一种可伸缩铟钢条码水准尺及配合偶数测站的精密水准测量方法

摘要

本发明涉及一种可伸缩铟钢条码水准尺及配合偶数测站的精密水准测量方法，包括内矩形钢管、外矩形钢管及螺旋销栓，内矩形钢管套设于外矩形钢管内，在外矩形钢管上设置所述的螺旋销栓，在外矩形钢管的前侧面上设有铟钢条码带、后侧面上设置有水准器。利用该可伸缩铟钢条码水准尺在对A、B两点进行高差测量时，依照本发明的测量方法，在A、B两点之间进行偶数站测量即可保证水准测量过程中的测量精度。本发明可伸缩铟钢条码水准尺结构简单、使用携带方便，节约了经济成本，同时借助本发明的精密水准测量方法可同样达到水准测量过程中的精度要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可伸缩铟钢条码水准尺及配合偶数测站的精密水准测量方法，属于工程测量和大地测量技术领域。

背景技术

如今，高精度水准测量尤其是建筑物的沉降观测时，常采用精密水准仪和精密水准尺。国家规范规定国家三、四等水准测量采用2m或3m的木制区格式双面水准尺，国家一、二等水准测量必须采用3m铟钢尺(配精密光学水准仪)或2m(或3m)铟钢条码尺(配精密电子水准仪)。国家等级水准测量绝对不能采用塔尺或折尺。但是2m(或3m)的水准尺携带非常困难，目前很多测量单位尤其是做建筑物沉降观测的单位，为了运输一根2m(或3m)的水准尺，必须配备一部大长车，而用小车运输时，车内很难放得下2m(或3m)的水准尺，无法折叠或伸缩的水准尺给运输带来了许多不便，同时给单位带来了很大的经济损失。

中国专利文献CN204831279U公开了一种大楼沉降变形测量用铟钢尺，该铟钢尺包括铟钢尺本体、悬挂支架、第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆，悬挂支架固定在铟钢尺顶部，第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆的一端均铰接在铟钢尺尺体侧壁上，尺体侧壁上设有水准泡，尺体侧壁上固定有第一卡子和第二卡子，第一伸缩支撑杆和第二伸缩支撑杆的结构相同且均包括外空心杆、内实心杆和长度调节螺栓，外空心杆和内实心杆套接在一起，长度调节螺栓穿过外空心杆且端部顶在内实心杆的外表面上，外空心杆端部铰接在铟钢尺尺体的侧壁上。该铟钢尺提高了测量人员的安全性，提高了测量精度、节省了人力，但该铟钢尺无法实现自身长度的伸缩，仍然存在携带不便、运输困难的问题。

中国专利文献CN204575062U公开了一种带滑动式伸缩支腿的高精度铟钢尺，包括铟钢尺本体，铟钢尺本体背面设置有伸缩支腿，伸缩支腿包括套筒和套设于套筒内的圆管，套筒的上端固定于铟钢尺本体上，套筒的下端设置有旋钮，圆管的下端设置有支脚。该铟钢尺的伸缩支腿改善了外界条件对测量的影响，保证测量精度，使测量作业效率以及准确率大大提高，可实现对不平坦地面或山区崎岖不平的表面精确测量。但是该铟钢尺的改进位置在于铟钢尺的支撑结构，对于铟钢尺的本体没有改进，依然存在铟钢尺携带不便的问题。

目前还未见有关于铟钢尺本体伸缩方式的报道，市面上也不曾有伸缩式铟钢尺的出售。究其原因，在国家高等级水准测量过程中，铟钢尺的精度是保证水准测量精度的关键因素之一，而采用长度可调节的铟钢尺，在利用现有方法进行水准测量时势必会存在伸缩连接处的误差带来的精度影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种携带方便的可伸缩铟钢条码水准尺，并提出了一种精密水准测量的新方法，利用可伸缩铟钢条码水准尺配合偶数测站的新观测方法可有效保证水准测量过程中的精度，达到精密水准测量的目的。

本发明的技术方案如下：

一种可伸缩铟钢条码水准尺，包括内矩形钢管、外矩形钢管及螺旋销栓，内矩形钢管套设于外矩形钢管内，在外矩形钢管上设置所述的螺旋销栓，在外矩形钢管的前侧面上设有铟钢条码带、后侧面上设置有水准器。本发明可伸缩铟钢条码水准尺，利用套装在一起的内矩形钢管和外矩形钢管实现水准尺长度的伸缩，同时利用螺旋销栓固定伸出后的内矩形钢管来保持水准尺的稳定性，有效保证测量过程中精度。

优选的，在外矩形钢管上设置3～5组所述的螺旋销栓，每组包括三个螺旋销栓，每组的三个螺旋销栓分布于外矩形钢管的同一水平截面上。此设计的优势在于，当内矩形钢管从外矩形钢管内伸出时，可通过螺旋销栓对内矩形钢管和外矩形钢管固定在一起，采用多组螺旋销栓来固定，可提高固定的牢固性，保证水准尺在测量过程中不会发生再次伸缩。

优选的，每组的三个螺旋销栓按以下方式分布：在外矩形钢管的左右两侧对称设置两个螺旋销栓，在外矩形钢管的后侧面上设置一个螺旋销栓。

优选的，所述相邻两组的螺旋销栓的间距为200mm。

优选的，所述内矩形钢管和外矩形钢管的材质均为铝合金。

优选的，所述内矩形钢管的底部设有一基座，基座的表面积大于外矩形钢管的截面积。此设计的优势在于，在内矩形钢管的底部设一基座，有利于水准尺的摆放，增加水准尺测量过程中的稳定性。

优选的，所述基座选用一厚度为8mm的钢板。

一种利用可伸缩铟钢条码水准尺配合偶数测站的精密水准测量方法，包括以下步骤，

(1)取两个可伸缩铟钢条码水准尺，分别进行编号为：①号可伸缩铟钢条码水准尺和②号可伸缩铟钢条码水准尺，设①号可伸缩铟钢条码水准尺的零点误差和伸缩连接处误差的综合影响为Δ1，②号可伸缩铟钢条码水准尺的零点误差和伸缩连接处误差的综合影响为Δ2；

(2)在对A、B两点进行高差测量时，①号可伸缩铟钢条码水准尺和②号可伸缩铟钢条码水准尺伸缩调整后在整个水准测量过程中保持长度不变，如果①号可伸缩铟钢条码水准尺为A点(起点)上的后视水准尺，则B点(终点)上的前视水准尺也必须为①号可伸缩铟钢条码水准尺，即A、B两点之间测站数必须为偶数站，当A、B两点之间只有一个转点时，设待测量的A、B两点的高差为h_AB，由高差计算公式：

h_AB＝h₁+h₂＝(a₁+Δ1)-(b₁+Δ2)+(a₂+Δ2)-(b₂+Δ1)

可得，h_AB＝(a₁-b₁)+(a₂-b₂)

其中：h₁为A点和转点之间的高差，h₂为转点和B点之间的高差，a₁为第一测站时①号可伸缩铟钢条码水准尺的后视读数，b₁为第一测站时②号可伸缩铟钢条码水准尺的前视读数，a₂为第二测站时②号可伸缩铟钢条码水准尺的后视读数，b₂为第二测站时①号可伸缩铟钢条码水准尺的前视读数。

优选的，当A、B两点之间的距离大于国家一、二等水准测量视距要求时，在A、B两点之间设置多个转点和多个测站，且设置的测站数为偶数站。

本发明的有益效果在于：

本发明可伸缩铟钢条码水准尺能够实现长度的伸长和缩短，方便长度调节，有利于运输和携带，同时可伸缩铟钢条码水准尺可以适应不同高度的水准仪进行读数；在配合本发明的精密水准测量方法，可以有效消除水准尺的零点不同及可伸缩连接处带来的误差，进而满足并达到精密水准测量的技术要求，尤其在建筑物沉降观测中具有重大的应用价值，给测量单位带来很好的经济和社会效益，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1为本发明可伸缩铟钢条码水准尺伸长前的主视图；

图2为本发明可伸缩铟钢条码水准尺伸长后的主视图；

图3为本发明可伸缩铟钢条码水准尺的俯视图；

图4为利用本发明可伸缩铟钢条码水准尺进行水准测量时的原理图。

其中：1、铟钢条码带；2、内矩形钢管；3、外矩形钢管；4、螺旋销栓；5、基座；6、圆气泡；7、扶手。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

如图1至图3所示，一种可伸缩铟钢条码水准尺，包括内矩形钢管2、外矩形钢管3及螺旋销栓4，内矩形钢管2套设于外矩形钢管3内，在外矩形钢管3上设置所述的螺旋销栓4，在外矩形钢管3的前侧面上设有铟钢条码带1、后侧面上设置有圆水准器，通过圆水准器内的圆气泡6进行水准尺垂直位置调节。

本实施例中内矩形钢管2和外矩形钢管3的材质均为铝合金。外矩形钢管的长为1000mm、宽为85mm、厚为40mm；内矩形钢管的长为980mm、宽为80mm、厚为35mm。

在外矩形钢管3上设置三组所述的螺旋销栓4，每组包括三个螺旋销栓4，每组的三个螺旋销栓分布于外矩形钢管3的同一水平截面上。每组的三个螺旋销栓按以下方式分布：两个螺旋销栓对称设置在外矩形钢管3的左右两侧，第三个螺旋销栓设置在外矩形钢管3的后侧面上。外矩形钢管3和内矩形钢管2上均设有孔，螺旋销栓4穿孔而过将外矩形钢管3和内矩形钢管2连接在一起，当内矩形钢管2要从外矩形钢管3内伸出时，向外拧出螺旋销栓4，然后向下拉出内矩形钢管2，当调整好长度后，再向里拧进螺旋销栓4，使内矩形钢管2和外矩形钢管3固定连接在一起，通过三组螺旋销栓4对内矩形钢管2和外矩形钢管3固定在一起能够提高连接的稳定性。

相邻两组的螺旋销栓的间距为200mm。每间隔200mm形成一个销栓断面，内矩形钢管从外矩形钢管内伸缩时，或以任意长度伸缩，但确保整个水准测量过程中不再有变动。

本实施例提供的可伸缩铟钢条码水准尺，由内矩形钢管和外矩形钢管相互配套组成，其长度仅为现有水准尺长度的一半左右，方便携带，收缩后很容易放进小轿车后备箱内，无需单独准备面包车等较大运输工具，大大节约了经济成本；同时，当内矩形钢管从外矩形钢管内伸出时，其整体长度又可与现有水准尺一样来满足测量要求。

实施例2：

一种可伸缩铟钢条码水准尺，结构如实施例1所述，其不同之处在于：外矩形钢管的长为1500mm、内矩形钢管的长为1480mm、在外矩形钢管3上设置五组所述的螺旋销栓4，每组包括三个螺旋销栓4。当内矩形钢管和外矩形钢管的长度较长时，可以增设螺旋销栓组，以此来增加伸长后连接的稳定性。

实施例3：

一种可伸缩铟钢条码水准尺，结构如实施例1所述，其不同之处在于：在内矩形钢管2的底部设有一基座5，基座5选用一厚度为8mm的钢板，基座5的表面积大于外矩形钢管3的截面积。在内矩形钢管2的底部设一基座5，有利于水准尺的摆放，增加水准尺测量过程中的稳定性。

另外，内矩形钢管2和外矩形钢管3的后侧面成梯形凹槽设置，在梯形凹槽的两个侧壁上设置有扶手7。当进行水准测量时，扶手7便于操作者抓扶水准尺。

实施例4：

一种利用实施例3所述的可伸缩铟钢条码水准尺结合偶数测站进行精密水准测量的方法，具体步骤如下：

(1)取两个实施例3中所述的可伸缩铟钢条码水准尺，对两个可伸缩铟钢条码水准尺分别进行编号为：①号可伸缩铟钢条码水准尺和②号可伸缩铟钢条码水准尺，设①号可伸缩铟钢条码水准尺的零点误差和伸缩连接处误差的综合影响为Δ1，②号可伸缩铟钢条码水准尺的零点误差和伸缩连接处误差的综合影响为Δ2；

(2)在对A、B两点进行高差测量时，要保证①号可伸缩铟钢条码水准尺和②号可伸缩铟钢条码水准尺伸缩调整后在整个测量过程中保持长度不变(即一次调整完成后，在整个水准测量过程中不能再进行二次调整)，如果①号可伸缩铟钢条码水准尺为A点(起点)上的后视水准尺，则B点(终点)上的前视水准尺也必须为①号可伸缩铟钢条码水准尺，即A、B两点之间测站数必须为偶数站，当A、B两点之间只有一个转点时，在使用精密水准仪进行测量时，其具体的测量和读数方法按照现有技术进行即可，如图4所示；

设待测量的A、B两点的高差为h_AB，由高差计算公式：

h_AB＝h₁+h₂＝(a₁+Δ1)-(b₁+Δ2)+(a₂+Δ2)-(b₂+Δ1)>

可得，h_AB＝(a_1-b₁)+(a₂-b₂)>

其中：h₁为A点和转点之间的高差，h₂为转点和B点之间的高差，a₁为第一测站时①号可伸缩铟钢条码水准尺的后视读数，b₁为第一测站时②号可伸缩铟钢条码水准尺的前视读数，a₂为第二测站时②号可伸缩铟钢条码水准尺的后视读数，b₂为第二测站时①号可伸缩铟钢条码水准尺的前视读数。

由公式(2)可知，在进行水准测量时，使用实施例3中的可伸缩铟钢条码水准尺并结合偶数测站进行测量的过程中，利用前一测段和后一测段的综合影响值可以相互抵消的特性，可有效保证了水准测量的精度。同时，可伸缩铟钢条码水准尺实现了长度上的调节，方便携带和运输

当A、B两点之间的距离大于国家一、二等水准测量视距要求时，在A、B两点之间可设置多个转点和多个测站，但要保证多个测站数必须为偶数站。