CN212843527U - 一种精密三角高程法跨河水准测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其配合全站仪使用，可实现高精度、高效率的三角高程法跨河水准测量。其包括：测量基座和手持终端，测量基座和全站仪分别位于河水的两侧，且全站仪、已知高程控制点和参照控制点位于同一侧，参照控制点位于已知高程控制点的正上方，测量基座与待测控制点位于同一侧；测量基座包括处于竖直状态的支撑架、设置于支撑架上且与支撑架通过螺栓连接的觇牌、以及位于支撑架顶部的棱镜，觇牌上设置有显示面板，显示面板用于显示供全站仪十字丝瞄准的标志线；手持终端包括高程生成模块，高程生成模块用于得到待测控制点的高程，手持终端还用于供工作人员调整标志线的长度、宽度、颜色以及亮度。

Description

一种精密三角高程法跨河水准测量装置

技术领域

本实用新型涉及测量装置技术领域，尤其涉及一种精密三角高程法跨河水准测量装置。

背景技术

当水准路线跨越江、河，视线长度超过100m时，常规水准测量方法难以满足高程测量要求，通常采用跨河水准测量方法进行高程测量。其中，测距三角高程法跨河水准测量是较为常用的方法，该方法最长跨距可达3500m。常规测距三角高程法跨河水准测量装置包括全站仪、水准尺、棱镜杆和设置在棱镜杆上的觇牌，觇牌通过扣件与水准尺连接。使用该测量装置进行测量时存在以下缺陷：（1）效率低，跨河视线长度测量使用全站仪+棱镜杆实现，全站仪测量竖直角时通过全站仪+水准尺配合觇牌实现，不能一次性实现跨河视线长度及竖直角测量；（2）觇牌标志线不易准确瞄准，精度低。当跨河视线过远时，由于觇牌标志线大小、颜色及亮度等原因，会影响全站仪的瞄准效果，导致垂直角读数不准确，从而影响最终的计算结果。

因此，研究一种高精度、高效率的跨河水准测量装置具有重要的现实意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种精密三角高程法跨河水准测量装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案是：

一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其配合全站仪使用，其包括：测量基座和手持终端，所述测量基座和所述全站仪分别位于河水的两侧，且所述全站仪、已知高程控制点和参照控制点位于同一侧，所述参照控制点位于所述已知高程控制点的正上方，所述测量基座与待测控制点位于同一侧，所述手持终端用于供工作人员握持；

所述测量基座包括处于竖直状态的支撑架、设置于所述支撑架上且与所述支撑架通过螺栓连接的觇牌、以及位于所述支撑架顶部的棱镜，所述觇牌上设置有显示面板，所述显示面板用于显示供全站仪十字丝瞄准的标志线；

所述手持终端与所述控制面板无线连接，所述手持终端包括高程生成模块，所述高程生成模块用于根据工作人员得到的所述参照控制点至所述已知高程控制点的垂直距离、所述标志线中心至所述待测控制点的垂直距离，以及由所述全站仪得到的所述参照控制点与所述全站仪之间的第一水平距离、所述参照控制点的第一竖直角、跨河视线长度和所述觇牌的第二竖直角，结合已知高程控制点高程，得到所述待测控制点的高程；所述手持终端还用于供工作人员调整所述标志线的长度、宽度、颜色以及亮度。

作为本实用新型的进一步改进，所述标志线整体为矩形横条状，其左右两端为尖端，以方便所述全站仪十字丝精确瞄准。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑架包括处于竖直状态的中心轴杆，所述觇牌与所述中心轴杆通过螺栓连接，所述棱镜位于所述中心轴杆的顶部；

所述中心轴杆上沿其长度方向设置有若干个刻度，所述刻度的一侧相对应设置有觇牌安装孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述觇牌包括：中心设有读数窗口的觇牌主体、以及设置于所述读数窗口位置处两个卡座；

两个所述卡座与所述觇牌主体之间形成用于固定所述中心轴杆的凹槽，且两个所述卡座上相对设置有与所述觇牌安装孔尺寸一致的螺纹孔。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑架还包括：连接基座和三个伸缩杆，所述连接基座设置于所述中心轴杆的下部，三个所述伸缩杆的上端分别与所述连接基座连接，并与所述中心轴杆构成四脚支撑。

作为本实用新型的进一步改进，所述支撑架还包括位于所述连接基座和所述觇牌之间的整平气泡器，所述整平气泡器上有用于供中心轴杆穿过的杆孔和圆水准气泡。

作为本实用新型的进一步改进，所述觇牌内部设置有与所述显示面板连接的控制模块，所述控制模块用于在接受到标志线生成指令时，控制所述显示面板按照所述标志线生成指令显示所述标志线。

作为本实用新型的进一步改进，所述手持终端还包括：输入模块、指令生成模块和通讯模块，所述指令生成模块分别与所述输入模块和所述通讯模块连接，所述通讯模块与所述控制模块连接；

所述输入模块用于供工作人员输入所述跨河视线长度，所述指令生成模块用于在获取到所述跨河视线长度时，生成包含初始长度和初始宽度的标志线生成指令，所述通讯模块用于将所述标志线指令发送给所述控制模块。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型实施例提供的精密三角高程法跨河水准测量装置，通过在竖直状态的支撑架上设置有觇牌，顶部设置有棱镜，使得觇牌和棱镜在和全站仪配合使用时，全站仪能够同时进行测距和竖直角测量，后续工作人员在获取已知高程控制点的高程后，再读取两个简单的读数（觇牌标志线中心与待测控制点之间的距离和参照控制点与已知控制点之间的距离），并将所有数据输入至手持终端即可完成对待测控制点的高程的测量，该测量装置操作简单，得到的结果准确性高，大大简化了工作人员的测量难度，便于大范围推广。

另外，通过在中心轴杆上设置有多个刻度，且将觇牌与中心轴杆可拆卸连接，使得觇牌的高度可调，保证了全站仪十字丝可以始终瞄准觇牌上标志线；同时，常规水准尺与觇牌通过扣件连接，采用该连接方式时，觇牌上的标志线中心很难保证与水准尺上的对应刻度一致，导致高程控制点至标志线的高度不准确，影响最终的高差计算结果，而通过紧固螺栓的紧固方式，使得觇牌的牢固性高，不容易掉落，该连接方式提高了觇牌高度数据的精度。

另外，觇牌上的标志线可根据视线长度自动设置初始长度及宽度（根据规范《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2007附录C.1.2.2规定，标志线宽度为视线长度S/15，标志线长度为视线长度S/3），以获得较好的观测效果，便于全站仪十字丝更好的瞄准标志线；且，可通过手持终端根据现场观测条件，对标志线的长度、宽度进行调整，也可以对标志线的颜色、亮度及背景板的颜色、亮度进行调整，以获得最佳的观测效果，便于仪器横丝更好的瞄准标志线，获得更准确的竖直角，进一步提高了测量精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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它的附图。

图1是本实用新型提供的一种精密三角高程法跨河水准测量装置的结构示意图。

图2是本实用新型实施例提供的一种全站仪十字丝瞄准标志线的示意图。

图3是本实用新型提供的一种带有觇牌的测量基座的主视图。

图4是图3中A处的局部放大图。

图5是本实用新型提供的一种无觇牌的测量基座的主视图。

图6是图5中B处的局部放大图。

图7是本实用新型提供的一种觇牌的局部结构示意图。

图8是本实用新型提供的一种整平气泡器的结构示意图。

图9是本实用新型实施例提供的一种三角高程法跨河水准测量装置的使用状态示意图。

图10是本实用新型提供的一种标志线的显示方式的示意图。

图11是本实用新型提供的一种手机终端的界面显示示意图。

其中：1-测量基座，11-支撑架，111-中心轴杆，111-1-觇牌安装孔，112-连接基座，113-伸缩杆，114-整平气泡器，114-1-杆孔，114-2-圆水准气泡，12-觇牌，121-标志线，122-读数窗口，123-觇牌主体，124-卡座，124-1-螺纹孔，13-棱镜，2-全站仪，21-全站仪十字丝，3-手持终端。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对实用新型进行清楚、完整的描述，需要理解的是，术语“中心”、“竖向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

图1是本实用新型提供的一种精密三角高程法跨河水准测量装置的结构示意图，其配合全站仪2使用，其中A表示待测控制点，B表示已知高程控制点，B'表示参照控制点（全站仪瞄准的立于B控制点上标尺的瞄准点），如图1所示，其包括：测量基座1和手持终端3，全站仪2和测量基座1分别位于河水的两侧，且全站仪2与已知高程控制点B和参照控制点B'位于同一侧，参照控制点B'位于已知高程控制点B的正上方，测量基座1与待测控制点A位于同一侧，手持终端3用于供工作人员握持。

测量基座1包括处于竖直状态的支撑架11、设置于支撑架11且与支撑架11通过螺栓连接上的觇牌12、以及位于支撑架11顶部的棱镜13，觇牌12上设置有显示面板，显示面板用于显示供全站仪十字丝21瞄准的标志线121。其中，本实用新型实施例对标志线121的形状不作具体限定，示例性地，如图2所示，标志线121整体为矩形横条状，其左右两端为尖端，以方便所述全站仪十字丝21精确瞄准。

关于支撑架11的结构，在一种可能的实现方式中，如图3-图7所示，支撑架11包括：处于竖直状态的中心轴杆111，觇牌12与中心轴杆111通过螺栓连接，棱镜13位于中心轴杆111的顶部。

中心轴杆111上沿其长度方向设置有若干个刻度，刻度的一侧相对应设置有觇牌安装孔111-1。

则为了方便觇牌12与中心轴杆通过螺栓连接，且保证其读数的准确性，在一种可能的实现方式中，如图7所示，觇牌12包括：中心设有读数窗口122的觇牌主体123、以及设置于读数窗口122位置处两个卡座124；两个卡座124与觇牌主体123之间形成用于固定中心轴杆111的凹槽，且两个卡座124上相对设置有与觇牌安装孔111-1尺寸一致的螺纹孔124-1。

工作人员可以通过将紧固螺栓穿过螺纹孔124-1和觇牌安装孔111-1，将觇牌12安装在中心轴杆111上，读数窗口122显示的数据即为标志线中心到待测点A的准确垂直距离。

本实用新型实施例提供的测量装置，通过在中心轴杆111上设置有多个刻度，且将觇牌12与中心轴杆111可拆卸连接，使得觇牌12的高程高度可调，保证河对岸全站仪十字丝21可以准确瞄准觇牌12上标志线121；通过紧固螺栓的紧固方式，使得觇牌12的牢固性高，不容易掉落；紧固后的觇牌12上显示的标志线121中心高度严格等于读数窗口显示数据，提高了觇牌12的高度（h3）的精度。

当然，为了保证中心轴杆111的稳定性，支撑架11还包括：连接基座112和三个伸缩杆113，连接基座112设置于中心轴杆111的下部，三个伸缩杆113的上端分别与连接基座112连接，并与中心轴杆111构成四脚支撑。

进一步地，为了保证中心轴杆111工作时处于竖直状态，如图5所示，支撑架11还包括位于连接基座112和觇牌12之间的整平气泡器114，如图8所示，整平气泡器114上有用于供中心轴杆111穿过的杆孔114-1和圆水准气泡114-2。

该测量装置配合全站仪2使用，全站仪2用于供工作人员使用，以通过测量手段得到位于已知高程控制点上方的参照控制点与全站仪2之间的第一水平距离、参照控制点的第一竖直角、跨河视线长度（棱镜13与全站仪2之间的第二水平距离）、觇牌12的第二竖直角，如图9所示。

例如：工作人员可以通过将全站仪十字丝21瞄准觇牌12上的标志线121的中心，如图2所示，得到觇牌12的第二竖直角。而得到第一水平距离和第二水平距离的方式，可采用现有技术中的方法，例如：已知高程控制点上方立对中杆，在对中杆上设置有棱镜，可以通过将全站仪十字丝21瞄准对中杆上方的棱镜来得到第一水平距离和第一竖直角，通过将全站仪十字丝21瞄准棱镜13来得到第二水平距离。

其中，第一竖直角指代的是参照控制点与全站仪2之间的连线与水平线直线的夹角；第二竖直角指代的是标志线121中心与全站仪2之间的连线与水平线之间的夹角。

手持终端3与所述控制面板无线连接，其包括高程生成模块，高程生成模块用于根据工作人员得到的参照控制点至已知高程控制点的垂直距离、标志线121中心至待测控制点的垂直距离，以及由全站仪2得到的第一水平距离、第一竖直角、跨河视线长度和第二竖直角，结合已知高程控制点高程，得到待测控制点的高程。

关于高程生成模块得到待测控制点的高程的方式，在一种可能的实现方式中，可以通过预先编辑在手持终端3中的公式得到，工作人员只需输入相应的数据，手持终端3即可以根据输入的数据得到待测控制点的高程。

例如：如图9所示，A表示待测控制点，B表示已知控制点，已知控制点B上架设对中杆或水准尺，B'表示参照控制点，参照控制点B'与全站仪2之间的第一水平距离为S1，参照控制点B'的第一竖直角为β，跨河视线长度，即棱镜13与全站仪2之间的第二水平距离为S2，觇牌12标志线121中心的第二竖直角α，已知控制点B的高程为HB，参照控制点B'与全站仪2之间的竖直距离为h1，参照控制点B'与已知控制点B之间的竖直距离为h2，觇牌12标志线121中心到待测控制点的垂直距离为h3，觇牌12标志线121中心与全站仪2之间的竖直距离为h0。

则按照对应关系，参照控制点的高程：HB'=HB+h2，该h2可由水准尺测得。另外，还可以得到以下公式：

h1=S1*tan(β)；

全站仪2视线高程H（视线）=HB'-h1；

h0=S2*tan(α)；

因此，A点高程HA=全站仪2视线高程H(视线)+h0-h3

即：A点高程HA=HB'-h1+h0-h3

=HB+h2-h1+h0-h3

=HB+h2-S1*tanβ+S2*tanα-h3。

本实用新型实施例提供的精密三角高程法跨河水准测量装置，通过在竖直状态的支撑架11上设置有觇牌12（根据通视情况选择高度），顶部设置有棱镜13，使得觇牌12和棱镜13在和全站仪2配合使用时，全站仪2能够同时进行测距和竖直角测量，另外，觇牌12标志线的大小及其与背景板的颜色、亮度等都可以通过手持终端进行控制调节，使全站仪可以更精确的对标志线进行瞄准，读取更精确的标志线121中心的第二竖直角。后续工作人员在获取已知高程控制点的高程（HB）后，根据觇牌12标志线121中心与待测控制点之间的竖直距离（h3）和参照控制点与已知控制点之间的垂直距离（h2），以及第一竖直角β、第一水平距离S1、第二竖直角α、跨河视线长度S2，并将所有数据输入至手持终端3即可根据内置公式得到待测控制点的高程HA，该测量装置操作简单，得到的结果准确性高，大大简化了工作人员的测量难度，便于大范围推广。

以下，将对觇牌12上的标志线121进行详细说明。

为了方便施工人员能够将全站仪十字丝21精确瞄准标志线121，获取准确的第二竖直角，在一种可能的实现方式中，可根据跨河视线长度S2将标志线121显示大小设置为初始值，同时，考虑到现场实际观测条件，为获取更佳的观测效果，标志线121的显示大小、颜色、亮度及觇牌12背景板的颜色、亮度还可通过手持终端进行调整设置。

例如：觇牌12内部设置有与显示面板连接的控制模块，控制模块用于在接受到标志线生成指令时，控制显示面板按照标志线生成指令显示标志线121。

手持终端3还包括：输入模块、指令生成模块和通讯模块，指令生成模块分别与输入模块和通讯模块连接，通讯模块与控制模块连接；

输入模块用于供工作人员输入跨河视线长度，指令生成模块用于在获取到跨河视线长度时，生成包含标志线121初始长度和初始宽度的标志线生成指令，通讯模块用于将标志线生成指令发送给控制模块，控制模块获取该初始长度和初始宽度，以使显示面板显示满足该初始长度和初始宽度的标志线121。

其中，为了保证位于河流对侧的全站仪十字丝21能够准确瞄准标志线121，该标志线121的长度和宽度应随着跨河视线长度的增大而逐渐增大，长度指代的是标志线左右之间的距离，宽度指代的是标志线上下之间的距离。

在一种可能的实现方式中，如图10所示，标志线的显示形式有5种，由内向外依次为第一尺寸标志线a、第二尺寸标志线b、第三尺寸标志线c、第四尺寸标志线d和第尺寸标志廓线e。

第一尺寸标志线a对应的是跨河视线长度不大于200m时所对应的初始标志线；第二尺寸标志线b对应的是跨河视线长度为500m时所对应的初始标志线；第三尺寸标志线c对应的跨河视线长度为1000m时对应的初始标志线；第四尺寸标志线d对应的跨河视线长度为2000m时对应的初始标志线；第五尺寸标志线e对应的跨河视线长度为3500m时对应的初始标志线外。

上述初始标志线大小根据规范《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006 中附录C.1.2.2规定的下述公式得到：

标志线初始宽度a=跨河视线长度s/15；

标志线初始长度b=跨河视线长度s/3。

当然，在该情况下，为了保证当最大跨河视线长度为3.5公里时，标志线121能完整的显示在觇牌12上，觇牌12的长度可以为140-150cm，宽度可以为30-40cm。

当然，手持终端3还用于供工作人员调整标志线的长度、宽度、颜色以及亮度。

如图11所示，工作人员可以根据现场观测条件，通过操作“标志线长度增”、“标志线长度减”、“标志线宽度增”、“标志线宽度减”、“标志线亮度增”或“标志线亮度减”的按钮来达到改变标志线121的长度、宽度以及亮度的效果；通过操作手持终端3中的“标志线颜色”按钮，更改标志线121的显示颜色；通过操作手机终端3中的“楔形拉伸”、“楔形收紧”按钮更改标志线（121）尖端的角度。

另外，工作人员还可以通过操作“背景板颜色”按钮，更改觇牌12背景板的颜色。

本实用新型实施例提供的测量装置，觇牌12上的标志线121可根据视线距离确定长度及宽度的初始值，标志线初始长度及宽度根据规范规定的公式计算。可且，手持终端3可以根据现场实际观测情况，对标志线的长度、宽度进行调整，也可以对标志线的颜色、亮度及背景板的颜色、亮度进行调整，以获得更好的观测效果，便于全站仪十字丝21更好的瞄准标志线，读取准确的觇牌12的第二竖直角，进一步提高了测量精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分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实用新型实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，其配合全站仪（2）使用，其包括：测量基座（1）和手持终端（3），所述测量基座（1）和所述全站仪（2）分别位于河水的两侧，且所述全站仪（2）、已知高程控制点和参照控制点位于同一侧，所述参照控制点位于所述已知高程控制点的正上方，所述测量基座（1）与待测控制点位于同一侧，所述手持终端（3）用于供工作人员握持；

所述测量基座（1）包括处于竖直状态的支撑架（11）、设置于所述支撑架（11）上且与所述支撑架（11）通过螺栓连接的觇牌（12）、以及位于所述支撑架（11）顶部的棱镜（13），所述觇牌（12）上设置有显示面板，所述显示面板用于显示供全站仪十字丝（21）瞄准的标志线（121）；

所述手持终端（3）与所述控制面板无线连接，所述手持终端（3）包括高程生成模块，所述高程生成模块用于根据工作人员得到的所述参照控制点至所述已知高程控制点的垂直距离、所述标志线（121）中心至所述待测控制点的垂直距离，以及由所述全站仪（2）得到的所述参照控制点与所述全站仪（2）之间的第一水平距离、所述参照控制点的第一竖直角、跨河视线长度和所述觇牌（12）的第二竖直角，结合已知高程控制点高程，得到所述待测控制点的高程；所述手持终端（3）还用于供工作人员调整所述标志线的长度、宽度、颜色以及亮度。

2.根据权利要求1所述的一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，所述标志线（121）整体为矩形横条状，其左右两端为尖端，以方便所述全站仪十字丝（21）精确瞄准。

3.根据权利要求1所述的一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，所述支撑架（11）包括处于竖直状态的中心轴杆（111），所述觇牌（12）与所述中心轴杆（111）通过螺栓连接，所述棱镜（13）位于所述中心轴杆（111）的顶部；

所述中心轴杆（111）上沿其长度方向设置有若干个刻度，所述刻度的一侧相对应设置有觇牌安装孔（111-1）。

4.根据权利要求3所述的一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，所述觇牌（12）包括：中心设有读数窗口（122）的觇牌主体（123）、以及设置于所述读数窗口（122）位置处两个卡座（124）；

两个所述卡座（124）与所述觇牌主体（123）之间形成用于固定所述中心轴杆（111）的凹槽，且两个所述卡座（124）上相对设置有与所述觇牌安装孔（111-1）尺寸一致的螺纹孔（124-1）。

5.根据权利要求3所述的一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，所述支撑架（11）还包括：连接基座（112）和三个伸缩杆（113），所述连接基座（112）设置于所述中心轴杆（111）的下部，三个所述伸缩杆（113）的上端分别与所述连接基座（112）连接，并与所述中心轴杆（111）构成四脚支撑。

6.根据权利要求5所述的一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，所述支撑架（11）还包括位于所述连接基座（112）和所述觇牌（12）之间的整平气泡器（114），所述整平气泡器（114）上有用于供中心轴杆（111）穿过的杆孔（114-1）和圆水准气泡（114-2）。

7.根据权利要求1所述的一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，所述觇牌（12）内部设置有与所述显示面板连接的控制模块，所述控制模块用于在接受到标志线生成指令时，控制所述显示面板按照所述标志线生成指令显示所述标志线（121）。

8.根据权利要求7所述的一种精密三角高程法跨河水准测量装置，其特征在于，所述手持终端（3）还包括：输入模块、指令生成模块和通讯模块，所述指令生成模块分别与所述输入模块和所述通讯模块连接，所述通讯模块与所述控制模块连接；

所述输入模块用于供工作人员输入所述跨河视线长度，所述指令生成模块用于在获取到所述跨河视线长度时，生成包含初始长度和初始宽度的标志线生成指令，所述通讯模块用于将所述标志线指令发送给所述控制模块。

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