一种高程方向的转站控制网的制作方法

1.本发明涉及测量技术领域，尤其涉及一种高程方向的转站控制网，用于俯仰角超过60
°
，高度超过6米狭小空间内设备测量中，其特点是充分的利用了激光跟踪仪最大测量仰角为+79
°
的优势建立一级控制网，利用激光跟踪仪最大测量俯角为-59
°
的相对劣势和已经布设的一级控制网进行全面测量。


背景技术：

2.由于深坑式测量比较少见，受制于激光跟踪仪测量俯仰角的影响无法使用高精度全站仪或者激光跟踪仪进行测量，目前在这种环境中测量普遍使用传统的吊线坠辅以拉尺的方法进行测量，严重影响设备的检修或者安装精度。目前国内很少有关于高程方向控制网建立方式方法的研究和应用，由张三福等技术研究人员进行的《基于激光跟踪仪的精密控制网建立及其精度分析研究》等研究都是基于水平方向控制网的建立方法的研究，并未对俯仰角超过60
°
，高度超过6米的狭小空间内转站方法进行研究；由杨义辉等技术研究人员进行的《长直轨道精密准直测量方案研究与应用》等研究都是关于大型长直设备控制网建立方面的研究；由王小龙进行的《附有高程约束的三维平差方法研究》是利用高精度水准仪对激光跟踪仪的控制网进行修正，并未进行高程方向的转站控制网建立方法的研究。可以说关于高程方向控制网建立方式方法的研究和应用几乎处于空白状态。
3.对比资料1：控制网精度的影响因素一般有测量仪器自身的精度、控制网网型的选择、施测人员的技术水平。在对控制网进行施测的时候，特定的观测条件与特定的误差分布一一对应，而特定的误差分布与特定的方差(或者中误差)一一对应，所以说方差是表征测量精度的绝对的数字指标。在测量平差中，为了达到比较各个测量值之间的精度的目的，一般可以通过方差之间的比例关系来衡量观测值的精度高低，上述这种表征观测值之间比例关系的数字特征及权。实际平差计算过程中，为了最大限度的发挥出高精度观测值对精度的影响作用，通常对高精度的观测值赋予相比于低精度观测值更高的权，实践证明这样可以很大程度上对计算结果进行优化。这些研究都是基于水平方向控制网的建立方法的研究，并未对俯仰角超过60
°
，高度超过6米的狭小空间内转站方法进行研究。
4.对比资料2：激光跟踪仪测量系统是目前精度最高、测量速
5.度最快的极坐标测量系统，常被应用于高精度工业设备安装定位中，然而激光跟踪仪的使用需要依赖高精度的三维控制网。在测量对象尺度较大，结构复杂的情况下，为满足高精度的测量要求，激光跟踪仪单站测量范围不易过大，这就需要进行空间多测站组合测量，涉及空间坐标系转换和多测站测量数据联合平差，费时费力。在长期的测量过程中，若控制点发生形变甚至受到损坏，则整个测区安装基准精度将受到严重影响，进而导致准直测量精度无法达到要求。对于长直轨道，在仅有轴线两端控制点且建立测区长期控制网比较困难的情况下，考虑利用全站仪“小角度法”光学准直与激光跟踪仪单站观测的组合测量模式，分别对轨道两端和中部进行准直测量与安装工作。此研究是关于大型长直设备控制网建立方面的研究。
6.对比资料3：当前加速器准直主要采用激光跟踪仪进行三维空间位置测量，三维测量数据用三维平差方法计算从理论讲更为严密，但在实践中却发现存在误差累积现象，其中在高程方向的误差累积十分明显。为了控制三维平差高程方向的误差累积，研究将大地水准面做为基准引入测量和数据处理过程之中，获得基于大地水准面的高程测量数据，用高程数据构建约束条件方程，进行附有高程约束的三维平差。以激光跟踪仪为例给出了三维平差函数模型，研究了约束方程的构建方法，推导了附有高程约束的三维平差计算公式。研究了附有高程约束的三维平差函数模型的两种应用方法，通过模拟计算展示了这两种方法对高程方向误差累积的控制效果。最后对一组实测数据采用多种平差方法进行计算对比，结果显示附有高程约束的三维平差相比无高程约束的三维平差能够更有效的控制平差中高程方向的误差累积。本研究是利用高精度水准仪对激光跟踪仪的控制网进行修正，并未进行高程方向的转站控制网建立方法的研究。


技术实现要素：

7.为了解决激光跟踪仪在高程方向控制网建立问题，发明了一种高程方向的转站控制网。此方法可以将激光跟踪仪应用于俯仰角超过60
°
，高度超过6米狭小空间内设备测量中，其特点是充分的利用了激光跟踪仪最大测量仰角为+79
°
的优势建立一级控制网，利用激光跟踪仪最大测量俯角为-59
°
的相对劣势和已经布设的一级控制网进行全面测量。
8.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
9.本发明一种高程方向的转站控制网，包括：
10.布设一级控制网，布设方案如下：在狭小空间的顶部、仪器最大仰角范围内粘六个控制点：顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a和中控制点b，六个控制点平面的法向与仪器架设方向垂直，且控制点放靶球一侧平面的外法线朝向狭小空间，同时激光跟踪仪架设在第一站位，第二站位和第三站位时都能通视到这六个控制点；布设下控制点a和下控制点c，保证激光跟踪仪架设在第一站位和第三站位的最大俯角时能够同时通视下控制点a和下控制点c；布设下控制点b和下控制点d，激光跟踪仪架设在第一站位和第二站位的最大俯角59
°
时能够同时通视下控制点b和下控制点d；
11.将激光跟踪仪架设在狭小空间的底部第一站位，进行调平、校准并建立大地水平面；
12.测量底部的相关设备，测量完成后进行转站，测量顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a，中控制点b，下控制点a，下控制点c，下控制点b和下控制点d十个控制点；
13.将激光跟踪仪架设在狭小空间的顶部第二站位，进行虚拟水平，测量顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a，中控制点b，下控制点b和下控制点d八个控制点；
14.测量激光跟踪仪第二站位范围内的设备尺寸；
15.将激光跟踪仪架设在狭小空间的顶部第三站位，进行虚拟水平，测量顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a，中控制点b，下控制点a，下控制点c八个控制点；
16.测量激光跟踪仪第三站位范围内的设备尺寸。
17.进一步的，仪器的最大仰角为+79
°
。
18.进一步的，激光跟踪仪架设在第一站位和第三站位的最大俯角为59
°
。
19.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
20.该方法利用了激光跟踪仪最大测量仰角大于最大测量俯角的特点完成了高程方向转站控制网的建立工作，填补了目前技术研究的空白。
附图说明
21.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
22.图1为一种高程方向的转站控制网的仪器及控制点空间布置示意图；
23.图2为一种高程方向的转站控制网的平面布置示意图；
24.图3为一种高程方向的转站控制网的一侧布置示意图；
25.图4为一种高程方向的转站控制网的另一侧布置示意图；
26.附图中的标记：1-激光跟踪仪，1.1-第一站位，1.2-第二站位，1.3-第三站位，2.1-顶控制点a，2.2-顶控制点b，2.3-顶控制点c，2.4-顶控制点d，3.1-下控制点a，3.2-下控制点b，3.3-下控制点c，3.4-下控制点d，4.1-中控制点a，4.2-中控制点b。
具体实施方式
27.下面结合附图对技术方案的实施作进一步详细描述，以求更为清楚明白地闸述其结构和工作原理。
28.如附图1、2、3、4所示，一种高程方向的转站控制网，本发明的具体实施方式是：
29.①
布设一级控制网，布设方案如下：在狭小空间的顶部、仪器最大仰角范围内(+79
°
)粘六个控制点：顶控制点a2.1，顶控制点b2.2，顶控制点c2.3，顶控制点d2.4，中控制点a4.1和中控制点b4.2，六个控制点平面的法向与仪器架设方向垂直，例如仪器架设在东西方向上，而布设控制点的平面法向朝向南北，且控制点放靶球一侧平面的外法线朝向狭小空间，需要注意的是激光跟踪仪1架设在第一站位1.1，第二站位1.2和第三站位1.3时都能通视到这六个控制点；布设下控制点a3.1和下控制点c3.3，保证激光跟踪仪1架设在第一站位1.1和第三站位1.3的最大俯角59
°
时能够同时通视下控制点a3.1和下控制点c3.3；布设下控制点b3.2和下控制点d3.4，激光跟踪仪1架设在第一站位1.1和第二站位1.2的最大俯角59
°
时能够同时通视下控制点b3.2和下控制点d3.4；
30.②
将激光跟踪仪1架设在狭小空间的底部第一站位1.1，进行调平、校准并建立大地水平面；
31.③
测量底部的相关设备，测量完成后进行转站，测量顶控制点a2.1，顶控制点b2.2，顶控制点c2.3，顶控制点d2.4，中控制点a4.1，中控制点b4.2，下控制点a3.1，下控制点c3.3，下控制点b3.2和下控制点d3.4十个控制点；
32.④
将激光跟踪仪1架设在狭小空间的顶部第二站位1.2，进行虚拟水平，测量顶控制点a2.1，顶控制点b2.2，顶控制点c2.3，顶控制点d2.4，中控制点a4.1，中控制点b4.2，下控制点b3.2和下控制点d3.4八个控制点；
33.⑤
测量激光跟踪仪1第二站位1.2范围内的设备尺寸；
34.⑥
将激光跟踪仪1架设在狭小空间的顶部第三站位1.3，进行虚拟水平，测量顶控
制点a2.1，顶控制点b2.2，顶控制点c2.3，顶控制点d2.4，中控制点a4.1，中控制点b4.2，下控制点a3.1，下控制点c3.3八个控制点；
35.⑦
测量激光跟踪仪1第三站位1.3范围内的设备尺寸。
36.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种高程方向的转站控制网，其特征在于，包括：布设一级控制网，布设方案如下：在狭小空间的顶部、仪器最大仰角范围内粘六个控制点：顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a和中控制点b，六个控制点平面的法向与仪器架设方向垂直，且控制点放靶球一侧平面的外法线朝向狭小空间，同时激光跟踪仪架设在第一站位，第二站位和第三站位时都能通视到这六个控制点；布设下控制点a和下控制点c，保证激光跟踪仪架设在第一站位和第三站位的最大俯角时能够同时通视下控制点a和下控制点c；布设下控制点b和下控制点d，激光跟踪仪架设在第一站位和第二站位的最大俯角59
°
时能够同时通视下控制点b和下控制点d；将激光跟踪仪架设在狭小空间的底部第一站位，进行调平、校准并建立大地水平面；测量底部的相关设备，测量完成后进行转站，测量顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a，中控制点b，下控制点a，下控制点c，下控制点b和下控制点d十个控制点；将激光跟踪仪架设在狭小空间的顶部第二站位，进行虚拟水平，测量顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a，中控制点b，下控制点b和下控制点d八个控制点；测量激光跟踪仪第二站位范围内的设备尺寸；将激光跟踪仪架设在狭小空间的顶部第三站位，进行虚拟水平，测量顶控制点a，顶控制点b，顶控制点c，顶控制点d，中控制点a，中控制点b，下控制点a，下控制点c八个控制点；测量激光跟踪仪第三站位范围内的设备尺寸。2.根据权利要求1所述的高程方向的转站控制网，其特征在于，仪器的最大仰角为+79
°
。3.根据权利要求1所述的高程方向的转站控制网，其特征在于，激光跟踪仪架设在第一站位和第三站位的最大俯角为59
°
。

技术总结
本发明公开了一种高程方向的转站控制网，充分的利用了激光跟踪仪最大测量仰角为+79


技术研发人员：苏保全
受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/7/18