本發(fā)明涉及一種教學輔助工具，尤其涉及一種教學模型。

背景技術：

全站儀坐標測量的主要過程是數據采集和放樣，數據采集是測定出待測點的具體坐標，放樣是給定一個具體坐標，在實際地形找到這個坐標的具體位置。在坐標測量中，數據采集涉及測站點和后視點的設置內容，以及待測點的測量過程。放樣除測站點和后視點的設置外，還要根據坐標數據在實際地形找出點的位置，單純靠教師的口頭講解，學生無法生動形象地了解全站儀坐標測量的基本過程及相關工作，如：后視點設置，待測點被測出的原理過程，建筑物的測設。

技術實現要素：

為解決現有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種全站儀坐標測量教學模型，其分為兩個模型，一個為控制點模型，另一個為全站儀模型，兩者組合，通過演示，提高教學效果。

本發(fā)明的技術方案是：

一種全站儀坐標測量教學模型，包括控制點模型和全站儀模型；

所述控制點模型包括第一底座、第一直桿和標記布，所述第一直桿的底部與第一底座固定連接，標記布套接在第一直桿的上部；

所述全站儀模型，包括第二底座、第二直桿、刻度圓盤、緊箍環(huán)和套桿，所述第二直桿的底部與第二底座固定連接；第二直桿的上部是直徑小于第二直桿本體的螺紋柱，套桿的下部具有與所述第二直桿的螺紋柱配合的螺紋孔，圓片狀的刻度圓盤套在第二直桿的螺紋柱上，將第二直桿的螺紋柱旋入所述套桿的螺紋孔中并旋緊，以將刻度圓盤緊固在第二直桿與套桿之間的第二直桿上部的螺紋柱上；緊箍環(huán)箍接在套桿偏下部的外周上，且緊箍環(huán)位于刻度圓盤的上方。

所述緊箍環(huán)包括環(huán)本體、斜桿和橫桿，橫桿與環(huán)本體為一體式結構，環(huán)本體的一側有兩個用于緊固環(huán)本體的可穿過螺栓的對稱螺紋孔，所述斜桿通過其一端的用于調節(jié)斜桿傾斜角度的滾輪活動連接在環(huán)本體的另一側。

進一步的，斜桿的一端固定有滾輪，在環(huán)本體的一側上開槽，將滾輪放置在 槽體中，并由槽的兩側壁夾住滾輪，兩側壁和滾輪具有供軸穿過的同軸貫穿孔，該軸在伸出兩側壁外部的部分帶有螺紋以形成螺紋軸，在螺紋軸上旋緊螺栓以緊固兩側壁的距離，使?jié)L輪被兩側壁夾緊固定。

進一步的，斜桿的一端固定有滾輪，滾輪是車輪形狀的磁鐵，改變磁鐵和緊箍環(huán)的接觸角度，調節(jié)斜桿的傾斜角度。

進一步的，所述螺栓由雙耳螺母(6.2)固定于螺紋孔中。

進一步的，所述第二直桿下部的螺紋與第二底座中心處螺紋孔螺紋相連，所述第一直桿下部的螺紋與第一底座中心處螺紋孔螺紋相連，且第一直桿和第二直桿均為圓柱型可伸縮桿。

進一步的，所述刻度圓盤帶有均勻刻度標記(7.1)，且所述刻度標記的“0”刻度處有標記“X”，“90”刻度處有標記“Y”，刻度圓盤的圓心處有螺紋孔,與第二直桿上部的螺紋配合以固定連接，所述套桿的上部標記“Z”，所述斜桿和橫桿桿身分別有標記“SD”和“HD”，且均為圓柱可伸縮桿。

進一步的，所述第一底座和第二底座均為圓盤，圓盤的圓心處開有螺紋孔，第一底座的螺紋孔與帶有螺紋的第一直桿螺紋連接，第二底座的螺紋孔與帶有螺紋的第二直桿螺紋連接。

一種使用任一上述全站儀坐標測量教學模型的全站儀坐標測量方法，步驟如下：數據采集與放樣。

進一步的，所述數據采集的方法如下：全站儀模型放在一測站點A處，代表架設全站儀完成，將控制點模型放在后視點B處，代表完成后視點的設置，稍松開套桿，轉動緊箍環(huán)，使得斜桿和橫桿所在平面與后視點B大致在同一平面內，扭動雙耳螺母(6.2)固定緊箍環(huán)的環(huán)本體，然后擺動斜桿，讓斜桿對準后視點B的標記布，旋轉套桿進行再固定，代表全站儀對準后視點B以進行后視點的定向，使全站儀找到坐標系北方向，代表建立了坐標系；隨后重復上述步驟，將全站儀對準未知待測點C，此時斜桿代表了全站儀到待測點C的斜距SD，橫桿代表了全站儀到待測點C的平距HD，斜桿與橫桿的夾角為α；

幾何關系為SD×cosα＝HD；

橫桿與刻度圓盤上“0”刻度標記的夾角為β，β為未知待測點C的坐標方位角,根據已知測站點A(X_A，Y_A，Z_A)坐標來測出待測點C(X_C，Y_C，Z_C)坐標， 幾何關系為

X_C＝X_A+HD×cosβ

Y_C＝Y_A+HD×sinβ

Z_C＝Z_A+SD×sinα

以此得到全部待測點坐標，完成數據采集。

進一步的，所述放樣，全站儀模型放在一測站點A處，代表架設全站儀完成，將控制點模型放在后視點B處，代表完成后視點的設置，對后視點進行定向之后，移動控制點坐標模型，然后轉動緊箍環(huán)的環(huán)本體，擺動斜桿使之對準控制點模型，扭動雙耳螺母(6.2)固定緊箍環(huán)，旋轉套桿進行再固定，由此時的斜桿代表的斜距SD、橫桿代表的平距HD、以及橫桿與圓刻度盤上標記的“0”刻度代表的X軸之間的夾角β、橫桿與斜桿之間的夾角α，得目前控制點坐標(X_C’，Y_C’，Z_C’)，幾何關系為：

X_C’＝X_A+HD×cosβ

Y_C’＝Y_A+HD×sinβ

Z_C’＝Z_A+SD×sinα

根據與所給已知點坐標對比相差的坐標數值，

ΔX＝X_C-X_C’

ΔY＝Y_C-Y_C’

ΔZ＝Z_C-Z_C’

再進行有目的的移動控制點模型，重復上述步驟，直到坐標對比相差數值ΔX、ΔY、ΔZ為0，此時控制點模型所在位置即為已知點坐標在實際地形的具體位置，其他放樣點同理用上述步驟找出，完成放樣。

本發(fā)明的有益效果是：通過全站儀坐標測量教學模型的使用，結合教師的示意講解，可以使學生生動形象地了解全站儀坐標測量的基本過程及相關工作，極大地提升教學效果。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖9幅。

圖1為利用本發(fā)明控制點模型的主視圖；

圖2為本發(fā)明控制點模型的俯視圖；

圖3為本發(fā)明全站儀模型的主視圖；

圖4為本發(fā)明全站儀模型的俯視圖

圖5為本發(fā)明全站儀模型的局部放大圖；

圖6為本發(fā)明全站儀模型的局部放大立體圖；

圖7為本發(fā)明控制點模型的立體圖；

圖8為本發(fā)明全站儀模型的立體圖；

圖9為一種斜桿傾斜角度調節(jié)結構。

圖中附圖標記如下：1、第一直桿，2、第一底座，3、標記布，4、第二底座，5、第二直桿，6、緊箍環(huán)，6.1、螺栓，6.2、雙耳螺母，6.3、滑動輪，7、刻度圓盤，7.1、刻度標記，8、套桿，9、斜桿，10、橫桿。

具體實施方式

下面結合附圖1-9對本發(fā)明做進一步說明：

本發(fā)明的技術方案是：全站儀坐標測量教學模型，主要分為兩部分。一部分為控制點模型，作為后視點和待測點使用；該控制點模型包括：第一直桿1與第一底座2通過螺母與螺栓的方式相連，標記布3套在直桿2上。另一部分為全站儀模型，所述全站儀模型，包括第二底座4、第二直桿5、刻度圓盤7緊箍環(huán)6和套桿8，所述第二直桿5的底部與第二底座4固定連接；

第二直桿5的上部是直徑小于第二直桿本體的螺紋柱，套桿的下部具有與所述第二直桿的螺紋柱配合的螺紋孔，圓片狀的刻度圓盤7套在第二直桿5的螺紋柱上，將第二直桿5的螺紋柱旋入所述套桿的螺紋孔中并旋緊，以將刻度圓盤7緊固在第二直桿5與套桿8之間的第二直桿5上部的螺紋柱上；緊箍環(huán)6箍接在套桿8偏下部的外周上，且緊箍環(huán)6位于刻度圓盤7的上方。即用套桿的螺旋孔旋緊螺紋柱的方式，將套在螺紋柱上的刻度圓盤7緊固在第二直桿本體與套桿之間；所述緊箍環(huán)6包括環(huán)本體、斜桿9和橫桿10，橫桿10與環(huán)本體為一體式結構或者固定連接，環(huán)本體的一側有兩個用于緊固環(huán)本體的可穿過螺栓6.1的對稱螺紋孔，所述斜桿9通過其一端的用于調節(jié)斜桿9傾斜角度的滾輪活動連接在環(huán)本體的另一側，即該環(huán)本體上具有斜桿傾斜角度調節(jié)結構，在一種實施例中，該調節(jié)結構是：參見圖9，斜桿9的一端固定有滾輪，在環(huán)本體的一側上開槽，將滾輪放置在槽體中，并由槽的兩側壁夾住滾輪，兩側壁和滾輪具有供軸 穿過的同軸貫穿孔，該軸在伸出兩側壁外部的部分帶有螺紋以形成螺紋軸，在螺紋軸上旋緊螺栓以緊固兩側壁的距離，使?jié)L輪被兩側壁夾緊固定；螺栓旋松后，滾輪為可轉動狀態(tài)，調節(jié)斜桿角度。

所述第一底座2和第二底座4均是圓盤結構，厚度為20mm，直徑100mm，螺旋孔直徑8mm，圓心處有螺紋孔。

所述刻度圓盤7是厚度為2mm，直徑120mm，螺紋孔直徑6mm的圓盤，其上帶有均勻刻度標記(7.1)，且“0”刻度處有標記“X”，“90”刻度處有標記“Y”，刻度圓盤7的圓心處有螺紋孔，用于套接在第二直桿5帶有螺紋的上部。

所述第二直桿5下部帶螺紋處與第二底座4圓心處螺紋孔相連，第一直桿1下部帶螺紋處與第一底座2圓心處螺紋孔相連，且兩桿均為圓柱可伸縮桿。第二直桿5的高度200mm，由直徑分別為12mm和10mm，高度為100mm的兩根桿組成可伸縮桿。其下部有長為16mm，直徑為8mm的螺紋柱可與第二底座4螺紋孔相連。第二直桿的上部有長為30mm，直徑為6mm的螺紋柱與所述緊箍環(huán)6、刻度圓盤7和套桿8相連。

所述套桿8長為100mm，直徑10mm，下部螺紋孔直徑6mm，在緊箍環(huán)6之上，套在直桿5上部螺紋處，固定緊箍環(huán)6和刻度圓盤7。且套桿8上部有標記“Z”。

所述斜桿9和橫桿10桿身分別有標記“SD”和“HD”，且均為圓柱可伸縮桿。其長度分別為160mm和100mm，直徑都為6mm。

所述滑動輪6.3焊接在連接部分與緊箍環(huán)6為一整體。

在一種實施例中，為了調整斜桿的傾斜角度，使用另一種對斜桿角度調節(jié)結構，即將滾輪設置成車輪形狀的磁鐵，改變磁鐵和緊箍環(huán)的接觸角度，從而調節(jié)斜桿的傾斜角度參見圖6。

上文中的直桿和刻度圓盤材質均為剛度和韌性較好的低碳鋼。

在一個實施例中，所述全站儀坐標測量教學模型的控制點模型由第一底座1、第一直桿2和標記布3相互組裝而成，作為后視點和待測點使用，該模型可以為多個且第一直桿2為可伸縮桿，標記布上標記字母“A”、“B”、“C”等以表示后視點和不同的待測點。全站儀模型由第二底座4與直桿5下部相連，第二直桿5為可伸縮桿，其上部由下至上依次安裝刻度圓盤7、緊箍環(huán)6和套桿8。刻度圓 盤7圓心處有螺紋孔被第二直桿5上部貫通。套桿8下部螺紋孔套在第二直桿5上起固定刻度圓盤7的作用?？潭葓A盤7上的刻度標記7.1代表度數，其中為“0”、“90”的刻度標記處還分別帶有標記“X”、“Y”，分別代表建立的大地坐標系中的X軸和Y軸，套桿8代表大地坐標系的Z軸。與緊箍環(huán)6為一體的橫桿10代表平距HD，其代表斜桿9即斜距SD的投影。緊箍環(huán)6在套桿8固定前可繞直桿5上部旋轉，斜桿9與滑動輪6.3相連，并可繞滑動輪6.3上下擺動。

將可拆卸的全站儀模型安裝好，放在一測站點A處，代表架設全站儀完成。將可拆卸控制點模型安裝好放在后視點B處，代表完成后視點的設置。之后稍松開套桿8，轉動緊箍環(huán)6，使得斜桿9和橫桿10所在平面與后視點B大致在同一平面內，扭動雙耳螺母6.2固定緊箍環(huán)6，然后擺動斜桿9，讓斜桿對準后視點B標記布3，旋轉套桿8進行再固定，代表全站儀對準后視點B，此目的是進行后視點的定向，使全站儀找到坐標系北方向，代表建立了坐標系。隨后重復上述步驟，將全站儀對準未知待測點C，此時斜桿9代表了全站儀到待測點C的斜距SD，橫桿10代表了全站儀到待測點C的平距HD，斜桿9與橫桿10的夾角為α；

幾何關系為SD×cosα＝HD；

橫桿10與刻度圓盤7上“0”刻度標記的夾角為β，β為未知待測點C的坐標方位角，根據已知測站點A(X_A，Y_A，Z_A)坐標來測出待測點C(X_C，Y_C，Z_C)坐標，幾何關系為

X_C＝X_A+HD×cosβ

Y_C＝Y_A+HD×sinβ

Z_C＝Z_A+SD×sinα

以此得到全部待測點坐標，完成數據采集。

放樣過程的測站點和后視點設置同數據采集過程，對后視點進行定向之后，有目的的移動控制點坐標模型，然后轉動緊箍環(huán)6，擺動斜桿9使之對準控制點坐標模型，扭動雙耳螺母6.2固定緊箍環(huán)6，旋轉套桿8進行再固定，由此時的斜桿9代表的斜距SD、橫桿10代表的平距HD、以及橫桿10與圓刻度盤7上標記的“0”刻度代表的X軸之間的夾角β和橫桿10與斜桿9之間的夾角α，得目前控制點坐標(X_C’，Y_C’，Z_C’)，幾何關系為：

X_C’＝X_A+HD×cosβ

Y_C’＝Y_A+HD×sinβ

Z_C’＝Z_A+SD×sinα

根據與所給已知點坐標對比相差的坐標數值，

ΔX＝X_C-X_C’

ΔY＝Y_C-Y_C’

ΔZ＝Z_C-Z_C’

再進行有目的的移動控制點模型，重復上述步驟，直到坐標對比相差數值ΔX、ΔY、ΔZ為0，此時控制點模型所在位置即為已知點坐標在實際地形的具體位置，其他放樣點同理用上述步驟找出，完成放樣。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。