26.0072 | -48.6566 | 302302.9656 | 533565.3337 |
| 302322.2105 | 533488.6252 |
表8-附合导线近似平差和严密平差坐标互差比较表
图9d示出闭合导线的示意图，对于闭合导线的实测与平差算例本申请不做赘述，但是可以理解，闭合导线同样具有类似的技术效果。
根据上述实施例以及具体场景的详细描述可以知晓，本方面具有如下优点：首先，减小或消除了目标点重复对点误差及测站对中误差。对于附合导线和支导线，每一个导线点上只架设一次觇牌，对于闭合导线，除起始两导线点架设两次外，其余导线点均架设一次觇牌，比常规作业方式减小或消除了觇牌的重复对点误差；由于所有测站采用自由设站方式，只需整平不用对中，消除了测站对中误差。其次，在未增加镜站点的前提下，构建了作业规律、强度较大的边角网图形，比相对单薄的附(闭)合导线或支导线增强了图形强度，最终提高了导线点平差精度。再次，自由设站方式，增强了外业作业的灵活性、适应性，可灵活应对复杂多变的作业环境，轻松解决观测通视受阻难题。最后，由传统两组脚架觇牌增加为三组脚架觇牌，避免了“三联脚架法”作业中觇牌、全站仪与基座之间的频繁装卸，增强了作业效率和通用性。
基于与本申请相同的理由，本申请第二方面进一步提供一种应用于控制测量领域的导线测量系统，如图12所示，包括：
镜站点设置模块100，设置多个镜站点，所述多个镜站点连成的折线形成所述导线；
镜站标志设置模块200，在前N个镜站点上分别设置镜站标志；
迭代测量模块300，执行迭代测量操作，通过测量仪对设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，然后将镜站标志的N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置在该N个镜站点的最后一个镜站点相邻的下一个镜站点上形成变更的N个设置镜站标志的镜站点，通过测量仪对变更的设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，直至完成最后N个镜站点的两侧观测，N为大于等于3的正整数。
基于相同的理由，一实施例中，所述迭代测量模块，包括：
第一观测单元，将测量仪设置在所述镜站标志对应的镜站点所在连线的一侧并且可同时观测到N个镜站点的位置，同时进行测量仪整平和测量参数设置，然后分别将测量仪照准每个镜站点对应的棱镜中心，采用测回法进行多方向多测回观测操作，获得其中一侧观测数据；
第二观测单元，将测量仪设置在所述镜站标志对应的镜站点所在连线的另一侧并且可同时观测到N个镜站点的位置，同时进行测量仪整平和测量参数设置，然后分别将测量仪照准每个镜站点对应的棱镜中心，采用测回法进行多方向多测回观测操作，获得其中另一侧观测数据。
此外，一实施例中，还包括：
平差处理模块，对采集的所有观测数据进行平差处理，得到导线的各条件下的闭合差及其限差。
进一步的，所述平差处理模块，包括：
第一平差计算单元，计算重复边条件下的导线闭合差及其限差；
第二平差计算单元，计算左右折角和条件下的导线闭合差及其限差。
当所述导线为闭合导线或者附合导线时，所述平差处理模块，包括：
第三平差计算单元，计算方位角闭合条件或者附合条件下的导线闭合差及其限差；
第四平差计算单元，计算水平坐标下增量闭合条件或者附合条件下的导线闭合差及其限差。
此外，所述重复边条件下的导线闭合差及其限差为：
fij(限)为所述重复边条件下的导线闭合差数据，上式中
ms单位为mm，边长ai、bi、ci及aj、bj、cj单位为mm，mα单位为秒，ρ＝206265。
所述左右折角和条件下的导线闭合差及其限差为：
fij(限)为所述左右折角和条件下的导线闭合差数据，上式中
ms单位为mm，mα单位为秒，ρ＝206265。
进一步的，还包括：
预处理模块，将所有观测数据进行预处理，将各测回、各方向的具体角度和距离观测值归算为单测回成果及多测回平均值。
进一步的，还包括：
迭代平差模块，选用多种平差方式对所有观测数据进行迭代平差。
本方面提供的应用于控制测量领域的导线测量系统，通过在在前N个镜站点上分别设置镜站标志，并分别在其两侧进行测量，然后将每次测量N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置到所述第N个的下一个镜站点上，进而每次分别在N个镜站点连线的两侧进行观测，在不改变地面导线点形式和布设位置的前提下，利用常规测量设备以与现有不同的观测方式组建新的控制网图形，通过该控制网图形经过平差得到的导线点平差坐标，精度比常规导线提高2～3倍，同时，这种新型导线外业观测比常规导线增强了灵活性，避免了在镜站点之间视线受阻时无法观测的情形发生，突破了在人员、车流密集地区及施工环境复杂条件下进行导线外业观测的效率瓶颈。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于控制测量领域的导线测量方法，其特征在于，包括：
设置多个镜站点，所述多个镜站点连成的折线形成所述导线；
在前N个镜站点上分别设置镜站标志；
执行迭代测量操作，通过测量仪对设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，然后将镜站标志的N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置在该N个镜站点的最后一个镜站点相邻的下一个镜站点上形成变更的N个设置镜站标志的镜站点，通过测量仪对变更的设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，直至完成最后N个镜站点的两侧观测，N为大于等于3的正整数。
2.根据权利要求1所述的导线测量方法，其特征在于，所述通过测量仪对设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测，包括：
将测量仪设置在所述镜站标志对应的镜站点所在连线的一侧并且可同时观测到N个镜站点的位置，同时进行测量仪整平和测量参数设置，然后分别将测量仪照准每个镜站点对应的棱镜中心，采用测回法进行多方向多测回观测操作，获得其中一侧观测数据，
将测量仪设置在所述镜站标志对应的镜站点所在连线的另一侧并且可同时观测到N个镜站点的位置，同时进行测量仪整平和测量参数设置，然后分别将测量仪照准每个镜站点对应的棱镜中心，采用测回法进行多方向多测回观测操作，获得其中另一侧观测数据。
3.根据权利要求1所述的导线测量方法，其特征在于，还包括：
对采集的所有观测数据进行平差处理，得到导线的各条件下的闭合差及其限差。
4.根据权利要求3所述的导线测量方法，其特征在于，所述对采集的所有观测数据进行平差处理，包括：
计算重复边条件下的导线闭合差及其限差；
计算左右折角和条件下的导线闭合差及其限差。
5.根据权利要求3所述的导线测量方法，其特征在于，所述导线为闭合导线或者附合导线，所述对采集的所有观测数据进行平差处理，包括：
计算方位角闭合条件或者附合条件下的导线闭合差及其限差；
计算水平坐标下增量闭合条件或者附合条件下的导线闭合差及其限差。
6.根据权利要求4所述的导线测量方法，其特征在于，所述重复边条件下的导线闭合差及其限差为：
fij(限)为所述重复边条件下的导线闭合差数据，上式中
ms单位为mm，边长ai、bi、ci及aj、bj、cj单位为mm,mα单位为秒，ρ＝206265。
7.根据权利要求4所述的导线测量方法，其特征在于，所述左右折角和条件下的导线闭合差及其限差为：
fij(限)为所述左右折角和条件下的导线闭合差数据，上式中
ms单位为mm，mα单位为秒，ρ＝206265。
8.根据权利要求3所述的导线测量方法，其特征在于，还包括：
将所有观测数据进行预处理，将各测回、各方向的具体角度和距离观测值归算为单测回成果及多测回平均值。
9.根据权利要求3所述的导线测量方法，其特征在于，还包括：
选用多种平差方式对所有观测数据进行迭代平差。
10.一种应用于控制测量领域的导线测量系统，其特征在于，包括：
镜站点设置模块，设置多个镜站点，所述多个镜站点连成的折线形成所述导线；
镜站标志设置模块，在前N个镜站点上分别设置镜站标志；
迭代测量模块，执行迭代测量操作，通过测量仪对设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，然后将镜站标志的N个镜站点中的第一个镜站点上的镜站标志放置在该N个镜站点的最后一个镜站点相邻的下一个镜站点上形成变更的N个设置镜站标志的镜站点，通过测量仪对变更的设置镜站标志的N个镜站点进行两侧观测并获得观测数据，直至完成最后N个镜站点的两侧观测，N为大于等于3的正整数。
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| CN114046770A (zh) * | 2021-09-22 | 2022-02-15 | 中国铁建大桥工程局集团有限公司 | 一种海上沉降观测测量方法 |
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