[发明专利]球体测角法测量三维坐标的方法

摘要

本发明涉及距离测量技术领域，特别是一种球体测角法测量三维坐标的方法，该方法运用球体和测角仪器，按照测量计算点与点的三角关系、测量计算点与线的关系的步骤，测量计算得出三维坐标。该方法有利于对被测点的各种距离参数进行非接触测量，测量简便，测量精度高。

主权项

一种球体测角法测量三维坐标的方法，其特征在于：运用球体和测角仪器，按照测量计算点与点的三角关系、测量计算点与线的关系的步骤，测量计算得出三维坐标；测量点与点的关系的步骤是：步骤1：取一测量点B，并在测量点B设置一测角仪器，所述测角仪器的镜心B’与测量点B在同一铅垂线上，在被测点A设置一半径已知为r的球体，所述球体的球心A’与被测点A在同一铅垂线上；步骤2：测量计算所述镜心A’与球心B’之间的直线距离：利用所述测角仪器分别测量镜心B’到测球下边缘的切线P1与水平面所成夹角α1以及镜心B’到测球上边缘的切线P2与水平面所成夹角α2；计算得到切线P1、P2之间夹角C的大小为(α2‑α1)，并按如下公式计算所述镜心A’与球心B’之间的直线距离L0：    L0 = r / sin(C/2)步骤3：测量计算所述镜心A’与球心B’之间的水平距离XA’B’和高差YA’B’：计算得到直线A’B’与水平面所成夹角D的大小为(α1+α2)/2；按如下公式计算所述镜心A’与球心B’之间的水平距离XA’B’和高差YA’B’：    XA’B’ = L0×cos D    Y A’B’= L0×sin D步骤4：测量计算被测点A与测量点B之间的水平距离XAB、高差YAB和直线距离LAB：水平距离XAB与水平距离XA’B’相等；按如下公式计算高差YAB：    YAB=Y A’B’+Y B’B+ Y A’A上式中，Y B’B表示镜心B’与测量点B之间的竖直距离，镜心B’高于测量点B时Y B’B为正值，否则为负值；Y A’A表示球心A’与被测点A之间的竖直距离，球心A’低于被测点A时Y A’A为正值，否则为负值；按如下公式计算直线距离LAB：    LAB = ( XAB2 + YAB2 )1/2步骤5：已知稳定点O的高程，测量计算测量点B、被测点A的绝对高程：利用水准测量仪器测量稳定点O与测量点B的高差，并按如下公式计算测量点B、被测点A的高程：    HB=HO+YOB    HA=HB+YAB上式中，HO表示稳定点O的高程，HB表示测量点B的高程，HA表示测量点A的高程，YOB表示稳定点O与测量点B的高差，稳定点O低于测量点B时YOB为正值，否则为负值；测量计算点与线的关系，得出三维坐标的步骤是：由两个稳定点O、O1设立基线OO1，测量两稳定点的距离、高程和坐标，或自设坐标系，测量计算未知点的三维坐标；将测角仪器设于O，球体设于M点，根据上述测量点与点的关系的步骤，及OM与基线OO1的夹角α3进行计算，得出M点的三维坐标；同理，可测得任意点N的三维坐标。