CN115077478B - 一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法及系统，包括：设定A点、B点为工作基点和1、2、3、4…n点为监测点；通过精密水准仪获取所述工作基点初始高程值H_A、H_B和所述监测点初始初始高程值H_i，H_i中的i表示各监测点的号数；通过激光准直位移计传感器获取上一次各监测点的纵坐标并记为y_i’；获取本次各监测点的纵坐标并记为y_i”；根据所述本次各监测点的纵坐标y_i”和上一次各监测点的纵坐标y_i’，计算高程变化值∑Δ_i；根据上一次监测点高程H_i和所述高程变化值∑Δ_i计算实际高程H_i’。本发明达到的有益效果是：具有对监测点的高程变化连续跟踪监测的作用；能够准确、经济、实时地测量出各监测点的实时高程，实现高程的自动化测量。

Description

一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法及系统

技术领域

本发明涉及高程测量技术领域，特别是一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法及系统。

背景技术

随着经济建设的发展，大量基建工程投入建设，工程测量是保证工程建设质量与安全的重要手段，监测点的高程测量是监测工作的必测内容，传统的测量方式为精密水准测量、三角高程测量、静力水准测量等。现有高程测量方法中，精密水准测量需要求测量技术人员在现场用仪器作业才能完成，不能实现自动化监测；三角高程测量可以用测量机器人勉强能实现自动化监测，但精度低、对现场设备、装置安装条件要求苛刻；静力水准测量可以实现高精度自动化监测，但安装复杂、现场保护措施多、仪器成本高，不利于大面积推广使用。

各行各业的数字化转型也涉及到建设领域中的相关专业，智慧工地建设也对施工工地的安全监测提出了更高的要求，要求监测手段从传统的人工监测过渡到自动化、智能化监测。目前从技术经济指标上考虑，还没有一种技术方法可以大面积推广，实现自动化智能化监测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供可连续自动跟踪监测、精度高、经济的一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法及系统。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法，包括：设定A点、B点为工作基点和1、2、3、4··n点为监测点；

通过水准测量仪获取所述工作基点的初始高程值H_A、H_B,和所述监测点初始高程值H_i，其中，i表示各监测点的号数，H_i表示各点的高程值；

通过激光准直位移计传感器获取上一次各监测点的纵坐标并记为y_i’；获取本次各监测点的纵坐标并记为y_i”；

根据所述本次各监测点的纵坐标y_i”和上一次各监测点的纵坐标y_i’，计算相邻高程变化量Δi及高程变化值∑Δ_i；

根据上一次监测点高程H_i和所述高程变化值∑Δ_i计算实际高程H_i’。

优选的，所述设定A点、B点为工作基点和1、2、3、4··n点为监测点，包括：在所述工作基点或监测点上间隔50cm距离内分别设置激光发射模块和激光准直位移计传感器；其中，所述激光发射模块或激光准直位移计传感器的高程变化等同于其旁边监测点的高程变化，每个激光准直位移计传感器内部设置摄像装置，A点为激光发射起点只设置激光发射模块；

所述激光准直位移计传感器接收所述激光发射模块发出的光斑，所述激光准直位移计传感器上内摄像装置获取所述光斑的位置，解析所述光斑位置并提取所述光斑中心的二维坐标。

优选的，通过水准测量仪获取所述工作基点初始高程值H_A、H_B和所述监测点初始初始高程值H_i。

优选的，所述获取上一次各监测点的纵坐标并记为y_i’；获取本次各监测点的纵坐标并记为y_i”；其中，所述上一次各监测点的纵坐标即为本次求取的高程前一次所测的各监测点的纵坐标。

优选的，所述根据所述本次各监测点的纵坐标y_i”和上一次各监测点的纵坐标y_i’，计算相邻高程变化量Δ_i及高程变化值∑Δ_i，包括：通过所述本次各监测点的纵坐标y_i”减去上一次各监测点的纵坐标y_i’得出所述高程变化值∑Δ_i。

优选的，所述根据上一次监测点高程H_i和所述高程变化值∑Δ_i计算实际高程H_i’，包括：

通过上一次监测点高程H_i加上所对应的所述高程变化值∑Δ_i计算出实际高程H_i’，其中，所述上一次监测点高程H_i为本次所测监测点前一次测得的高程。

优选的，针对第一个监测点的实际高程H₁’，需加上其对应的高程变化值Δ₁；若测量所述监测点2、3、4··n以及工作基点B点的高程，需要加上前一点的高程变化值。

优选的，还包括对所述高程变化值进行平差处理，计算高程变化值的总和w；

根据所述高程变化值的总和w计算所述高程变化值的平差改正数v；

根据所述平差改正数v对各段所述相邻高程变化量Δ_i进行改正。

优选的，包括激光发射模块，激光准直位移计传感器、摄像装置、坐标解析模块，数据处理模块；其特征在于：所述激光发射模块分别安装于每个监测点和工作基点，用于向下一个监测点发射激光；

所述激光准直位移计传感器，分别安装于每个监测点或工作基点间隔50cm内，用于接收上一个监测点的激光发射模块发射的激光；

所述摄像装置，所述摄像装置设置于所述激光准直位移传感器内部，所述摄像装置通过所述激光准直位移传感器分别安装在每个监测点和工作基点，用于获取所述激光发射模块在所述激光准直位移计传感器上所形成的光斑的位置；

所述坐标解析模块用于将所述摄像装置获取的光斑并解析提取所述光斑中心的二维坐标；

所述数据处理模块用于计算所述二维坐标中的数据，并对上述方法中的步骤进行计算。

本发明具有以下优点：

通过设定工作基点或监测点；获取工作基点初始位置高程和监测点初始位置高程，其中，H_A和H_B即为A点和B点的高程，H_i表示各点的高程,i表示各监测点的号数；获取上一次各监测点的纵坐标y_i’；获取本次各监测点的纵坐标y_i”；根据本次各监测点的纵坐标和上一次各监测点的纵坐标，计算相邻高程变化量Δ_i及高程变化值∑Δ_i；根据上一次监测点高程和高程变化值∑Δ_i计算实际高程。具有对监测点的高程连续跟踪监测的作用；能够准确，实时自动地反应各监测点的高程。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明的方法步骤示意图；

图2为本发明的系统模块示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图1所示，一种连续跟踪监测点的高程测量方法，包括：

S101：设定A点、B点为工作基点和1、2、3、4··n点为监测点。

具体来说，针对被测量物体进行工作基点或监测点设置，选定工作基点A、B两点，工作基点的位置是相对稳定的，在工作基点之间设定多个监测点，在每个监测点上分别设置激光发射模块201和激光准直位移计传感器202，激光发射器为激光发射模块201的一部分，激光准直位移计传感器202为激光准直位移计传感器202的一部分；设定监测点，可以反映工作基点之间的的高程变化，通过在每个监测点处设置激光发射器和激光准直位移计传感器202处能够实现对监测点处的高程连续跟踪监测。

S102：通过水准测量仪获取工作基点的初始高程值H_A、H_B,和监测点初始高程值H_i，其中，i表示各监测点的号数，H_i表示各点的高程值；

S103：获取上一次各监测点的纵坐标并记为y_i’；获取本次各监测点的纵坐标并记为y_i”；上一次各监测点的纵坐标即为本次求取的高程前一次所测的各监测点的纵坐标。

具体来说，激光准直位移计传感器202接收激光发射器发出的光斑，摄像装置203获取光斑的位置，解析光斑位置并形成二维坐标并提取光斑中心的二维坐标，其中，二维坐标包含各个监测点的纵坐标。获取工作基点初始位置纵坐标y_A、y_B和监测点初始位置纵坐标y_i，包括：通过水准测量仪所获取的工作基点初始高程值和监测点初始高程值即为初始高程H_A、H_B和H_i。

S104：根据本次各监测点的纵坐标y_i”和上一次各监测点的纵坐标y_i’，计算相邻高程变化量Δ_i及高程变化值∑Δ_i；其中，通过公式：

Δ_i＝y_i”-y_i'

公式中，y_i”为本次所获取到的各个监测点光斑纵坐标，yi’为上一次所获取到的各个监测点光斑纵坐标，通过本次各监测点的纵坐标y_i”减去上一次各监测点的纵坐标y_i’得出相邻高程变化量Δ_i，将每一段的高程变化量相加起来得到高程变化值∑Δ_i。

S105：根据上一次监测点高程H_i和高程变化值∑Δ_i计算实际高程H_i’。其中，通过公式：

H_i'＝H_i+∑Δ_i

公式中，H_i为上一次对各个监测点所测得的高程，∑Δ_i为本次各个监测点与上一次各个监测点的高程变化值；通过上一次监测点高程H_i加上所对应的高程变化值∑Δ_i计算出实际高程H_i’，其中，上一次监测点高程H_i为本次所测监测点前一次测得的高程。

具体地，针对第一个监测点的实际高程H₁’，需加上其对应的高程变化值Δ₁；若测量监测点2、3、4··n以及工作基点B点的高程，需要加上前一点的高程变化值。例如：从监测点1点到工作基点B点，通过公式：

H₁'＝H₁+Δ₁

H₂'＝H₂+Δ₁+Δ₂

H₃'＝H₃+Δ₁+Δ₂+Δ₃

........

H_n'＝H_n+Δ₁+Δ₂+....+Δ_n

计算出实际高程H_i’，其中由于监测点1点到监测点2点的高程变化值为Δ₁，从监测点1到监测点n则有∑Δ_i高程变化值，从监测点n到工作基点B的高程变化值则为Δ_n+1。

基于同一发明构思，本发明实施例中可选的实施方式：一种连续跟踪监测点的高程测量方法，还包括对高程变化值进行误差处理，计算高程变化值的总和w；通过公式

计算高程变化值总和，其中，由于监测点1到监测点n为n个点，从n点到B点还有一段值，所以公式中监测点1到基点B高程变化值有n+1个。

根据高程变化值的总和w计算高程变化值的平差v；通过公式：

v＝w/(n+1)

根据平差v计算平差后的相邻高程变化量Δ_i’，根据平差后的相邻高程变化量Δ_i’计算监测点的高程平差值H”。通过公式：

Δ_i’＝Δ_i-v

H₁”＝H₁+Δ₁'＝H₁+Δ₁-v

H₂”＝H₂+Δ₂'＝H₂+Δ₂+Δ₁-2v

H₃”＝H₃+Δ₃'＝H₃+Δ₃+Δ₂+Δ₁-3v

........

具体地，通过每一个监测点所测出的相邻高程变化量Δ_i减去平差v，得出每段的平差后的相邻高程变化量Δ_i’；

根据平差后的相邻高程变化量Δ_i’计算监测点的高程平差值H”，包括：通过各点的初始测量高程加上各点平差后的高程变化值Δ_i’得出各点所对应的监测点的高程平差值H”。其中，由于监测点1所对应的平差后的相邻高程变化量Δ₁’＝Δ₁-v，监测点2是基于前一监测点即监测点1的基础上测得的，所以监测点2的高程变化值为Δ₂’＝Δ₂-v+(Δ₁-v)＝Δ₂+Δ₁-2v，以此类推以下各点的平差后的高程变化值，求得如公式中的高程平差值H_n”。

基于同一发明构思，本发明还提供一种连续跟踪监测点的高程测量系统，包括激光发射模块201，激光准直位移计传感器202、摄像装置203、坐标解析模块204，数据处理模块205；激光发射模块201分别安装于每个监测点或工作基点，用于向下一个监测点发射激光；

激光准直位移计传感器202，分别安装于每个监测点或工作基点间隔50cm处，用于接收上一个监测点的激光发射模块201发射的激光；

摄像装置203，摄像装置203设置于激光准直位移传感器内部，摄像装置203通过激光准直位移传感器分别安装在每个监测点或工作基点，用于获取激光发射模块201在激光准直位移计传感器202上所形成的光斑的位置；

坐标解析模块204用于将摄像装置203获取的光斑解析成二维坐标；

数据处理模块205用于计算二维坐标中的数据，并对上述方法中的步骤进行计算。

通过设定工作基点或监测点；获取工作基点初始高程值H_A和H_B，监测点初始高程值H_i,,其中i表示各监测点的号数；获取上一次各监测点的纵坐标并记为y_i’；获取本次各监测点的纵坐标并记为y_i”；根据本次各监测点的纵坐标y_i”和上一次各监测点的纵坐标y_i’，计算相邻高程变化量Δ_i及高程变化值∑Δ_i；根据上一次监测点高程和高程变化值∑Δ_i计算实际高程。具有对监测点的高程连续跟踪监测的作用；能够准确，实时反应各监测点的高程。

上述实施例仅表达了较为优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法，其特征在于：包括：设定A点、B点为工作基点和1、2、3、4··n点为监测点；

通过水准测量仪获取所述工作基点的初始高程值H_A、H_B,和所述监测点初始高程值H_i，其中，i表示各监测点的号数，H_i表示各点的高程值；

通过激光准直位移计传感器获取上一次各监测点的纵坐标并记为y_i’；获取本次各监测点的纵坐标并记为y_i”；

根据所述本次各监测点的纵坐标y_i”和上一次各监测点的纵坐标y_i’，计算相邻高程变化量Δ_i及高程变化值∑Δ_i；

根据上一次监测点高程H_i和所述高程变化值∑Δ_i计算实际高程H_i’；

H_i'＝H_i+∑Δ_i

公式中，H_i为上一次对各个监测点所测得的高程，∑Δ_i为本次各个监测点与上一次各个监测点的高程变化值；通过上一次监测点高程H_i加上所对应的高程变化值∑Δ_i计算出实际高程H_i’，其中，上一次监测点高程H_i为本次所测监测点前一次测得的高程；

Δ_i＝y_i”-y_i'

公式中，y_i”为本次所获取到的各个监测点光斑纵坐标，yi’为上一次所获取到的各个监测点光斑纵坐标，通过本次各监测点的纵坐标y_i”减去上一次各监测点的纵坐标y_i’得出相邻高程变化量Δ_i，将每一段的高程变化量相加起来得到高程变化值∑Δ_i；

所述设定A点、B点为工作基点和1、2、3、4··n点为监测点，包括：监测点上间隔50cm距离内分别设置激光发射模块和激光准直位移计传感器；其中，所述激光发射模块或激光准直位移计传感器的高程变化等同于其旁边监测点的高程变化，每个激光准直位移计传感器内部设置摄像装置，A点为激光发射起点只设置激光发射模块；

所述激光准直位移计传感器接收所述激光发射模块发出的光斑，所述激光准直位移计传感器上内摄像装置获取所述光斑的位置，解析所述光斑位置并提取所述光斑中心的二维坐标；

所述获取上一次各监测点的纵坐标并记为y_i’；获取本次各监测点的纵坐标并记为y_i”；其中，所述上一次各监测点的纵坐标即为本次求取的高程前一次所测的各监测点的纵坐标。

2.根据权利要求1所述一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法，还包括对所述高程变化值进行平差处理，其特征在于：计算高程变化值的总和w；

根据所述高程变化值的总和w计算所述高程变化值的平差改正数v；

根据所述平差改正数v对各段所述相邻高程变化量Δ_i进行改正。

3.一种连续跟踪监测点升降的高程测量方法系统，包括激光发射模块，激光准直位移计传感器、摄像装置、坐标解析模块，数据处理模块；其特征在于：所述激光发射模块分别安装于每个监测点和工作基点，用于向下一个监测点发射激光；

所述激光准直位移计传感器，分别安装于每个监测点或工作基点间隔50cm内，用于接收上一个监测点的激光发射模块发射的激光；

所述摄像装置，所述摄像装置设置于所述激光准直位移传感器内部，所述摄像装置通过所述激光准直位移传感器分别安装在每个监测点和工作基点，用于获取所述激光发射模块在所述激光准直位移计传感器上所形成的光斑的位置；

所述坐标解析模块用于将所述摄像装置获取的光斑并解析提取所述光斑中心的二维坐标；

所述数据处理模块用于计算所述二维坐标中的数据，并对权利要求1—2的方法中的步骤进行计算。