CN101464146B - 将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法，该方法包括以下步骤：1)将排水孔或梁缝的有效孔径或间距的中心投射到地面上，在此预埋一枚测钉，使用水准仪从已知高程的水准点引测其高程；2)在全站仪目镜上安上弯管目镜，将全站仪望远镜转动到铅垂方向；3)将平板放在排水孔或梁缝上，在平板的圆孔上放上测量棱镜；4)对测量棱镜的中心进行测距，取多次合格观测值的平均值；5)观测测量棱镜顶点到防撞墙顶端处CPIII点的高差；6)数据处理可以得出防撞墙顶端处CPIII点的高程HCPIII。本发明可以方便的解决水准高程直接上桥的难题，并且精确度高，对观测条件要求宽松，容易操作。
Description
技术领域
本发明涉及高架桥上水准点的测量定位方法，特别是涉及一种将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法及其装置。
背景技术
我国在高速铁路的修建中采用了大量的桥梁结构，有的桥梁长达数十公里，为保证高速铁路修建的高精度要求，在这些特大桥上、隧道里、路基上都需要建立精密的施工控制网，也称CPIII网。CPIII网是由分布在线路两侧相距大约60m一对的CPIII点组成，每个CPIII点都需测量出精确的平面坐标和高程，然而已知高程的水准点均设置在地面上，如何将地面的水准点高程精确传递到位于高架桥防撞墙上的CPIII点上，一直以来都是困扰高铁建设者的一大难题。由于高差太大，平时用来测量高程的水准仪无法派上用场，测量人员只能借助全站仪，在桥下的水准点上架设全站仪并量取全站仪中心到水准点的高度，在桥上的被测点上利用木脚架或对中杆架架设棱镜并量取棱镜中心到被测点的高度，测量出仪器到棱镜的距离和与水平面的夹角，利用三角函数关系计算出被测点的高程值。这种传统的方法被称为“三角高程测量”法，这种方法需要人为量取仪器高和棱镜高，且需局限在较短的距离内，施测不方便且精度较差。另一种方法是在高架桥上搭设钢管架，将已经经过鉴定的带毫米刻画的钢尺吊挂重锤悬挂至地面，待静止不动后分别在地面和桥面架设带测微器的光学水准仪观测钢尺而获得高程差，这种方法观测条件苛刻，虽然也能解决问题，但无法满足快捷、简便的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法，该方法简单方便且精度高。
本发明还要提供一种实现上述测量方法的装置。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法，该方法包括以下步骤：
1)将排水孔的有效孔径或梁缝间距的中心投射到地面上，在此预埋一枚测钉，此点为P，使测钉的中心与排水孔的有效孔径的中心或梁缝间距的中心在一条铅垂线上，使用水准仪从已知高程的水准点引测P的高程，计为HP；
2)使用三脚架在P点上架设全站仪，在全站仪目镜上安上弯管目镜，将全站仪望远镜转动到铅垂方向；
3)将平板放在排水孔或梁缝上，所述平板的通孔位于所述排水孔或梁缝中央，在所述平板的通孔上放上球型测量棱镜，所述球型测量棱镜反射面朝下，使所述球型测量棱镜中心与所述全站仪的十字丝中心重合，所述通孔半径小于所述球型测量棱镜的半径，所述通孔半径大于所述球型测量棱镜反射面的半径；
4)在所述全站仪里输入当时的气象参数和球型测量棱镜的加常数，对球型测量棱镜的中心进行测距，取多次合格观测值的平均值，计为d；
5)观测球型测量棱镜顶点到防撞墙顶端处CPIII点的高差，计为h；
6)数据处理可以得出防撞墙顶端处CPIII点的高程HCPIII＝HP+A+(d+a+d*b)+r+h。
将地面水准点高程精确传递到高架桥上的装置，包括全站仪、三脚架和测量棱镜，还包括带通孔的平板和测钉，所述测量棱镜为球型测量棱镜，所述球型测量棱镜安装在所述平板的通孔上，在所述测钉上通过所述三脚架架设所述全站仪，所述测钉的高程起算点、全站仪视准轴、球型测量棱镜中心处于同一铅垂线上，所述通孔半径小于所述球型测量棱镜的半径，所述通孔半径大于所述球型测量棱镜反射面的半径。
本发明的有益效果是：可以方便的解决水准高程直接上桥的难题，并且精确度高，对观测条件要求宽松，容易操作。
附图说明
图1是本发明方法的示意图。
图2是本发明的平板的主视图。
图3是图2的俯视图。
图4是本发明的测钉的主视图。
具体实施方式
如图1所示，高架桥上的两个桥墩2之间的箱梁1都预留了多个排水孔3，根据排水孔孔径或两个箱梁1之间的梁缝加工一张平板4，平板中央开一通孔用于放置球型测量棱镜5，通孔半径小于球型测量棱镜的半径，通孔半径大于球型测量棱镜反射面的半径。
如图2和图3所示，上述平板4最好采用金属圆形平板，其上设置有三个着地点9，三个着地点9等角度设置，三个着地点9可以确定一个唯一的平面。上述球型测量棱镜5可采用申请号为2008103046073的球型测量棱镜。
在高架桥排水孔或梁缝正下方的地面上预埋一枚测钉6，如图4所示，测钉6的高程值利用水准仪、水准尺及水准尺适配器等工具从地面已知高程的水准点上精确的引入，在测钉6上利用精密对中三脚架7架设全站仪8。预埋测钉6目的是让此起算点高程稳定可靠，也方便架设全站仪8，精密对中三脚架7可采用专利号为200720079847.9的精密对中三脚架。
测量时取下全站仪8的提手，在全站仪望远镜的目镜处安装上弯管目镜，将全站仪望远镜转动到铅垂方向，将球型测量棱镜反射面朝下放置在金属平板中的通孔中，金属平板三个着地点9朝下放置在排水孔处，根据全站仪弯管目镜中的图像移动平板4，将球型测量棱镜5的中心移动到全站仪8的铅垂方向上。此时测钉6的高程起算点、全站仪视准轴、球型测量棱镜中心均处于同一铅垂线上，然后利用水准仪和水准尺等工具将球型测量棱镜中心的高程传递到防撞墙顶端处CPIII点上。
本发明的具体步骤如下：
1)在需要将高程传递到桥上的地方选择一个排水孔或梁缝，通过此排水孔或梁缝能看到地面上。
2)使用垂球或全站仪的激光对点器将排水孔或梁缝的有效孔径或间距的中心投射到地面上，在此处修建一个简易的水泥观测墩，在观测墩上预埋一枚测钉，使测钉的中心与排水孔的有效孔径的中心或梁缝的中心基本在一条铅垂线上，偏差控制在2cm以内。假设此点为P，使用水准仪就近从已知高程的水准点引测P的高程，计为HP。
3)使用固定高度的精密对中三脚架在P点上架设全站仪。在全站仪目镜上安上弯管目镜，将全站仪的天顶距读数调到零，即将全站仪望远镜转动到铅垂方向，这时全站仪的视准轴指向天顶方向。
4)桥上的操作者将金属平板放在排水孔或梁缝上，金属平板的圆孔位于排水孔或梁缝中央，在金属平板的圆孔上放上球型测量棱镜，球型测量棱镜反射面朝下。桥上的操作者听从桥下仪器观测者的指挥移动金属平板，最终使球型棱镜中心与全站仪的十字丝中心重合。金属平板到位后，检查金属平板是否稳固，不能有翘动。
5)桥下仪器观测者在全站仪里输入当时的气象参数和球型测量棱镜的加常数，对桥上的球型测量棱镜中心进行测距，并进行多次观测，各次观测值的互差不能超过0.2mm，最后观测结果取多次合格观测值的平均值，计为d。
6)桥上操作者使用水准仪观测金属平板上球型测量棱镜顶点到防撞墙顶端处CPIII点的高差，计为h。
7)数据处理可以得出防撞墙顶端处CPIII点的高程HCPIII＝HP+A+(d+a+d*b)+r+h
式中：A：仪器高(包括精密对中三脚架和全站仪)，出厂时给出；
r：球型测量棱镜的半径；
a：全站仪鉴定报告中的加常数；
b：全站仪鉴定报告中的乘常数。
Claims (7)
1.将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)将排水孔的有效孔径或梁缝间距的中心投射到地面上，在此预埋一枚测钉，此点为P，使测钉的中心与排水孔的有效孔径的中心或梁缝间距的中心在一条铅垂线上，使用水准仪从已知高程的水准点引测P的高程，计为HP；
2)使用三脚架在P点上架设全站仪，在全站仪目镜上安上弯管目镜，将全站仪望远镜转动到铅垂方向；
3)将平板放在排水孔或梁缝上，所述平板的通孔位于所述排水孔或梁缝中央，在所述平板的通孔上放上球型测量棱镜，所述球型测量棱镜反射面朝下，使所述球型测量棱镜中心与所述全站仪的十字丝中心重合，所述通孔半径小于所述球型测量棱镜的半径，所述通孔半径大于所述球型测量棱镜反射面的半径；
4)在所述全站仪里输入当时的气象参数和球型测量棱镜的加常数，对球型测量棱镜的中心进行测距，取多次合格观测值的平均值，计为d；
5)观测球型测量棱镜顶点到防撞墙顶端处CPIII点的高差，计为h；
6)数据处理可以得出防撞墙顶端处CPIII点的高程HCPIII＝HP+A+(d+a+d*b)+r+h
式中：A：仪器高；
r：球型测量棱镜的半径；
a：全站仪鉴定报告中的加常数；
b：全站仪鉴定报告中的乘常数。
2.如权利要求1所述的将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法，其特征在于，所述平板为金属圆形平板。
3.如权利要求1所述的将地面水准点高程精确传递到高架桥上的测量方法，其特征在于，所述三脚架为精密对中三脚架。
4.将地面水准点高程精确传递到高架桥上的装置，包括全站仪、三脚架和测量棱镜，其特征在于，还包括带通孔的平板和测钉，所述测量棱镜为球型测量棱镜，所述球型测量棱镜安装在所述平板的通孔上，在所述测钉上通过所述三脚架架设所述全站仪，所述测钉的高程起算点、全站仪视准轴、球型测量棱镜中心处于同一铅垂线上，所述通孔半径小于所述球型测量棱镜的半径，所述通孔半径大于所述球型测量棱镜反射面的半径。
5.如权利要求4所述的将地面水准点高程精确传递到高架桥上的装置，其特征在于，所述三脚架为精密对中三脚架。
6.如权利要求4所述的将地面水准点高程精确传递到高架桥上的装置，其特征在于，所述平板为金属圆形平板。
7.如权利要求4所述的将地面水准点高程精确传递到高架桥上的装置，其特征在于，所述平板上设置有三个着地点，三个着地点确定一个唯一的平面。
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