专利名称：地面变化分析与测量系统的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种地面变化分析与测量系统，且特别是有关于一种可依载具的 轮轴的分度产生编码信号以换算为一段位移长度，且利用微重力角度感测器提供各个别位 移长度的方向与水平面的夹角值，藉以计算出测量路径的高低变化的累计变化值者。
背景技术：
测量作业可分为外业与内业。凡角度、距离、高低及地形等地在野外施行测量者， 均称外业(Field work)；计算及制图等项工作，在室内完成者，谓的内业(Office work), 内、外业均为测量基本工作。实施传统的外业，需要出动一组人包括司仪器者、尺手、标杆手、标尺手，以口头呼 叫或手势(Signals)沟通指挥进行测量作业。其后内业的人力投入尚包括计算、制图、设 计、手簿成果等等的整理。因此，欲完成一地貌起伏的测量，相当耗、费力，不易降低工作成 本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种地面变化分析与测量系统，包括一载具，在载具上装设 一微重力角度感测器、一编码器、一微处理器、一储存器、一全球卫星定位系统(GPQ接收 器及一屏幕。编码器系相对于载具之轮轴的转角分度产生多个编码信号(譬如每隔1°产 生一编码信号)，而微处理器于每接收一次编码信号即认定载具已经向前移动一段长度L， 且同时读取微重力角度感测器轴心与水平面的夹角值a，藉以计算载具上一参考点于移动 这一段长度L的的高度变化值H= (L)x sin (a)。依此步骤，当载具不断前进，编码器不断 产生编码信号，微处理器不断累计高度变化值H，最后利用储存器储存高度变化值H，利用 屏幕加以显示。较佳者，可利用全球卫星定位系统(GPQ接收器于载具每移动一段长度即 接收一次GPS座标，并将GPS座标与最新累计的高度变化值H结合，最后利用谷歌地球软件 (Google Earth)或类似软件绘出轨迹，快速地建立地貌的起伏资料。本发明目的之一，在于提供一种地面变化分析与测量系统，该系统包括一载具， 至少设有一轮轴及受轮轴带动的轮子，且轮子具有一半径R ；—微重力角度感测器装设在 载具上，用以感测其长度方向与水平面的夹角产生一夹角值a ；—编码器，受轮轴带动，每 隔一分度n°产生一编码信号；一微处理器，每接收一次所述的编码信号即接收一次所述 的夹角值a，并计算一累计高度变化值H= (2πΚ)χ(η° /360) χ sin (a)；一储存器，用以储 存累计高度变化值H ；及一屏幕，用以显示累计高度变化值H。本发明目的之一，在于提供一种地面变化分析与测量系统，该系统包括一载具， 至少设有一轮轴及受轮轴带动的轮子，且轮子具有一半径R ；—微重力角度感测器装设在 载具上，用以感测其长度方向与水平面的夹角产生一夹角值a ； —GPS接收器；一编码器，受 轮轴带动，每隔一分度n°产生一编码信号；一微处理器，每接收一次所述的编码信号即接 收一次所述的夹角值a，并计算一累计高度变化值H=/360) χ Sin(a)，且每隔
4一段取样长度S即接收一次GPS座标值；一储存器，用以储存累计高度变化值H ；及一屏幕， 用以显示累计高度变化值H。
图1、本发明之地面变化分析与测量系统的运用示意图2、本发明之地面变化分析与测量系统的构造示意图3、本发明之地面变化分析与测量系统的运作流程图(一)；
图4、本发明之地面变化分析与测量系统的运作流程图(二)。
主要元件符号说明
1 地面变化分析与测量系统11 载具
12 微重力角度感测器13 编码器
14 微处理器15 储存器
16 =GPS接收器17 屏幕
90 起点91 终点
121 升降机构122 轴心
123 水平面a 夹角值
H:累计高度变化值L 累计位移值
R 轮子半径S 取样长度
HO 暂记的高度变化值LO 暂记位移值
21 27 步骤31 41 步骤
具体实施例方式为让本发明之上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施利，并配合 附图，作详细说明如下如图1所绘示，为依照本发明之地面变化分析与测量系统1沿一起伏的地表行进， 用以测量起点90与终点91之间的高度差。如图2所示，地面变化分析与测量系统1的实施例，包括一载具11，在载具11上装 设一微重力角度感测器12、一编码器13、一微处理器14、一储存器15、一全球卫星定位系统 (GPS)接收器16及一屏幕17。载具11具有至少一轮轴及多个轮子，可藉由人力牵引或从后方推送，或设置一电 动马达驱转轮轴，使载具11前进。微重力角度感测器12—端与载具11枢接，另一端设有一升降机构121。进行地貌 起伏测量时，先将载具11移至测量起点90，接着利用升降机构121调整微重力角度感测器 12的仰角，使微重力角度感测器12的轴心122与水平面123夹角值a在测量起点90时为零。编码器13系相对于载具11之轮轴的转角分度产生多个编码信号(譬如为一受轮 轴带动的光栅转盘，利用光学元件感应于轮轴每转动1°产生一编码信号。)微处理器14于每接收到一次编码信号，即认定载具11已经向前移动一段位移 长度L。若轮轴每转动n°产生一编码信号，则其中位移长度L=[(轮子半径)x(n° )Μ2π)]/360°。每当微处理器14接收到编码信号，立即从微重力角度感测器12读取微重 力角度感测器12的轴心122与水平面123的夹角值a，计算出载具11上一虚拟的参考点于 移动这一段位移长度L的高度变化值H= (L)x sin (a) 0依此步骤，当载具11不断前进，编码器13随轮轴的转动不断产生编码信号，微处 理器14亦不断地累计高度变化值H，最后利用储存器15储存高度变化值H，利用屏幕17加 以显不。如图3所示，步骤21包括从一输入介面(未图示，可为一键盘或屏幕17为一触控 屏幕作为输入介面)，输入载具11带动编码器13之轮轴的轮子半径R，及设定载具11轮轴 每转动一角度n°产生一编码信号，微处理器14算出位移长度L=[(轮子半径)x(n° ) W2JI)]/360°储存于储存器15。步骤22包括在起点90上使微重力角度感测器12的轴心122与水平面123夹角 值a在测量起点90时为零，并且令一暂记的高度变化值HO为零。步骤23，当载具11开始移动，编码器13发出编码信号，微处理器14立即从读取微 重力角度感测器12读取夹角值a。步骤24，微处理器14计算一累计高度变化值H = [ (L) χ sin (a) ] +HO步骤25，用以判断载具11是否抵达终点91 ；当抵达终点91时，操作者可从输入介 面输入”完成”的指令，进入步骤26储存及/或显示累计高度变化值H，得出测量起点90与 终点91之间的高底低差。步骤27，微处理器14设定暂记的高度变化值HO =累计高度变化值H，接着等后候 下一编码信号执行步骤23至25，直到抵达终点91时由操作者可从输入介面输入“完成”的 指令，进入步骤26完成测量为止。进行广范围的地貌调查时，可利用全球卫星定位系统(GPS)接收器16于载具11 每移动一段长度S即接收一次GPS座标，并将GPS座标与最新累计的高度变化值H结合，最 后利用谷歌地球软件(Google Earth)或类似软件绘出轨迹，快速地建立地貌的起伏资料。 其步骤如图4所示，包括步骤31，先将微重力角度感测器12的夹角值归零，并启动GPS接收器16进行GPS 全球卫星定位，利用输入介面(未图示)输入一取样长度S。步骤32，输入载具11带动编码器13之轮轴的轮子半径R，及设定载具11轮轴 每转动一角度n°产生一编码信号，微处理器14算出位移长度L=[(轮子半径)x(n° ) W2JI)]/360°储存于储存器15。步骤33，微处理器14预设一设定暂记的高度变化值HO为零，及一暂记位移值LO为零。步骤34，当载具11开始移动，编码器13发出编码信号，微处理器14立即从读取微 重力角度感测器12读取夹角值a。步骤；35，微处理器14计算累计高度变化值H = [ (L) χ sin (a) ] +HO累计位移值L = L+L0在步骤36，若微处理器14判知累计位移值L仍小于取样长度S，则进入步骤37，使 暂记的高度变化值HO等于累计高度变化值H，且使暂记位移值LO等于累计位移值L ；接着回到步骤34。反之，若在步骤36，微处理器14判知累计位移值L大于或等于取样长度S时，执行 步骤38 从GPS接收器16接收一 GPS座标值，并且储存累计高度变化值H与该GPS座标值 于储存器15。接着执行步骤40判断是否结束作业；若继续执行，则进行步骤41，令设定暂 记的高度变化值HO =累计高度变化值H，然后重新进入步骤34。藉此，载具11从起点出发后，每隔一段预设之取样长度S即记录一高度变化值H 与该GPS座标值。最后利用谷歌地球软件(Google Earth)或类似软件绘出轨迹，建立地貌 的起伏资料。本发明所提供之地面变化分析与测量系统，与其他习用测量设备相比较时，至少 具有下列优点可更快速、更广范围地进行地貌起伏的调查。可大幅节省调查人力，节省作业成本。以上详细说明系针对本发明之较佳实施例所提供的具体说明，惟该实施例并非用 以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明技艺精神所为之等效实施或更动，均应包含于 本案的权利要求中。
权利要求
1.一种地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的系统包括一载具，至少设有一轮轴及受所述的轮轴带动的轮子，且所述的轮子具有一半径R ； 一微重力角度感测器装设在所述的载具上，用以感测其长度方向与水平面的夹角产生 一夹角值a ；一编码器，受所述的轮轴带动，每隔一分度n°产生一编码信号； 一微处理器，每接收一次所述的编码信号即接收一次所述的夹角值a，并计算一累计高 度变化值 H= (2 3iR)x(n° /360) xsin (a)；一储存器，用以储存所述的累计高度变化值H ；及 一屏幕，用以显示所述的累计高度变化值H。
2.如权利要求1所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的微处理器将每 次计算所产生的累计高度变化值H累加。
3.如权利要求1所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的微重力角度感 测器一端与所述的载具枢接，另一端设有一升降机构供调整所述的微重力角度感测器的长 度方向与水平面的夹角。
4.如权利要求1所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的分度n°为1度。
5.如权利要求1所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的编码器一受轮 轴带动的光栅转盘，利用光学元件感应而在轮轴每转动n°即产生一编码信号。
6.如权利要求1所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的屏幕为一触控 屏幕，供操作者输入所述的半径R供所述的微处理器运算。
7.如权利要求1所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的系统还包括一 键盘供操作者输入所述的半径R至所述的微处理器进行运算。
8.—种地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的系统包括一载具，至少设有一轮轴及受所述的轮轴带动的轮子，且所述的轮子具有一半径R ； 一微重力角度感测器装设在所述的载具上，用以感测其长度方向与水平面的夹角产生 一夹角值a ；一 GPS接收器；一编码器，受所述的轮轴带动，每隔一分度n°产生一编码信号； 一微处理器，每接收一次所述的编码信号即接收一次所述的夹角值a，并计算一累计高 度变化值H= (2πΚ)χ(η° /360) xsin (a)，且每隔一段取样长度S即接收一次GPS座标值； 一储存器，用以储存所述的累计高度变化值H ；及 一屏幕，用以显示所述的累计高度变化值H。
9.如权利要求8所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的微处理器将每 次计算所产生的累计高度变化值H作一累加计算，并且每隔所述的段取样长度S即将所述 的GPS座标值与所述的累加计算的结果存入所述的储存器里。
10.如权利要求8所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的微重力角度感 测器系一端与所述的载具枢接，另一端设有一升降机构供调整所述的微重力角度感测器的 长度方向与水平面的夹角。
11.如权利要求8所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的分度n°为1
12.如权利要求8所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的编码器为一受 轮轴带动的光栅转盘，利用光学元件感应而于轮轴每转动n°即产生一编码信号。
13.如权利要求8所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的屏幕为一触控 屏幕，供操作者输入所述的半径R及所述的取样长度S供所述的微处理器运算。
14.如权利要求8所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的系统还包括一 键盘供操作者输入所述的半径R及所述的取样长度S至所述的微处理器进行运算。
15.如权利要求8所述的地面变化分析与测量系统，其特征在于，所述的系统利用谷歌 地球软件绘出轨迹。
全文摘要
本发明公开了一种地面变化分析与测量系统，包括一载具，至少设有一轮轴及受该轮轴带动的轮子，且该轮子具有一半径R；一微重力角度感测器装设在该载具上，用以感测其长度方向与水平面的夹角产生一夹角值a；一编码器，受该轮轴带动，每隔一分度n°产生一编码信号；一微处理器，每接收一次所述的编码信号即接收一次所述的夹角值a，并计算一累计高度变化值H＝(2πR)x(n°/360)xsin(a)；一储存器，用以储存该累计高度变化值H；及一屏幕，用以显示该累计高度变化值H。
文档编号G01V7/00GK102135424SQ20101010356
公开日2011年7月27日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者杨志雄 申请人:杨志雄