CN114894168A

CN114894168A - 全站型测量系统及测量仪

Info

Publication number: CN114894168A
Application number: CN202210505465.7A
Authority: CN
Inventors: 周镭; 丁洪富; 许广安; 张珀
Original assignee: Chongqing Xinrong Land And Housing Survey Technology Research Institute Co ltd; Chongqing Survey Planning And Design Co ltd
Current assignee: Chongqing Xinrong Land And Housing Survey Technology Research Institute Co ltd; Chongqing Survey Planning And Design Co ltd
Priority date: 2022-05-10
Filing date: 2022-05-10
Publication date: 2022-08-12

Abstract

本发明公开了一种全站型测量系统及测量仪，测量系统包括测量仪、定位系统和处理终端，测量仪包括全站仪和移动设备，移动设备将全站仪转移至不同的测量点处对目标点进行测量，定位系统定位全站仪和测站点在定位系统构建的坐标系中的坐标，以此确定全站仪在每个测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。如此可以省略全站仪的对中步骤，提高测量效率。处理终端根据相应的相对位置坐标和测站点的位置坐标和高程，以及全站仪在每个测量点的测量结果，确定全站仪在每个测量点处测得的关于目标点的测量数据，并对所有测量点的测量数据进行分析，得出目标点的测量数据，以降低测量数据随机误差，提高测量精度。

Description

全站型测量系统及测量仪

技术领域

本发明涉及测量仪器技术领域，具体涉及一种全站型测量系统及测量仪。

背景技术

全站仪是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，将全站仪安装在测站点后，就可以完成目标点的水平角、垂直角、距离、高差等数据的测量。因此，广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。

目前所使用的全站仪在开始测量前必须进行对中，使全站仪的中点与测站点位于同一铅垂线上，以确定全站仪的位置坐标。而且在测量过程中需要将全站仪保持在对中后的位置处，不能进行移动。因此，测得的数据是目标点相对于全站仪在同一测量点的测量数据。而全站仪在测量过程中，有时会受到如环境、观测者等因素的影响，造成测量精度下降，因此，现在亟需一种能够提高全站仪测量精度的技术。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出一种全站型测量系统及测量仪，可以提高测量效率和测量精度。

第一方面，提供了一种全站型测量系统，包括：

全站仪、移动设备，全站仪搭载在移动设备上，该移动设备配置为将所述全站仪转移至不同的测量点处对目标点进行测量；

定位系统，配置为定位全站仪在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标；

处理终端，配置为融合所述全站仪在所有测量点处的测量结果，并结合相应的相对位置坐标确定目标点的测量数据。

结合第一方面，在第一方面的第一种可实现方式中，所述移动设备包括支架和直线驱动模组，该直线驱动模组水平固定在支架顶部，且所述全站仪搭载在该直线驱动模组的移动座上。

结合第一方面，在第一方面的第二种可实现方式中，所述定位系统包括：

磁场发生器，配置为生成磁场分布已知的电磁场；

电磁探针，配置为探测测站点处的磁场强度，以及探测全站仪在不同测量点处的磁场强度；

定位终端，配置为根据电磁探针的探测数据确定全站仪在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。

结合第一方面的第二种可实现方式，在第一方面的第三种可实现方式中，所述电磁探针包括针体，该针体的针尾设置有手柄，针尖处设置有电磁检测器，该电磁检测器的信号线沿针体延伸至手柄尾端并伸出。

结合第一方面的第三种可实现方式，在第一方面的第四种可实现方式中，所述全站仪上设置有多个用于标定全站仪中心的标记点。

结合第一方面，在第一方面的第五种可实现方式中，所述定位系统包括：

磁场发生器，配置为生成磁场分布已知的电磁场；

磁场传感器，配置为检测测站点处的磁场强度；

电磁传感器，设置在所述全站仪的中心处，配置为检测所述全站仪中心处的磁场强度；

定位终端，配置为根据磁场传感器和电磁传感器的探测数据，确定全站仪在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。

第二方面，提供了一种全站型测量仪，包括全站仪和移动设备，该全站仪搭载在移动设备上。

结合第二方面，在第二方面的第一种可实现方式中，所述移动设备包括支架和直线驱动模组，该直线驱动模组水平固定在支架顶部，且所述全站仪搭载在该直线驱动模组的移动座上。

结合第二方面，在第二方面的第二种可实现方式中，所述全站仪的中心位置处设置有电磁传感器，该电磁传感器配置为检测所述全站仪中心处的磁场强度。

结合第二方面，在第二方面的第三种可实现方式中，所述全站仪的外表面布置有多个用于标定全站仪中心的标记点。

有益效果：采用本发明的全站型测量系统及测量仪，通过设置的移动设备可以将全站仪转移到不同的测量点对目标点进行测量，通过设置的定位系统可以定位全站仪在每个测量点处进行测量时与测站点的相对位置，并结合已知的测站点的位置坐标，就可以确定全站仪在每个测量点的位置坐标。因此，在本发明的技术方案中，并不需要对全站仪进行对中，减少了全站仪的测量方法步骤，提高了测量效率。而且通过处理终端可以对全站仪在不同测量点处测量得到测量结果进行融合处理，得出目标点的测量数据，从而降低环境、观测者等因素的影响，提高测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一实施例提供的全站型测量系统的原理框图；

图2为本发明一实施例提供的电磁探针的结构示意图；

图3为本发明另一实施例提供的全站型测量系统的原理框图；

图4为本发明一实施例提供的全站仪的结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的全站型测量系统测量高程的原理示意图；

图6为本发明一实施例提供的全站型测量系统测量测站点坐标的原理示意图；

附图标记：

1-全站仪，2-处理终端，3-支架，4-直线驱动模组，5-磁场发生器，6-电磁探针，7-定位终端，8-针体，9-电磁检测器，10-手柄，11-标记点，12-磁场传感器。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例一

如图1所示的全站型测量系统的原理框图，该测量系统包括：

全站仪1、移动设备，全站仪1搭载在移动设备上，该移动设备配置为将所述全站仪1转移至不同的测量点处对目标点进行测量；

定位系统，配置为定位全站仪1在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标；

处理终端2，配置为融合所述全站仪1在所有测量点处的测量结果，并结合相应的相对位置坐标确定目标点的测量数据。

具体而言，测量系统由全站仪1、移动设备、定位系统和处理终端2组成，全站仪1搭载在移动设备上，移动设备可以将全站仪1转移至不同的测量点处对目标点进行测量，并将在每个测量点处测得的测量结果发送给处理终端2。定位系统可以定位全站仪1和测站点在定位系统构建的坐标系中的坐标，以此定位系统可以确定全站仪1在每个测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。如此，在测量过程中就可以省略全站仪1的对中步骤，提高测量效率。

定位系统可以将定位的相对位置坐标发送给处理终端2，处理终端2结合相应的相对位置坐标和预设的测站点的位置坐标和高程即可确定全站仪1在每个测量点处的位置坐标和高程，结合全站仪1在每个测量点的测量结果，处理终端2可以确定全站仪1在每个测量点处对于目标点的测量数据，再通过平均等算法得到关于目标点的最终测量数据，以降低测量数据随机误差，提高测量精度。

以测量目标点的高程为例，如图5所示，可以将移动设备架设在已知高程H₁的测站点处，并在目标点处安装已知高度的棱镜，再将全站仪1放置在移动设备上并调平。之后，转动全站仪1瞄准棱镜，测量全站仪1的转动角度a和距离s。

全站仪1可以将测量得到的角度距离数据发送给处理终端2，同时，定位系统可以将定位的全站仪1与测站点的相对位置坐标发送给处理终端2。处理终端2可以通过相对位置坐标确定全站仪1与测站点之间的高度差h₂，再通过转动角度和距离可以计算出棱镜与全站仪1之间的高度差h₃，最后结合测站点的高程H₁、全站仪1与测站点之间的高度差h₂、棱镜与全站仪1的高度差h₃和棱镜高度h₁，即可计算出目标点的高程。计算式如下：

之后，移动设备可以将全站仪1随机转移到下一个测量点，采用相同的方法即可确定全站仪1在下一测量点测量得目标点的高程。处理终端2可以对全站仪1在不同测量点测得的目标点的高程进行数据分析，从而目标点的高程。

采用本发明的实施例，还可以测量未知测站点的三维坐标。具体的，如图6所示，可以将移动设备架设在测站点处，再将全站仪1放置在移动设备上并调平。之后，可以采用后交会测量方法测量全站仪1相对于2个已知位置坐标和高程的已知点的角度和距离，全站仪1可以将测量得到的角度距离数据发送给处理终端2，处理终端2可以根据预设的已知点的位置坐标和高程确定全站仪1的位置坐标和高程。同时，定位系统可以将定位的全站仪1与测站点的相对位置坐标发送给处理终端2，处理终端2结合全站仪1的位置坐标和高程，以及全站仪1与测站点的相对位置坐标，即可确定测站点的三维坐标。

之后，移动设备可以将全站仪1随机转移到下一个测量点，采用相同的方法即可确定全站仪1在下一测量点测量得到的测站点的三维坐标。处理终端2可以对全站仪1在不同测量点测得的测站点的三维坐标进行数据分析，从而确定测站点的三维坐标。

在本实施例中，可选的，如图1所示，所述移动设备包括支架3和直线驱动模组4，该直线驱动模组4水平固定在支架3顶部，且所述全站仪1搭载在该直线驱动模组4的移动座上。具体的，移动设备可以由支架3和直线驱动模组4组成，支架3可以是现有全站仪1所使用的三脚架，直线驱动模组4可以水平固定在支架3的顶部。而全站仪1可以通过螺栓可拆卸固定在直线驱动模组4的移动座。通过直线驱动模组4就可以将全站仪1转移至不同的测量点处进行测量。

应理解，本申请实施例仅仅是以直线驱动模组4进行举例说明，但本发明并不仅限于此，移动设备还可以是其他移动设备，如弧形轨道等。

在本实施例中，可选的，如图1所示，所述定位系统包括：

磁场发生器5，配置为生成磁场分布已知的电磁场；

电磁探针6，配置为探测测站点处的磁场强度，以及探测全站仪1在不同测量点处的磁场强度；

定位终端7，配置为根据电磁探针6的探测数据确定全站仪1在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。

定位系统是由磁场发生器5、电磁探针6和定位终端7组成的电磁定位系统，其中磁场发生器5和电磁探针6均与定位终端7信号连接。定位终端7可以控制磁场发生器5在测量区域产生一个磁场强度分布已知的电磁场，并可以通过电磁探针6探测测站点和不同测量点处的磁场强度。具体的，可以使用电磁探针6去触碰测站点和测量点。电磁探针6可以将探测得到的磁场强度信号发送给定位终端7，定位终端7可以通过磁场强度信号确定测站点和测量点的磁场强度数据，以此即可定位测站点和测量点在以磁场发生器5为原点构建的磁场坐标系中的坐标，从而确定全站仪1在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。

在本申请的实施例中，仅以电磁定位系统进行举例说明，但本发明并不仅限于此，定位系统还可以采用其他的定位技术，如光学定位系统等。

在本实施例中，可选的，如图2所示，所述电磁探针6包括针体8，该针体8的针尾设置有手柄10，针尖处设置有电磁检测器9，该电磁检测器9的信号线沿针体8延伸至手柄10尾端并伸出。具体的，电磁探针6由针体8和电磁检测器9组成，电磁检测器9设置在针体8的针尖处，可以检测针尖处的磁场强度，电磁检测器9可以是电磁传感器。针体8的尾部设置有手柄10，以便握持。电磁检测器9的信号线可以沿针体8从针尖处延伸至手柄10的尾端，并穿出手柄10连接信号接头，通过信号接头与定位终端7信号连接。

在本实施例中，可选的，如图4所示，所述全站仪1上设置有多个用于标定全站仪1中心的标记点11。全站仪1的外表面上可以喷涂上4个标记点11，这4个标记点11可以设置在同一平面上，其中2个标记点11之间的连线与另外2个标记点11之间的连线相交，交点即为全站仪1的中心点。

定位终端7可以通过电磁探针6探测这4个标记点11的磁场强度，以此定位这个4个标记点11在磁场坐标系中的坐标。定位终端7根据这4个标记点11的坐标即可确定全站仪1的中心点在磁场坐标系中的坐标，再结合测站点的在磁场坐标系中的坐标即可精确定位全站仪1的中心点与测站点之间的相对位置坐标，进一步提高测量精度。

实施例二

实施例二与实施例一大致相同，其主要区别在于：所述定位系统包括：

磁场发生器5，配置为生成磁场分布已知的电磁场；

磁场传感器12，配置为检测测站点处的磁场强度；

电磁传感器，设置在所述全站仪1的中心处，配置为检测所述全站仪1中心处的磁场强度；

定位终端7，配置为根据磁场传感器12和电磁传感器的探测数据，确定全站仪1在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。

如图3所示，定位系统是由磁场发生器5、磁场传感器12、电磁传感器和定位终端7组成的电磁定位系统，其中磁场发生器5、磁场传感器12、电磁传感器均与定位终端7信号连接。定位终端7可以控制磁场发生器5在测量区域产生一个磁场强度分布已知的电磁场，并可以通过磁场传感器12、电磁传感器探测测站点和全站仪1在不同测量点处的磁场强度。磁场传感器12、电磁传感器可以将探测得到的磁场强度信号发送给定位终端7，定位终端7可以通过磁场强度信号确定测站点和全站仪1在测量点的磁场强度数据，以此即可定位测站点和全站仪1中心点在以磁场发生器5为原点构建的磁场坐标系中的坐标，从而确定全站仪1中心点在不同测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。

实施例三

如图3所示，该测量仪包括全站仪1和移动设备，该全站仪1搭载在移动设备上。

具体的，测量仪由全站仪1和移动设备组成，全站仪1可以搭载在移动设备上，通过移动设备将全站仪1转移至不同的测量点处对目标点进行测量，并将在每个测量点处测得的测量结果发送给处理终端2。定位系统可以定位全站仪1和测站点在定位系统构建的坐标系中的坐标，以此定位系统可以确定全站仪1在每个测量点处进行测量时与测站点的相对位置坐标。如此，在测量过程中就可以省略全站仪1的对中步骤，提高测量效率。

在本实施例中，可选的，所述移动设备包括支架3和直线驱动模组4，该直线驱动模组4水平固定在支架3顶部，且所述全站仪1搭载在该直线驱动模组4的移动座上。具体的，移动设备可以由支架3和直线驱动模组4组成，支架3可以是现有全站仪1所使用的三脚架，直线驱动模组4可以水平固定在支架3的顶部。而全站仪1可以通过螺栓可拆卸固定在直线驱动模组4的移动座。通过直线驱动模组4就可以将全站仪1转移至不同的测量点处进行测量。

在本实施例中，可选的，所述全站仪1的中心位置处设置有电磁传感器，该电磁传感器配置为检测所述全站仪1中心处的磁场强度。在全站仪1的中心位置处可以设置电磁传感器，电磁传感器可以检测全站仪1中心在磁场发生器5所产生的电磁场中的磁场强度，并将检测得到的磁场强度信号发送给定位终端7，定位终端7通过接收到的磁场强度信号即可定位全站仪1中心在磁场坐标系中的坐标。

实施例四

实施例四与实施例三大致相同，其主要区别在于，如图4所示，所述全站仪1的外表面布置有多个用于标定全站仪1中心的标记点11。

全站仪1的外表面上可以喷涂上4个标记点11，这4个标记点11可以设置在同一平面上，其中2个标记点11之间的连线与另外2个标记点11之间的连线相交，交点即为全站仪1的中心点。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims

1.一种全站型测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的全站型测量系统，其特征在于，所述移动设备包括支架和直线驱动模组，该直线驱动模组水平固定在支架顶部，且所述全站仪搭载在该直线驱动模组的移动座上。

3.根据权利要求1所述的全站型测量系统，其特征在于，所述定位系统包括：

磁场发生器，配置为生成磁场分布已知的电磁场；

4.根据权利要求3所述的全站型测量系统，其特征在于，所述电磁探针包括针体，该针体的针尾设置有手柄，针尖处设置有电磁检测器，该电磁检测器的信号线沿针体延伸至手柄尾端并伸出。

5.根据权利要求3所述的全站型测量系统，其特征在于，所述全站仪上设置有多个用于标定全站仪中心的标记点。

6.根据权利要求1所述的全站型测量系统，其特征在于，所述定位系统包括：

磁场发生器，配置为生成磁场分布已知的电磁场；

磁场传感器，配置为检测测站点处的磁场强度；

7.一种全站型测量仪，其特征在于，包括全站仪和移动设备，该全站仪搭载在移动设备上。

8.根据权利要求7所述的全站型测量仪，其特征在于，所述移动设备包括支架和直线驱动模组，该直线驱动模组水平固定在支架顶部，且所述全站仪搭载在该直线驱动模组的移动座上。

9.根据权利要求7所述的全站型测量仪，其特征在于，所述全站仪的中心位置处设置有电磁传感器，该电磁传感器配置为检测所述全站仪中心处的磁场强度。

10.根据权利要求7所述的全站型测量仪，其特征在于，所述全站仪的外表面布置有多个用于标定全站仪中心的标记点。