[发明专利]斜平面工程测量方法和装置

说明书

本发明是关于斜平面工程的测量方法，并提供一种用于斜平面工程测量的仪器。

在工程测量中经常会遇到倾斜平面的测量问题，如水利工程中堤坝的倾斜平面的测量。斜平面工程测量是测定在斜平面上一些测量点与基准倾斜平面之间的相对位置关系。在实际工程测量中，如附图1的b图所示，就是测定斜平面上许多高出（或低于）基准斜平面的被测点（如B点）相对与一个指定的基准斜平面之间在铅垂方向上的间距（B-C），或两者在斜平面法线方向上的间距（B-D）。根据所测的铅垂方向间距或斜平面法线方向间距值，进行最大挖深或填高等工程计算。当测量的铅垂间距或法线方向间距为零时，该测点与指定的基准斜平面重合。

目前采用的一种测量方法，如附图1的a图所示是用水准仪测量高程差，配合用钢尺丈量水平距离的方法来进行测量的。假设在一个已知坡度角为α的斜平面的下方有个B点，要测量B点与斜平面的相对位置。通常的做法是先在斜平面上选一点A，A点的已知高程为H_A，AB的连线垂直于斜平面上的等高水平线。用钢尺量出A、B两点连线在水平面上投影距离L_B，由下式计算出通过B点的铅垂线与基准斜平面的交点应有高程为：

H_B＝H_A-L_B·tanα;

再用水准仪测量出B点的实际地面高程H′_B，则B点与斜平面之间的铅垂方向间距Δh_B可由下式计算：

Δh_B＝H′_B-H_B＝H′_B+L_B+L_B·tanα-H_A

Δh_B亦就是B点与基准斜平面之间在同一铅垂线上的高程差。当Δh_B＞0时，说明实际测量点B的位置高于基准斜平面;当Δh_B＜0时，说明实际测量点B的位置低于基准斜平面;当Δh_B＝0时，实际测量点B的位置正好落在基准斜平面上。

若另有一些测点C或D等等不在通过A点的斜坡方向线上，此时则要在斜平面上画出一条通过 A点的水平基线，用上述方法测量C或D点到该基线的垂直线在水平面上的投影距离L_C或L_D，并用上述方法进行一一测量与计算。此方法的测量精度较高，但在斜坡面上丈量斜坡方向线的水平投影距离十分麻烦，工作量大，测量速度慢，工作效率太低。

另一种斜平面拉线测量法如附图2所示，则在测量区内每隔10～20米，在斜坡的上、下用水准仪加量距法各确定该基准斜平面的几个控制点，如a、b、c……和a′、b′、c′……。在对应的上下各点之间，如a-a′，b-b′……，分别拉紧一根细线。在两根相邻的斜坡细线上，再沿水平方向系上一根活动细线EF。以此细线为斜平面测量的标准，沿斜坡上下滑动水平细线EF，便可得到斜平面上各测量点的相对位置。此方法的缺点是控制点多，控制点测量工作量大，测量精度低。特别是测量区内遇有局部障碍物或堤坡的斜平面处在水下时，则无法测量，施工也不方便。

为了改进上述缺陷，曾用两台经纬仪，以三角交会法测定两个水平角和垂直角，通过计算确定斜坡方向线上水平投影距离和高差，但是此方法计算工作量太大。国外已推出一种电子经纬仪，用电子计算机来完成整个计算工作。这种测量方法精度很高，但是这种测量设备价格昂贵，目前主要用于精密机械的斜平面测量，在土建工程测量中普及使用尚有困难。

美国专利2374124曾披露了一种坡度测量仪，可用作类似公路工程中线性斜坡度的测量，但是它没有涉及斜平面工程测量问题，缺乏必要的调节指示机构，仍然不能直接用于大面积斜平工程测量。

本发明的目的在于提供一种使用测量仪器，快速、简便地直接测量斜平面工程的测量方法，并提供一种精度高，使用方便，适合于斜平面工程测量中使用的测量装置。

通常使用的测量仪器（如水准仪或经纬仪）都是置仪器的旋转竖轴垂直于水平地面的条件下进行测量，因此用这些仪器去测量斜平面时就必须进行复杂的计算。本发明提出的解决方案关键在于改变了这种传统观念，使仪器的旋转竖轴倾斜，并垂直于基准斜平面，望远镜视准轴的旋转视准平面与基准斜平面平行。如附图3所示，具体的测量方法包括以下步骤：

（1）选定一条斜坡方向线，该方向线与斜平面上的等高水平线垂直。