本發(fā)明屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可保證測(cè)量精度、避免無效測(cè)量、提高作業(yè)效率、專用于雙系統(tǒng)對(duì)向觀測(cè)復(fù)合水準(zhǔn)儀的導(dǎo)線式測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量裝置是由一個(gè)水準(zhǔn)儀和兩個(gè)水準(zhǔn)標(biāo)尺組成。測(cè)量時(shí)先將兩個(gè)水準(zhǔn)標(biāo)尺分別置于地面上的a、b兩點(diǎn)，再將水準(zhǔn)儀設(shè)置在a、b兩點(diǎn)的中間位置，利用整平后水準(zhǔn)儀望遠(yuǎn)鏡的水平視線分別照準(zhǔn)讀取兩個(gè)水準(zhǔn)標(biāo)尺的標(biāo)高數(shù)值，所測(cè)標(biāo)高數(shù)值之差即為地面a、b兩點(diǎn)的水準(zhǔn)高差，若已知其中一點(diǎn)的高程，即可由高差推算出另一點(diǎn)的高程。傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量裝置存在的主要不足是：（1）測(cè)量工作效率及可靠性低。在復(fù)雜的地形環(huán)境中實(shí)現(xiàn)水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)標(biāo)尺三點(diǎn)之間位置的合理配置，往往耗費(fèi)測(cè)量人員大量的精力和時(shí)間，影響測(cè)量效率；（2）測(cè)量受到地形環(huán)境限制。當(dāng)遇到陡坡、坑洼、水塘、溝渠、溝壑、江河、山區(qū)等復(fù)雜地形環(huán)境時(shí)，往往不能將水準(zhǔn)儀架設(shè)在兩個(gè)水準(zhǔn)標(biāo)尺的中間位置，導(dǎo)致水準(zhǔn)測(cè)量無法實(shí)施。為了克服上述不足，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01220611636.6的中國(guó)專利，公開了一種“對(duì)偶式觀測(cè)用尺儀合一復(fù)合水準(zhǔn)儀”（以下簡(jiǎn)稱復(fù)合水準(zhǔn)儀），其結(jié)構(gòu)是在柱形尺體的同一柱面上固定有與柱形尺體軸線平行的水準(zhǔn)標(biāo)尺及觀測(cè)單元（即傳統(tǒng)的水準(zhǔn)儀），所述觀測(cè)單元視準(zhǔn)軸與柱形尺體軸線垂直。其測(cè)量方法有如下步驟：安置儀器、同步整平、相互照準(zhǔn)、對(duì)向觀測(cè)及雙向檢核等。可真正實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的直接水準(zhǔn)測(cè)量，無需費(fèi)時(shí)費(fèi)力地考慮水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)標(biāo)尺位置距離的合理配置，提高了水準(zhǔn)測(cè)量的工作效率及可靠性，水準(zhǔn)測(cè)量的選點(diǎn)、布點(diǎn)不受地形環(huán)境限制，可以方便地在陡坡、坑洼、水塘、溝渠、溝壑、江河、山區(qū)等復(fù)雜地形環(huán)境下實(shí)施水準(zhǔn)測(cè)量。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01310049994.1公開了一種“適用于復(fù)合水準(zhǔn)儀的水準(zhǔn)測(cè)量方法”，具體公開了測(cè)定復(fù)合水準(zhǔn)儀i角（儀器參數(shù)之一）及徹底消除i角影響的方法。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410585033.7公開了一種“復(fù)合水準(zhǔn)儀本方高度測(cè)定方法”，具體公開了如何精確測(cè)定觀測(cè)單元（即水準(zhǔn)儀）自身的高度（儀器參數(shù)之一）及與i角聯(lián)合測(cè)定的方法，解決了儀器參數(shù)的精密確定問題。然而，上述專利所涉及的高差測(cè)量方法仍然沿用了傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量的兩點(diǎn)傳遞推進(jìn)的導(dǎo)線式測(cè)量模式。采用復(fù)合水準(zhǔn)儀進(jìn)行的傳統(tǒng)兩點(diǎn)傳遞推進(jìn)的導(dǎo)線式測(cè)量模式是按照下列步驟完成的：儀器參數(shù)信息測(cè)定：測(cè)定復(fù)合水準(zhǔn)儀的高度、i角等性能參數(shù)；確定測(cè)段的起始測(cè)點(diǎn)及終止測(cè)點(diǎn)；安置儀器建立測(cè)站：在測(cè)段的起始測(cè)點(diǎn)及終止測(cè)點(diǎn)之間會(huì)設(shè)置大量的測(cè)點(diǎn)，稱為過渡測(cè)點(diǎn)（也稱為過渡水準(zhǔn)點(diǎn)），從第一個(gè)測(cè)站開始，將兩個(gè)復(fù)合水準(zhǔn)儀分別安置在測(cè)站的后測(cè)點(diǎn)及前測(cè)點(diǎn)上，如圖1、圖2所示，對(duì)測(cè)站k而言，測(cè)點(diǎn)稱為后測(cè)點(diǎn)及測(cè)點(diǎn)稱為前測(cè)點(diǎn)，后測(cè)點(diǎn)與前測(cè)點(diǎn)之間的距離為測(cè)站距離，最初建立該測(cè)站時(shí)的測(cè)站距離稱為初始測(cè)站距離，用表示。初始測(cè)站距離確定的原則是：不大于國(guó)家規(guī)范設(shè)定的距離限差（對(duì)四等測(cè)量，測(cè)站距離限差為150m）；保證復(fù)合水準(zhǔn)儀a與復(fù)合水準(zhǔn)儀b處于儀器的高差觀測(cè)范圍內(nèi)（目前復(fù)合水準(zhǔn)儀的高差觀測(cè)范圍為1.5m）。同步觀測(cè)之后計(jì)算兩個(gè)復(fù)合水準(zhǔn)儀所測(cè)得有效高差值的平均值為本站高差。然后將本測(cè)站k后測(cè)點(diǎn)上的復(fù)合水準(zhǔn)儀移至下一測(cè)站的前測(cè)點(diǎn)（上一站的前測(cè)點(diǎn)則轉(zhuǎn)為下一測(cè)站的后測(cè)點(diǎn)），繼續(xù)測(cè)量測(cè)站k+1的高差，依此類推，直至最后一個(gè)測(cè)站n及最后一個(gè)測(cè)點(diǎn)（即終止測(cè)點(diǎn)），計(jì)算各測(cè)站高差之和為本次正向測(cè)段高差（稱為往測(cè)高差）；然后再?gòu)淖詈笠粋€(gè)測(cè)點(diǎn)（即原終止測(cè)點(diǎn)）起按同樣方法反向進(jìn)行高差測(cè)量，直至返回原起始測(cè)點(diǎn)，再計(jì)算各測(cè)站高差之和為本次反向測(cè)段高差（稱為返測(cè)高差）。即傳統(tǒng)兩點(diǎn)傳遞推進(jìn)的導(dǎo)線式測(cè)量模式必須沿導(dǎo)線往返一個(gè)來回進(jìn)行水準(zhǔn)測(cè)量，以形成往返測(cè)，進(jìn)行往返閉合高差檢核。該測(cè)量模式所存在的最大的問題是：（1）當(dāng)導(dǎo)線較長(zhǎng)時(shí)，經(jīng)常難以在有限的時(shí)間段內(nèi)（例如一天以內(nèi)）完成往返測(cè)、構(gòu)成往返閉合，導(dǎo)致已有測(cè)量結(jié)果作廢；（2）在完成導(dǎo)線往返閉合之前，無法判斷成果是否合格，而一旦往返閉合之后高差檢核判斷為不合格，則已經(jīng)完成的全部測(cè)量成果作廢，限制了水準(zhǔn)測(cè)量整體效率的提高。

為了解決傳統(tǒng)兩點(diǎn)傳遞推進(jìn)的導(dǎo)線式測(cè)量模式所存在的上述問題，中國(guó)專利號(hào)為201410044122.0的發(fā)明專利公開了一種“用于復(fù)合水準(zhǔn)儀的三點(diǎn)閉合布設(shè)測(cè)量法”，具體公開了一種可隨時(shí)實(shí)現(xiàn)區(qū)域空間閉合檢核、保證測(cè)量精度、提高整體水準(zhǔn)測(cè)量可靠性及效率的用于復(fù)合水準(zhǔn)儀的三點(diǎn)閉合布設(shè)測(cè)量法。是將傳統(tǒng)的兩點(diǎn)導(dǎo)線式的水準(zhǔn)測(cè)量推廣至三點(diǎn)閉合的面式水準(zhǔn)測(cè)量，即水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)是按照每相鄰三個(gè)測(cè)量點(diǎn)的連線構(gòu)成一個(gè)三角形且每相鄰三角形有一個(gè)或兩個(gè)公共水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)的方式設(shè)置，然后用三個(gè)復(fù)合水準(zhǔn)儀依次對(duì)每三個(gè)相鄰水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行兩兩高差測(cè)量并以所構(gòu)成的空間閉合區(qū)域（三角形）進(jìn)行區(qū)域空間閉合高差檢核，得到符合閉合限差要求的高差測(cè)量結(jié)果，最后得到目標(biāo)水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。由于在測(cè)量線路中形成多個(gè)連續(xù)的空間閉合區(qū)域，可充分滿足有限時(shí)間段內(nèi)水準(zhǔn)測(cè)量導(dǎo)線構(gòu)成自身閉合的要求，并且在保證測(cè)量精度下可以隨測(cè)隨停，避免了不能在有限時(shí)間段內(nèi)構(gòu)成自身閉合而使測(cè)量成果無效的現(xiàn)象發(fā)生，有效提高了總體測(cè)量的工作效率。然而，使用三點(diǎn)閉合布設(shè)測(cè)量法仍存在如下問題：（1）需要增加儀器和人員數(shù)量，且工作量巨大，即人力物力成本高；（2）對(duì)地形條件要求高。換言之，除非有特別需求或區(qū)域性追求更高的精度和可靠性，否則，從經(jīng)濟(jì)效益、工程需求及用戶實(shí)用的角度出發(fā)，三點(diǎn)閉合布設(shè)測(cè)量法不是復(fù)合水準(zhǔn)儀首選的測(cè)量方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述技術(shù)問題，提供一種可保證測(cè)量精度、避免無效測(cè)量、提高作業(yè)效率、專用于雙系統(tǒng)對(duì)向觀測(cè)復(fù)合水準(zhǔn)儀的導(dǎo)線式測(cè)量方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種雙系統(tǒng)對(duì)向觀測(cè)復(fù)合水準(zhǔn)儀的導(dǎo)線式測(cè)量方法，其特征在于按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1：儀器參數(shù)信息測(cè)定；

步驟2：確定測(cè)段的起始測(cè)點(diǎn)及終止測(cè)點(diǎn)，并將復(fù)合水準(zhǔn)儀a置于起始測(cè)點(diǎn)；

步驟3：安置儀器建立測(cè)站；

步驟4：設(shè)定首次觀測(cè)次數(shù)；

步驟5：復(fù)合水準(zhǔn)儀a和復(fù)合水準(zhǔn)儀b分別按設(shè)定次數(shù)觀測(cè)讀數(shù)，并分別計(jì)算讀數(shù)誤差；

步驟6：判斷讀數(shù)誤差是否超限；

不超限進(jìn)行步驟7；超限，則增加觀測(cè)次數(shù)，判斷觀測(cè)次數(shù)是否超過閾值m；如不超過m，返回步驟5，如超過m，移動(dòng)前測(cè)點(diǎn)位置縮小測(cè)站距離，再判斷測(cè)站距離是否小于閾值,小于，則結(jié)束測(cè)量，否則，返回步驟3；

步驟7：計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀a讀數(shù)均值作為a儀測(cè)站高差；計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀b讀數(shù)均值作為b儀測(cè)站高差；計(jì)算兩儀測(cè)站高差互差；

步驟8：判斷是否超出限差;

不超出，進(jìn)行步驟9；

超出，則增加觀測(cè)次數(shù)，再判斷觀測(cè)次數(shù)是否超過閾值m，如不超過m，返回步驟5，如超過m，移動(dòng)前測(cè)點(diǎn)位置縮小測(cè)站距離，再判斷測(cè)站距離是否小于閾值,小于，則結(jié)束測(cè)量，否則，返回步驟3；

步驟9：計(jì)算兩儀測(cè)站高差的均值作為本測(cè)站的高差；

步驟10：計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀a的累計(jì)測(cè)站高差；計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀b的累計(jì)測(cè)站高差；

步驟11：計(jì)算兩儀的累計(jì)測(cè)站高差之差；

步驟12：判斷是否超出限差；

超出，移動(dòng)前測(cè)點(diǎn)位置縮小測(cè)站距離，再判斷測(cè)站距離是否小于閾值,小于，則結(jié)束測(cè)量，否則，返回步驟3；

不超出，進(jìn)行步驟13；

步驟13：計(jì)算各測(cè)站高差之和；

步驟14：判斷復(fù)合水準(zhǔn)儀a是否設(shè)置在終止測(cè)點(diǎn)，否，則移動(dòng)后測(cè)點(diǎn)上的復(fù)合水準(zhǔn)儀，返回步驟3；是，結(jié)束測(cè)量。

本發(fā)明是針對(duì)雙系統(tǒng)對(duì)向觀測(cè)復(fù)合水準(zhǔn)儀所提出的一體化三級(jí)誤差控制環(huán)檢核的智能化導(dǎo)線式測(cè)量方法，具體采用測(cè)站單儀檢核、測(cè)站雙儀互檢及多測(cè)站雙儀累計(jì)互檢，并通過調(diào)整觀測(cè)次數(shù)、調(diào)整測(cè)站距離等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)控制測(cè)量誤差，保證測(cè)站及測(cè)段的高差測(cè)量隨時(shí)隨地滿足其預(yù)設(shè)的精度要求，避免了傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量裝置經(jīng)常出現(xiàn)的無效測(cè)量，提高了復(fù)合水準(zhǔn)儀的作業(yè)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的測(cè)段測(cè)站布置示意圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合水準(zhǔn)儀a、b測(cè)點(diǎn)安置示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的雙系統(tǒng)對(duì)向觀測(cè)復(fù)合水準(zhǔn)儀的導(dǎo)線式測(cè)量方法如圖1、2、3所示，按照如下步驟進(jìn)行：

步驟1：儀器參數(shù)信息測(cè)定：即按照現(xiàn)有技術(shù)的方法測(cè)定復(fù)合水準(zhǔn)儀a、復(fù)合水準(zhǔn)儀b的性能參數(shù)，如復(fù)合水準(zhǔn)儀高度、i角等參數(shù)，應(yīng)滿足復(fù)合水準(zhǔn)儀的設(shè)計(jì)要求；

步驟2：確定測(cè)段的起始測(cè)點(diǎn)及終止測(cè)點(diǎn)，并將復(fù)合水準(zhǔn)儀a置于起始測(cè)點(diǎn)；如圖1所示。

步驟3：安置儀器建立測(cè)站：即將兩個(gè)復(fù)合水準(zhǔn)儀a、復(fù)合水準(zhǔn)儀b分別安置在相鄰測(cè)點(diǎn)進(jìn)行同步觀測(cè)即構(gòu)成一個(gè)測(cè)站。對(duì)建立第一個(gè)測(cè)站而言，由于在步驟2中已將復(fù)合水準(zhǔn)儀a置于起始測(cè)點(diǎn)，則僅需將復(fù)合水準(zhǔn)儀b安置在相鄰測(cè)點(diǎn)即可。對(duì)建立第k個(gè)測(cè)站而言，如圖2所示。安置儀器后進(jìn)行同步整平、相互照準(zhǔn)對(duì)方標(biāo)尺；

步驟4：設(shè)定首次觀測(cè)次數(shù)為5次；

步驟5：復(fù)合水準(zhǔn)儀a按設(shè)定次數(shù)觀測(cè)讀數(shù)（觀測(cè)讀數(shù)是指：復(fù)合水準(zhǔn)儀觀測(cè)單元的照準(zhǔn)讀數(shù)，按現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)過i角、儀高等儀器參數(shù)信息改正后的數(shù)值），計(jì)算觀測(cè)讀數(shù)極差ra（最大觀測(cè)讀數(shù)-最小觀測(cè)讀數(shù)）；復(fù)合水準(zhǔn)儀b按設(shè)定次數(shù)觀測(cè)讀數(shù)，計(jì)算讀數(shù)極差rb；也可分別計(jì)算觀測(cè)讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差及，觀測(cè)讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差及可依現(xiàn)有技術(shù)的公式計(jì)算；

步驟6：判斷讀數(shù)誤差是否超限；

判斷觀測(cè)讀數(shù)極差和是否超限，即判斷、，本實(shí)施例取，可按國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)要求導(dǎo)出或經(jīng)過大量實(shí)踐統(tǒng)計(jì)得出。亦可采用標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行判斷，即判斷，本實(shí)施例取，可按國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)要求直接給出或經(jīng)過大量實(shí)踐統(tǒng)計(jì)得出。

不超限進(jìn)行步驟7；

超限，則增加觀測(cè)次數(shù)（可逐次增加，亦可按照一定步長(zhǎng)增加），判斷觀測(cè)次數(shù)是否超過閾值m（本實(shí)施例取30次）；如不超過m，返回步驟5，如超過m，則移動(dòng)前測(cè)點(diǎn)位置縮小測(cè)站距離，再判斷測(cè)站距離是否小于閾值，所述閾值可根據(jù)國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)的距離要求按某種比例直接給出或經(jīng)過大量實(shí)踐統(tǒng)計(jì)得出，本實(shí)施例中取，對(duì)應(yīng)四等水準(zhǔn)測(cè)量，m，；若小于，則說明測(cè)量條件差（一般是風(fēng)大造成的），而過分縮小觀測(cè)距離會(huì)導(dǎo)致測(cè)量效率低下，應(yīng)直接結(jié)束測(cè)量；否則，返回步驟3；

說明：上述步驟1~步驟6構(gòu)成一級(jí)誤差控制環(huán)。

步驟7：計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀a讀數(shù)均值作為測(cè)站a儀高差；計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀b讀數(shù)均值作為測(cè)站b儀高差；計(jì)算兩儀測(cè)站高差互差；

步驟8：判斷是否超出限差;限差可按國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)要求直接給出或經(jīng)過大量實(shí)踐統(tǒng)計(jì)得出，本實(shí)施例取，

不超出，進(jìn)行步驟9；

超出，則如步驟6增加觀測(cè)次數(shù)，再判斷觀測(cè)次數(shù)是否超過閾值m，如不超過m，返回步驟5，如超過m，移動(dòng)前測(cè)點(diǎn)位置縮小測(cè)站距離，再判斷測(cè)站距離是否小于閾值，小于，則結(jié)束測(cè)量，否則，返回步驟3；

步驟9：計(jì)算本測(cè)站高差：即計(jì)算兩儀測(cè)站高差和的均值，，即本測(cè)站k的高差結(jié)果；

說明：上述步驟7~步驟9構(gòu)成二級(jí)誤差控制環(huán)。

步驟10：計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀a的測(cè)站累計(jì)高差；計(jì)算復(fù)合水準(zhǔn)儀b的測(cè)站累計(jì)高差，即分別記算復(fù)合水準(zhǔn)儀a、復(fù)合水準(zhǔn)儀b從第一測(cè)站開始至所在測(cè)站k的累計(jì)高差：

步驟11：計(jì)算兩儀的測(cè)站累計(jì)高差之差；

步驟12：判斷是否超出限差：限差可按國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量等級(jí)要求直接給出或經(jīng)過大量實(shí)踐統(tǒng)計(jì)得出，本實(shí)施例取（l為累計(jì)的測(cè)站距離，即）；

超出，則移動(dòng)前測(cè)點(diǎn)位置縮小測(cè)站距離，再判斷測(cè)站距離是否小于閾值，小于，則結(jié)束測(cè)量，否則，返回步驟3；

不超出，進(jìn)行步驟13；

步驟13：計(jì)算各測(cè)站高差之和；

步驟14：判斷復(fù)合水準(zhǔn)儀a是否設(shè)置在終止測(cè)點(diǎn)，否，即復(fù)合水準(zhǔn)儀a還未到達(dá)終止測(cè)點(diǎn)，則移動(dòng)本測(cè)站k的后測(cè)點(diǎn)上的復(fù)合水準(zhǔn)儀，返回步驟3（安置所移動(dòng)的復(fù)合水準(zhǔn)儀至下一測(cè)站的前側(cè)點(diǎn)，建立新的測(cè)站）；是，結(jié)束測(cè)量。

建立測(cè)段測(cè)站時(shí)，以復(fù)合水準(zhǔn)儀a（或復(fù)合水準(zhǔn)儀b）從第一測(cè)點(diǎn)（即起始測(cè)點(diǎn)）至最后一個(gè)測(cè)點(diǎn)（即終止測(cè)點(diǎn)），可以保證測(cè)點(diǎn)（包含起始測(cè)點(diǎn)及終止測(cè)點(diǎn)）的總數(shù)n+1為奇數(shù)、測(cè)站的總數(shù)n為偶數(shù)，進(jìn)一步保證高差測(cè)量的精準(zhǔn)度。

說明：上述步驟10~步驟13構(gòu)成三級(jí)誤差控制環(huán)。

由實(shí)施例可知，實(shí)施本發(fā)明只有以下兩種情況：（1）如能測(cè)量，就會(huì)測(cè)出合格的成果；（2）如因測(cè)量條件差不能測(cè)量，則直接放棄本次測(cè)量?？捎行П苊鈧鹘y(tǒng)導(dǎo)線模式測(cè)量時(shí)所出現(xiàn)的無效測(cè)量，有效提高水準(zhǔn)測(cè)量的工作效率。