專利名稱：測量核電工程中的基準的高程的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及核電工程領域，尤其涉及核電工程中測量基準的高程的方法，該基準用于核電設備的安裝或者對核電設備的測量或其他各種測量。
背景技術：
在核電工程中，對核電設備的安裝精度要求較高，比如核島內(nèi)的主設備的安裝高程的精度要達到Imm(毫米)。因此，在進行核電安裝前，必須先測量出核電設備安裝定位測量的測量基準點或基準線的高程，且該基準點或基準線的高程的測量精度要達到工程測量規(guī)范中規(guī)定的二等水準測量的精度，然后才能以該基準點或基準線為基準進行核電設備的安裝定位測量，否則，就會導致安裝精度要求較高的核電設備因達不到安裝精度而出現(xiàn)安裝錯誤，特別是會對必須一次安裝就位的設備的安裝造成不可挽回的損失。另外，若基準點或基準線的測量精度過低，還會導致對安裝精度要求不高的輔助設備、輔助管道、電氣、通風以及結構等安裝物項關系錯位、相互對接困難。目前，本領域的技術人員通常采用水準測量方法來測量核電工程中的基準點或基準線的高程。具體操作如下在進行測量前，要先對測量現(xiàn)場進行勘察，以在測量現(xiàn)場找出能夠順暢垂直懸掛鋼盤尺的懸掛點及安放兩臺水準儀的位置。若在測量現(xiàn)場沒有適合懸掛鋼盤尺的懸掛點，則還要在測量現(xiàn)場搭設用來懸掛鋼盤尺的腳手架，且要保證該腳手架牢固且不會有絲毫晃動，以使鋼盤尺能夠倒掛在腳手架上且掛環(huán)鐵絲不會松動，確保測量結果的準確性。然后，如圖I所示，將鋼盤尺01的一端懸掛在腳手架02上的懸掛點上，另一端加掛拉力配重03以將鋼盤尺01拉直；將一臺水準儀04置于地面上，將另一臺水準儀04 置于待測基準點所在的水平面05上，并對這兩臺水準儀04進行校準。再由兩個測量人員分別用這兩臺水準儀05同時對鋼盤尺I進行觀測，并將第一次觀測結果記作前往觀測，而后將兩臺水準儀04的位置進行對調(diào)并在調(diào)換后再次同時對鋼盤尺01進行觀測，并將觀測結果記作返回觀測，且當往、返測量過程中的測量誤差小于Imm時，結束測量。在進行水準儀觀測的同時測量并記錄鋼盤尺兩端的溫度，求其平均值。并通過水準尺06測出水準儀04 的高度。然后對觀測結果進行計算，以得出往返兩次觀測的平均高程誤差，并對測量結果進行平差計算，待記錄和各項限差檢查無誤后進行數(shù)據(jù)平差，最后按尺長方程式計算尺長改正和溫度改正以得出最終的基準點或基準線的高程值。這種測量方法存在如下問題第一，工作量大，且需要多組工作人員協(xié)作才能完成測量，耗費大量的人力物力；第二，測量結果的準確性受環(huán)境的影響較大，不穩(wěn)定，比如在觀測過程中，鋼盤尺極易受環(huán)境影響而晃動或移位，進而導致測量結果的準確性低；第三，不同的測量人員對水準儀進行觀測時，視覺誤差不同，導致測量結果的誤差較大；第四，由于精密水準測量對前后視距差的要求比較嚴格，所以必須嚴格按照工程測量規(guī)范執(zhí)行，靈活性差。另外，在工程測量領域，還常采用三角高程測量方法來測量測量距離在數(shù)公里以上的遠距離的點的高程。具體操作方法如下將全站儀架設在已知點的正上方，用鋼盤尺量取已知點到全站儀的測量中心點的高度，然后將對中桿置于待測點上，再用該全站儀對其進行測量，記錄該對中桿的棱鏡的中心與全站儀的測量中心點之間的水平距離和豎直角度值。然后再根據(jù)三角高程測量的計算公式計算得出待測點相對于已知點的高程。這種方法雖然操作較為簡單，但是由于對中桿本身的誤差為5mm，已知點到全站儀的測量中心點的高度的誤差達到2_，測量精度較低，導致經(jīng)計算得出的待測點的高程的準確度較低。另外，由于全站儀是采用對其朝向待測點發(fā)出的光到達該待測點并返回到全站儀所用的時間的測量來計算得出全站儀與待測點之間的距離，本領域的技術人員普遍認為三角高程測量方法只有應用于測量距離至少在數(shù)千米以上的遠距離測量時才能達到工程測量規(guī)范中規(guī)定的二等水準測量的精度，而當測量距離只有幾百米甚至幾十米時，光束在全站儀和待測點之間傳播的時間段過短，全站儀無法測出光束傳播所使用的時間，進而無法計算出全站儀與待測點之間準確的距離，故不適宜進行短距離測量。又由于核電站工程區(qū)域較小，大多在一平方公里范圍之內(nèi)，其中，安裝工程區(qū)域的最大邊長不超過300m(米)， 核島內(nèi)部最大的邊長不超過40m，因此不能采用三角高程測量方法對核電工程中的核電設備安裝定位測量的基準的高程進行測量。

發(fā)明內(nèi)容
為解決采用現(xiàn)有技術測量核電工程中的基準的高程時，測量工作量大，耗費人力物力大，測量精度低及全站儀三角高程測量方法不能應用在核電工程中的技術偏見，本發(fā)明提出一種測量核電工程中的基準的高程的方法，該方法包括如下步驟第一步，在測量場地內(nèi)選定至少一個參照基準，并設定測站點，且使位于該測站點上的全站儀能夠觀測到待測基準和所述參照基準；第二步，將全站儀安置在所述測站點上，開啟所述全站儀并進行校準；第三步，將測量配件置于待測目標上，且所述待測目標為所述參照基準和待測基準當所述待測目標是點時，所述測量配件為對中錘，將所述對中錘分別立放在所述參照基準和待測基準上，并使所述對中錘的棱鏡對準所述全站儀，且水平氣泡處于居中位置；當待測目標是線時，所述測量配件為反射片，將兩片所述反射片分別貼在參照基準線和待測基準線所在的平面上，且使所述反射片上的橫線與基準線重合；第四步，測量并對測量得到的數(shù)據(jù)進行計算處理，得出所述待測基準相對于所述參照基準的聞程當所述待測目標為點時，先分別測出所述全站儀的儀器高度和所述對中錘的目高程，再用所述全站儀分別對位于所述參照基準和待測基準上的對中錘進行測量，并分別記錄測量得到的所述全站儀的測量中心點與位于所述參照基準上的對中錘之間的水平距離值和豎直角度值以及所述全站儀的測量中心點與位于所述待測基準上的對中錘之間的水平距離值和豎直角度值，再用所述全站儀對測量得到的數(shù)據(jù)進行計算處理，得出所述待測基準相對于所述參照基準的高程；當所述待測目標為線時，先使所述全站儀的測量視線對準所述反射片上的橫線， 再進行測量，并分別記錄所述參照基準線與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值以及所述待測基準線與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值，再用所述全站儀對測量得到的數(shù)據(jù)進行計算處理，得出所述待測基準相對于所述參照基準的聞程；第五步，驗證測量數(shù)據(jù)先用所述全站儀分別對位于所述待測基準和參照基準上的測量配件進行測量，并分別記錄測量得到的位于所述待測基準上的測量配件與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值以及位于所述參照基準上的測量配件與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值；然后將測量得到的數(shù)據(jù)與第四步中的測量得到的數(shù)據(jù)進行比較，若這兩組數(shù)據(jù)中所述全站儀的測量中心點與位于所述待測基準上的測量配件之間的水平距離的誤差及所述全站儀的測量中心點與位于所述參照基準上的測量配件之間的水平距離的誤差均小于I 毫米，則測量結果合格，否則重新進行測量。這種測量基準高程的方法，操作簡單，工作量較小，測量成本低，且測量精度高，克服了短邊三角高程測量精度低的技術偏見，將三角高程測量應用到核電工程中，節(jié)約了測量核電設備安裝或測量用的基準的高程的成本。優(yōu)選地，所述全站儀的測角精度高于0. 5"，測量距離精度高于1+lppm。采用這樣的全站儀，可以保證測量精度能夠達到工程測量規(guī)范中規(guī)定的二等水準測量的測量精度。優(yōu)選地，在該方法的第一步中，位于所述測站點上的全站儀與位于所述參照基準和所述待測基準之間的豎直角為a，且a E [-25°，0° ]或
。這樣，可以通過減小豎直角的觀測誤差來減小測得的高程的誤差，提高測量精度。由于在三角高程測量中，當前、后視距差小于200米時，由視距差引起的高程誤差可忽略不計，故可進一步地，在該方法的第一步中，位于所述測站點上的全站儀的測量中心點與所述參照基準和所述待測基準之間的視距差小于200米。優(yōu)選地，在該方法的第三步中，使用同一個對中錘配合所述全站儀分別對所述參照基準和所述待測基準進行測量。優(yōu)選地，在該方法的第四步中，對所述參照基準和所述待測基準分別進行至少兩次測量。進一步地，在該方法的第四步中，當所述待測基準為點時，在進行測量時，使所述對中錘上的棱鏡的棱鏡面與所述全站儀的測量視線垂直。這樣，可以進一步提高測量精度。優(yōu)選地，在測量所述對中錘的目高程時，先將所述對中錘沿豎直方向固定，且水平氣泡居中；再將一臺水準儀的水平視線對準所述對中錘的最低點，另一臺水準儀的水平視線對準所述對中錘的棱鏡的中心，且與所述棱鏡的棱鏡面垂直；然后將銦鋼尺置于兩臺所述水準儀之間，且使銦鋼尺的水平氣泡居中，并得到所述銦鋼尺上的兩個讀數(shù)，計算出這兩個讀數(shù)的絕對差值得出所述對中錘的目高程。


圖I是現(xiàn)有技術中采用水準測量方法測量待測基準的高程的示意圖；圖2是本發(fā)明中采用三角高程測量方法測量待測基準的高程的示意圖；圖3是本發(fā)明中所用到的反射片的示意圖。
具體實施例方式為滿足核電工程中對基準測量精度的要求，本發(fā)明中所使用的全站儀的測角精度高于0.5",測量距離精度高于l+lppm(ppm指百萬分之一米，是針對Ikm(千米)即 1000000mm距離的誤差單位是Imm)。采用本發(fā)明方法對核電工程中的待測基準進行測量時，包括如下步驟第一步，設定測站點先在測量場地內(nèi)任意選定一個已知高程的點或線作為測量待測基準的高程的參照基準。這里所說的參照基準可以是測量場地內(nèi)地面上的任意一點或位于豎直面上的一條線，也可以是本次測量的上一級測量得到的基準。優(yōu)選地，當待測基準是一個點時，所選定的參照基準也是一個點；當待測基準是一條線時，所選定的參照基準也是一條線。優(yōu)選地， 當測量場地內(nèi)還有其他已知高程的基準時，可選取兩個或更多的參照基準來測量待測基準的高程，以提高測量的絕對準確性。再在測量場地內(nèi)選取一個測站點，且將全站儀安置在該測站點上時能夠觀測到參照基準和待測基準。在設定測站點時，優(yōu)選能夠使全站儀與參照基準之間的豎直角及全站儀與待測基準之間的豎直角a均不超過25°的點為測站點， 即當豎直角為俯角時，其取值范圍為-25° ^ a ^ 0°，當豎直角為仰角時，其取值范圍為 0° Sa <25°，以減小豎直角的觀測誤差對高程精度的影響。優(yōu)選地，當全站儀位于測站點上時，全站儀的測量中心點與參照基準和待測基準之間的視距差小于200m，以減小由前后視距差引起的高程誤差。第二步，將全站儀安置在測站點，然后將該全站儀開啟并對其進行校準。第三步，將測量配件(對中錘或反射片)置于待測目標上，即參照基準和待測基準上。當待測目標是一個點時，如圖2所示，將兩個微型桿1(本領域技術人員常說的對中錘)分別立放在參照基準點2 (本領域的技術人員通常將該點稱為后視點)和待測基準點3 (本領域的技術人員通常將該點稱為前視點)上，且使對中錘I的棱鏡對準全站儀4，水平氣泡處于居中位置。優(yōu)選地，使用同一個對中錘配合全站儀分別對參照基準點和待測基準點進行測量。這樣，只需測量出一個對中錘的目高程，減小了測量誤差并減少了測量的工作量。當待測目標是一條線時，將兩片如圖3所示的反射片5分別貼在參照基準線和待測基準線所在的平面上，且使反射片5上的橫線6與基準線重合。在具體操作時，既可以是工作人員用手或利用其他工具將反射片緊壓在基準線所在的平面上使反射片上的橫線與基準線重合，也可以是將反射片粘貼在基準線所在的平面上使反射片上的橫線與基準線重
口 o第四步，測量并處理測量得到的數(shù)據(jù)，得出待測基準相對于參照基準的高程。當待測基準為基準點時，先分別測量出對中錘的目高程和全站儀的儀器高度，再使用該全站儀分別對位于參照基準和待測基準上的對中錘進行測量，并分別記錄測量得到的位于參照基準的對中錘與該全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值以及位于待測基準上的對中錘與該全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值；當待測基準為基準線時，先使全站儀的測量視線對準反射片上的橫線，再進行測量，并分別記錄參照基準線與全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值以及待測基準線與全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值。然后再用全站儀對測量得到的數(shù)據(jù)進行處理，計算得到待測基準相對于參照基準的高程。優(yōu)選地，在進行測量時，調(diào)整對中錘的棱鏡，使其棱鏡面與全站儀的測量視線垂直，以減小測量誤差，進而提高測量準確度。優(yōu)選地，對參照基準和待測基準分別進行兩次或兩次以上的測量，選取并記錄測量得到的水平距離的測量誤差在Imm以內(nèi)的測量數(shù)據(jù)。在測量對中錘的目高程時，可優(yōu)選用兩臺水準儀利用卡線法測出對中錘的高度。 即先將對中錘沿豎直方向固定，且使其水平氣泡處于居中位置，對中錘處于鉛垂狀；再將一臺水準儀的水平視線對準該對中錘的最低點，另一臺水準儀的水平視線對準該對中錘的棱鏡的中心，且與棱鏡面垂直；然后將銦鋼尺置于兩臺水準儀之間，且使銦鋼尺的水平氣泡居中，并沿水準儀的水平視線看向銦鋼尺，得出銦鋼尺上的兩個讀數(shù)，算出兩個讀數(shù)的絕對差值，即得到對中錘的目高程。在測量全站儀的高度時，先用全站儀對參照基準進行測量，得到該參照基準與全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值，再由全站儀對測量得到數(shù)據(jù)進行處理，得出全站儀的水平視線與參照基準之間的高程差，即該全站儀的儀器高度。第五步，驗證測量數(shù)據(jù)。先用全站儀對位于待測基準上的對中錘或反射片進行測量，并記錄測量得到該全站儀的測量中心點與對中錘或反射片之間的水平距離值和豎直角度值。再使用該全站儀對位于參照基準上的對中錘或反射片進行測量，并記錄測量得到該全站儀的測量中心點與對中錘或反射片之間的水平距離值和豎直角度值。當然，也可以先對位于參照基準上的對中錘或反射片進行測量，再對位于待測基準上的對中錘或反射片進行測量。優(yōu)選采用與第四步中的測量順序互為逆序的測量順序進行測量。然后將測量得到的數(shù)據(jù)與第四步中測量得到的數(shù)據(jù)進行比較，若這兩組數(shù)據(jù)中的全站儀的測量中心點與位于待測基準上的對中錘或反射片之間的水平距離的誤差及全站儀的測量中心點與參照基準之間的水平距離的誤差均小于1mm，則測量結果合格，否則重新測量。由于本發(fā)明是采用單向三角高程測量方法用全站儀對距離該全站儀的水平距離在10 500m范圍內(nèi)的點進行測量。這樣，可根據(jù)公式(I)計算出待測基準B相對于參照基準A的高程。Iiab = SabSin ( a AB- y A) +iA_vB+D2/2RA (I)其中S為待測基準B與參照基準A之間的距離；a為有垂直折光影響時待測基準相對于參照基準A的垂直折光角；y為待測基準B相對于參照基準A在觀測方向上的垂直折光角；i為位于參照基準A上的全站儀的儀器高度；V為位于待測基準B上的對中錘的目高程；D2/2R為地球曲率，在本發(fā)明中D = Sab ;R為地球半徑(6370千米)。由公式(I)可知，S、a、Y、i及V的測量誤差均會對待測基準相對于參照基準的高程的精度造成影響，導致其誤差增大。具體情況如下
第一、豎直角觀測誤差引起的高程誤差Hi1豎直角觀測誤差主要由全站儀的測角誤差ma和照準誤差引起。由于照準誤差是偶然誤差，且會因測量工作人員的測量技能水平及視差的不同而不同，故由豎直角觀測誤差引起的高程誤差可用公式(2)計算得出。
權利要求
1.一種測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟 第一步，在測量場地內(nèi)選定至少一個參照基準，并設定測站點，且使位于該測站點上的全站儀能夠觀測到待測基準和所述參照基準；第二步，將全站儀安置在所述測站點上，開啟所述全站儀并進行校準；第三步，將測量配件置于待測目標上，且所述待測目標為所述參照基準和待測基準當所述待測目標是點時，所述測量配件為對中錘，將所述對中錘分別立放在所述參照基準和待測基準上，并使所述對中錘的棱鏡對準所述全站儀，且水平氣泡處于居中位置； 當待測目標是線時，所述測量配件為反射片，將兩片所述反射片分別貼在參照基準線和待測基準線所在的平面上，且使所述反射片上的橫線與基準線重合；第四步，測量并對測量得到的數(shù)據(jù)進行計算處理，得出所述待測基準相對于所述參照基準的聞程當所述待測目標為點時，先分別測出所述全站儀的儀器高度和所述對中錘的目高程， 再用所述全站儀分別對位于所述參照基準和待測基準上的對中錘進行測量，并分別記錄測量得到的所述全站儀的測量中心點與位于所述參照基準上的對中錘之間的水平距離值和豎直角度值以及所述全站儀的測量中心點與位于所述待測基準上的對中錘之間的水平距離值和豎直角度值，再用所述全站儀對測量得到的數(shù)據(jù)進行計算處理，得出所述待測基準相對于所述參照基準的高程；當所述待測目標為線時，先使所述全站儀的測量視線對準所述反射片上的橫線，再進行測量，并分別記錄所述參照基準線與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值以及所述待測基準線與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值， 再用所述全站儀對測量得到的數(shù)據(jù)進行計算處理，得出所述待測基準相對于所述參照基準的聞程;第五步，驗證測量數(shù)據(jù)先用所述全站儀分別對位于所述待測基準和參照基準上的測量配件進行測量，并分別記錄測量得到的位于所述待測基準上的測量配件與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值以及位于所述參照基準上的測量配件與所述全站儀的測量中心點之間的水平距離值和豎直角度值；然后將測量得到的數(shù)據(jù)與第四步中的測量得到的數(shù)據(jù)進行比較，若這兩組數(shù)據(jù)中所述全站儀的測量中心點與位于所述待測基準上的測量配件之間的水平距離的誤差及所述全站儀的測量中心點與位于所述參照基準上的測量配件之間的水平距離的誤差均小于I毫米，則測量結果合格，否則重新進行測量。
2.根據(jù)權利要求I所述的測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，所述全站儀的測角精度高于0. 5"，測量距離精度高于1+lppm。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，在該方法的第一步中，位于所述測站點上的全站儀與位于所述參照基準和所述待測基準之間的豎直角為 a，且 a G [-25°，0° ]或
。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，在該方法的第一步中，位于所述測站點上的全站儀的測量中心點與所述參照基準和所述待測基準之間的視距差小于200米。
5.根據(jù)權利要求I或2所述的測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，在該方法的第三步中，使用同一個對中錘配合所述全站儀分別對所述參照基準和所述待測基準進行測量。
6.根據(jù)權利要求I或所述的測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，在該方法的第四步中，對所述參照基準和所述待測基準分別進行至少兩次測量。
7.根據(jù)權利要求I或2所述的測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，在該方法的第四步中，當所述待測基準為點時，在進行測量時，使所述對中錘上的棱鏡的棱鏡面與所述全站儀的測量視線垂直。
8.根據(jù)權利要求I或2所述的測量核電工程中的基準的高程的方法，其特征在于，在測量所述對中錘的目高程時，先將所述對中錘沿豎直方向固定，且水平氣泡居中；再將一臺水準儀的水平視線對準所述對中錘的最低點，另一臺水準儀的水平視線對準所述對中錘的棱鏡的中心，且與所述棱鏡的棱鏡面垂直；然后將銦鋼尺置于兩臺所述水準儀之間，且使銦鋼尺的水平氣泡居中，并得到所述銦鋼尺上的兩個讀數(shù)，計算出這兩個讀數(shù)的絕對差值得出所述對中錘的目高程。
全文摘要
本發(fā)明涉及核電工程領域。為解決采用現(xiàn)有技術測量核電工程中的基準的高程時，測量工作量大，耗費人力物力大，測量精度低及三角高程測量方法不能應用在核電工程中的技術偏見。本發(fā)明提出一種測量核電工程中的基準的高程的方法，在測量場地內(nèi)選定至少一個參照基準，設定測站點，使位于該測站點上的全站儀能夠觀測到待測基準和參照基準；將全站儀安置在測站點上，開啟全站儀并進行校準；將測量配件置于待測目標上，待測目標為參照基準和待測基準；測量并處理測量得到的數(shù)據(jù)，得出待測基準相對于參照基準的高程；驗證測量數(shù)據(jù)。這種測量基準高程的方法，操作簡單，工作量較小，成本低，精度高，克服了短邊三角高程測量精度低的技術偏見。
文檔編號G01C15/00GK102607516SQ20121011213
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月17日 優(yōu)先權日2012年4月17日
發(fā)明者蔡永茂 申請人:中國核工業(yè)二三建設有限公司