双观测单元复合水准仪对向观测水准测量方法

摘要

本发明公开一种可有效提高水准测量精度及可靠性的双观测单元复合水准仪对向观测水准测量方法，是采用具有第一单子水准仪和第二电子水准仪的双观测单元复合水准仪，实现了四系统对向观测。克服了现有复合水准仪双系统对向测量不稳定、可靠性差的不足，有效避免了观测局部性及随机性变化对整体导线式水准测量的影响，改进了导线式水准测量的流畅性，保证了水准测量的可靠性，极大地提高了水准测量的精度，产生了由量变到质变的效果。

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种可有效提高水准测量精度及可靠性的双观测单元复合水准仪对向观测水准测量方法。

背景技术

传统的水准测量装置是由一个水准仪和两个水准标尺组成。测量时先将两个水准标尺分别置于地面上的A、B两点，再将水准仪设置在A、B两点的中间位置，利用整平后水准仪望远镜的水平视线分别照准读取两个水准标尺的标高数值，所测标高数值之差即为地面A、B两点的水准高差，若已知其中一点的高程，即可由高差推算出另一点的高程。传统水准测量装置存在的主要不足是：（1）测量工作效率及可靠性低。在复杂的地形环境中实现水准仪和水准标尺三点之间位置的合理配置，往往耗费测量人员大量的精力和时间，影响测量效率；（2）测量受到地形环境限制。当遇到陡坡、沟渠、沟壑、江河、山区等复杂地形环境时，往往不能将水准仪架设在两个水准标尺的中间位置，导致水准测量无法实施。（3）必须返测。为了保证导线式测段水准测量的可靠性，采用单观测系统的传统水准测量必须进行返测。为了克服上述不足，专利申请号为201220611636.6的中国专利，公开了一种“对偶式观测用尺仪合一复合水准仪”（以下简称复合水准仪），其结构是在柱形尺体的同一柱面上固定有与柱形尺体轴线平行的水准标尺及一个观测单元（即传统的水准仪），所述观测单元视准轴与柱形尺体轴线垂直。该复合水准仪需配对使用，其测量方法有如下步骤：安置仪器、同步整平、相互照准、对向观测及双向检核等。复合水准仪真正实现了点对点的直接水准测量，无需再费时费力地考虑水准仪和水准标尺位置的合理配置，其选点、布点不受地形环境限制，可以方便地在陡坡、水塘、沟渠、江河、山区等复杂地形环境下实施水准测量，并且复合水准仪属于双观测系统，无需返测，直接提高了水准测量的工作效率及可靠性。之后又陆续公开了一些复合水准仪的检定及使用方法。中国发明专利申请号为201410585033.7公开了一种“复合水准仪本方高度测定方法”，具体公开了如何精确测定观测单元（即水准仪）自身的高度（仪器参数之一）及与i角联合测定的方法，解决了仪器参数的精密确定问题。申请号为201710304982.7的中国发明专利申请公开了一种“双系统对向观测复合水准仪的导线式测量方法”，提出了三级误差控制环检核的智能化导线式测量方法，具体方法是：采用测站单仪检核、测站双仪互检及多测站双仪累计互检，并通过调整观测次数、调整测站距离等实时动态控制测量误差，保证测站及测段的高差测量随时随地满足其预设的精度要求，避免了传统水准测量装置经常出现的无效测量，提高了复合水准仪的作业效率和经济效益。

然而，水准仪观测时望远镜视准轴与水平面之间存在一个夹角，测量领域俗称为i角，i角的大小直接影响到水准测量的质量。事实上，i角的变化不仅与仪器制造水平有关，很大程度上与温度、气压等大气环境因素有关，因此i角具有两个特点：一是有界性，即在一定范围内变化；二是随机性，即受天气因素影响而呈现出不确定性。大量的实验及外业测量表明，现有复合水准仪在水准测量中存在一个严重问题：只要一个复合水准仪的观测单元i角改正不准确（实为超限），将导致双系统检核超限，致使测站高差测量成果不合格，而使导线式测量无法进行，同时难以确定哪个复合水准仪的i角产生异常，不便于及时纠正。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种可有效提高水准测量精度及可靠性的双观测单元复合水准仪对向观测水准测量方法。

本发明的技术解决方案是：一种双观测单元复合水准仪对向观测水准测量方法，其特征在于按照如下步骤进行：

a. 分别对同时具有第一电子水准仪和第二电子水准仪的双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B进行参数信息测定；

b. 确定水准测段的起始测点及终止测点，并将双观测单元复合水准仪A置于起始测点，双观测单元复合水准仪B置于相邻测点；

c. 测量员A和测量员B分别操作双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B，使双方同时调平；将双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B的第一电子水准仪照准对方标尺并读取对方高度信息，然后再将双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B的第二电子水准仪照准对方标尺并读取对方高度信息；

d. 按下式计算测站高差：

式中：

、分别为双观测单元复合水准仪A第一电子水准仪及第二电子水准仪测定的测站高差；

、分别为双观测单元复合水准仪B第一电子水准仪及第二电子水准仪测定的测站高差；

、分别为双观测单元复合水准仪A第一电子水准仪及第二电子水准仪的本方高度；

、分别为双观测单元复合水准仪B第一电子水准仪及第二电子水准仪的本方高度；

、分别为双观测单元复合水准仪A第一电子水准仪及第二电子水准仪照准对方标尺读取的高度信息；

、分别为双观测单元复合水准仪B第一电子水准仪及第二电子水准仪照准对方标尺读取的高度信息；

e. 测站高差检核：

e1计算四个测站高差中最大测站高差与最小测站高差的差值；

e2判断差值δ是否超限，若不超限，则取所得四个测站高差的平均值作为测站的成果高差，并转入步骤f；若超限，则转入步骤e3；

e3剔除与四个测站高差平均值偏差最大的测站高差，再计算最大测站高差与最小测站高差的差值δ；判断差值δ是否超限，若不超限，则取剩余三个测站高差的平均值，作为测站的成果高差，并转入步骤f；若超限，则转入e4步骤；

e4 将剩余三个测站高差中由双观测单元复合水准仪A或双观测单元复合水准仪B所测定的两个测站高差与剩余三个测站高差的平均值进行对比，剔除与平均值偏差较大的测站高差，然后计算剩余的两个测站高差的差值δ，若δ不超限，则取剩余两个测站高差的平均值，作为测站的成果高差，并转入步骤f；若δ超限，则转入e5步骤；

e5 移动相邻测点的位置缩短测站距离，重复c、d、e步骤；

f. 在下一相邻站点安置双观测单元复合水准仪A或双观测单元复合水准仪B，重复c、d、e等步骤，直至双观测单元复合水准仪A置于终止测点。

本发明采用双观测单元复合水准仪，实现了四系统对向观测。克服了现有复合水准仪双系统对向测量不稳定、可靠性差的不足，有效避免了观测局部性及随机性变化对整体导线式水准测量的影响，改进了导线式水准测量的流畅性，保证了水准测量的可靠性，极大地提高了水准测量的精度，产生了由量变到质变的效果。

具体实施方式

本发明的双观测单元复合水准仪对向观测水准测量方法，按照如下步骤进行：

a. 分别对同时具有第一电子水准仪和第二电子水准仪的双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B进行参数信息测定；所述双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B的结构完全相同，均具有第一电子水准仪和第二电子水准仪，第一电子水准仪和第二电子水准仪可以左右或上下设置在标尺上，其它同现有的复合水准仪；

b. 同现有技术一样，确定水准测段的起始测点及终止测点，并将双观测单元复合水准仪A置于起始测点，双观测单元复合水准仪B置于相邻测点；

c. 测量员A和测量员B分别操作双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B，按照现有技术的方法使双方同时调平；将双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B的第一电子水准仪照准对方标尺并读取对方高度信息，然后再将双观测单元复合水准仪A和双观测单元复合水准仪B的第二电子水准仪照准对方标尺并读取对方高度信息；

d. 按下式计算测站高差：

式中：

、分别为双观测单元复合水准仪A第一电子水准仪及第二电子水准仪测定的测站高差；

、分别为双观测单元复合水准仪B第一电子水准仪及第二电子水准仪测定的测站高差；

、分别为双观测单元复合水准仪A第一电子水准仪及第二电子水准仪的本方高度；

、分别为双观测单元复合水准仪B第一电子水准仪及第二电子水准仪的本方高度；

、分别为双观测单元复合水准仪A第一电子水准仪及第二电子水准仪照准对方标尺读取的高度信息；

、分别为双观测单元复合水准仪B第一电子水准仪及第二电子水准仪照准对方标尺读取的高度信息；

e. 测站高差检核：

e1计算四个测站高差中最大测站高差与最小测站高差的差值；

e2判断差值δ是否超限（按国家标准规范设定高差互差限差），若不超限，则取所得四个测站高差的平均值作为测站的成果高差，并转入步骤f；若超限，则转入步骤e3；

e3剔除与四个测站高差平均值偏差最大的测站高差，再计算最大测站高差与最小测站高差的差值δ；判断差值δ是否超限，若不超限，则取剩余三个测站高差的平均值，作为测站的成果高差，并转入步骤f；若超限，则转入e4步骤；

e4 将剩余三个测站高差中由双观测单元复合水准仪A或双观测单元复合水准仪B所测定的两个测站高差与剩余三个测站高差的平均值进行对比，剔除与平均值偏差较大的测站高差，然后计算剩余的两个测站高差的差值δ，若δ不超限，则取剩余两个测站高差的平均值，作为测站的成果高差，并转入步骤f；若δ超限，则转入e5步骤；

e5 移动相邻测点的位置缩短测站距离，重复c、d、e步骤；

f. 在下一相邻站点安置双观测单元复合水准仪A或双观测单元复合水准仪B，重复c、d、e等步骤，直至双观测单元复合水准仪A置于终止测点。