基于數碼圖像測定對中點的全站儀及其工作方法與流程
本發明屬于工程測繪技術領域，具體涉及基于數碼圖像測定對中點的全站儀及其工作方法。
背景技術：
全站儀是工程測量常用儀器，使用時須把全站儀精確對中在某一已知坐標點上且精確整平，輸入該已知點坐標與另一個定向已知點坐標，瞄準另一已知點方向作為始測邊，測量出未知點的水平角和距離來確定未知點平面坐標。目前對中方法有光學與激光對中二種方法，皆需要對中、整平多次交替反復逐步逼近，才能精確既對中已知點標志又整平儀器，即使熟練的測量人員也需花費5～6分鐘時間，對于初學者可能會耗費大半個小時在測量的前期準備工作中，工作效率被大大拉低。且由于采用人眼對已知坐標點標志中心進行識別，精確對中時實際上仍存在一定誤差。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種基于數碼圖像測定對中點的全站儀及其工作方法，將全站儀架設于接近已知坐標點處，基于數碼圖像技術獲得全站儀當前對中坐標點，僅需整平，無需人為移動進行精確對中已知坐標點，提高工作效率。
本發明通過以下技術方案實現：
基于數碼圖像測定對中點的全站儀，包括對中部件，所述對中部件為安裝在照準部中軸線底部的微型CCD拍攝器。
本發明進一步改進方案是，所述微型CCD拍攝器像素不小于100萬像素。用于保證圖像中每一像素所占距離達到毫米以上精度，進而保證當前對中坐標點測算值的最終準確性高。
本發明更進一步改進方案是，所述微型CCD拍攝器距地面坐標點垂直高度為50厘米至200厘米。
本發明更進一步改進方案是，包括鍵盤操作面板，鍵盤操作面板上設有拍攝按鍵，拍攝按鍵信號連接微型CCD拍攝器。方便操作。
基于數碼圖像測定對中點的全站儀工作方法，將上述基于數碼圖像測定對中點的全站儀通過三腳架架設在接近已知坐標點A上方，使坐標點A落入CCD拍攝器拍攝范圍內，整平全站儀，旋轉全站儀照準部使鏡筒瞄準已知定向點B方向上棱鏡中心且測距，開啟CCD拍攝器拍攝功能，獲得具有已知坐標點A和當前全站儀對中坐標點A′數碼圖像；
測算A′點坐標：
已知A點坐標(XA,YA），B點坐標（(XB,YB），則AB坐標方位角α=arcTan((YB-YA)/(XB-XA))，A、B兩點距離AB=，
A′、B兩點距離A′B通過全站儀測距確定，
A、A′兩點距離A A′通過圖像技術確定，即在坐標點A上設置規則圖形的標記物，標記物中心點與坐標點A重疊，已知標記物的某段距離為R，數字圖形軟件識別所拍圖像中標記物某段距離像素r，以及根據標記物中心點A的像素坐標與儀器中心A′點像素坐標求得A A′像素距離d，并計算出A A′的實際距離：A A′=，
當A B + A A′＞ A′B且A′B + A A′＞ A B時，A、B、A′三點圍成三角形，根據余弦定理，則，
若A點在A′B右側，A A′坐標方位角β=α-∠A，若A點在A′B左側，A A′坐標方位角β=α+∠A，即獲得對中A′點坐標，X A′= XA +A A′Cosβ，Y A′= YA +A A′Sinβ；
當A B + A A′≯ A′B且A′B + A A′≯ A B時，A、B、A′三點在一條直線上，若A′B + A A′= A B時，A′點在A B方向的正前方，即獲得對中A′點坐標，XA′= XA + A A′Cosα，YA′= YA + A A′Sinα，若A′B - A A′= A B時，A′點在A B方向的正后方，即獲得對中A′點坐標，XA′= XA - A A′Cosα，YA′= YA - A A′Sinα，若A′B = A B時，A′點在A點的正上方，即獲得對中A′點坐標，XA′= XA ，YA′= YA 。
再根據A′、B兩點坐標可測出任意點坐標。
本發明更進一步改進方案是，所述標記物為圓形，R是圓形半徑，或標記為等邊三角形，R是三角形邊長，或標記為正多邊形，R是多邊形邊長。
本發明更進一步改進方案是，全站儀對中坐標點A′像素坐標確定方法，先拍一張數碼圖像，再精確旋轉180°00′00″拍一張數碼圖像，通過數字圖形軟件識別兩張數碼圖像重疊區域中心點的像素坐標即是所拍圖像中A′像素坐標。由于全站儀的對中坐標點A′理想狀態下是數碼圖像圖片中心點，但由于設備安裝及使用過程中會產生偏移，本發明對此進行了A′像素坐標進行了修正確定。
本發明與現有技術相比，具有以下明顯優點：
本發明所述全站儀架設于接近已知坐標點A，利用數碼圖像技術測得儀器當前對中坐標點A′，再根據A′、B兩點坐標測出任意點坐標。改變了傳統多次交替反復對中、整平，逐步逼近已知坐標點對中的前期調試手段，僅需整平，無需精確對中，降低操作難度，大大提高工作效率。
附圖說明
圖1為本發明全站儀結構示意圖。
圖2為包含A、A′點數碼圖像示意圖。
圖3為A點在A′點右側時坐標方位角示意圖。
圖4為A點在A′點左側時坐標方位角示意圖。
圖5為A′點在A B方向的正前方示意圖。
圖6為A′點在A B方向的正后方示意圖。
圖7為全站儀對中坐標點A′像素坐標確定示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本發明所述的全站儀包括調平基座1、基座1上方安裝照準部2，在照準部2中軸線底部安裝取代原儀器對中部件的微型CCD拍攝器3，所述微型CCD拍攝器像素不小于100萬像素。所述微型CCD拍攝器距地面坐標點垂直高度約為100厘米。
為了方便操作在鍵盤操作面板上設有拍攝按鍵，拍攝按鍵信號連接微型CCD拍攝器。
全站儀工作方法如下，首先在已知坐標點A上用已知半徑R的圓形物4做標記物, 標記物中心點與坐標點A重疊，然后將本發明所述全站儀固定在工程測量專用三角架上，打開三角架三條腿使儀器中心粗略鉛垂對在已知坐標點A的標記上方且架頭大致水平，使坐標點A落入CCD拍攝器拍攝范圍內，踩實腳架,然后通過全站儀上三個腳螺旋精確整平儀器，旋轉全站儀照準部使鏡筒瞄準已知定向點B方向上棱鏡中心且測距，開啟CCD拍攝器拍攝功能，獲得具有已知坐標點A和當前全站儀對中坐標點A′數碼圖像；
測算A′點坐標：
已知A點坐標(XA,YA），B點坐標（(XB,YB），則AB坐標方位角α=arcTan((YB-YA)/(XB-XA))，A、B兩點距離AB=，
A′、B兩點距離A′B通過全站儀測距確定，
A、A′兩點距離A A′通過圖像技術確定，即數字圖形軟件識別所拍圖像中標記物半徑像素r，以及根據標記物中心點A的像素坐標與儀器中心A′點像素坐標求得A A′像素距離d（如圖2所示），并計算出A A′的實際距離：A A′=，
當A B + A A′＞ A′B且A′B + A A′＞ A B時，A、B、A′三點圍成三角形，根據余弦定理，則，
若A點在A′B右側，A A′坐標方位角β=α-∠A（如圖3所示），若A點在A′B左側，A A′坐標方位角β=α+∠A（如圖4所示），即獲得對中A′點坐標，X A′= XA +A A′Cosβ，Y A′= YA +A A′Sinβ；
當A B + A A′≯ A′B且A′B + A A′≯ A B時，A、B、A′三點在一條直線上，若A′B + A A′= A B時，A′點在A B方向的正前方（如圖5所示），即獲得對中A′點坐標，XA′= XA + A A′Cosα，YA′= YA + A A′Sinα，若A′B - A A′= A B時，A′點在A B方向的正后方（如圖6所示），即獲得對中A′點坐標，XA′= XA - A A′Cosα，YA′= YA - A A′Sinα，若A′B = A B時，A′點在A點的正上方，即獲得對中A′點坐標，XA′= XA ，YA′= YA 。
再根據A′、B兩點坐標可測出任意點坐標。
由于全站儀的對中坐標點A′理想狀態下是數碼圖像圖片中心點，但由于設備安裝及使用過程中會產生偏移，本發明對此進行了A′像素坐標進行了修正確定。全站儀對中坐標點A′像素坐標確定方法，先拍一張數碼圖像，再精確旋轉180°00′00″拍一張數碼圖像，通過數字圖形軟件識別兩張數碼圖像重疊區域的中心點像素坐標O即是所拍圖像中A′像素坐標（如圖7所示）。
- 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊！