專利名稱：對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于測量技術領域，尤其涉及一種可有效提高水準測量工作效率和可靠性，不受地形環境限制的對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀。
背景技術：
目前，公知的水準測量裝置是由一個水準儀和兩個水準標尺組成。測量時先將兩個水準標尺分別置于地面上的A、B兩點，再將水準儀設置在A、B兩點的中間位置，為了保證測量精度，一般要求水準儀距兩個水準標尺的水平距離相等或大致相等。利用整平后水準儀的水平視線分別照準讀取兩個水準標尺的標高數值，所測標高數值之差即為地面A、B兩點的水準高差，若已知其中一點的高程，即可由高差推算出另一點的高程。現有水準測量方法存在如下問題:( I)測量工作效率及可靠性低在復雜的地形環境中實現水準儀和水準標尺之間位置的合理配置，往往耗費測量人員大量的精力和時間，影響測量效率；采用一臺水準儀進行測量，不能對測量的高差數據進行多觀測系統的可靠性檢核，為了提高水準測量的可靠性，往往采用往返測量檢核模式，不僅同樣耗費測量人員大量的精力和時間，影響測量效率，而且其可靠性還會因人為因素而難以保證；(2)測量受到地形環境限制當遇到陡坡、坑洼、水塘、溝渠、溝壑、江河、山區等復雜地形環境時，往往不能將水準儀架設在兩個水準標尺的中間位置，導致水準測量無法實施。
發明內容本實用新型是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，提供一種可有效提高水準測量工作效率和可靠性，不受地形環境限制的對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀。本實用新型的技術解決方案是:一種對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，設有柱形尺體及水準器，在柱形尺體的同一柱面上固定有水準標尺及可上下滑動的觀測單元，所述觀測單元有相互固定連接的對方高度信號測定器和本方高度信號測定器，對方高度信號測定器及本方高度信號測定器的視準軸相互平行且與水準標尺垂直。所述水準器是與對方高度信號測定器或本方高度信號測定器固定連接的整平監測裝置，所述對方高度信號測定器、本方高度信號測定器及整平監測裝置分別與數字信號處理器相接，在所述柱形尺體上設有電源模塊、調節控制按鈕及顯示屏，所述數字信號處理器與顯示屏及數據傳輸單元相接。所述對方高度信號測定器或/和本方高度信號測定器含有激光發射裝置，所述水準標尺是激光感應標尺，所述激光感應標尺與數字信號處理器相接。 所述電源模塊位于柱形尺體的底部。所述柱形尺體的兩側對應設置有把手，所述按鈕置于把手上。[0013]與所述數字信號處理器相接有定位單元。本實用新型是將傳統分離設置的水準儀和水準標尺合二為一地集成為一體，可配對用于對偶式觀測，即同步整平、相互照準、對等觀測、雙向檢核，真正實現了點對點的直接水準測量，無需費時費力地考慮水準儀和水準標尺位置距離的合理配置，同時也由于雙觀測系統的可靠性檢核而不再需要往返測量，提高了水準測量的工作效率及可靠性，水準測量的選點、布點不受地形環境限制，可以方便地在陡坡、坑洼、水塘、溝渠、溝壑、江河、山區等復雜地形環境下實施水準測量。
圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。圖2是本實用新型實施例1的使用狀態圖。圖3、4是本實用新型實施例2的結構示意圖。圖5是本實用新型實施例2的電路原理框圖。圖6是本實用新型實施例3的結構示意圖。圖7是本實用新型實施例3的電路原理框圖。圖8是本實用新型實施例4的電路原理框圖。
具體實施方式
實施例1:如圖1所示:有用金屬、塑料或木材等制成的2 4米高的柱形尺體1，在柱形尺體I的同一柱面上固定有與柱形尺體I軸線平行的水準標尺2 (普通標尺2)及可上下滑動的觀測單元3，可在柱形尺體I安裝有滑軌，觀測單元3上的滑塊沿滑軌上下滑動且可根據不同地形對水平視線高度的需要而固定在滑軌上。觀測單元3有相互固定連接且視準軸相互平行的對方高度信號測定器4、本方高度信號測定器5，對方高度信號測定器4采用具有瞄準功能的望遠鏡，置于水準標尺2旁，其視準軸與水準標尺2垂直，本方高度信號測定器5采用指針等，與水準標尺2相對設置，即設置在水準標尺2的相對面上。水準器6固定連接安裝在觀測單元3下方，采用軸線與望遠鏡視準軸垂直的圓水準器或/和軸線與望遠鏡視準軸平行的管水準器。配對使用本實用新型實施例1，可如圖2所示實現對偶式觀測，以測量A、B兩點的高差，A為本方，B為對方，具體工作過程如下:(I).安置儀器:將現有的尺墊11放置于A、B兩個測量點，使其穩固。根據A、B兩個測量點的高差和人工可直接觀測的范圍，將尺體I上的觀測單元3調整至合適位置。將現有的輔助腳架12調節至合適長度，利用搭扣連接輔助腳架12與尺體1，然后將尺體I輕放至尺墊11上，固定好輔助腳架12。(2).同步粗整平:雙方均通過伸縮粗調和螺旋精調輔助腳架，使水準器6的圓水準器氣泡居中。(3).相互照準:雙方進行對偶式觀測，互為靶向，用望遠鏡筒上的照門與準星相互粗照準，從望遠鏡中觀察，進行調焦對光調整，使目標清晰，并照準對方水準標尺。(4).同步精整平:雙方均調整觀測單元3上的微傾螺旋，使水準器6的管水準器氣泡居中。(5).對等觀測:雙方同時進行相對獨立的對等觀測，望遠鏡可獲得對方(B點)的高度數據，利用指針可讀出本方(A點)的高度數據，A、B兩點的差值即為水準差值。觀測需進行多次(如三次)數據讀取，若誤差容限達標，則取其均值作為測量值。(6).雙向檢核:交換雙方測量數據并檢核雙方的測量結果，即按照規范要求對雙方測量結果的互差作出是否超限的評判，評判合格轉站繼續作業，評判不合格則在原站重復測量。實施例2:如圖3、圖4、圖5所示:基本結構如實施例1，與實施例1所不同的是水準標尺2采用銦鋼條碼標尺，對方高度信號測定器4采用具有瞄準功能的自動安平電子望遠鏡，本方高度信號測定器5采用微距攝像頭，且鏡頭朝向水準標尺2，對方高度信號測定器4、本方高度信號測定器5的視準軸均與水準標尺2垂直。水準器6是與觀測單元3相對固定連接的整平監測裝置，整平監測裝置采用高精度雙軸傾角傳感器(瑞芬HCA526T)，其兩個敏感軸均與水準標尺2垂直，且其中之一與對方高度信號測定器4視準軸平行，整平監測裝置同樣可以固定在滑塊上或與對方高度信號測定器4或/和本方高度信號測定器5相接，以動態監測對方高度信號測定器4或本方高度信號測定器5視準軸的整平狀態。對方高度信號測定器4及本方高度信號測定器5與數字信號處理器(DSP、ARM等)相接，整平監測裝置6的輸出信號也與數字信號處理器相接，在所述柱形尺體I上設有電源模塊7 (鐵鋰電池等)及顯示屏9，所述數字信號處理器與顯示屏9及數據傳輸單元相接。電池可安裝于尺體I底部，在保證可靠供電的基礎上，降低尺體I的重心，提高尺體I直立時的穩性；顯示屏9可為觸摸顯示屏，即可將用于調節控制對方高度信號測定器4、本方高度信號測定器5、整平監測裝置等的按鈕8設定為觸摸顯示屏中的觸摸按鍵，可利用觸摸按鍵實現交互輸入，同時又可提供顯示界面(電子望遠鏡圖像、整平監測畫面、狀態指示、數據顯示、控制菜單等)，數字信號處理器采用FLASH存儲器保存數據，通過軟件實現標尺讀數測讀、測量數據交換與處理、檢核等功能。數據傳輸單元可由音頻編解碼器(CODEC)與ZigBee, RF等無線數據傳輸模塊構成，完成語音、圖形、數字等數據傳輸。工作過程同實施例1基本相同，不同之處如下:安置儀器:觀測單元3的位置不受測量人員身高的限制，可調整范圍為整個尺體
1同步粗整平:雙方均通過伸縮粗調和螺旋精調輔助腳架，使顯示屏9上根據整平監測裝置6輸出信號顯示的圓水準器電子氣泡居中，利用數據傳輸單元實時交換雙方整平狀態數據，并在顯示屏9上實時顯示。相互照準:通過觀察顯示屏9上顯示的的圖像實現相互粗照準，觀察對方高度信號測定器4傳送的圖像，并利用顯示屏觸摸按鍵對對方高度信號測定器4進行調焦對光調整，使目標清晰，并照準對方水準標尺。同步精整平:雙方均由對方高度信號測定器4的自動安平功能實現精確整平，利用數據傳輸單元實時交換雙方整平狀態數據，并在顯示屏9上實時顯示。對等觀測:在觸摸按鍵控制下，可進行觀測操作，自動安平電子望遠鏡可獲得水平視線上對方(B點)高度的標尺圖像，微距攝像頭可獲得水平視線上本方(A點)高度的標尺圖像，所得到的本方及對方高度信號(圖形)均輸入至數字信號處理器進行處理及高度差值計算并顯示及存儲。觀測需進行多次(如三次)信號讀取，若誤差容限達標，則取其均值作為測量值；雙向檢核:利用數據傳輸單元實時交換雙方測量數據并檢核雙方的測量結果，即按照規范要求對雙方測量結果的互差作出是否超限的評判，評判合格轉站繼續作業，評判不合格則在原站重復測量。實施例3:如圖6、7所示:基本結構同實施例2，與實施例2所不同的是本方高度信號測定器5采用激光或紅外測距裝置，其測量準軸與柱形尺體I軸線平行，觀測方向指向柱形尺體I底端，對方高度信號測定器4采用不具有自動安平功能的電子望遠鏡。在柱形尺體I的兩側對應設置有把手10，并將按鈕8固定在把手10上，按鈕8可以是按鍵開關或調節旋鈕等，按鈕8的輸出與數字信號處理器相接，顯示屏9并不局限是觸摸顯示屏。工作過程同實施例2基本相同，不同之處如下:安置儀器:不使用輔助腳架，與傳統水準測量相同，由測量人員人工扶尺。同步粗整平:雙方測量人員均通過觀察顯示屏9上根據整平監測裝置6輸出信號顯示的圓水準器畫面，人工扶持尺體使電子氣泡保持居中來實現粗整平。同步精整平:由于人工扶尺無法長時間穩定保持在精整平狀態，故連續監測雙方的整平狀態，即由數字信號處理器不斷獲取整平監測裝置輸出的信號，實時動態監測對方高度信號測定器4視準軸的姿態信息，并通過數據傳輸單元實現雙方通信，以使雙方均實時掌握對方的整平狀態信息，由數字信號處理器捕捉雙方同時達到整平要求狀態的時刻。其整平狀態判定門限可根據測量精度要求設定，測量精度要求高時，需要更加精確的整平，同時對測量人員的熟練操作技能要求更高。對等觀測:在捕捉到雙方同時達到整平要求狀態的時刻，操作按鈕8并由通過數字信號處理器測讀本方及對方高度數據。實施例4:基本結構同實施例2或3，與實施例2所不同之處是水準標尺2采用條碼標尺與激光感應標尺組合，分別置于觀測單元3的兩側，對方高度信號測定器4采用內嵌光軸重合激光發射的復合式自動安平電子望遠鏡，本方高度信號測定器5采用絕對式直線光柵。如圖8所示:與所述數字信號處理器相接有設置在尺體I上的定位單元(GPS/GL0NASS接收模塊)；激光感應標尺與數字信號處理器相接。工作過程與實施例2、3不同之處是可由A方激光發射器發射激光束照射B方激光感應標尺，激光感應標尺上光斑中心位置的讀數即B方(對方)的高度數據信號，此信號輸送至B方的數字信號處理器并通過數據傳輸單元發送至A方，使A方得到對方的高度數據信號；與此同時，利用激光束進行AB距離探測，即可同步測量雙方間的水平距離汸方同時從絕對式直線光柵讀取本方高度數據；衛星定位單元可進行測量點具體位置定位，提供測量點所處地理位置信息。
權利要求1.一種對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，其特征在于:設有柱形尺體(I)及水準器(6)，在柱形尺體(I)的同一柱面上固定有與柱形尺體(I)軸線平行的水準標尺(2)及可上下滑動的觀測單元(3)，所述觀測單元(3)有相互固定連接的對方高度信號測定器(4)和本方高度信號測定器(5)，對方高度信號測定器(4)的視準軸與柱形尺體(I)軸線垂直。
2.根據權利要求1所述對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，其特征在于:所述水準器(6)是與對方高度信號測定器(4)或本方高度信號測定器(5)固定連接的整平監測裝置，所述對方高度信號測定器(4)、本方高度信號測定器(5)及整平監測裝置分別與數字信號處理器相接，在所述柱形尺體(I)上設有電源模塊(7)、調節控制按鈕(8)及顯示屏(9)，所述數字信號處理器與顯示屏(9)及數據傳輸單元相接。
3.根據權利要求2所述對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，其特征在于:所述對方高度信號測定器(4 )或/和本方高度信號測定器(5 )含有激光發射裝置，所述水準標尺(2 )是激光感應標尺，所述激光感應標尺與數字信號處理器相接。
4.根據權利要求2或3所述的對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，其特征在于:所述電源模塊(7)位于柱形尺體(I)的底部。
5.根據權利要求2或3所述的對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，其特征在于:所述柱形尺體(I)的兩側對應設置有把手(10 )，所述按鈕(8 )置于把手(10 )上。
6.根據權利要求2或3所述的的對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，其特征在于:與所述數字信號處理器相接有定位單元。
專利摘要本實用新型公開一種對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀，設有柱形尺體(1)及水準器(6)，在柱形尺體(1)的同一柱面上固定有與柱形尺體(1)軸線平行的水準標尺(2)及可上下滑動的觀測單元(3)，所述觀測單元(3)有相互固定連接的對方高度信號測定器(4)和本方高度信號測定器(5)，對方高度信號測定器(4)的視準軸與柱形尺體(1)軸線垂直。真正實現了點對點的直接水準測量，選點、布點不受地形環境限制，可以方便地在陡坡、溝渠、江河、山區等復雜地形實施水準測量。
文檔編號G01C5/00GK202994137SQ20122061163
公開日2013年6月12日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年7月17日
發明者劉雁春, 付建國, 王海亭 申請人:劉雁春, 付建國, 王海亭