[发明专利]测距全站仪

说明书

阐述了通过测定满足垂直关系的3个距离m、n、q，求得垂直角α、γ，水平角β，水平距离DFG，高差HGC和待测量点C的三维坐标x3、y3、h3。利用本方法，可以实现无垂直角度盘和水平角度盘，只测定3个空间距离即可获得传统全站仪测量的水平角、垂直角、距离、高差和空间三维坐标值。

技术领域

本发明专利属于测会仪器设备领域，是一种通过测定满足垂直关系的3个测距来测量垂直角α、γ，水平角β，水平距离DFG，高差HGC和待测量点C的三维坐标x3、y3、h3的新方法。

背景技术

随着光电测距技术发展，高精度距离测量容易实现；相反，高精度角度测量，需要精密的角度盘，不容易达到很高的精度。本方法提出通过测量满足垂直关系的3个距离，实现无水平测角度盘和垂直测角度盘的测量。这种方法简化传了统全站仪的内部结构，降低仪器生产成本，降低测量仪器操作难度，提高测量工作效率。

传统测量仪器，如经纬仪、全站仪，都带有垂直角度盘和水平角度盘，具有仪器自身重，结构复杂，操作麻烦等特点。本方法如图1所示，通过测定满足垂直关系的3个距离m、n、p，计算被测量点C的空间三维坐标x3、y3、h3。这种方法的优点是不需要测量垂直角和水平角，就可以实现传统全站仪的测量功能。

发明内容

如图1所示：已知测站点O的三维坐标为O(x2,y2,h2)，后视点A的平面坐标为A(x1,y1)，在同一铅垂线上的测距头1、测距头2测得其到待定点C的距离分别为m、n，与测距头2在同一水平面上的测距头3测得其到待定点C的距离为p, 测距头1、测距头2间的铅锤距离为q，近地面的测距头2到地面的铅锤距离为i。EF竖直，FH水平，EF垂直于FH。测距头2、测距头3的水平距离为d，CD为水平辅助线，即C点到EF的水平距离。根据上述几何关系及测定的距离值m、n、p，可以计算求得垂直角α、γ，水平角β，水平距离DFG，高差HGC和待测量点C的三维坐标x3、y3、h3。

计算方法如下：

1.根据O点平面坐标x2,y2，A点平面坐标x1,y1，通过坐标反算可得OA的坐标方位角αOA:

①当x1-x2=0，y1-y2>0时，αOA=90º；

②当x1-x2=0，y1-y2<0时，αOA=270º；

③当x1-x2<0，αOA=arctan[(y1-y2)÷(x1-x2)]+180º；

④当x1-x2>0，y1-y2≥0时，αOA=arctan[(y1-y2)÷(x1-x2)]；

⑤当x1-x2>0，y1-y2<0时，αOA=arctan[(y1-y2)÷(x1-x2)]+360º；

2. 根据正反坐标方位角的关系，αAO =αOA±180º(αOA <180º,取正号；αOA≥180º,取负号)。