1.一种全站仪多方位坐标测量方法,其特征在于,包括数据设定与采集模块和数据处理校正模块;
具体实现步骤如下:
步骤1、利用数据设定与采集模块进行坐标设定、检测采集以及传输:采集当前全站仪坐标,且根据全站仪坐标设定并采集目标点坐标,再根据目标点坐标设定并采集与之平行的参考点;
基于当前全站仪坐标与初始全站仪坐标存在的偏移,以及在水平面上的倾斜,测量得到水平偏移量P和倾斜角度A;
若水平偏移量P和倾斜角度A的结果存在偏移和倾斜,则传输至所述数据处理校正模块中进行计算校正,反之则无需进行传输校正;
步骤2、利用数据处理校正模块进行的计算校正如下:基于全站仪坐标、目标点坐标、参考点坐标、水平偏移量P和倾斜角度A,依次计算输出水平距离L1和垂直角度θ1,修正后水平距离L2和修正后垂直角度θ2,以及校正误差值X;
利用校正误差值X对水平距离L1和垂直角度θ1进行校正;
其中,所述数据处理校正模块包括有初始确定位置关系单元,基于倾斜与角度以修正单元以及误差校正单元;
所述数据设定与采集模块所使用到的设备包括有全站仪、三脚架、反射棱镜以及目标板、倾斜传感器;
所述数据处理校正模块所使用到的设备包括有计算机以及数据处理设备;
所述初始确定位置关系单元的计算公式如下:;
;
其中:
L1为水平距离,L1反映全站仪到目标点水平的距离;
X1为第一X坐标点,Y1为第一Y坐标点;
X2为第二X坐标点,Y2为第二Y坐标点;
θ1为垂直角度,θ1反映全站仪到目标点垂直的角度;
Z2为第二Z坐标点;
Z1为第一Z坐标点;
(X1,Y1,Z1)为全站仪的坐标;
(X2,Y2,Z2)为目标点的坐标;
arctan为反正切函数;
所述基于倾斜与角度以修正单元的计算公式如下:;
;
其中:
L2为修正后水平距离;
θ2为修正后垂直角度;
A为倾斜角度,A反映全站仪相对于水平角度的倾斜程度;
P为水平偏移量,P反映相对于全站仪初始位置而言,水平方向的偏移程度;
表示全站仪在水平面上的投影距离到目标点的水平距离;
表示由于水平偏移量P和倾斜角度A共同作用而产生的额外距离;
中arctan函数用于计算由水平偏移量P和水平距离L1共同产生的额外角度变化;
所述误差校正单元的计算公式如下:;
其中:
X为校正误差值;
Lref为参考水平距离;
θref为参考垂直角度;
参考水平距离Lref和参考垂直角度θref反映的参考点与目标点处于平行状态,且为已知参数;
基于所述校正误差值X策略调整的计算公式如下:’
L1=L1×(1‑X/Lmax);
’
θ1=θ1‑X×k;
其中:
’
L1为校正后水平距离;
’
θ1为校正后垂直角度;
Lmax为水平最大距离,Lmax反映全站仪进行测量的最远水平距离;
k为角度校正系数。
2.根据权利要求1所述的一种全站仪多方位坐标测量方法,其特征在于:所述水平偏移量P和倾斜角度A的结果值分析如下:一、倾斜角度A
当全站仪的倾斜角度A为正值时,表示全站仪相对于水平面向上倾斜,且cos(A)在0到π/2范围内是减函数,L1×cos(A)比L1小,此外,P×sin(θ1‑A)的符号取决于θ1和A的相对大小:若θ1大于A,则sin(θ1‑A)为正,P×sin(θ1‑A)增加L2;
若θ1小于A,则sin(θ1‑A)为负,P×sin(θ1‑A)减少L2;
在计算θ2时,由于arctan函数的性质,倾斜角度A的增加导致θ2的增加;
当全站仪的倾斜角度A为负值时,表示全站仪相对于水平面向下倾斜,且cos(A)在‑π/2到0范围内是增函数,L1×cos(A)比L1大,在计算θ2时,倾斜角度A的减少导致θ2的减少;
二、水平偏移量P
当水平偏移量P为正值时,表示全站仪在水平方向上产生向右的偏移,则P×sin(θ1‑A)因为P的正值而增加:若θ1大于A,则sin(θ1‑A)为正,P会增加L2的值;
若θ1小于A,则sin(θ1‑A)为负,P会减少L2的值;
在计算θ2时,arctan函数内的P×cos(θ1‑A)会因P的正值而增加;
当水平偏移量P为负值时,表示全站仪在水平方向上产生向左的偏移,则P×sin(θ1‑A)因为P的负值而减少:若θ1大于A,则sin(θ1‑A)为正,P会减少L2的值;
若θ1小于A,则sin(θ1‑A)为负,P会增加L2的值;
在计算θ2时,由于arctan函数是增函数,P的负值导致θ2的减小。
3.根据权利要求1所述的一种全站仪多方位坐标测量方法,其特征在于:所述角度校正系数k的计算公式如下:k=(k1+k2+k3+......+kN)/N;
N为检测误差次数,N反映之前测量角度记录时,同一角度进行多次测量的总次数;
k1为第一误差角度值,k2为第二误差角度值,k3为第三误差角度值,kN为第N误差角度值,且误差角度值即为同一角度进行多次测量的标准差。