一种跨海高程传递测量方法技术

本发明专利技术涉及一种跨海高程传递测量方法，根据跨海高程测量精度等级选择跨海图形，布置跨海场地；进行海中平台晃动量测试，得出平台全站仪垂直角变化幅度；根据跨海距离、测量等级及仪器级别确定跨海高程测量的测回数及半测回中垂直角观测组数；根据平台晃动量确定一次照准的垂直角读数次数；电子手簿与全站仪连接，设置一次照准垂直角读数次数及相邻两次读数之间的时间间隔等参数，按三角高程法进行同步对向观测，电子手簿自动记录并存储观测数据；利用内业软件计算并输出标准格式的垂直角观测成果表；根据跨海距离、垂直角及仪器高、目标高等观测数据，计算跨海高差观测值。本发明专利技术特别适用于测站晃动条件下的全站仪跨海高程传递测量。

【技术实现步骤摘要】
一种跨海高程传递测量方法
本专利技术涉及跨海高程传递
，特别涉及一种用于测站晃动条件下的全站仪跨海高程测量方法，适用于各种海况条件下海中测量平台或海中桥墩的跨海高程传递测量。
技术介绍
《国家一、二等水准测量规范》(GBT12897-2006)规定的跨河水准测量方法，仅适用于跨海路线两端测站处于稳定结构上的跨海高程测量。安置在稳定地面或其他稳定结构物上的全站仪的垂直角变化值小于1秒，但在跨海高程传递测量中，跨海路线的一端或两端位于海中测量平台或桥墩等不稳定结构上，因受海洋潮汐、波浪及风力的作用和影响，这些海中测量平台或桥墩处于不停的轻微晃动之中，使得安置在海中不稳定结构上的全站仪处于不停的晃动之中，全站仪的垂直角变化值可达数十秒甚至数分。在这种测站晃动条件下，现行规范中规定的跨河水准测量方法(含技术要求、限差标准等)不再适用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对测站晃动条件下一般跨海高程测量方法不再适用的难题，旨在提供一种适用于各种海况条件下的跨海高程传递测量方法，以实现海中测量平台及海中桥墩控制点高程的精确传递。本专利技术目的的实现方式为，一种适用于测站晃动条件下的全站仪跨海高程测量方法，具体步骤如下：1)根据跨海高程测量精度等级选择跨海图形，布置跨海场地；设置跨海点，用于安置仪器和观测目标，用全站仪或GPS静态相对测量方法精确测定各边长，用精密水准仪或全站仪测量同岸跨海点之间的高差；2)进行海中测量平台或桥墩晃动量测试，得出平台或桥墩上全站仪垂直角变化幅度；将全站仪安置在海中测量平台或海中桥墩跨海点上，瞄准对岸观测目标并保持固定；启动全站仪观测和记录程序，按一定时间间隔连续记录n个垂直角数据；计算n个垂直角中最大值与最小值的差值，即为垂直角变化幅度值；3)根据跨海距离、测量等级及全站仪级别，确定跨海高程测量的测回数及半测回中垂直角观测组数；4)根据平台晃动量，即垂直角变化幅度确定每半组观测中一次照准的垂直角读数次数；5)将电子手簿与全站仪连接，配置电子手簿记录端口通讯参数；设置一次照准垂直角读数次数及相邻两次读数之间的时间间隔参数；按三角高程法进行同步对向观测，电子手簿自动记录并存储观测数据；6)利用数据处理软件完成观测数据的转换计算并输出标准格式的垂直角观测成果表；7)根据跨海距离、垂直角及仪器高、目标高观测数据，计算跨海高差观测值。本专利技术采用多次重复观测读数取均值的垂直角测量方法，结合跨海图形及成果限差标准的改造设计等措施，通过全站仪三角高程测量方法，并研制了自动观测记录及数据处理软件系统，有效削弱了海上测站晃动对全站仪垂直角观测值的不利影响，显著提高了跨海高程测量的精度和速度，解决了复杂海况下高精度跨海高程传递测量的技术难题。附图说明图1是本专利技术实施例的测站晃动条件下全站仪跨海高程测量方法的流程图；图2a、b、c是本专利技术方法的跨海场地三种布置方式示意图；图3是本专利技术实施例的平台垂直角测试数据散点图；图4是本专利技术方法的全站仪跨海高程测量原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式做进一步详细描述。实施例1参照图1，所述跨海高程测量流程的具体步骤如下：1)根据跨海高程测量精度等级选择跨海图形，布置跨海场地；两跨海测站均位于海中测量平台上，便于频繁调换仪器位置进行多测回观测，因此，一、二等跨海高程测量，按平行四边形[参见图2a]或等腰梯形[参见图2b]方式布置跨海场地，使用2台全站仪进行同步对向观测；三、四等跨海高程测量，按平行四边形[参见图2a]或等腰梯形[参见图2b]方式布置跨海场地，使用2台全站仪进行同步对向观测；或按Z字形[参见图2c]布设跨海场地，使用1台仪器进行观测。按平行四边形或等腰梯形方式布置跨海场地的4个跨海点A、B、C、D既是仪器安置点，同时也是观测目标设置点，同岸两跨海点可交替安置仪器和目标。按Z字形方式布置跨海场地的B、D是仪器安置点，同时也是观测目标设置点。各边长及同岸跨海点之间的高差按下列方法测定：(1)跨海长边AC、BD的长度，采用全站仪或GPS静态相对测量方法精确测定；(2)同岸跨海点之间的短边AB、CD[参见图2a或图2b]，可采用GPS测量、全站仪测距或钢尺量距的方法测定；(3)同岸跨海点之间的高差hAB、hCD，采用精密水准或全站仪三角高程测量方法测定。图2a或图2b中跨海视线长度，即跨海长边AC、BD约为3.9km，按国家二等跨海高程测量精度施测。2)进行海中测量平台或桥墩晃动量测试，得出平台或桥墩上全站仪垂直角变化幅度；将全站仪安置在海中测量平台或海中桥墩跨海点上，利用激光对中器和电子水准器，完成仪器的精确整平和对中；转动仪器照准部和望远镜，概略瞄准对岸观测目标并保持固定；启动全站仪观测和记录程序，按一定时间间隔连续记录n个垂直角数据，一般记录50～200个垂直角数据；计算50～200个垂直角中最大值与最小值的差值，即为垂直角变化幅度值。测试结果：一个平台上垂直角变化幅度值约150″[参见图3]；另一个平台上垂直角变化幅度值约40″。取两个平台垂直角变化幅度值较大者(150″)作为本跨海测段观测方案设计使用的垂直角变化幅度参数值。3)根据跨海视线长度、测量等级及仪器级别，按表1确定跨海高程测量的测回数及半测回中垂直角观测组数；表1注：①当使用0.5秒级及以上测角精度的全站仪，远岸设置单目标观测；或者使用0.5秒级以下测角精度的全站仪，远岸设置上、下两个目标观测时，直接按上表选定半组中的垂直角观测组数。②当使用0.5秒级及以上测角精度的全站仪，远岸设置上、下两个目标观测时，半测回中的组数按表列数值减半。③当使用0.5秒级以下测角精度的全站仪，远岸设置单个目标观测时，半测回中的组数取为表列数值的两倍。本实施例中，跨海距离为3.9km，精度等级为国家二等，使用LeicaTS30全站仪(测角精度为0.5″)进行观测，依据上表确定跨海高程测量的测回数为16×4＝64，半测回中垂直角观测组数为10。4)根据平台晃动量，即垂直角变化幅度确定每半组观测中一次照准的垂直角读数次数m；根据测站处垂直角变化幅度大小，确定每半组中照准一次远岸目标连续记录的垂直角次数m。并且所需记录次数与垂直角变化幅度大小成正比，即垂直角变化幅度越大，记录次数越多。本实施例中，垂直角变化幅度为150″，选定记录次数为50。5)将电子手簿与全站仪连接，配置电子手簿记录端口通讯参数：设置一次照准垂直角读数次数及相邻两次读数之间的时间间隔等参数；按图4所示的三角高程法进行同步对向观测，要求进行外业测量数据自动采集和存储，电子手簿自动记录并存储观测数据。按图2a平行四边形或图2b等腰梯形方式布设跨海场地，当跨海场地比较宽阔、便于频繁调换仪器、目标位置进行观测时，则应采用变测站双边同步对向观测法进行垂直角观测，观测程序如下：(1)在A、D点设站，测定仪器及标志的高度；而后同步观测对岸目标，测定αAC、αDB；(2)将两岸仪器及目标的位置互换，即仪器换至B、C点，目标换至A、D点，同步观测对岸目标得αBD、αCA，而后测定仪器及目标的高度；(3)至此第一个仪器位置的观测结束，两台仪器共完成两个单测回；(4)在测完半数测回后两岸仪器、目标和观测员相互调岸，进行余下测回的观测。按图2a平本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种跨海高程传递测量方法，其特征在于具体步骤如下：1)根据跨海高程测量精度等级选择跨海图形，布置跨海场地；设置跨海点，用于安置仪器和观测目标，用全站仪或GPS静态相对测量方法精确测定各边长，用精密水准仪或全站仪测量同岸跨海点之间的高差；2)进行海中测量平台或桥墩晃动量测试，得出平台或桥墩上全站仪垂直角变化幅度；将全站仪安置在海中测量平台或海中桥墩跨海点上，瞄准对岸观测目标并保持固定；启动全站仪观测和记录程序，按一定时间间隔连续记录n个垂直角数据；计算n个垂直角中最大值与最小值的差值，即为垂直角变化幅度值；3)根据跨海距离、测量等级及全站仪级别，确定跨海高程测量的测回数及半测回中垂直角观测组数；4)根据平台晃动量，即垂直角变化幅度确定每半组观测中一次照准的垂直角读数次数；5)将电子手簿与全站仪连接，配置电子手簿记录端口通讯参数；设置一次照准垂直角读数次数及相邻两次读数之间的时间间隔参数；按三角高程法进行同步对向观测，电子手簿自动记录并存储观测数据；6)利用数据处理软件完成观测数据的转换计算并输出标准格式的垂直角观测成果表；7)根据跨海距离、垂直角及仪器高、目标高观测数据，计算跨海高差观测值。...

【技术特征摘要】
1.一种跨海高程传递测量方法，其特征在于具体步骤如下：1)根据跨海高程测量精度等级选择跨海图形，布置跨海场地；设置跨海点，用于安置仪器和观测目标，用全站仪或GPS静态相对测量方法精确测定各边长，用精密水准仪或全站仪测量同岸跨海点之间的高差；2)进行海中测量平台或桥墩晃动量测试，得出平台或桥墩上全站仪垂直角变化幅度；将全站仪安置在海中测量平台或海中桥墩跨海点上，瞄准对岸观测目标并保持固定；启动全站仪观测和记录程序，按一定时间间隔连续记录n个垂直角数据；计算n个垂直角中最大值与最小值的差值，即为垂直角变化幅度值；3)根据跨海距离、测量等级及全站仪级别，确定跨海高程测量的测回数及半测回中垂直角观测组数；4)根据平台晃动量，即垂直角变化幅度确定每半组观测中一次照准的垂直角读数次数；5)将电子手簿与全站仪连接，配置电子手簿记录端口通讯参数；设置一次照准垂直角读数次数及相邻两次读数之间的时间间隔参数；按三角高程法进行同步对向观测，电子手簿自动记录并存储观测数据；所述步骤5)中，按平行四边形或等腰梯形方式布置跨海场地，当跨海测站处空间狭窄、不便于频繁调换仪器和目标位置进行观测时，则采用固定测站双边同步对向观测法进行垂直角观测，观测程序如下：(1)在A、D点设站，测定仪器及目标的高度；而后同步观测对岸远目标C、B，测定αAC、αDB；(2)两端仪器半测回高差分别为hBC＝hBA+hAC和hCB＝hCD+hDB，两台仪器同一时段对向观测的两个半测回取中数，计算一个单测回的观测高差；(3)在测完半数测回后，两端仪器、观测员及目标相互调岸，进行余下测回的观测；6)利用数据处理软件完成观测数据的转换计算并输出标准格式的垂直角观测成果表；7)根据跨海距离、垂直角及仪器高、目标高观测数据，计算跨海高差观测值。2.根据权利要求1所述的一种跨海高程传递测量方法，其特征在于步骤1)中一、二等跨海高程测量，按平行四边形或等腰梯形方式布设跨海场地，使用2台全站仪进行同步对向观测；三、四等跨海高程测量按平行四边形或等腰梯形方式布设跨海场地，使用2台全站仪进行同步对向观测；或按Z字形布设跨海场地，使用1台仪器进行观测。3.根据权利要求1或2所述的一种跨海高程传递测量方法，其特征在于步骤1)中按平行四边形、等腰梯形方式布置跨海场地的4个跨海点A、B、C、D既是仪器安置点，同时也可以是观测目标设置点，同岸两跨海点交替安置仪器和目标；按Z字形方式布置跨海场地的2个拐点B、D是仪器安置点，同时也是观测目标设置点；各边长及同岸跨海点之间的高差按下列方法测定：(1)跨海长边AC、BD的长度，采用全站仪或GPS静态相对测量方法精确测定；(2)同岸跨海点之间的短边AB、CD，采用GPS测量、全站仪测距或钢尺量距的方法测定；(3)同岸跨海点之间的高差hAB、hCD，采用精密水准测量或全站仪三角高程测量方法测定。4.根据权利要求1所述的一种跨海高程传递测量方法，其特征在于步骤2)中启动全站仪观测和记录程序，按一定时间间隔连续记录50～200个垂直角数据，计算50～200个垂直角中最大值与最小值的差值，即为垂直角变化幅度值。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪军，熊伟，曹诗荣，李剑坤，郑强，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42