[发明专利]基于更少点的全站仪概略位姿的计算方法及系统

说明书

本发明涉及基于更少点的全站仪概略位姿的计算方法及系统，该方法包括：确定进行设站所需的第一CPIII控制点以及第二CPIII控制点，分别进行照准与测量得到全站仪坐标系下对应的三维坐标值；将所述第一CPIII控制点以及所述第二CPIII控制点的三维测量坐标值进行空间变换，计算得到对应CPIII控制点到全站仪的平距以及垂距，并根据所述平距以及垂距计算得到所述全站仪在大地坐标系下对应的三维坐标值以及概略方向角。本发明提出的计算方法，提高了设站效率，满足了实际应用需求。

技术领域

本发明涉及工程测量技术领域，特别涉及一种基于更少点的全站仪概略位姿的计算方法及系统。

背景技术

全站仪免置平设站，是指全站仪在非水平状态下通过对多个控制点的测量，结合控制点已知坐标，计算全站仪位置和姿态。所谓位置是指全站仪站点在大地坐标系下三维坐标(X_S,Y_S,Z_S)，而姿态通常指全站仪x、y轴与大地水平面之间的夹角(全站仪倾斜角α和β)及全站仪坐标系正北方向与大地坐标体系正北方向的夹角(全站仪方向角θ)。

全站仪的标准工作方式是在三角架上置平、设站(置平设站)和测量，为提高设站效率，也进行了设站自动化的设计。置平设站时，由于全站仪已处于基本水平状态(倾斜角α和β约等于零)，仅需要采用手动照准的方式对两个CPIII控制点进行人工观测，便能计算出全站仪的概略位置和姿态(坐标(X_S,Y_S,Z_S)和方向角θ)。因此，全站仪置平自动设站的最少观测点数是两个，设站自动化程序相对较高。根据CPIII控制网的精度要求(平面相对精度为±1mm，高程相对精度为±0.5mm)，综合考虑全站仪的测量精度指标(测角精度为0.5″，测距精度为0.6+1ppm)，仅通过观测4个基桩点进行自由设站，其测量不确定度无法满足轨道三维坐标测量对设站精度(通常应控制在±1.0mm范围内)的要求。因此，工程上常采用多余观测、多测回观测等措施，通过平差方法来提高设站精度，其代价是增加了设站观测的工作量，降低了设站的效率。若全站仪能以少量的观测数据计算其概略位置和姿态，并以此为基础推算出下一个CPIII待测点的大概位置(具有较大误差，但又具备一定的位置精度)，实现程序控制下的自动规划、自动换盘、自动旋转、自动照准及自动测量，即设站自动化，以此弥补由于多余观测和多测回观测带来的效率上的不足。

然而，免置平设站，全站仪处于非水平状态(位置和姿态的6参数全部未知)，则至少需要4个CPIII观测数据，才能计算出全站仪的概略位置和姿态从而实现自动设站，设站自动化程度相对较低。

发明内容

基于此，本发明的目的是为了解决现有技术中，免置平设站，全站仪处于非水平状态至少需要4个CPⅢ观测数据，才能计算出全站仪的概略位置和姿态从而实现自动设站，导致设站自动化程度相对较低的问题。

本发明提出一种基于更少点的全站仪概略位姿的计算方法，其中，所述方法包括如下步骤：

确定进行设站所需的第一CPIII控制点以及第二CPIII控制点，分别进行照准与测量得到全站仪坐标系下对应的三维坐标值；

将所述第一CPIII控制点以及所述第二CPIII控制点的三维测量坐标值进行空间变换，计算得到对应CPIII控制点到全站仪的平距以及垂距，并根据所述平距以及垂距计算得到所述全站仪在大地坐标系下对应的三维坐标值以及概略方向角。