[发明专利]一种基于大坝三维前方交会测量的内外业一体化系统

说明书

技术领域

本发明公开了一种基于大坝三维前方交会测量的内外业一体化系统，尤其适用于监测点众多的情况，涉及工程测量、大坝安全监测技术领域。

背景技术

大坝及其设备在运营期间会产生变形，这种变形如果在一定响度之内，都被认为是正常现象。但是，如果形变超过了规定的限度，就会影响大坝的正常使用，严重时还会危及大坝的安全。因此，在大坝运营期间，必须定期对其进行变形监测，及时掌握其变形状况。

目前，大坝变形测量普遍采用人工方法测量，即测量人员手工记录斜距、水平角、垂直角以及大气要素等外业监测数据，记录者现场算出2C等差值并检查限差，对观测者和记录者的能力要求高，出现错误也很难发现。此种作业方法不仅工作量大、工作强度高、受外界环境干扰大，而且手工照准的精度偏低、信息反馈慢，同时也不利于对测量数据的整理、平差、分析和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种基于大坝三维前方交会测量的内外业一体化系统，实现大坝外观三维前方交会测量的数据自动化采集、数据传输、数据平差计算、统计分析、数据管理预查询和数据输出等一体化作业。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种基于大坝三维前方交会测量的内外业一体化系统，包括全站仪、计算机、外业机载系统和内业数据处理与管理系统，所述外业机载系统设置于全站仪内，包括测站准备模块、学习测量模块、自动测量模块；所述内业数据处理与管理系统设置于计算机内，包括数据传输模块、数据预处理模块、数据平差模块、数据管理查询模块、输出模块；其中，

测站准备模块用以实现测站相关参数输入；

学习测量模块用以测量测点近似坐标和高程；

自动测量模块用以测量水平角、天顶距和斜距，同时检查和验算测站准备模块设置中输入的参数是否符合系统限差的要求；

数据传输模块用以实现全站仪与计算机的连接、计算机与程序后台数据库的连接，并将外业观测数据传输至计算机；

数据预处理模块用以整理外业观测数据；

数据平差模块根据整理后的外业观测数据，计算平面坐标的平差和高程的平差；

数据管理查询模块用以保存及查询系统产生的数据信息；

数据输出模块用以输出系统数据信息。

进一步的，所述测站准备模块中输入的相关参数包括：测站点名、照准点点名、测回数、方向数、2C差、指标差、测回差。

进一步的，所述数据预处理模块整理的外业原始数据以Excel电子观测手簿的形式保存。

进一步的，所述数据管理查询模块保存及查询的系统数据信息包括：观测日期、平差后成果、属性信息。

进一步的，所述输出模块输出的系统数据包括：电子手簿、平差表格、统计分析表格、平面位移矢量图、垂直位移矢量图、过程线图。

所述平面坐标的平差和高程的平差，计算具体方法如下：

步骤1：对待测点的斜距值进行加常数改正、乘常数改正、气象改正、投影改正、周期改正、倾斜改正，获取改正后的平距值；

步骤2：利用步骤1获得的改正后的平距值计算待测点的球气差改正值；

利用步骤1获得的改正后的平距值计算待测点的平面坐标改正值；

步骤3：根据观测站垂直角、观测站基准点高程，结合待测点的气球差改正值，计算待测点的高程；

根据待测点平面坐标改正值，计算平面坐标单位权中误差；

步骤4：计算待测点高程的往返差，设定往返差的阈值，若待测点高程的往返差小于设定的阈值，结束待测点的平差计算，若待测点高程的往返差大于设定的阈值，则重新测量待测点；

设定平面坐标单位权中误差阈值，若待测点的平面坐标单位权中误差值小于设定的阈值，结束待测点的平差计算；若待测点的单位权中误差大于设定的阈值，则重新测量待测点。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明所公开的一种基于大坝外观三维前方交会测量的内外业一体化系统功能完整、流程清晰、算法独特，形成了数据资料的自动采集、预处理、平差、分析、管理、成图、输出的数字化和一体化作业，并且通过矢量图与过程线图形象地再现了测点的变形趋势。该系统改变了现行的外观三维前方交会测量的手工外业测量和手工内业处理方式，一方面提高了测量成果的质量和作业速度，大大减轻了作业强度，减少了劳动力的支出，另一方面提高了测量成果的完整性、准确性和自动化、可视化水平，适用于测点多，分布不规则的国内外同类大坝的变形监测中。

附图说明

图1是本发明中平面坐标测量和高程测量原理示意图，