[发明专利]一种全站仪不整平自由测站测量方法

说明书

本发明公开了一种全站仪不整平自由测站测量方法，包括步骤：S1.获取全站仪在整平空间直角坐标系和不整平空间直角坐标系中测量时的n个公共点坐标；S2.对n个公共点坐标进行重心化处理；S3.将重心化处理后的n个公共点坐标代入基于布尔沙的空间坐标转换模型中，得到不整平自由测量的空间坐标转换模型；S4.解算出不整平自由测量的空间坐标转换模型的尺度比例因子k的最小均方估计；……；S7.评估不整平自由测量的空间坐标转换模型的精度。本发明公开的全站仪不整平自由测站测量三维坐标转换算法，转换精度更高，且无需迭代，计算更加简便，适用于在任意旋转角的情形下进行三维坐标转换。

技术领域

本发明涉及轨道检测技术领域，具体为一种全站仪不整平自由测站测量方法。

背景技术

全站仪自由测站测量已被广泛的应用到各个工程领域，发挥了很大的作用。全站仪自由测站测量技术从德国引进后，打破了传统测量模式，极大地提高了测量效率。全站仪自由测站测量其实指的是全站仪可以随意架设在某个地方，不需要对全站仪进行对中，只要对全站仪进行整平操作后就可以测量了。这种测量方式是以每一个测站建立一个对应的全站仪独立坐标系，不同的观测站具有不同的测站坐标系，所以全站仪在自由测站时可以自由架设仪器，以任意方向可为坐标北方向。由全站仪自由测站测量原理可知，全站仪在测量之前必须对其进行整平操作，而现如今，随着技术的进步，对测量人员的工作效率要求越来越高。例如，在高速铁路轨道运营维护期间，由于轨道在高速列车的长期重复施压和冲击下，将会导致轨道的横向和垂向发生变形和扭曲，从而影响轨道的平顺性，使得轨道处于不安全的状态，所以需要按时对轨道进行相应的检修工作。但是在高速铁路运营期间，轨道的检测和维护工作需要在有限的“天窗”时间内完成。为了更好更快的完成维护任务，此时需要更高的测量效率。如果无需对全站仪进行整平就能进行测量，那么将会显著地提高工作人员的测量效率、降低工作成本。

本发明公开的一种全站仪不整平自由测站测量方法，用于解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全站仪不整平自由测站测量方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种全站仪不整平自由测站测量方法，包括步骤：

S1.获取全站仪在整平空间直角坐标系和不整平空间直角坐标系中测量时的n个公共点坐标；

S2.对n个公共点坐标进行重心化处理；

S3.将重心化处理后的n个公共点坐标代入基于布尔沙的空间坐标转换模型中，得到不整平自由测量的空间坐标转换模型；

S4.解算出不整平自由测量的空间坐标转换模型的尺度比例因子k的最小均方估计；

S5.解算出不整平自由测量的空间坐标转换模型的旋转矩阵R和尺度比例因子k；

S6.解算出不整平自由测量的空间坐标转换模型的平移参数ΔX、ΔY、ΔZ；

S7.评估不整平自由测量的空间坐标转换模型的精度。

优选的，所述S1中n个公共点坐标表示为(X_i，Y_i，Z_i)和(X_i'，Y_i'，Z_i')，i＝1，2，…，n(n≥3)。

优选的，所述S3中基于布尔沙的空间坐标转换模型表示为：