專利名稱：一種走向困難地段的測高測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測量方法，具體涉及一種工程勘測設(shè)計地面測量中走向困難地 段的測高測距方法。
背景技術(shù)：
物體垂直高度和水平距離的測量是測繪領(lǐng)域中一項重要而基本的工作。在 工程勘測設(shè)計地面測量作業(yè)中，野外作業(yè)經(jīng)常會遇到測量環(huán)境不利的情況，特 別是對走向困難地段的測高測距問題，例如要測量溝壑對面某一物體的垂高和 該物體至觀測點(diǎn)的水平距，又如要測量懸崖上某一物體的垂高和該物體至觀測 點(diǎn)的水平距以及又如要測量河流對面某一物體的垂高和該物體至觀測點(diǎn)的水平 距等等，某一物體垂高如暸望塔高、樹高、電線懸高、山體相對高等。對于走
向困難地段的測高測距問題目前還沒有實際有效的專門性工具，即是目前先進(jìn) 的測量工具包括全站儀、紅外激光測高測距儀等裝備由于觀測距離較遠(yuǎn)，激光 不易反射回收等原因也難以發(fā)揮其作用。也正由于目前沒有針對性的方法與工 具來解決走向困難地段的測高測距問題，在對待走向困難地段的測高測距問題 上，比如在全國性的林業(yè)森林資源調(diào)査技術(shù)規(guī)程中，就出現(xiàn)了允許"目測"概 念與"目測"方法，如目測懸崖上樹高，溝壑對面樹高等作法，這些作法受經(jīng) 驗的影響，出現(xiàn)隨意性與不規(guī)范性，十分粗放。因此，走向困難地段的測高測 距問題也就成為了許多行業(yè)懸而未決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種走向困難地段的測高測距方法。該方法簡易易 行，準(zhǔn)確性好，效率高，適合數(shù)字化測量儀使用。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的走向困難地段的測高測距方法包括下列步驟:(1) 、觀測走向困難地段的物體AB，在任意選擇的觀測點(diǎn)C處分別測量出 物體AB頂部A的傾角0A頂，物體AB基部B的傾角9b基。
(2) 、在觀測點(diǎn)C附近設(shè)置一適宜點(diǎn)D，在適宜點(diǎn)D處放一標(biāo)尺，以標(biāo)尺刻 度的0.4米處及3米處為標(biāo)志點(diǎn)，在觀測點(diǎn)C測量出兩標(biāo)志點(diǎn)的傾角93與e0.4， 并在觀測點(diǎn)C測量出物體AB與適宜點(diǎn)D的水平夾角ZC。
(3) 、在適宜點(diǎn)D處測量出物體AB與觀測點(diǎn)C的水平夾角ZD。
(4) 、根據(jù)傾角e3、 e"以及水平夾角zc、 ZD，用數(shù)學(xué)式
Soc二2.6/ (tge3-tgea4) XSinZD/ SinZ (180-ZD-ZC) 數(shù)模(I ) 得出物體AB至觀測點(diǎn)C的水平距離Soc;
(5) 、根據(jù)傾角0A頂、9b站、93、 9。.4以及水平夾角ZC、 ZD，用數(shù)學(xué)式 H=2. 6X (tg0A頂—tg6B基)/ (tge3—tg0a4) XSinZD/SinZ(180一ZD—
ZC) 數(shù)模(II )
得出物體AB的高H;
數(shù)模(I )、數(shù)模(II)中各傾角凡仰角為正值，俯角為負(fù)值，且由于以觀
測點(diǎn)為基準(zhǔn)水平面作投影，適宜點(diǎn)不要求與觀測點(diǎn)在同一水平面上。數(shù)模(I )
與數(shù)模(II )具有通用性、普適性。
本方法通過4點(diǎn)傾角測量，2點(diǎn)水平夾角測量，即可得出走向困難地段中物
體的高度值及物體至觀測點(diǎn)之間的水平距離，本方法其優(yōu)點(diǎn)在于為數(shù)字化儀器
亦即能利用傾角傳感器與角位移傳感器自動測量各傾角與水平夾角以及利用單
片機(jī)數(shù)模編程提供新型的測量方法，本方法彌補(bǔ)了現(xiàn)無有效方法來對走向困難
地段中物體的高度值及物體至觀測點(diǎn)之間的水平距離進(jìn)行測量的技術(shù)不足。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明方法進(jìn)行說明。 附圖為本發(fā)明方法測量過程示意圖。
具體實施例方式
如附圖所示，本發(fā)明方法依次包括下列步驟
(1) 、觀測走向困難地段的物體AB，在任意選擇的觀測點(diǎn)C處使用裝置測 量出物體AB頂部A的傾角值0A頂，物體AB基部B的傾角值6b基。
(2) 、在C點(diǎn)附近設(shè)置一適宜點(diǎn)D，在D點(diǎn)處放一3米標(biāo)尺，在標(biāo)尺刻度的 0.4米處與3米處為標(biāo)志點(diǎn)，在C點(diǎn)使用裝置測量出兩標(biāo)志點(diǎn)的傾角93與e0.4, 并在C點(diǎn)利用裝置測量出物體AB與D點(diǎn)的水平夾角ZC。
(3) 、在D點(diǎn)處使用裝置測量出物體AB與C點(diǎn)的水平夾角ZD。
(4、)設(shè)物體AB在以C點(diǎn)為水準(zhǔn)平面的投影點(diǎn)為0， C點(diǎn)與D點(diǎn)的水平距 離為SCD，物體AB的高度為H，物體AB至C點(diǎn)的水平距離Soc。
由于SCD二2.6/(tg93—tg9a4)，在水平面三角形」OCD中，Soc/SinZD二ScD/ SinZ (180-ZD-zX)，得出物體AB至C點(diǎn)的水平距離
Soc二2.6/ (tge3-tg90.4) XSinZD/ SinZ (180-ZD-ZC),數(shù)模(I),
在豎直平面直角三角形JAOC中，物體AB的高度為I^AO-B0= SocX (tg9A 頂—tg0B基)，4各數(shù)豐莫(I )4戈入，貝IJH:2.6X (tgeAW—tg0B基)/(tg93—tg9a4) XSinZD/ SinZ(180-ZD-ZC)，數(shù)模(II)
數(shù)模(I )、數(shù)模(II)中各傾角凡仰角為正值，俯角為負(fù)值，且由于以C 點(diǎn)為基準(zhǔn)水平面作投影，D點(diǎn)不要求與C點(diǎn)在同一水平面上。數(shù)模(I )與數(shù)模 (II)具有通用性、普適性。
本發(fā)明非常適合數(shù)字化測量儀使用，同樣也適合于具有測角裝置的常規(guī)儀
器如全站儀、經(jīng)緯儀、羅盤儀等儀器的測量所用。
為了驗證本方法的應(yīng)用效果，本發(fā)明分別采用了全站儀、經(jīng)緯儀為工具并 分別按照本方法的操作步驟實施案例如下
實施例1 。以某公園風(fēng)景塔的測量為例，設(shè)塔頂為第一觀測點(diǎn)A，塔基為第二觀測點(diǎn)B，
要求測量風(fēng)景塔AB兩點(diǎn)的垂直高度和風(fēng)景塔至公園廣場中心C點(diǎn)的水平距離。
經(jīng)實測，風(fēng)景塔AB兩點(diǎn)的垂直高度為96.50米，風(fēng)景塔至公園廣場中心C點(diǎn)的
水平距離為83.45米。 實施步驟
(1) 、在公園廣場中心C點(diǎn)使用全站儀裝置測量出風(fēng)景塔頂部A的傾角值 9A頂，風(fēng)景塔基部B的傾角值0b基。
(2) 、在C點(diǎn)附近設(shè)置一適宜點(diǎn)D，在D點(diǎn)處放一3米標(biāo)尺，在標(biāo)尺刻度的 0.4米處與3米處為標(biāo)志點(diǎn)，在C點(diǎn)使用全站儀裝置測量出兩標(biāo)志點(diǎn)的傾角9 3 與e。力并在C點(diǎn)利用裝置測量出風(fēng)景塔AB與D點(diǎn)的水平夾角ZC。
(3) 、在D點(diǎn)處使用裝置測量出風(fēng)景塔AB與C點(diǎn)的水平夾角ZD。 實驗實施測量數(shù)據(jù)如下表。
使用全站儀和本方法實驗統(tǒng)計表單位度
觀測點(diǎn)6 A頂0 B基030 0.4ZD
C-D+47. 82-2.21+11.50-4. 6085. 6388. 11
通過上表，計算結(jié)果如下CD兩點(diǎn)的水平距離SCD二2.6/ (tg93-tg90.4) =2.6/ (tgll.5+tg4. 6) =9. 158米 得出風(fēng)景塔AB至C點(diǎn)的水平距離
Soc=2. 6/ (tg93-tg0 0.4) XSinZD/ SinZ (180-ZD-ZC)， Soc=9. 158XSin88. ll/Sin(180-88. 11-85. 63)=83. 94米。
風(fēng)景塔AB的高度為H二AO-B0= SocX (tg0A頂-tg0B基)，H=2.6X (tg0A頂 -tg 6 b基)/ (tg e 3—tg e 0.4) XSinZD/ SinZ (180—ZD—ZC)二83. 94X (tg47. 82+ tg2. 21) 二95. 88米。
經(jīng)全站儀對本方法實施測量檢驗結(jié)果表明，風(fēng)景塔AB至公園廣場中心C點(diǎn)的水平距離實測真值為83. 45米，本方法測量值為83. 94米，絕對誤差為+0. 49 米，相對誤差為+0.587%，風(fēng)景塔AB高度實測真值為96. 5米，本方法測量值 為95.88米，絕對誤差為-0.62米，相對誤差為-0.642%，本方法實施取得了良 好的效果。 實施例2。
以某懸崖上獨(dú)立大樹的測量為例，設(shè)樹頂為第一觀測點(diǎn)A，樹基為第二觀測
點(diǎn)B，要求測量大樹AB兩點(diǎn)的垂直高度和樹木至懸崖下面公路某C點(diǎn)的水平距
離。經(jīng)在懸崖上用測高器和皮尺丈量實測，大樹AB樹高為96.50米，大樹至公
路C點(diǎn)的水平距離為83. 45米。 實施步驟
(1) 、在公路C點(diǎn)使用經(jīng)緯儀裝置測量出大樹頂部A的傾角值0A頂，大樹 基部B的傾角值9b基。
(2) 、在C點(diǎn)附近設(shè)置一適宜點(diǎn)D，在D點(diǎn)處放一3米標(biāo)尺，在標(biāo)尺刻度的 0. 4米處與3米處為標(biāo)志點(diǎn)，在C點(diǎn)使用經(jīng)緯儀裝置測量出兩標(biāo)志點(diǎn)的傾角0 3 與e。.4，并在C點(diǎn)利用裝置測量出大樹AB與D點(diǎn)的水平夾角ZC。
(3) 、在D點(diǎn)處使用裝置測量出大樹AB與C點(diǎn)的水平夾角ZD。 實驗實施測量數(shù)據(jù)如下表。
使用經(jīng)緯儀和本方法實驗統(tǒng)計表單位度
觀測點(diǎn)9 A頂0 B基030 0.4ZD
C-D+67. 55+49. 78+9. 52-3. 6085. 7368. 23
通過上表，計算結(jié)果如下CD兩點(diǎn)的水平距離SCD二2.6/ (tg9 3-tgeo.4) =2.6/ (tg9.52+tg3. 6) =11. 274米 得出大樹AB至C點(diǎn)的水平距離/ SinZ (180-ZD-ZC)， Soc=ll. 274XSin68. 23/Sin(180-68. 23-65. 73) =23. 85米。 大樹AB的高度為H=A0-B0= SocX(tg 9 A頂一 tg 9 B基)，H:2. 6X (tg 9 A頂—tg 6 B 基)/ (tge3-tg0o.4) XSinZD/ SinZ (180—ZD—ZC)= 23. 85 X ( tg67. 55—
tg49. 78) 二29. 52米。
經(jīng)經(jīng)緯儀對本方法實施測量檢驗結(jié)果表明，大樹AB至公路C點(diǎn)的水平距離
實測真值為23.72米，本方法測量值為23. 85米，絕對誤差為+0. 13米，相對誤
差為+0. 548% ，大樹AB高度實測真值為29. 60米，本方法測量值為29. 52米，
絕對誤差為-0.08米，相對誤差為-0.27%，本方法實施取得了良好的效果。
本方法發(fā)明的特點(diǎn)是為采用角位移傳感器與傾角傳感器相結(jié)合的數(shù)字化儀 器提供測點(diǎn)快、讀數(shù)快、操作簡便快捷、易懂、信息數(shù)字化顯示與存貯的測量 新方法。
權(quán)利要求
1、一種走向困難地段的測高測距方法，包括下列步驟(1)、觀測走向困難地段的物體AB，在任意選擇的觀測點(diǎn)C處分別測量出物體AB頂部A的傾角θA頂，物體AB基部B的傾角θB基。(2)、在觀測點(diǎn)C附近設(shè)置一適宜點(diǎn)D，在適宜點(diǎn)D處放一標(biāo)尺，以標(biāo)尺刻度的0.4米處及3米處為標(biāo)志點(diǎn)，在觀測點(diǎn)C測量出兩標(biāo)志點(diǎn)的傾角θ3與θ0.4，并在觀測點(diǎn)C測量出物體AB與適宜點(diǎn)D的水平夾角∠C。(3)、在適宜點(diǎn)D處測量出物體AB與觀測點(diǎn)C的水平夾角∠D。(4)、根據(jù)傾角θ3、θ0.4以及水平夾角∠C、∠D，用數(shù)學(xué)式SOC＝2.6/(tgθ3-tgθ0.4)×Sin∠D/Sin∠(180-∠D-∠C)數(shù)模(I)得出物體AB至觀測點(diǎn)C的水平距離SOC；(5)、根據(jù)傾角θA頂、θB基、θ3、θ0.4以及水平夾角∠C、∠D，用數(shù)學(xué)式H＝2.6×(tgθA頂-tgθB基)/(tgθ3-tgθ0.4)×Sin∠D/Sin∠(180-∠D-∠C)數(shù)模(II)得出物體AB的高H；數(shù)模(I)、數(shù)模(II)中各傾角凡仰角為正值，俯角為負(fù)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種走向困難地段的測高測距方法，本方法通過4點(diǎn)傾角測量，2點(diǎn)水平夾角測量，即可得出走向困難地段中物體的高度值及物體至觀測點(diǎn)之間的水平距離，本方法其優(yōu)點(diǎn)在于為數(shù)字化儀器亦即能利用傾角傳感器與角位移傳感器自動測量各傾角與水平夾角以及利用單片機(jī)數(shù)模編程提供新型的測量方法，本方法彌補(bǔ)了現(xiàn)無有效方法來對走向困難地段中物體的高度值及物體至觀測點(diǎn)之間的水平距離進(jìn)行測量的技術(shù)不足。
文檔編號G01C5/00GK101539425SQ20091004244
公開日2009年9月23日 申請日期2009年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月8日
發(fā)明者曾思齊, 李紅慶, 輝 林, 肖化順, 鄢前飛 申請人:中南林業(yè)科技大學(xué)