全站仪免置平自由设站及其工程测量方法技术

一种全站仪免置平自由设站及其工程测量方法，属于工程测量技术领域，其特征是：（1）全站仪以非置平的工作姿态，操作全站仪测量至少三个大地基准点的斜距、水平角与天顶距；（2）根据测量得到的大地基准点的测量信息，利用全站仪免置平自由设站方法，获取全站仪站点的三维大地坐标及姿态信息；（3）全站仪以该非置平的工作姿态，对待测点进行测量，通过全站仪免置平工程测量方法，获取待测点的三维大地坐标。本发明专利技术解决了工程测量中全站仪须事先置平才能设站及放样、测量的技术问题，实现了全站仪免置平自由设站及其工程测量，操作简单，可显著提高野外放样、测量作业的效率。?

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工程測量
，涉及全站仪设站方法。
技术介绍
现代全站仪，不仅能够自动测距、测角，而且还能完成相关信息的处理，如平距、高差、高程、坐标等的计算及设站、放样等相关应用，是工程測量中不可或缺的高效、高精度测量仪器。目前，全站仪自由设站的方法主要有ー边一角后方交会法、两边距离交会、双边单角后方交会法。这些自由设站方法，大量应用于工程实践当中。但是，目前工程上自由设站及其測量方法都是基于全站仪在置平状态下进行的，不能在非置平状态下完成。若全站仪 在非置平的状态下就能进行设站及其測量，将大大节约人力成本、时间成本和设备成本，大大提高野外作业效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全站仪免置平自由设站方法，以克服现有全站仪在实际工程应用中只能先进行精确置平，然后再设站的技术问题。本专利技术所述的技术方案，可以通过对三个大地基准点或四个以上大地基准点的测量实现。I、一种全站仪免置平自由设站及其工程測量方法(基于三个已知大地基准点)。(I)全站仪以非置平的工作姿态，操作全站仪测量三个大地基准点的斜距、水平角与天顶距。(2)根据测量得到的大地基准点的測量信息，利用全站仪免置平自由设站方法，获取全站仪站点的三维大地坐标及姿态信息。(3)全站仪以该非置平的工作姿态，对待测点进行測量，通过全站仪免置平工程测量方法，获取待测点的三维大地坐标。全站仪非置平的工作姿态就是任意非特定的工作姿态，即架设全站仪后只需目视简单置平甚至不置平。相对应地，按现有測量规范的要求，全站仪设站及测量之前，必须对全站仪进行精确置平。斜距、水平角及天顶距是指全站仪按现有技术思路设计和測量时所获得的被测物在全站仪坐标系中的极坐标參数。本专利技术所述的全站仪免置平自由设站方法，是本专利技术提出的通过三个已知的大地基准点的測量信息进行，计算全站仪站点三维大地坐标及姿态信息的方法。具体内容为对已知的大地基准点八、A、6进行边边交会或边角交会，设八、A、6的大地坐标分别为Cr1,h, Z1 )、(ろ,ァ2, Z2)、(ろ,ァ3, Z3),并已知全站仪站点P与各基准点的斜距51丨、、S3,设全站仪站点Z7的大地坐标为U。，ァO，ろ)，则边边交会有权利要求1.一种全站仪免置平自由设站及其測量方法，其特征是 (1)全站仪以非置平的工作姿态，操作全站仪测量三个大地基准点的斜距、水平角与天顶距； (2)根据测量得到的大地基准点的測量信息，利用全站仪免置平自由设站方法，获取全站仪站点的三维大地坐标及姿态信息； (3)全站仪以该非置平的工作姿态，对待测点进行測量，通过全站仪免置平工程測量方法，获取待测点的三维大地坐标； 所述的全站仪免置平自由设站方法是对已知的大地基准点八、A、6进行边边交会或边角交会，设A、/^、P-i的大地坐标分别为(.X2, y2,ろ)、(ろ，ァ3，ろ)，并已知全站仪站点P与各基准点的斜距ろ、ろ、53,设全站仪站点P的大地坐标为Cr。,ァZ0),则边边交会有2.一种全站仪免置平自由设站及其測量方法，其特征是 (1)全站仪以非置平的工作姿态，操作全站仪测量至少四个大地基准点的斜距、水平角与天顶距； (2)根据测量得到的大地基准点的測量信息，利用全站仪免置平自由设站方法，获取全站仪站点的三维大地坐标及姿态信息； (3)全站仪以该非置平的工作姿态，对待测点进行測量，通过全站仪免置平工程測量方法，获取待测点的三维大地坐标； 所述的全站仪免置平自由设站方法是对已知的大地基准点八、A、6进行边边交会或边角交会，设A、/^、P-i的大地坐标分别为(.X2, y2,ろ)、(ろ，ァ3，ろ)，并已知全站仪站点P与各基准点的斜距ろ、ろ、53,设全站仪站点P的大地坐标为Cr。,ァZ0),则边边交会有全文摘要一种，属于工程测量
，其特征是(1)全站仪以非置平的工作姿态，操作全站仪测量至少三个大地基准点的斜距、水平角与天顶距；(2)根据测量得到的大地基准点的测量信息，利用全站仪免置平自由设站方法，获取全站仪站点的三维大地坐标及姿态信息；(3)全站仪以该非置平的工作姿态，对待测点进行测量，通过全站仪免置平工程测量方法，获取待测点的三维大地坐标。本专利技术解决了工程测量中全站仪须事先置平才能设站及放样、测量的技术问题，实现了全站仪免置平自由设站及其工程测量，操作简单，可显著提高野外放样、测量作业的效率。文档编号G01C15/00GK102865862SQ201210356828公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日专利技术者陶捷, 朱洪涛 申请人:江西日月明铁道设备开发有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全站仪免置平自由设站及其测量方法，其特征是：（1）全站仪以非置平的工作姿态，操作全站仪测量三个大地基准点的斜距、水平角与天顶距；（2）根据测量得到的大地基准点的测量信息，利用全站仪免置平自由设站方法，获取全站仪站点的三维大地坐标及姿态信息；（3）全站仪以该非置平的工作姿态，对待测点进行测量，通过全站仪免置平工程测量方法，获取待测点的三维大地坐标；所述的全站仪免置平自由设站方法是：对已知的大地基准点P1、P2、？P3进行边边交会或边角交会，设P1、P2、？P3的大地坐标分别为（x1，y1，z1）、（x2，y2，z2）、（x3，y3，z3），并已知全站仪站点P与各基准点的斜距s1、s2、s3，设全站仪站点P的大地坐标为（x0，y0，z0），则边边交会有？？？？？？？？？？？？？（1）求解方程组（1），得到两个关于大地坐标系X“O“Y“平面对称的解，代入下列方程式：？？？？？？？？？？？？？？（2）式（2）表示的是基于方向余弦的三维坐标系转换模型，即将待测点在全站仪内部坐标系中的坐标变换到大地坐标系中；？[X“？Y“？Z“]T为大地坐标系统中的坐标；[X？Y？Z]T为全站仪坐标系统中的坐标；[ΔX？ΔY？ΔZ]T？为平移量；μ为尺度比；R为方向余弦矩阵；其中方向余弦矩阵R中的元素由全站仪坐标轴X轴、Y轴、Z轴在大地坐标系中的方向余弦组成，（a10，a20，a30）为全站仪X轴在大地坐标系中的方向余弦，（a11，a21，a31）为全站仪Y轴在大地坐标系中的方向余弦，（a12，a22，a32）为全站仪Z轴在大地坐标系中的方向余弦；平移量[ΔX？ΔY？ΔZ]T对应的是全站仪的站点坐标P（x0，y0，z0），尺度比μ等于1；方程组（1）得到的两个解分别代入（2）式中的平移量[ΔX？ΔY？ΔZ]T，同时把全站仪测量三个大地基准点所得到的全站仪内部坐标上的坐标[X？Y？Z]T和已知基准点的大地坐标[X“？Y“？Z“]T代入（2）式，然后通过数值方法求解得到方向余弦矩阵R；由（1）式得到的两个解，必然存在一个解使得方向余弦矩阵R中表示全站仪坐标轴Z轴的正方向与大地坐标系的Z“的正方向的夹角的余弦值a32大于零，另一个使a32小于零；全站仪坐标轴Z轴的正方向与大地坐标系的Z“轴的正方向的夹角必然会小于90o，即使得余弦值a32大于零的解为设站点坐标；所述的全站仪免置平测量方法是：基于方向余弦的三维坐标转换模型，将待测点在全站仪内部坐标系上的坐标变换到大地坐标系上；基于方向余弦的三维坐标转换模型如式（2）；充分利用已知三个大地基准点的测量信息，通过数值方法求解得到方向余弦矩阵R；然后测量待测点在全站仪内部坐标系下的坐标[X？Y？Z]T，再通过式（2）就能求出待测点在大地坐标系上的三维坐标[X“？Y“？Z“]T。504564dest_path_image001.jpg,34903dest_path_image002.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶捷，朱洪涛，
申请(专利权)人：江西日月明铁道设备开发有限公司，
类型：发明
国别省市：