[发明专利]一种数码图像对中的全站仪及其测定水平角方法

权利要求书

1.一种应用于数码图像对中的全站仪的测定水平角方法,其特征在于：所述数码图像对中的全站仪包括对中部件，对中部件为安装在照准部中转轴内腔的CCD拍摄器，CCD拍摄器的底端延伸至三角架面板的下侧；所述全站仪架设于已知点A的上方，整平全站仪后，全站仪的对中点为A′点；通过分别瞄准两个已知的目标点B和目标点C，求解出真实∠BAC的水平角角值；具体的操作步骤如下：

(1)将数码图像对中的全站仪架设在已知点A的上方，在显示屏上可见已知点A落入CCD拍摄器拍摄范围内；粗略整平全站仪后，全站仪的对中点A′在已知点A的附近；

(2)精确整平全站仪，先水平旋转全站仪的照准部整体，再垂直旋转照准部的望远镜镜筒，使望远镜镜筒精确瞄准目标点B，转动螺旋锁定器，分别锁定照准部与望远镜镜筒，测存全站仪对中点A′至目标点B的水平距离A′B；

(3)打开全站仪望远镜镜筒内的导向指示灯，在目标点B上形成红色光斑点B′点，松开望远镜镜筒螺旋锁定器，转动望远镜镜筒，使红色光斑点B′向全站仪方向回拉，落在CCD拍摄器拍摄范围内，转动望远镜镜筒螺旋锁定器，锁定望远镜镜筒，拍摄图像；

(4)在拍摄的图像中，全站仪对中点A′与已知点A两点之间的水平距离A′A通过图像技术确定：即在已知点A上设置规则图形的标记物，标记物中心点与已知点A的中心重叠，已知标记物的某段距离为R，数字图形软件识别确定数码图像中R的像素r、A′A的像素d，则A′A的距离：

(5)全站仪中的数字图形软件识别出红色光斑点B′的几何中心、全站仪对中点A′和已知点A的中心，三点连线形成的∠B′A′A的角值，由于目标点B在A'B'延长线上，因此∠BA′A＝∠B′A′A；

(6)根据∠BA′A的角值及上述得到的A′B、A′A的距离，确定AB的水平距离：

当0°∠BA′A180°时，则B点、A′点和A点围成三角形，根据余弦定理，则

当∠BA′A＝180°时，A点在A′B的延长线上，则AB＝A′B+A′A；

当∠BA′A＝0°时，A点在A′B的线段上，则AB＝A′B-A′A；

(7)松开照准部与望远镜镜筒的螺旋锁定器，水平转动照准部的整体，使照准部的望远镜镜筒瞄准另一目标点C，采用上述步骤(2)-(6)相同的方法，测存全站仪对中点A′至目标点C的水平距离A′C、求得已知点A至另一目标点C的水平距离AC；

(8)当照准部的望远镜镜筒从瞄准的目标点B转到瞄准的目标点C，全站仪的水平度盘得到水平角∠BA′C的角值；

(9)根据∠BA′C的角值及上述测存的A′B、A′C，确定BC的水平距离：

当0°∠BA′C180°时，则A′点、B点和C点围成三角形，根据余弦定理，则

当∠BA′C＝180°时，A′点在BC的线段上，则BC＝A′B+A′C；

当∠BA′C＝0°时，A′点在BC的延长线上，则BC＝|A′B-A′C|；

(10)根据上述求得的AB、AC和BC的水平距离，求出真实水平角∠BAC的角值，真实水平角∠BAC的角值按以下情形判断：

当两边之和大于第三边，则A点、B点和C点围成三角形，根据余弦定理，则

当AB+AC＝BC时，A点在BC的线段上，则∠BAC取180°；

当|AB-AC|＝BC时，A点在BC的延长线上，则∠BAC取0°。

2.根据权利要求1所述的一种应用于数码图像对中的全站仪的测定水平角方法,其特征在于：当采用棱镜测存目标点至全站仪对中点A′的水平距离时，要把棱镜中心到目标点的厚度δ参数事先输入全站仪的软件系统中，每次实测的距离要加上该δ参数；对于近距离测距,则无需使用棱镜或反射片以及每次实测的距离也无需加上该δ参数。

3.根据权利要求1所述的一种应用于数码图像对中的全站仪的测定水平角方法,其特征在于：所述的目标点在三个以上时，则采用方向观测法测定水平角：瞄准起始目标时将度数置为零，因全站仪的水平度盘度数按顺时针表示，照准部的望远镜镜筒按顺时针旋转瞄准其他目标点得出的真实水平角值应逐渐增大；若按上述方法得到的后一个水平角值比前一个水平角值小，则改为360度减去后一个水平角值以得到真实水平角值。