[发明专利]一种自动匹配控制点的倾斜设站方法及应用

说明书

本发明公开一种自动匹配控制点的倾斜设站方法，选择任意位置架设全站仪后，无需进行对中整平操作，直接测量附近任意三个控制点，根据测量得到的控制点间的几何关系，在控制点网中自动匹配控制点，获取其点名和大地坐标，根据其大地坐标和测量得到的坐标，利用七参数模型计算得到设站点大地坐标和倾斜补偿值，保证后续测量的精度。本发明的技术方案简化了全站仪设站的步骤，节省设站时间，同时不影响后续测量的精度。在工程测量中，尤其是地铁、铁路等轨道维护工作中，测量人员在测量时，需要频繁设站，本技术方案节省了全站仪设站时间，同时保证了测量精度，有效提高了测量效率。

技术领域

本发明涉及轨道交通测量技术领域，特别是一种自动匹配控制点的倾斜设站方法应用。

背景技术

全站仪是工程测量中常用的一种测量工具。在开始测量前，全站仪需要先完成设站，所谓设站即为根据测量已知控制点的坐标，来确定设站点的坐标。传统的全站仪设站方式为先在已知点上架设全站仪，接着对全站仪进行对中、整平操作，然后在全站仪中依次输入控制点的点名和大地坐标，然后依次测量对应的控制点，从而计算出设站点坐标，方可完成全站仪设站，然后开始测量未知点坐标。自从自由测站测量技术从德国引入后，全站仪设站方法得到改进，自由设站技术将对中步骤从传统的全站仪设站流程中去除，简化了全站仪的设站过程，但自由设站每次只能测量其设站点即一个未知点的坐标，测量下一个未知点需要重复自由设站过程。至此，全站仪设站仍然需要对全站仪进行整平操作以及提前选择和输入控制点信息。即在全站仪倾斜的状态下，全站仪是无法完成设站的。目前，虽然不整平自由设站有一定的发展，但是仍需要在设站测量前选择控制点并将其点名和坐标输入到全站仪中，在测量时需要测量人员一一匹配控制点。传统的全站仪设站方法，需要对中、整平，然后选择及输入控制点大地坐标，最后测量选择的控制点后才能完成设站。现有的自由设站方法，除去了对中步骤，但是仍需要整平，而且需要匹配控制点信息，然后逐一测量选择的控制点后方可完成设站。全站仪整平和匹配控制点耗费的时间较多，对于地铁、铁路等轨道维护工作来说，维护人员只能在夜间的“天窗”时间进行测量、维护工作，测量时间紧迫，即现有的全站仪设站方式仍不能充分满足维护人员的使用要求。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种自动匹配控制点的倾斜设站方法。本发明的技术方案为：

一种自动匹配控制点的倾斜设站方法，包括以下步骤：

S1，在全站仪中输入测量区域的CPⅢ控制点坐标；

S2，在任意未知位置上架设全站仪，无需进行对中整平操作，直接随机选取全站仪附近的若干个控制点作为随机测量控制点，根据测量得到所述随机测量控制点的坐标；

S3，自动计算随机测量控制点的位置关系，与步骤S1中输入的CPⅢ控制点位置关系来进行查找和匹配，得到随机测量控制点的实际点名和大地坐标；

S4，利用随机测量控制点的实际坐标和测量坐标，计算出设站点坐标和倾斜补偿值，完成全站仪的倾斜设站。

作为本发明进一步地说明，设站时，全站仪设站不需要架设在已知控制点上，可选取任意未知点作为设站点，且架设全站仪后，无需进行对中整平操作，可直接测量附近控制点，所述随机测量控制点的数量为三个。

更进一步地，步骤S4中，计算设站点坐标和倾斜补偿值的参数模型为七参数模型。

更进一步地，所述方法应用于轨道板的调板测量中。

更进一步地，在所述轨道板的调板测量中，计算出一个补偿值对测量的坐标进行坐标转换和补正。

更进一步地，所述补偿值通过坐标转换计算得到。

更进一步地，所述坐标转换的模型为：

式中，表示原坐标系统下的坐标；表示目标坐标系统下的坐标；[ΔX Δy ΔZ]^T为平移因子；m为尺度变化参数，R为坐标旋转矩阵。