CN109297463B - 一种跨河水准测量方法 - Google Patents

一种跨河水准测量方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种跨河水准测量方法，布设跨河场地，在两岸分别设置仪器测站点和跨河水准点标志；在两岸仪器测站点上设置全站仪，在跨河水准点上设置棱镜；进行同岸水准点观测；进行对岸水准点观测；两岸全站仪调岸观测；经过限差验算并剔除超限测回高差观测值后，取两台全站仪两岸对向观测高差的中数作为跨河高差测量结果，涉及高程控制测量领域。本发明省却了仪器高、目标高测量的繁琐工作，免除了仪器高、目标高的测量误差，提高了跨河水准测量的效率及成果精度，方便测量人员操作，便于实现外业测量自动化，有利于控制外业观测质量。

Description

一种跨河水准测量方法
技术领域
本发明涉及高程控制测量领域，具体是涉及一种跨河水准测量方法，适用于使用全站仪按三角高程法进行跨越江河湖海的高程传递测量。
背景技术
在使用三角高程法进行跨河水准测量过程中，通常需要人工量取测站仪器高度和目标高度，由于仪器或目标一般使用三角基座安置在三脚架或观测墩上，量高工作比较麻烦且精度不高，从而降低了跨河水准测量的高差精度；而按照现行的国家水准测量规范——《国家一、二等水准测量规范》(GBT12897-2006)，目标采用因瓦水准尺测量，近尺使用全站仪瞄准标尺分划线直接读数，远尺则采用人工安置觇板于标尺整数分划线上的方法进行观测读数，这种方法无须直接测量仪器高度和目标高度，但使用因瓦水准尺在外业中工作不方便，并且因瓦水准尺读数的方法不容易实现外业测量自动化，不利于控制外业观测质量，观测效率较低。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种无需测量仪器高、目标高，减小测量误差，可提高测量效率及成果精度的跨河水准测量方法。
本发明提供一种跨河水准测量方法，包括以下步骤：
1)布设跨河场地，在两岸分别设置仪器测站点和跨河水准点标志；
2)在两岸仪器测站点上设置全站仪，在跨河水准点上设置棱镜；
3)进行同岸水准点观测；
设置测站点及测点，输入观测组数，进行同岸垂直角和斜距观测，并进行观测质量检验和跨河两岸高差计算；
4)进行对岸水准点观测；
设置测站点和测点，输入半测回中观测组数和测回数，进行对岸垂直角和斜距观测，并进行一个测回的观测质量检验和高差计算；
5)两岸全站仪调岸观测；
将两岸全站仪互换测站点对调设置，两岸棱镜互换水准点对调设置并保持高度不变，重复步骤3)和步骤4)完成多个测回的返测，得到返测的跨河高差；
6)经过限差验算并剔除超限测回高差观测值后，取两台全站仪两岸对向观测高差的中数作为跨河高差测量结果。
在上述技术方案的基础上，步骤1)中，根据地形条件选择跨河图形，按等腰梯形或平行四边形方式布设跨河场地。
在上述技术方案的基础上，步骤1)中，跨河场地两岸的仪器测站点I1,I2分别位于跨河水准点P1,P2的上、下游同侧或异侧。
在上述技术方案的基础上，步骤3)、步骤4)中，一组观测的步骤是：
(1)全站仪盘左照准棱镜，观测并记录存储斜距和垂直角；
(2)控制全站仪照准部转动使全站仪盘右照准棱镜，观测并记录存储斜距和垂直角。
在上述技术方案的基础上，重复进行步骤(1)、步骤(2)，完成同岸水准点多组观测。
在上述技术方案的基础上，重复进行步骤(1)、步骤(2)，完成对岸水准点多组观测，构成一个半测回观测，并据此多次观测，完成全部半测回的观测。
在上述技术方案的基础上，所述一组观测高差的计算公式如下：
h组＝Ssinα (1)
式中：S为观测斜距，α为垂直角。
在上述技术方案的基础上，如需进行多组观测，取各组观测高差的中数作为半测回观测高差。
在上述技术方案的基础上，步骤4)中，一台全站仪往测半测回跨河高差的计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000031
Figure BDA0001872853270000032
式中：
Figure BDA0001872853270000033
分别为1号全站仪在I1设站、2号全站仪在I2设站观测所得的半测回跨河高差观测值，
Figure BDA0001872853270000034
为半测回观测中1号全站仪在I1设站测得的多组观测高差的中数，
Figure BDA0001872853270000035
为半测回观测中2号全站仪在I2设站测得的多组观测高差的中数。
在上述技术方案的基础上，步骤5)中，一台全站仪返测半测回跨河高差的计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000036
Figure BDA0001872853270000037
式中：
Figure BDA0001872853270000038
分别为1号全站仪在I2设站、2号全站仪在I1设站观测所得的半测回跨河高差观测值，
Figure BDA0001872853270000039
为半测回观测中1号全站仪在I2设站测得的多组观测高差的中数，
Figure BDA00018728532700000310
为半测回观测中2号全站仪在I1设站测得的多组观测高差的中数。
在上述技术方案的基础上，步骤5)中，往、返测单测回跨河高差的计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000041
Figure BDA0001872853270000042
两台全站仪两岸同步对向观测构成一个双测回，一个双测回的观测高差计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000043
式中：
Figure BDA0001872853270000044
为往测单测回跨河高差，
Figure BDA0001872853270000045
为返测单测回跨河高差，
Figure BDA0001872853270000046
为双测回跨河高差。
在上述技术方案的基础上，步骤6)中，限差验算公式如下：
Figure BDA0001872853270000047
取全部合格的N个双测回跨河高差的中数作为最终的跨河高差；
式中：dH限为各双测回观测高差之间的限差，M△为每M千米水准测量的偶然中误差限值，单位为mm，N为总的双测回数，s为跨河视线长度，单位为km。
在上述技术方案的基础上，所述全站仪通过无线信号传输与移动终端连接，所述移动终端控制全站仪进行自动照准目标，观测、记录存储数据，并进行观测成果质量的检核。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明采用直接测量近岸水准点和远岸水准点之间的高差的测量方法，结合跨河图形及成果限差验算及剔除等措施，省却了仪器高、目标高测量的繁琐工作，免除了仪器高、目标高的测量误差，提高了跨河水准测量的效率及成果精度，方便测量人员操作，便于实现外业测量自动化，有利于控制外业观测质量。
附图说明
图1是本发明实施例的跨河水准测量方法的流程图；
图2a、b是本发明实施例的跨河水准测量方法的场地布设图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例一
参见图1所示，本发明实施例提供一种跨河水准测量方法，包括以下步骤：
1)布设跨河场地，在两岸分别设置仪器测站点和跨河水准点标志；
2)在两岸仪器测站点上设置全站仪，在跨河水准点上设置棱镜；
3)进行同岸水准点观测；
设置测站点及测点，输入观测组数，进行同岸垂直角和斜距观测，并进行观测质量检验和跨河两岸高差计算；
4)进行对岸水准点观测；
设置测站点和测点，输入半测回中观测组数和测回数，进行对岸垂直角和斜距观测，并进行一个测回的观测质量检验和高差计算；
5)两岸全站仪调岸观测；
将两岸全站仪互换测站点对调设置，两岸棱镜互换水准点对调设置并保持高度不变，重复步骤3)和步骤4)完成多个测回的返测，得到返测的跨河高差；
6)经过限差验算并剔除超限测回高差观测值后，取两台全站仪两岸对向观测高差的中数作为跨河高差测量结果。
本发明采用直接测量近岸水准点和远岸水准点之间的高差的测量方法，结合跨河图形及成果限差验算及剔除等措施，省却了仪器高、目标高测量的繁琐工作，免除了仪器高、目标高的测量误差，提高了跨河水准测量的效率及成果精度，方便测量人员操作，便于实现外业测量自动化，有利于控制外业观测质量。
实施例二
参见图1所示，本发明实施例提供一种跨河水准测量方法，包括以下步骤：
1)布设跨河场地，在两岸分别设置仪器测站点和跨河水准点标志；
跨河两岸上分别设置有仪器测站点和跨河水准点标志，便于进行全站仪和棱镜的安装设置，并可频繁调换仪器位置进行多测回观测；参见图2a至图2b，可按等腰梯形或平行四边形方式布设跨河场地，使用2台全站仪及2个棱镜分别进行同向及对向观测，其中I1,I2为跨河两岸仪器测站点，P1,P2为两岸跨河水准点，且跨河场地两岸的仪器测站点I1,I2分别位于跨河水准点P1,P2的上、下游同侧或异侧，可根据不同的地形条件灵活调整，方便测量。
2)在两岸仪器测站点上设置全站仪，在跨河水准点上设置棱镜；
参见图2a和图2b，图中I1,I2为跨河两岸仪器测站点，在此处设置全站仪，P1,P2为两岸跨河水准点，在此处设置棱镜，跨河场地可按等腰梯形或平行四边形方式布设，跨河两岸的全站仪与棱镜可分别位与上下游的同侧或异侧，便于根据不同地形条件作出灵活调整，方便测量。
3)进行同岸水准点观测；
设置测站点及测点，输入观测组数，进行同岸垂直角和斜距观测，并进行观测质量检验和跨河两岸高差计算。
4)进行对岸水准点观测；
设置测站点和测点，输入半测回中观测组数和测回数，进行对岸垂直角和斜距观测，并进行一个测回的观测质量检验和高差计算。
步骤3)、步骤4)中，一组观测的步骤是：
(1)全站仪盘左照准棱镜，观测并记录存储斜距和垂直角；
(2)控制全站仪照准部转动使全站仪盘右照准棱镜，观测并记录存储斜距和垂直角。
所述一组观测高差的计算公式如下：
h组＝S sinα (1)
式中：S为观测斜距，α为垂直角。
如需进行多组观测，取各组观测高差的中数作为半测回观测高差。并重复上述两个步骤，完成同岸水准点和对岸水准点的多组观测，以及完成全部半测回的观测。
其中，一台全站仪往测半测回跨河高差的计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000071
Figure BDA0001872853270000072
式中：
Figure BDA0001872853270000073
分别为1号全站仪在I1设站、2号全站仪在I2设站观测所得的半测回跨河高差观测值，
Figure BDA0001872853270000074
为半测回观测中1号全站仪在I1设站测得的多组观测高差的中数，
Figure BDA0001872853270000075
为半测回观测中2号全站仪在I2设站测得的多组观测高差的中数。
5)两岸全站仪调岸观测；
将两岸全站仪互换测站点对调设置，两岸棱镜互换水准点对调设置并保持高度不变，重复步骤3)和步骤4)完成多个测回的返测，得到返测的跨河高差。
其中，一台全站仪返测半测回跨河高差的计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000081
Figure BDA0001872853270000082
式中：
Figure BDA0001872853270000083
分别为1号全站仪在I2设站、2号全站仪在I1设站观测所得的半测回跨河高差观测值，
Figure BDA0001872853270000084
为半测回观测中1号全站仪在I2设站测得的多组观测高差的中数，
Figure BDA0001872853270000085
为半测回观测中2号全站仪在I1设站测得的多组观测高差的中数。
其中，往、返测单测回跨河高差的计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000086
Figure BDA0001872853270000087
两台全站仪两岸同步对向观测构成一个双测回，一个双测回的观测高差计算公式如下：
Figure BDA0001872853270000088
式中：
Figure BDA0001872853270000089
为往测单测回跨河高差，
Figure BDA00018728532700000810
为返测单测回跨河高差，
Figure BDA00018728532700000811
为双测回跨河高差。
在此过程中两岸棱镜互换水准点对调设置并保持高度不变的目的就是为了在往返测观测中，高差取中数时，消除棱镜高度的影响，避免测量仪器及棱镜高度，方便测量人员操作，并且提高了跨河水准测量的效率及成果精度。
6)经过限差验算并剔除超限测回高差观测值后，取两台全站仪两岸对向观测高差的中数作为跨河高差测量结果。
其中，限差验算公式如下：
Figure BDA0001872853270000091
取全部合格的N个双测回跨河高差的中数作为最终的跨河高差；
式中：dH限为各双测回观测高差之间的限差，M△为每M千米水准测量的偶然中误差限值，单位为mm，N为总的双测回数，s为跨河视线长度，单位为km。
实施例三
与实施例一不同的是，全站仪通过无线信号传输与移动终端连接，所述移动终端控制全站仪进行自动照准目标，观测、记录存储数据，并进行观测成果质量的检核。在本实施例中，全站仪通过蓝牙功能与手机端无线连接，第一次连接前需要搜索，打开手机端上的控制软件后，自动搜索、连接、保存全站仪设备，便于以后使用时不需再搜索，可直接连接；连接后选择需要操作的全站仪，可在手机软件上设置测站点及测点，输入垂直角观测组数和测回数等参数，并自动完成观测质量检验和高差计算。
本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种跨河水准测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)布设跨河场地，在两岸分别设置仪器测站点和跨河水准点标志；
2)在两岸仪器测站点上设置全站仪，在跨河水准点上设置棱镜；
3)进行同岸水准点观测；
设置测站点及测点，输入观测组数，进行同岸垂直角和斜距观测，并进行观测质量检验和跨河两岸高差计算；
4)进行对岸水准点观测；
设置测站点和测点，输入半测回中观测组数和测回数，进行对岸垂直角和斜距观测，并进行一个测回的观测质量检验和高差计算；
5)两岸全站仪调岸观测；
将两岸全站仪互换测站点对调设置，两岸棱镜互换水准点对调设置并保持高度不变，重复步骤3)和步骤4)完成多个测回的返测，得到返测的跨河高差；
6)经过限差验算并剔除超限测回高差观测值后，取两台全站仪两岸对向观测高差的中数作为跨河高差测量结果；
步骤3)、步骤4)中，一组观测的步骤是：
(1)全站仪盘左照准棱镜，观测并记录存储斜距和垂直角；
(2)控制全站仪照准部转动使全站仪盘右照准棱镜，观测并记录存储斜距和垂直角；
重复进行步骤(1)、步骤(2)，完成同岸水准点多组观测；
重复进行步骤(1)、步骤(2)，完成对岸水准点多组观测，构成一个半测回观测，并据此多次观测，完成全部半测回的观测；
所述一组观测高差的计算公式如下：
h组＝Ssinα (1)
式中：S为观测斜距，α为垂直角；
如需进行多组观测，取各组观测高差的中数作为半测回观测高差；
步骤4)中，一台全站仪往测半测回跨河高差的计算公式如下：
Figure FDA0002797698650000021
Figure FDA0002797698650000022
式中：
Figure FDA0002797698650000023
分别为1号全站仪在I1设站、2号全站仪在I2设站观测所得的半测回跨河高差观测值，
Figure FDA0002797698650000024
为半测回观测中1号全站仪在I1设站测得的多组观测高差的中数，
Figure FDA0002797698650000025
为半测回观测中2号全站仪在I2设站测得的多组观测高差的中数；
步骤5)中，一台全站仪返测半测回跨河高差的计算公式如下：
Figure FDA0002797698650000026
Figure FDA0002797698650000027
式中：
Figure FDA0002797698650000028
分别为1号全站仪在I2设站、2号全站仪在I1设站观测所得的半测回跨河高差观测值，
Figure FDA0002797698650000029
为半测回观测中1号全站仪在I2设站测得的多组观测高差的中数，
Figure FDA00027976986500000210
为半测回观测中2号全站仪在I1设站测得的多组观测高差的中数；
步骤5)中，往、返测单测回跨河高差的计算公式如下：
Figure FDA00027976986500000211
Figure FDA00027976986500000212
两台全站仪两岸同步对向观测构成一个双测回，一个双测回的观测高差计算公式如下：
Figure FDA0002797698650000031
式中：
Figure FDA0002797698650000032
为往测单测回跨河高差，
Figure FDA0002797698650000033
为返测单测回跨河高差，
Figure FDA0002797698650000034
为双测回跨河高差；
所述全站仪通过无线信号传输与移动终端连接，所述移动终端控制全站仪进行自动照准目标，观测、记录存储数据，并进行观测成果质量的检核。
2.如权利要求1所述的一种跨河水准测量方法，其特征在于：步骤1)中，根据地形条件选择跨河图形，按等腰梯形或平行四边形方式布设跨河场地。
3.如权利要求2所述的一种跨河水准测量方法，其特征在于：步骤1)中，跨河场地两岸的仪器测站点I1,I2分别位于跨河水准点P1,P2的上、下游同侧或异侧。
4.如权利要求1所述的一种跨河水准测量方法，其特征在于：步骤6)中，限差验算公式如下：
Figure FDA0002797698650000035
取全部合格的N个双测回跨河高差的中数作为最终的跨河高差；
式中：dH限为各双测回观测高差之间的限差，MΔ为每M千米水准测量的偶然中误差限值，单位为mm，N为总的双测回数，s为跨河视线长度，单位为km。
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