一種可伸縮銦鋼條碼水準尺及配合偶數測站的精密水準測量方法
【專利摘要】本發明涉及一種可伸縮銦鋼條碼水準尺及配合偶數測站的精密水準測量方法，包括內矩形鋼管、外矩形鋼管及螺旋銷栓，內矩形鋼管套設于外矩形鋼管內，在外矩形鋼管上設置所述的螺旋銷栓，在外矩形鋼管的前側面上設有銦鋼條碼帶、后側面上設置有水準器。利用該可伸縮銦鋼條碼水準尺在對A、B兩點進行高差測量時，依照本發明的測量方法，在A、B兩點之間進行偶數站測量即可保證水準測量過程中的測量精度。本發明可伸縮銦鋼條碼水準尺結構簡單、使用攜帶方便，節約了經濟成本，同時借助本發明的精密水準測量方法可同樣達到水準測量過程中的精度要求。
【專利說明】
一種可伸縮銦鋼條碼水準尺及配合偶數測站的精密水準測量方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種可伸縮銦鋼條碼水準尺及配合偶數測站的精密水準測量方法，屬于工程測量和大地測量技術領域。
【背景技術】
[0002]如今，高精度水準測量尤其是建筑物的沉降觀測時，常采用精密水準儀和精密水準尺。國家規范規定國家三、四等水準測量采用2m或3m的木制區格式雙面水準尺，國家一、二等水準測量必須采用3m銦鋼尺(配精密光學水準儀)或2m(或3m)銦鋼條碼尺(配精密電子水準儀)。國家等級水準測量絕對不能采用塔尺或折尺。但是2m(或3m)的水準尺攜帶非常困難，目前很多測量單位尤其是做建筑物沉降觀測的單位，為了運輸一根2m(或3m)的水準尺，必須配備一部大長車，而用小車運輸時，車內很難放得下2m(或3m)的水準尺，無法折疊或伸縮的水準尺給運輸帶來了許多不便，同時給單位帶來了很大的經濟損失。
[0003]中國專利文獻CN204831279U公開了一種大樓沉降變形測量用銦鋼尺，該銦鋼尺包括銦鋼尺本體、懸掛支架、第一伸縮支撐桿和第二伸縮支撐桿，懸掛支架固定在銦鋼尺頂部，第一伸縮支撐桿和第二伸縮支撐桿的一端均鉸接在銦鋼尺尺體側壁上，尺體側壁上設有水準泡，尺體側壁上固定有第一卡子和第二卡子，第一伸縮支撐桿和第二伸縮支撐桿的結構相同且均包括外空心桿、內實心桿和長度調節螺栓，外空心桿和內實心桿套接在一起，長度調節螺栓穿過外空心桿且端部頂在內實心桿的外表面上，外空心桿端部鉸接在銦鋼尺尺體的側壁上。該銦鋼尺提高了測量人員的安全性，提高了測量精度、節省了人力，但該銦鋼尺無法實現自身長度的伸縮，仍然存在攜帶不便、運輸困難的問題。
[0004]中國專利文獻CN204575062U公開了一種帶滑動式伸縮支腿的高精度銦鋼尺，包括銦鋼尺本體，銦鋼尺本體背面設置有伸縮支腿，伸縮支腿包括套筒和套設于套筒內的圓管，套筒的上端固定于銦鋼尺本體上，套筒的下端設置有旋鈕，圓管的下端設置有支腳。該銦鋼尺的伸縮支腿改善了外界條件對測量的影響，保證測量精度，使測量作業效率以及準確率大大提高，可實現對不平坦地面或山區崎嶇不平的表面精確測量。但是該銦鋼尺的改進位置在于銦鋼尺的支撐結構，對于銦鋼尺的本體沒有改進，依然存在銦鋼尺攜帶不便的問題。
[0005]目前還未見有關于銦鋼尺本體伸縮方式的報道，市面上也不曾有伸縮式銦鋼尺的出售。究其原因，在國家高等級水準測量過程中，銦鋼尺的精度是保證水準測量精度的關鍵因素之一，而采用長度可調節的銦鋼尺，在利用現有方法進行水準測量時勢必會存在伸縮連接處的誤差帶來的精度影響。
【發明內容】
[0006]針對現有技術的不足，本發明提供了一種攜帶方便的可伸縮銦鋼條碼水準尺，并提出了一種精密水準測量的新方法，利用可伸縮銦鋼條碼水準尺配合偶數測站的新觀測方法可有效保證水準測量過程中的精度，達到精密水準測量的目的。
[0007]本發明的技術方案如下:
[0008]—種可伸縮銦鋼條碼水準尺，包括內矩形鋼管、外矩形鋼管及螺旋銷栓，內矩形鋼管套設于外矩形鋼管內，在外矩形鋼管上設置所述的螺旋銷栓，在外矩形鋼管的前側面上設有銦鋼條碼帶、后側面上設置有水準器。本發明可伸縮銦鋼條碼水準尺，利用套裝在一起的內矩形鋼管和外矩形鋼管實現水準尺長度的伸縮，同時利用螺旋銷栓固定伸出后的內矩形鋼管來保持水準尺的穩定性，有效保證測量過程中精度。
[0009]優選的，在外矩形鋼管上設置3?5組所述的螺旋銷栓，每組包括三個螺旋銷栓，每組的三個螺旋銷栓分布于外矩形鋼管的同一水平截面上。此設計的優勢在于，當內矩形鋼管從外矩形鋼管內伸出時，可通過螺旋銷栓對內矩形鋼管和外矩形鋼管固定在一起，采用多組螺旋銷栓來固定，可提高固定的牢固性，保證水準尺在測量過程中不會發生再次伸縮。
[0010]優選的，每組的三個螺旋銷栓按以下方式分布:在外矩形鋼管的左右兩側對稱設置兩個螺旋銷栓，在外矩形鋼管的后側面上設置一個螺旋銷栓。
[0011 ]優選的，所述相鄰兩組的螺旋銷栓的間距為200mm。
[0012]優選的，所述內矩形鋼管和外矩形鋼管的材質均為鋁合金。
[0013]優選的，所述內矩形鋼管的底部設有一基座，基座的表面積大于外矩形鋼管的截面積。此設計的優勢在于，在內矩形鋼管的底部設一基座，有利于水準尺的擺放，增加水準尺測量過程中的穩定性。
[0014]優選的，所述基座選用一厚度為8mm的鋼板。
[0015]—種利用可伸縮銦鋼條碼水準尺配合偶數測站的精密水準測量方法，包括以下步驟，
[0016](I)取兩個可伸縮銦鋼條碼水準尺，分別進行編號為:①號可伸縮銦鋼條碼水準尺和②號可伸縮銦鋼條碼水準尺，設①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的零點誤差和伸縮連接處誤差的綜合影響為Al，②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的零點誤差和伸縮連接處誤差的綜合影響為A 2;
[0017](2)在對A、B兩點進行高差測量時，①號可伸縮銦鋼條碼水準尺和②號可伸縮銦鋼條碼水準尺伸縮調整后在整個水準測量過程中保持長度不變，如果①號可伸縮銦鋼條碼水準尺為A點(起點)上的后視水準尺，則B點(終點)上的前視水準尺也必須為①號可伸縮銦鋼條碼水準尺，即A、B兩點之間測站數必須為偶數站，當A、B兩點之間只有一個轉點時，設待測量的A、B兩點的尚差為hAB，由尚差計算公式:
[0018]hAB = hi+h2= (ai+ Δ I )-(bi+ Δ 2) + (a2+ A 2)-(b2+ Al)
[0019]可得，hAB=(ai_bi) + (a2-b2)
[0020]其中:In為A點和轉點之間的高差，h2為轉點和B點之間的高差，&1為第一測站時①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的后視讀數，h為第一測站時②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的前視讀數，a2為第二測站時②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的后視讀數，b2為第二測站時①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的前視讀數。
[0021]優選的，當A、B兩點之間的距離大于國家一、二等水準測量視距要求時，在A、B兩點之間設置多個轉點和多個測站，且設置的測站數為偶數站。
[0022]本發明的有益效果在于:
[0023]本發明可伸縮銦鋼條碼水準尺能夠實現長度的伸長和縮短，方便長度調節，有利于運輸和攜帶，同時可伸縮銦鋼條碼水準尺可以適應不同高度的水準儀進行讀數;在配合本發明的精密水準測量方法，可以有效消除水準尺的零點不同及可伸縮連接處帶來的誤差，進而滿足并達到精密水準測量的技術要求，尤其在建筑物沉降觀測中具有重大的應用價值，給測量單位帶來很好的經濟和社會效益，具有很好的推廣應用價值。
【附圖說明】
[0024]圖1為本發明可伸縮銦鋼條碼水準尺伸長前的主視圖；
[0025]圖2為本發明可伸縮銦鋼條碼水準尺伸長后的主視圖；
[0026]圖3為本發明可伸縮銦鋼條碼水準尺的俯視圖；
[0027]圖4為利用本發明可伸縮銦鋼條碼水準尺進行水準測量時的原理圖。
[0028]其中:1、銦鋼條碼帶;2、內矩形鋼管;3、外矩形鋼管;4、螺旋銷栓;5、基座;6、圓氣泡;7、扶手。
【具體實施方式】
[0029]下面通過實施例并結合附圖對本發明做進一步說明，但不限于此。
[0030]實施例1:
[0031]如圖1至圖3所示，一種可伸縮銦鋼條碼水準尺，包括內矩形鋼管2、外矩形鋼管3及螺旋銷栓4，內矩形鋼管2套設于外矩形鋼管3內，在外矩形鋼管3上設置所述的螺旋銷栓4，在外矩形鋼管3的前側面上設有銦鋼條碼帶1、后側面上設置有圓水準器，通過圓水準器內的圓氣泡6進行水準尺垂直位置調節。
[0032]本實施例中內矩形鋼管2和外矩形鋼管3的材質均為鋁合金。外矩形鋼管的長為1000mm、寬為85mm、厚為40mm;內矩形鋼管的長為980mm、寬為80mm、厚為35mm。
[0033I在外矩形鋼管3上設置三組所述的螺旋銷栓4，每組包括三個螺旋銷栓4，每組的三個螺旋銷栓分布于外矩形鋼管3的同一水平截面上。每組的三個螺旋銷栓按以下方式分布:兩個螺旋銷栓對稱設置在外矩形鋼管3的左右兩側，第三個螺旋銷栓設置在外矩形鋼管3的后側面上。外矩形鋼管3和內矩形鋼管2上均設有孔，螺旋銷栓4穿孔而過將外矩形鋼管3和內矩形鋼管2連接在一起，當內矩形鋼管2要從外矩形鋼管3內伸出時，向外擰出螺旋銷栓4，然后向下拉出內矩形鋼管2，當調整好長度后，再向里擰進螺旋銷栓4，使內矩形鋼管2和外矩形鋼管3固定連接在一起，通過三組螺旋銷栓4對內矩形鋼管2和外矩形鋼管3固定在一起能夠提高連接的穩定性。
[0034]相鄰兩組的螺旋銷栓的間距為200mm。每間隔200mm形成一個銷栓斷面，內矩形鋼管從外矩形鋼管內伸縮時，或以任意長度伸縮，但確保整個水準測量過程中不再有變動。
[0035]本實施例提供的可伸縮銦鋼條碼水準尺，由內矩形鋼管和外矩形鋼管相互配套組成，其長度僅為現有水準尺長度的一半左右，方便攜帶，收縮后很容易放進小轎車后備箱內，無需單獨準備面包車等較大運輸工具，大大節約了經濟成本；同時，當內矩形鋼管從外矩形鋼管內伸出時，其整體長度又可與現有水準尺一樣來滿足測量要求。
[0036]實施例2:
[0037]—種可伸縮銦鋼條碼水準尺，結構如實施例1所述，其不同之處在于:外矩形鋼管的長為1500mm、內矩形鋼管的長為1480mm、在外矩形鋼管3上設置五組所述的螺旋銷栓4，每組包括三個螺旋銷栓4。當內矩形鋼管和外矩形鋼管的長度較長時，可以增設螺旋銷栓組，以此來增加伸長后連接的穩定性。
[0038]實施例3:
[0039]—種可伸縮銦鋼條碼水準尺，結構如實施例1所述，其不同之處在于:在內矩形鋼管2的底部設有一基座5，基座5選用一厚度為8mm的鋼板，基座5的表面積大于外矩形鋼管3的截面積。在內矩形鋼管2的底部設一基座5，有利于水準尺的擺放，增加水準尺測量過程中的穩定性。
[0040]另外，內矩形鋼管2和外矩形鋼管3的后側面成梯形凹槽設置，在梯形凹槽的兩個側壁上設置有扶手7。當進行水準測量時，扶手7便于操作者抓扶水準尺。
[0041 ] 實施例4:
[0042]一種利用實施例3所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺結合偶數測站進行精密水準測量的方法，具體步驟如下:
[0043](I)取兩個實施例3中所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺，對兩個可伸縮銦鋼條碼水準尺分別進行編號為:①號可伸縮銦鋼條碼水準尺和②號可伸縮銦鋼條碼水準尺，設①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的零點誤差和伸縮連接處誤差的綜合影響為A I，②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的零點誤差和伸縮連接處誤差的綜合影響為A 2;
[0044](2)在對A、B兩點進行高差測量時，要保證①號可伸縮銦鋼條碼水準尺和②號可伸縮銦鋼條碼水準尺伸縮調整后在整個測量過程中保持長度不變(即一次調整完成后，在整個水準測量過程中不能再進行二次調整)，如果①號可伸縮銦鋼條碼水準尺為A點(起點)上的后視水準尺，則B點(終點)上的前視水準尺也必須為①號可伸縮銦鋼條碼水準尺，S卩A、B兩點之間測站數必須為偶數站，當A、B兩點之間只有一個轉點時，在使用精密水準儀進行測量時，其具體的測量和讀數方法按照現有技術進行即可，如圖4所示；
[0045]設待測量的A、B兩點的高差為hAB，由高差計算公式:
[0046]hAB = hi+h2= (ai+Δ I)-(bi+Δ 2) + (a2+Δ 2)_(b2+Δ I) (I)
[0047]可得，hAB=(ai—bi) + (a2_b2) (2)
[0048]其中:In為A點和轉點之間的高差，h2為轉點和B點之間的高差，&1為第一測站時①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的后視讀數，h為第一測站時②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的前視讀數，a2為第二測站時②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的后視讀數，b2為第二測站時①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的前視讀數。
[0049]由公式(2)可知，在進行水準測量時，使用實施例3中的可伸縮銦鋼條碼水準尺并結合偶數測站進行測量的過程中，利用前一測段和后一測段的綜合影響值可以相互抵消的特性，可有效保證了水準測量的精度。同時，可伸縮銦鋼條碼水準尺實現了長度上的調節，方便攜帶和運輸
[0050]當A、B兩點之間的距離大于國家一、二等水準測量視距要求時，在A、B兩點之間可設置多個轉點和多個測站，但要保證多個測站數必須為偶數站。
【主權項】
1.一種可伸縮銦鋼條碼水準尺，其特征在于，包括內矩形鋼管、外矩形鋼管及螺旋銷栓，內矩形鋼管套設于外矩形鋼管內，在外矩形鋼管上設置所述的螺旋銷栓，在外矩形鋼管的前側面上設有銦鋼條碼帶、后側面上設置有水準器。2.如權利要求1所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺，其特征在于，在外矩形鋼管上設置3-5組所述的螺旋銷栓，每組包括三個螺旋銷栓，每組的三個螺旋銷栓分布于外矩形鋼管的同一水平截面上。3.如權利要求2所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺，其特征在于，每組的三個螺旋銷栓按以下方式分布:在外矩形鋼管的左右兩側對稱設置兩個螺旋銷栓，在外矩形鋼管的后側面上設置一個螺旋銷栓。4.如權利要求2所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺，其特征在于，所述相鄰兩組的螺旋銷栓的間距為200mm。5.如權利要求1所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺，其特征在于，所述內矩形鋼管和外矩形鋼管的材質均為鋁合金。6.如權利要求1所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺，其特征在于，所述內矩形鋼管的底部設有一基座，基座的表面積大于外矩形鋼管的截面積。7.如權利要求6所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺，其特征在于，所述基座選用一厚度為8mm的鋼板。8.—種利用權利要求1-7任一項所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺配合偶數測站的精密水準測量方法，包括以下步驟， (1)取兩個可伸縮銦鋼條碼水準尺，分別進行編號為:①號可伸縮銦鋼條碼水準尺和②號可伸縮銦鋼條碼水準尺，設①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的零點誤差和伸縮連接處誤差的綜合影響為Al，②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的零點誤差和伸縮連接處誤差的綜合影響為A2; (2)在對A、B兩點進行高差測量時，①號可伸縮銦鋼條碼水準尺和②號可伸縮銦鋼條碼水準尺伸縮調整后在整個水準測量過程中保持長度不變，如果①號可伸縮銦鋼條碼水準尺為A點上的后視水準尺，則B點上的前視水準尺也必須為①號可伸縮銦鋼條碼水準尺，S卩A、B兩點之間測站數必須為偶數站，當A、B兩點之間只有一個轉點時，設待測量的A、B兩點的高差為hAB，由尚差計算公式:hAB = hi+h2= (ai+ Δ I)-(bi+ Δ 2) + (a2+ A 2)-(b2+ Al)可得，hAB = (ai_bi) + (a2_b2) 其中:hi為A點和轉點之間的高差，h2為轉點和B點之間的高差，ai為第一測站時①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的后視讀數，1^為第一測站時②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的前視讀數，a2為第二測站時②號可伸縮銦鋼條碼水準尺的后視讀數，b2為第二測站時①號可伸縮銦鋼條碼水準尺的前視讀數。9.如權利要求8所述的可伸縮銦鋼條碼水準尺配合偶數測站的精密水準測量方法，其特征在于，當A、B兩點之間的距離大于國家一、二等水準測量視距要求時，在A、B兩點之間設置多個轉點和多個測站，且設置的測站數為偶數站。
【文檔編號】G01C5/00GK105865414SQ201610188620
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月29日
【發明人】王登杰, 王巖
【申請人】山東大學