[發(fā)明專利]球體測(cè)角法測(cè)量三維坐標(biāo)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210087135.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102607493A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢寅星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵二十四局集團(tuán)福建鐵路建設(shè)有限公司
• 主分類號(hào): G01B21/04
• 分類號(hào): G01B21/04;G01B21/22;G01C5/00
• 代理公司: 福州元?jiǎng)?chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學(xué)俊

1.?一種球體測(cè)角法測(cè)量三維坐標(biāo)的方法，其特征在于：運(yùn)用球體和測(cè)角儀器，按照測(cè)量計(jì)算點(diǎn)與點(diǎn)的三角關(guān)系、測(cè)量計(jì)算點(diǎn)與線的關(guān)系的步驟，測(cè)量計(jì)算得出三維坐標(biāo)；

測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)的關(guān)系的步驟是：

步驟1：取一測(cè)量點(diǎn)B，并在測(cè)量點(diǎn)B設(shè)置一測(cè)角儀器，所述測(cè)角儀器的鏡心B’與測(cè)量點(diǎn)B在同一鉛垂線上，在被測(cè)點(diǎn)A設(shè)置一半徑已知為r的球體，所述球體的球心A’與被測(cè)點(diǎn)A在同一鉛垂線上；

步驟2：測(cè)量計(jì)算所述鏡心A’與球心B’之間的直線距離：利用所述測(cè)角儀器分別測(cè)量鏡心B’到測(cè)球下邊緣的切線P₁與水平面所成夾角α₁以及鏡心B’到測(cè)球上邊緣的切線P₂與水平面所成夾角α₂；計(jì)算得到切線P₁、P₂之間夾角C的大小為(α₂-α₁)，并按如下公式計(jì)算所述鏡心A’與球心B’之間的直線距離L₀：

????L₀?=?r?/?sin(C/2)

步驟3：測(cè)量計(jì)算所述鏡心A’與球心B’之間的水平距離X_A’B’和高差Y_A’B’：計(jì)算得到直線A’B’與水平面所成夾角D的大小為(α₁+α₂)/2；按如下公式計(jì)算所述鏡心A’與球心B’之間的水平距離X_A’B’和高差Y_A’B’：

????X_A’B’?=?L₀×cos?D

????Y?_A’B’=?L₀×sin?D

步驟4：測(cè)量計(jì)算被測(cè)點(diǎn)A與測(cè)量點(diǎn)B之間的水平距離X_AB、高差Y_AB和直線距離L_AB：

水平距離X_AB與水平距離X_A’B’相等；

按如下公式計(jì)算高差Y_AB：

????Y_AB=Y_?A’B’+Y_?B’B+?Y_?A’A

上式中，Y_?B’B表示鏡心B’與測(cè)量點(diǎn)B之間的豎直距離，鏡心B’高于測(cè)量點(diǎn)B時(shí)Y_?B’B為正值，否則為負(fù)值；Y_?A’A表示球心A’與被測(cè)點(diǎn)A之間的豎直距離，球心A’低于被測(cè)點(diǎn)A時(shí)Y_?A’A為正值，否則為負(fù)值；

按如下公式計(jì)算直線距離L_AB：

????L_AB?=?(?X_AB²?+?Y_AB²?)^1/2

步驟5：已知穩(wěn)定點(diǎn)O的高程，測(cè)量計(jì)算測(cè)量點(diǎn)B、被測(cè)點(diǎn)A的絕對(duì)高程：利用水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器測(cè)量穩(wěn)定點(diǎn)O與測(cè)量點(diǎn)B的高差，并按如下公式計(jì)算測(cè)量點(diǎn)B、被測(cè)點(diǎn)A的高程：

????H_B=H_O+Y_OB

????H_A=H_B+Y_AB

上式中，H_O表示穩(wěn)定點(diǎn)O的高程，H_B表示測(cè)量點(diǎn)B的高程，H_A表示測(cè)量點(diǎn)A的高程，Y_OB表示穩(wěn)定點(diǎn)O與測(cè)量點(diǎn)B的高差，穩(wěn)定點(diǎn)O低于測(cè)量點(diǎn)B時(shí)Y_OB為正值，否則為負(fù)值；

測(cè)量計(jì)算點(diǎn)與線的關(guān)系，得出三維坐標(biāo)的步驟是：

由兩個(gè)穩(wěn)定點(diǎn)O、O₁設(shè)立基線OO₁，測(cè)量?jī)煞€(wěn)定點(diǎn)的距離、高程和坐標(biāo)，或自設(shè)坐標(biāo)系，測(cè)量計(jì)算未知點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

將測(cè)角儀器設(shè)于O，球體設(shè)于M點(diǎn)，根據(jù)上述測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)的關(guān)系的步驟，及OM與基線OO₁的夾角α₃進(jìn)行計(jì)算，得出M點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

同理，可測(cè)得任意點(diǎn)N的三維坐標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球體測(cè)角法測(cè)量三維坐標(biāo)的方法，其特征在于：在步驟2中，也可用豎直角測(cè)量計(jì)算所述鏡心A’與球心B’之間的直線距離：利用所述測(cè)角儀器分別測(cè)量鏡心B’到測(cè)球左邊緣的切線P₁與豎直平面所成夾角α₁以及鏡心B’到測(cè)球右邊緣的切線P₂與豎直面所成夾角α₂；計(jì)算得到切線P₁、P₂之間夾角C的大小為(α₂-α₁)，并按如下公式計(jì)算所述鏡心A’與球心B’之間的直線距離L₀：

????L₀?=?r?/?sin(C/2)。