适用于便携水准标尺的颠倒式精密测定标高方法与流程

本发明属于测量技术领域，尤其涉及一种适用于便携水准标尺的颠倒式精密测定标高方法。

背景技术：

目前，公知的水准测量装置由水准仪和水准标尺组成。测量时将水准标尺置于地面测量点上，利用整平后水准仪的水平视线照准读取水准标尺的标高数值，所测两点的标高数值之差即为地面两点的水准高差。水准标尺由尺体及标注在尺体上的水准测量分划构成，尺体大多都是采用不易变形的优质木材或玻璃钢、铝合金、殷钢等材料制成，有直尺和组合式直尺之分。直尺是一体化结构，分划连续，测量精度高，但长度较长（一般为3~5米），给搬运、携带、存放等带来极大不便；组合式直尺由两节或多节长度较短（一般为1~1.5米）的直尺构成，如采用伸缩式结构的塔尺和折叠尺等，其优点是便于携带，因此又称其为便携水准标尺，缺点是组合形成整体直尺后，在连接处会重叠或断开，造成分划间距的缩短或拉长，即出现分划断裂现象，导致测量标高的不准确，直接影响了组合式水准尺的精密性，故组合式直尺一般只能用于低精度水准测量。

多年来，人们一直尝试从机械结构角度来实现组合式水准尺的便携安装和精密对接。如中国专利号为201310720943.7 的发明专利，公开了一种“高度可调的高精度水准测量标尺”，特点是增加了尺面零点的精密微调装置。中国专利号为201310720908.5 的发明专利，公开了一种“便携组合式高精度水准测量标尺”，进一步发明了分段水准尺的精密对接装置，从机械学角度保证分段水准尺组合后可达到一体化直尺的效果，实现了便携组合水准尺的高精度。然而，在实际生产制造和应用过程中，仍存在以下不足：（1）对接装置结构复杂、精密度要求高、生产制造困难、生产成本高；（2）增加了标尺重量，测量员负荷加大，不利于水准测量特有的连续性的搬站测量。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术所存在的上述技术问题，提供一种适用于便携水准标尺的颠倒式精密测定标高方法。

本发明的技术解决方案是：一种适用于便携水准标尺的颠倒式精密测定标高方法，其特征在于按照如下步骤进行：

a. 将由下节直尺与上节直尺构成的便携水准标尺组合成整体直尺；

设下节直尺最上端可识别的有效分划读数为，上节直尺最下端可识别的

有效分划读数为；上节直尺最上端可识别的有效分划读数为；

b. 测定上节直尺最上端有效分划至顶端的高度β：

b.1安置水准仪，使同一高度水准仪的水平视线照准正置的便携水准标尺以下及倒置在同一测量点上的便携水准标尺以下；

b.2读取正置在测量点上的便携水准标尺下节直尺分划高度数据及倒置在同一测量点上的便携水准标尺上节直尺分划高度数据，取负值；

b.3计算；

c. 测定上节直尺与下节直尺之间分划断裂的分划高度差；

若，即下节直尺长度大于上节直尺长度，安置水准仪，使同一高度的水准仪的水平视线照准正置在测量点上的便携水准标尺以下及倒置在同一测量点上的便携水准标尺以上；读取正置在测量点上的便携水准标尺分划高度数据及倒置在同一测量点上的便携水准标尺分划高度数据，取负值；用下式计算：

若，即下节直尺长度小于上节直尺长度，安置水准仪，使同一高度水准仪的水平视线照准正置在测量点上的便携水准标尺以上及倒置在同一测量点上的便携水准标尺以下；读取正置在测量点上的便携水准标尺分划高度数据及倒置在同一测量点上的便携水准标尺分划高度数据，取负值；用下式计算：

若，即下节直尺长度等于上节直尺长度，则在上节直尺顶端套接一个尺垫，然后重复b、c步骤；

d. 精密测量标高

在地面点分别安置便携水准标尺和水准仪，获得标高读数；

当时，则；

当时，则

当时，则认为读数异常、放弃该次读数，并通过调整仪器高或调整标尺立点进行重测。

本发明针对水准标尺高精度与便携化所形成的矛盾，不再从机械学角度追求便携水准标尺的精密对接，而是通过精密测定便携水准标尺连接处的分划断裂信息，从而保证了便携水准标尺的观测连续性，提高了便携水准标尺的精密性和可靠性，同时极大地降低了制造成本，拓展了组合水准尺的应用范围。

附图说明

图1是本发明实施例的便携水准标尺组合成整体直尺的结构示意图。

图2是本发明实施例的便携水准标尺连接处放大示意图。

图3是本发明实施例1测定上节直尺最上端有效分划至顶端的高度示意图。

图4是本发明实施例1测定分划断裂的分划高度差示意图。

图5是本发明实施例2测定上节直尺最上端有效分划至顶端的高度示意图。

图6是本发明实施例2测定分划断裂的分划高度差示意图。

图7、8是本发明实施例3的示意图。

具体实施方式

实施例1：

a. 如图1所示将由下节直尺1与上节直尺2构成的便携水准标尺组合成整体直尺10。下节直尺1和上节直尺2采用现有技术制成，下节直尺1和下节直尺2的某一外表面（或双面）固定刻有标明高度信息的水准测量分划，下节直尺1和上节直尺2采用板条、合页、套筒等固定连接件3按分划顺序组合固定连接。

但由于组装等原因，如图2所示下节直尺1和下节直尺2的连接处4产生断开的缝隙，造成连接处分划间距的拉长，即出现分划断裂现象，造成分划高程读数的不准确。

设下节直尺1最上端可识别的有效分划读数为，上节直尺2最下端可识别的有效分划读数为、上节直尺2最上端可识别的有效分划读数为；本实施例中，下节直尺1最上端可识别的有效分划读数为=100cm，上节直尺2最下端可识别的有效分划读数为=101 cm，上节直尺2最上端的有效分划读数=250 cm，

b. 测定上节直尺2最上端有效分划至顶端的高度β：

b.1如图3所示：在地面测量点不远处安置水准仪20，水准仪20的水平视线应照准正置在测量点上的便携水准标尺10下节直尺1的100cm以下，同时应保证当便携水准标尺倒置在同一测量点上，同一高度的水准视线照准便携水准标尺101cm以下；

b.2读取正置在测量点上的便携水准标尺分划高度数据=50cm，读取倒置在同一测量点上的便携水准标尺分划高度数据=-204 cm；

b.3 计算，

经过计算β=4 cm。

有关说明：时，表明上节直尺2最上端的有效分划即为顶端，时，表明上节直尺2最上端的有效分划与实际标尺顶端之间距离。

c. 测定上节直尺2与下节直尺1之间分划断裂的分划高度差；

如图4所示，，=100cm，，即下节直尺1长度小于上节直尺2长度，安置水准仪20，使水准仪的水平视线照准正置在测量点上的便携水准标尺101 cm以上，读取水平视线的分划高度数据为120cm；然后保持水准仪20水平视线不动，将便携水准标尺颠倒安置在同一测量点，再次读取水平视线的分划高度数据为-133.6 cm，按下式计算：

；

经过计算，=250-133.6+4-120=0.4cm；

f. 精密测量标高

同现有技术，在地面点分别安置便携水准标尺10和水准仪20，获得标高读数；

当时，则；

当时，则

当时，则认为读数异常、放弃该次读数，并通过调整水准仪20仪器高或调整标尺10立点进行重测。

实施例2：

a. 如图1、2所示，上节直尺1与下节直尺2采用塔尺式伸缩式结构连接，将上节直尺1从下节直尺2内套中拔出固定构成整体直尺10，上节直尺1和下节直尺2的材料结构等与实施例1相同；与实施例1所不同的是本实施例2的下节直尺1最上端可识别的有效分划读数为=150cm，上节直尺2最下端可识别的有效分划读数为=200cm；上节直尺2最上端的有效分划读数=250 cm。

b.测定上节直尺2最上端有效分划至顶端的高度β：

b.1如图5所示：在测量点不远处安置水准仪20，水准仪20的水平视线应照准正置在测量点上的便携水准标尺150 cm以下及倒置在同一测量点上的便携水准标尺200cm以下；

b.2读取正置在测量点上的便携水准标尺下节直尺1分划高度数据=40cm，读取倒置在同一测量点上的便携水准标尺上节直尺2分划高度数据=-214 cm；

b.3 计算，

经过计算β=4 cm。

c.测定上节直尺与下节直尺之间分划断裂的分划高度差；

如图6所示，，=150cm，，即下节直尺1长度长于上节直尺2，安置水准仪，使水准仪的水平视线照准正置在测量点上的便携水准标尺150 cm以下，读取水平视线的分划高度数据为140cm；然后保持水准仪水平视线不动，将便携水准标尺颠倒安置在同一测量点，再次读取水平视线的分划高度数据为-133.6 cm，用下式计算：

;

经过计算，= 250-133.6+4-140=-19.6cm；

f. 精密测量标高

同现有技术在地面点分别安置便携水准标尺和水准仪，获得标高读数；

当时，则；

当时，则cm

当时，则认为读数异常、放弃该次读数，并通过调整仪器高或调整标尺立点进行重测。

实施例3：

a. 如图1、2所示，将由下节直尺1和上节直尺2采用板条、合页、套筒等固定连接件3按分划顺序组合固定连接，下节直尺1和上节直尺2是现有一体式直尺断裂而成，故下节直尺1最上端可识别的有效分划读数为=100cm，上节直尺2最下端可识别的有效分划读数为=101 cm；上节直尺2最上端的有效分划读数200 cm。

b. 测定上节直尺2最上端有效分划至顶端的高度β：

b.1如图7所示，在测量点不远处安置水准仪20，水准仪20的水平视线应照准正置在测量点上的便携水准标尺10的分划100cm以下及倒置在同一测量点上的便携水准标尺10的分划101cm以下；

b.2读取正置在测量点上的便携水准标尺分划高度数据=40cm，读取倒置在同一测量点上的便携水准标尺分划高度数据=-161 cm；

b.3计算，

经过计算，β=1cm，表明上节直尺2最上端的有效分划与顶端之间的距离为1cm。

c. 测定上节直尺与下节直尺之间分划断裂的分划高度差；

如图7所示，，=100cm，，因下节直尺1的长度等于上节直尺2，无法进行颠倒测定。

此时，需在上节直尺2的顶端套接一个高度为的尺垫5，人为使缝隙4在便携水准标尺10上的位置偏离标尺10的中位线，并可按前述实施例1的方法处理。

增加尺垫5后如图8所示，再按前述b步骤重新测定上节直尺2最上端有效分划至顶端的高度β：

如图8所示，在测量点不远处安置水准仪20，水准仪20的水平视线应照准正置在测量点上的便携水准标尺10的分划100cm以下及倒置在同一测量点上的便携水准标尺10的分划101cm以下；

读取正置在测量点上的便携水准标尺分划高度数据=40cm，读取倒置在同一测量点上的便携水准标尺分划高度数据=-166 cm；

计算，经过计算，β+=6cm，表明上节直尺2最上端的有效分划与顶端之间的距离为6cm，其中尺垫5的高度为=5cm。

再次安置水准仪20，使水准仪20的水平视线照准正置在测量点上的便携水准标尺101 cm以上，读取水平视线的分划高度数据102cm；然后保持水准仪20水平视线不动，将便携水准标尺颠倒安置在同一测量点，再次读取水平视线的分划高度数据为-103.6 cm，按下式计算：

;

经过计算，= 200-103.6+1+5-102=0.4cm；

f. 精密测量标高

同现有技术在地面点分别安置便携水准标尺和水准仪，获得标高读数；

当时，则；

当时，则

当时，则认为读数异常、放弃该次读数，并通过调整仪器高或调整标尺立点进行重测。