• Cehui8.com 测绘地理信息领域专业门户
  • 首页 > 测绘论文 > 其他

    工业测量基线确定的形状探讨

    2013-07-06 23:27:27 来源: 测绘网 作者:
    聊聊

      [摘要]工业测量的一项重要内容就是确定仪器站之间的长度也称之为基线测量以确定测站的相对坐标文中主要从理论上就基线测定的方法精度和最佳交会构形进行了探讨最后提出了实际基线测量应注意的若干问题
    [关键词]工业测量; 交会构形; 基线测定

    1 概述
    随着仪器技术的发展工业测量的手段也发生了相应的变化特别值得一体的是激光跟踪仪和激光扫描仪以其高精度快速和自动化的特点使得工业测量在形状测量和变形测量上发生了重要变化如激光扫描仪不需要合作目标每秒可以测量数万个点测量精度达到2-20mm 激光跟踪仪需要专用的反射镜可以连续跟踪目标测量精度达到1/100mm 但目前这些激光测量系统的价格较高因此普及度并不高大部分的高精度优于0.1mm的工业测量系统仍然以电子经纬仪或加数字摄影交会方式组成。
    在图1 这样一个交会系统下首先必须知道仪器站A B 的精密三维坐标对于形状或变形测量,可以选择相对坐标系因此确定A B 的坐标就是确定A B 之间的水平基线长度b 和高差h 而b 的精确长度需要用一根高精度的铟瓦尺间接获得确定了b 就能确定高差h 通过铟瓦尺来测定b 的原理与方法在文献[1]中进行过讨论本文在此基础上在做些补充和深入
    2 基线测定的构形
    2.1 基线测定的基本原理水平基线b 测定的基本原理如图2 所示在AB 两点架设经纬仪在其一侧水平放置一已知长度为d 的标准铟瓦尺两仪器先相互对瞄相对定向后再依次测量铟瓦尺上的两个刻度标志1 2 的水平方向得到水平角a1 a2 b1 b2如果假定AB 的水平长度为1 在图2 的坐标系下可知A B 的假定坐标分别为A 0 0 和B 01 根据前方交会的原理易算得铟瓦尺上的两个刻度标志1 2 的平面坐标为( , ) 1 1 x y 和( , ) 2 2 x y 根据相似原理计算的水平基线实际长度b 为2.2 基线测量构形与精度分析为了讨论方便我们令
    d
    k = b 1 先将1 式全微分忽略铟瓦尺尺长误差引入1 k 最后转换成中误差可得式中12 α 为铟瓦尺上的两个刻度标志1 2 在图2 坐标系中的坐标方位角在这里我们选择两种在实际中具有一定的代表性的特殊构形进行讨论下面的推导中假定交会角的角度测量中误差为m′′
    两者是等价的这说明当交会角为900 基线测定的精度最高这与文献[2]中的结论是一致的如果1 1 k = 代入7 式和8 式则0 2 k == 0 b m 这时h = 0 说明当基线长度恰好等于铟瓦尺长时直接用铟瓦尺测量基线长则不会产生误差这在实际上是不可能的也是不可行的实际上还是需要进行角度测量这时的交会图形如图4所示理论上铟瓦尺距离基线越近则基线测量精度越高但为了避免调焦误差便于精确照准并顾及望远镜的盲距交会角宜选择在45o 左右由于铟瓦尺的长度一般为1 2m 考虑到望远镜的盲距因此1 k <1 即b < d 的情形在实际中难以出现所以这里不予讨论
    构形2 铟瓦尺在基线的前中央且垂直于基线
    图5 铟瓦尺垂直于基线当铟瓦尺于基线垂直时α 12 ≈ 0 代入2 式得
    同前假定铟瓦尺的中心到基线的距离为h 并引入
    代11 式入10 式整理得
    在1 k 不变的情形下上式对2 k 求偏导可知当0 2 k = 时
    这时的交会构型图形变为图6 铟瓦尺垂直于基线的最佳构形进一步因为121 k +1 ≥ 2k 所以当1 1 k = 时12式有最小值
    如果考虑到铟瓦尺尺长误差d m 则上面讨论的两种最优构形下的基线测定最终误差为对于构形1
    1因此利用定高器可使仪器整平的同时其仪器高度固定。
    由分析可知仪器和棱镜基座脚螺旋的调节范围各有10mm 左右取其极限情况即因仪器和棱镜安置高度的变化而使测站与镜站间的高差变动值在0 20mm 之间若设测站与镜站间的平距为300m 高差为60m 则各期边长观测值斜距因仪高变化起的最大差值将达4mm 如此大的量值不利于现场辨别是监测点位移引起的还是其它原因引起的一旦使用仪器定高器将观测边长两端点的仪器高度和棱镜高度固定那么各期边长观测值的变化一般可肯定是由监测点位移或沉降引起的在三维空间测边交会法中固定仪器高和棱镜高更是保证边长观测质量和点位解算精度的前提

    参考文献
    [1]武测测量学编写组.测量学[M].北京:测绘出版社,1996.
    [2]李青岳编.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1995.
    [3]杨德麟等编.红外测距仪原理及检测[M].北京:测绘出版社,1995.

      声明①:文章部分内容来源互联网,如有侵权请联系删除,邮箱 cehui8@qq.com

      声明②:中测网登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述,文章内容仅供参考。

      加群提示:我们创建了全国32个省份的地方测绘群,旨在打造本地测绘同行交流圈,有需要请联系管理员测小量(微信 cexiaoliang)进群,一人最多只能进入一个省份群,中介人员勿扰

    返回顶部