专利名称：线锤法非接触测量三维坐标的方法
技术领域：
本发明涉及距离测量技术领域，特别是一种线锤法非接触測量三维坐标的方法。
背景技术：
现有技术中，在隧道工程、军事、海洋等领域，经常需要涉及对远距离目标进行非接触測量。非接触測量，是指计量器具与被测表面不接触，不存在机械测量力，而是通过光、气流、声等其他介质与エ件接触实现测量。特别是在隧道工程中，对隧道施工中的围岩进行測量，发现它们的变化状況，推断它们的变化趋势，就可以进行早期预警，从而避免灾难的发生。

发明内容
本发明的目的在于提供一种线锤法非接触测量三维坐标的方法，该方法有利于对被测点的各种距离參数进行非接触測量，测量简便，測量精度高。 为实现上述目的，本发明的技术方案是一种线锤法非接触測量三维坐标的方法，其特征在于运用线锤和测角仪器，按照测量计算点与点的三角关系、測量计算点与线的关系的步骤，測量计算得出三维坐标；
測量点与点的关系的步骤是
步骤I :取一測量点A，并在测量点A设置ー测角仪器，所述测角仪器的镜心A’与測量
点A在同一铅垂线上，在被测点M的铅垂线上吊设ー线锤，任取所述线锤上B、C两点，设点
C在点B上方,从线锤量取点C与点B之间的距离a ；
步骤2:利用所述测角仪器分别测量镜心A’与点C的连线A’ C与水平面所成夹角Ci2
以及镜心A’与点B的连线A’B与水平面所成夹角a i，点C高于镜心A’时夹角α 2为正值，
否则为负值，点B高于镜心Α’时夹角α !为正值，否则为负值；计算得到连线Α’ C、Α’ B之
间夹角(α2 — Ci1),并按公式(I)计算所述镜心Α’与点C之间的距离b以及所述镜心Α’
与点B之间的距离c
权利要求
1.一种线锤法非接触测量三维坐标的方法，其特征在于运用线锤和测角仪器，按照测量计算点与点的三角关系、测量计算点与线的关系的步骤，测量计算得出三维坐标；测量点与点的关系的步骤是 步骤I :取一测量点A，并在测量点A设置一测角仪器，所述测角仪器的镜心A’与测量点A在同一铅垂线上，在被测点M的铅垂线上吊设一线锤，任取所述线锤上B、C两点，设点C在点B上方,从线锤量取点C与点B之间的距离a ； 步骤2:利用所述测角仪器分别测量镜心A’与点C的连线A’ C与水平面所成夹角Ci2以及镜心A’与点B的连线A’B与水平面所成夹角a工，点C高于镜心A’时夹角a 2为正值，否则为负值，点B高于镜心A’时夹角a :为正值，否则为负值；计算得到连线A’ C、A’ B之间夹角(《2— h)，并按公式(I)计算所述镜心A’与点C之间的距离b以及所述镜心A’与点B之间的距离c a b c = =(I)sin a’ sm /3 sm 0 式中，a表示连线A’ C、A’ B之间夹角，其值为U2 — Q1),/ 表示连线A’ B、BC之间夹角，其值为(90° + Q1), ^表示连线A’ C、BC之间夹角，其值为(90° - a2)； 步骤3 :测量计算所述镜心A’与被测点M之间的水平距离XA，M和高差Ya，m: 按公式(2)或公式(3)计算所述镜心A’与被测点M之间的水平距离XA，M : XA’M=XA’B=cXcos a I (2) 式中，XA，B表示所述镜心A’与点B之间的水平距离；XA’M=XA’c=bXcos a 2 (3) 式中，Xa，。表示所述镜心A’与点C之间的水平距离； 任取所述线锤上一点P，并按公式(4)或公式(5)计算所述镜心A’与被测点M之间的咼差Ya’m ya’m=± |ya，b| ± |ybp| 土 |ypm| (4) 式中，|Ya，b|表示所述镜心A’与点B之间高差的绝对值，YA，^cXsina1，点B高于镜心A’时|ya，b|前取正号，否则取负号；IybpI表示点b与点p之间高差的绝对值，Ybp的值从线锤量取，点P高于点B时IybpI前取正号，否则取负号，点P与点B重合时，Ybp=O ； IypmI表示点P与被测点M之间高差的绝对值，Ypm的值从线锤量取，被测点M高于点P时I Ypm I前取正号，否则取负号；ya’m=± |ya’c| ± |ycp| ± |ypm| (5) 式中，YA,C|表示所述镜心A’与点C之间高差的绝对值，YA，c=bXsina2，点C高于镜心A’时|YA，e|前取正号，否则取负号；I Yep I表示点C与点P之间高差的绝对值，Yep的值从线锤量取，点P高于点C时|YeP|前取正号，否则取负号，点P与点C重合时，Ycp=O ； IypmI表示点P与被测点M之间高差的绝对值，Ypm的值从线锤量取，被测点M高于点P时I Ypm I前取正号，否则取负号； 步骤4 :测量计算测量点A与被测点M之间的水平距离Xam、高差Yam和直线距离Lam 水平距离Xam与水平距离XA，M相等； 按公式(6)计算高差Yam: Yam-Y a’ m+Y a’ a (6 )上式中，Ya,A表示镜心A’与测量点A之间的竖直距离； 按公式(7)计算直线距离Lam: T = ( V 2 a. Y 2(I ^j^AM 一 V 八AM T JLam 乂W 7 步骤5 :已知稳定点O的高程，测量计算测量点A、被测点M的高程测量稳定点O与测量点A的高差，并按公式(8)计算测量点A、被测点M的高程 H =HA+YAM=H0+Y0A+YAM (8) 上式中，Hm表示被测点M的高程，Ha表示测量点A的高程，H0表示稳定点O的高程，Yoa表示稳定点O与测量点A的高差，稳定点O低于测量点A时Ym为正值，否则为负值； 测量计算点与线的关系，得出三维坐标的步骤是 由两个稳定点CKO1设立基线OO1，测量两稳定点的距离、高程和坐标，或自设坐标系，测量计算未知点的三维坐标； 将测角仪器设于0，线锤吊设于点M，根据上述测量点与点的关系的步骤，及直线OM与基线OO1的夹角a 3进行计算，得出点M的三维坐标； 同理，可测得任意点N的三维坐标。
全文摘要
本发明涉及距离测量技术领域，特别是一种线锤法非接触测量三维坐标的方法，该方法运用线锤和测角仪器，按照测量计算点与点的三角关系、测量计算点与线的关系的步骤，测量计算得出被测点的三维坐标。该方法有利于对被测点的各种距离参数进行非接触测量，测量简便，测量精度高。
文档编号G01B21/00GK102679924SQ20121015800
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者钱寅星 申请人:中铁二十四局集团福建铁路建设有限公司