专利名称：便携式gps-rtk快速辅助测量墙角点装置及其测量方法
技术领域：
本发明涉及一种辅助测量墙角点装置及其测量方法，具体涉及一种便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置及其测量方法。
背景技术：
基于RTK模式下的GPS测量定位技术，以实时定位、施测灵活和高效率等优点被广泛应用于地形测绘、地籍测量、工程测量和土地利用规划等工程建设中。深受广大测量工作者的喜爱。然而在应用RTK测量定位方法测定房屋等建筑物(构筑物)墙角点时却遇到了非常大的困难。问题一是由于建筑物本身高度的遮挡影响使RTK接收机天线不能同时接收到4颗(或4颗以上)GPS卫星的信号，也就无法实时地测定和计算出房屋等建筑物(构筑物)的墙角点坐标，或者测定出的坐标数据解算精度很差，远远满足不了相应规范或工程建设的要求；问题二是由于GPS-RTK接收机天线都是具有一定尺寸的几何外形，从而使GPS-RTK接收机与建筑物(构筑物)的墙角点无法完全靠近，致使测定结果产生较大的误差，当进行大比例尺地形测绘时也满足不了相应规范的要求；问题三是目前墙角点的点位高程值通过GPS-RTK测量是无法得到的，所以当有些时候需要测量墙角点高程时，GPS-RTK测量则无法办到。目前在进行墙角点测量方法，如地形测绘中的居民地测绘、地籍测量等，一般都是通过GPS-RTK结合全站仪来测量，而测量的主要仪器是全站仪。这样就大大降低了测量的效率，增加了测量人数，从而使得测量的人力、物力、财力大大增加。也有专家学者提出了仅利用GPS-RTK进行墙角点测量的方法，如通过测量房屋墙角的延长线上的多点坐标和距离用解线性方程或者三角计算的方法来计算求解墙角点坐标，此方法在测量外业上需要测量的点位比较多，在内业上计算也相对繁琐，而且最终也只能解算出该点的平面坐标；以上问题严重地影响了 GPS-RTK在地形图测绘、地籍测量等工程建设中的广泛应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置及其测量方法，以解决在建筑物(构筑物)测量墙角点过程中因其本身高度的遮挡使接收机无法接收到满足测量条件的卫星信号、RTK接收机的几何外形使其无法贴紧建筑物进行测量而使测量结果误差较大、在RTK接收机测量过程中墙角点高程无法测量的问题。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明所述便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置包括V形挡板、连接板、外尺、内尺、上限位片、下限位片、限位螺栓、两个V形固定框和四个支撑片，所述V形挡板包括第一挡板和第二挡板，第一挡板和第二挡板垂直设置并制成一体，所述每个V形固定框的两端各连接有一个支撑片，每个V形固定框和其连接的两个支撑片连接为一体，两个V形固定框安装在连接板的上端面上，第一挡板与所述一个V形固定框上的两个支撑片固定连接，第二挡板与另一个所述V形固定框上的两个支撑片固定连接，连接板的下端面的中心固定连接有内尺，内尺外套装有外尺，外尺和内尺均为圆筒形且筒壁均有刻度，外尺为空心结构的圆筒，外尺的上端面上设置有上限位片，外尺与上限位片制成一体，上限位片上加工有一个通孔，外尺的下端加工有连接口，连接口连接有GPS-RTK接收机的对中杆，内尺为实心结构的圆筒，内尺的筒壁沿长度方向上加工有一道凹槽，内尺的底部端面上设有下限位片，内尺与下限位片制成一体，通孔的直径大于内尺的直径并小于下限位片的直径，限位螺栓穿过外尺的筒壁安装在内尺的凹槽上。本发明测量墙角点的测量方法，按照以下步骤实现第一步准备工作，任意选取房屋的一个地面墙角点Q，并在墙角点Q的正上方合适的位置选取一个墙角点N，将第一挡板和第二挡板贴紧在此墙角点N处，调整内尺和外尺之间的距离，搜索能够满足测量条件的GPS-RTK卫星信号的内外尺延长线上任意选取的一点设置为A点，将连接口与GPS-RTK接收机的对中杆连接，整平GPS-R TK接收机的对中杆，使外尺与GPS-RTK的对中杆处于垂直状态；第二步进行GPS-RTK测量，并对GPS-RTK测量数据进行自动存储，记录步骤一中所述A点坐标(XA，Ya, Ha)，同时记录便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的长度Saq ；第三步将便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置处于竖直状态，使V形挡板与地面接触，从而来测量从地面墙角点Q到第一挡板和第二挡板贴紧的墙角处点N的高差Hqn和外尺的连接口与GPS-RTK接收机的对中杆连接交点M到地面点A的高差Ham ；第四步重复第一步到第三步，利用便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置在QA连线的延长线上继续测量任意点B和点C，并同时记录下便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的长度Sbq和Saj ;测量B点时紧贴在墙角上V形挡板的位置到地面墙角点Q的高差和测量C点时紧贴在墙角上V形挡板的位置到地面墙角点Q的高差；以及与之对应的测量B点时外尺的连接口与GPS-RTK的对中杆连接处交点到地面B点的高差和测量C点时外尺的连接口与GPS-RTK的对中杆连接处交点到地面C点的高差；第五步计算墙角点平面坐标利用GPS-RTK采集和记录的测量点A (XA，\，Ha)、B (XB, Yb, Hb) ,C (Xc, Yc, Hc)和所需要观测的遮挡信号的墙角点Q点的平面坐标共线，可根据A、B两点的平面坐标和到墙角点的距离SAQ，Sbq计算出墙角点Q的平面坐标，具体计算式是
先通过A、B两点平面坐标进行坐标反算，利用公式 =arctan计算出直线BA的
坐标方位角a BA，然后再根据B点平面坐标和BQ的距离Sbq进行坐标正算，利用公式Xq =XB+SBQ cos a BA及Yq = Yb+Sbq sin a BA算出墙角点Q的平面坐标；再根据A、C两点平面坐标和到墙角点的距离SAQ，Scq计算出墙角点Q的平面坐标，并根据两次计算检验Q点平面坐标，若两组坐标之差在限差之内，可取其平均值作为最后结果；若不在限差之内，重新测量A、B、C三点直至两组坐标之差在限差之内；第六步计算墙角点高程坐标，以通过测量点A来计算墙角点Q点高程为例，利用GPS-RTK采集并记录的测量点A (Xa，Ya，Ha)的高程坐标Ha、从地面墙角点Q点到第一挡板和第二挡板贴紧的墙角处点N的高差Hqn以及外尺的连接口与GPS-RTK接收机的对中杆连接交点M到地面A点的高差Ham,来计算墙角点Q的高程H值；Q点的高程等于A点高程加上外尺的连接口与GPS-RTK接收机的对中杆连接交点M到地面A的高差Ham，再减去从地面墙角点Q到第一挡板和第二挡板贴紧的墙角处点N的高差Hqn，即利用公式Hq = Ha+Ham-Hqn计算出即可，同理可利用B、C两点的高程H值来计算墙角点Q的高程H值，使之对墙角点高程进行检核，若两组高程之差在限差之内，可取其平均值作为最后结果；若两组高程之差不在限差之内，重新测量直至两组高程之差在限差之内。本发明具有以下有益效果本发明运用便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置来测量墙角点的平面和高程的坐标。第一挡板和第二挡板垂直设置并制成一体，V形挡板的设置可以使整个辅助测量墙角点装置紧贴在墙角上，外尺的连接口与GPS-RTK的接收机的对中杆连接，通过调节内外尺的长度来测量距离，使测量过程可顺利接收到满足GPS-RTK接收机测量条件的卫星数并且不再受GPS-RTK接收机几何结构的限制，测量结果快速准确；圆筒形内尺可从圆筒形外尺内抽出，从而通过调节内外尺之间的距离来搜寻能够满足测量条件的接收卫星信号，通过对测定数据进行计算、比较和分析，得出建筑物(构筑物)的相关数据；本发明解决了利用GPS-RTK接收机测量墙角点的高程测量问题，通过本发明 的测量装置使GPS-RTK接收机摆脱了对测量墙角点工作的限制，拓宽了 GPS-RTK的应用范围，跟其它测量墙角点方法相比较，本发明节省了利用其它方法测量墙角点所需的大量的人力、物力和财力。
图I是本发明的便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的主视结构示意图，图2是上限位片的结构示意图，图3是本发明的便携式GPS-RTK快速辅助测量方法的俯视图，图4是本发明的便携式GPS-RTK快速辅助测量方法的立体图，图5为图I的右视图，图具体实施方式
六的平面示意图，图具体实施方式
六的立体示意图，图8是下限位片的结构示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图I、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8说明本实施方式，本实施方式所述便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置包括V形挡板I、连接板2、外尺3、内尺4、上限位片5、下限位片6、限位螺栓7、两个V形固定框8和四个支撑片9，所述V形挡板I包括第一挡板1-1和第二挡板1-2，第一挡板1-1和第二挡板1-2垂直设置并制成一体，所述每个V形固定框8的两端各连接有一个支撑片9，每个V形固定框8和其连接的两个支撑片9连接为一体，两个V形固定框8安装在连接板2的上端面上，第一挡板1-1与所述一个V形固定框8上的两个支撑片9固定连接，第二挡板1-2与另一个所述V形固定框8上的两个支撑片9固定连接，连接板2的下端面的中心固定连接有内尺4，内尺4外套装有外尺3，外尺3和内尺4均为圆筒形且筒壁均有刻度，外尺3为空心结构的圆筒，外尺3的上端面上设置有上限位片5，外尺3与上限位片5制成一体，上限位片5上加工有一个通孔10，外尺3的下端加工有连接口 12，连接口 12连接有GPS-RTK接收机的对中杆，内尺4为实心结构的圆筒，内尺4的筒壁沿长度方向上加工有一道凹槽11，内尺4的底部端面上设有下限位片6，内尺4与下限位片6制成一体，通孔10的直径大于内尺4的直径并小于下限位片6的直径，限位螺栓7穿过外尺3的筒壁安装在内尺4的凹槽11上。本实施方式所述的GPS-RTK接收机为外购市售的产品，属于现有技术范畴，所述连接口 12为U形连接口。
具体实施方式
二 结合图I和图5说明本实施方式，本实施方式所述两个V形固定框8以连接板2的上端面上的中心线为对称轴分别安装在连接板2的上端面表面上。这样设置能够保证本发明的便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的稳定性，减小测量结果的误差，其它组成的连接 关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图I和图5说明本实施方式，本实施方式所述内尺4固定连接在连接板2的中心处。这样设置是为了使内尺位于第一挡板1-1和第二挡板1-2的夹角中线的反向延长线上，使测量数据精准，便于数据处理，从第一挡板1-1与第二挡板1-2的交点处直至连接板2的下端面之间的距离为固定值，外尺的刻度值以此固定值为起始值，内尺值以外尺值的最大刻度为起始值，这样设置便于测量时读取距离数据，其它组成的连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图I说明本实施方式，本实施方式所述外尺3和内尺4的筒壁上刻度总量程均为100厘米-150厘米。其它组成的连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五结合图2、图3和图8说明本实施方式，本实施方式利用权利要求I所述的装置测量墙角点的测量方法，所述方法按照以下步骤实现第一步准备工作，任意选取房屋的一个地面墙角点Q，并在墙角点Q的正上方合适的位置选取一个墙角点N，将第一挡板1-1和第二挡板1-2贴紧在此墙角点N处，调整内尺4和外尺3之间的距离，搜索能够满足测量条件的GPS-RTK卫星信号的内外尺延长线上任意选取的一点设置为A点，将连接口 12与GPS-RTK接收机的对中杆连接，整平GPS-RTK接收机的对中杆，使外尺3与GPS-RTK的对中杆处于垂直状态；第二步进行GPS-RTK测量，并对GPS-RTK测量数据进行自动存储，记录步骤一中所述A点坐标(XA，Ya, Ha)，同时记录便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的长度Saq ；第三步将便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置处于竖直状态，使V形挡板I与地面接触，从而来测量从地面墙角点Q到第一挡板1-1和第二挡板1-2贴紧的墙角处点N的高差Hqn和外尺3的连接口 12与GPS-RTK接收机的对中杆连接交点M到地面点A的高差 Ham ;第四步重复第一步到第三步，利用便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置在QA连线的延长线上继续测量任意点B和点C，并同时记录下便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的长度Sbq和Saj ;测量B点时紧贴在墙角上V形挡板I的位置到地面墙角点Q的高差和测量C点时紧贴在墙角上V形挡板I的位置到地面墙角点Q的高差；以及与之对应的测量B点时外尺3的连接口 12与GPS-RTK的对中杆连接处交点到地面B点的局差和测量C点时外尺3的连接口 12与GPS-RTK的对中杆连接处交点到地面C点的局差；第五步计算墙角点平面坐标利用GPS-RTK采集和记录的测量点A (XA，\，Ha)、B (XB, Yb, Hb) ,C (Xc, Yc, Hc)和所需要观测的遮挡信号的墙角点Q点的平面坐标共线，可根据A、B两点的平面坐标和到墙角点的距离SAQ，Sbq计算出墙角点Q的平面坐标，具体计算式是
先通过A、B两点平面坐标进行坐标反算，利用公式
权利要求
1.一种便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置及其测量方法，其特征在于所述便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置包括V形挡板(I)、连接板(2)、外尺(3)、内尺⑷、上限位片(5)、下限位片(6)、限位螺栓(7)、两个V形固定框(8)和四个支撑片(9)，所述V形挡板(I)包括第一挡板(1-1)和第二挡板(1-2)，第一挡板(1-1)和第二挡板(1-2)垂直设置并制成一体，所述每个V形固定框(8)的两端各连接有一个支撑片(9)，每个V形固定框(8)和其连接的两个支撑片(9)连接为一体，两个V形固定框(8)安装在连接板(2)的上端面上，第一挡板(1-1)与所述一个V形固定框(8)上的两个支撑片(9)固定连接，第二挡板(1-2)与另一个所述V形固定框(8)上的两个支撑片(9)固定连接，连接板(2)的下端面的中心固定连接有内尺(4)，内尺(4)外套装有外尺(3)，外尺(3)和内尺(4)均为圆筒形且筒壁均有刻度，外尺(3)为空心结构的圆筒，外尺(3)的上端面上设置有上限位片(5)，外尺(3)与上限位片(5)制成一体，上限位片(5)上加工有一个通孔(10)，外尺(3)的下端加工有连接口(12)，连接口(12)连接有GPS-RTK接收机的对中杆，内尺⑷为实心结构的圆筒，内尺(4)的筒壁沿长度方向上加工有一道凹槽(11)，内尺(4)的底部端面上设有下限位片(6)，内尺⑷与下限位片(6)制成一体，通孔(10)的直径大于内尺⑷的直径并小于下限位片(6)的直径，限位螺栓(7)穿过外尺(3)的筒壁安装在内尺⑷的凹槽(11)上。
2.根据权利要求I所述的便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置，其特征在于所述两个V形固定框(8)以连接板(2)的上端面上的中心线为对称轴分别安装在连接板(2)的上端面表面上。
3.根据权利要求I所述的便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置，其特征在于所述内尺(4)固定连接在连接板(2)的中心处。
4.根据权利要求I所述的便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置，其特征在于所述外尺(3)和内尺(4)的筒壁上刻度总量程均为100厘米-150厘米。
5.一种利用权利要求I所述的装置测量墙角点的测量方法，其特征在于，所述方法按照以下步骤实现 第一步准备工作，任意选取房屋的一个地面墙角点Q，并在墙角点Q的正上方合适的位置选取一个墙角点N，将第一挡板(1-1)和第二挡板(1-2)贴紧在此墙角点N处，调整内尺(4)和外尺(3)之间的距离，搜索能够满足测量条件的GPS-RTK卫星信号的内外尺延长线上任意选取的一点设置为A点，将连接口(12)与GPS-RTK接收机的对中杆连接，整平GPS-RTK接收机的对中杆，使外尺(3)与GPS-RTK的对中杆处于垂直状态； 第二步进行GPS-RTK测量，并对GPS-RTK测量数据进行自动存储，记录步骤一中所述A点坐标(XA，Ya, Ha)，同时记录便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的长度Saq ； 第三步将便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置处于竖直状态，使V形挡板(I)与地面接触，从而来测量从地面墙角点Q到第一挡板(1-1)和第二挡板(1-2)贴紧的墙角处点N的高差Hqn和外尺(3)的连接口(12)与GPS-RTK接收机的对中杆连接交点M到地面点A的闻差Ham ; 第四步重复第一步到第三步，利用便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置在QA连线的延长线上继续测量任意点B和点C，并同时记录下便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置的长度Sbq和Saj ;测量B点时紧贴在墙角上V形挡板(I)的位置到地面墙角点Q的高差和测量C点时紧贴在墙角上V形挡板(I)的位置到地面墙角点Q的高差；以及与之对应的测量B点时外尺(3)的连接口(12)与GPS-RTK的对中杆连接处交点到地面B点的高差和测量C点时外尺(3)的连接口(12)与GPS-RTK的对中杆连接处交点到地面C点的高差;第五步计算墙角点平面坐标利用GPS-RTK采集和记录的测量点A (XA，Ya, Ha) ,B (Xb,Yb, Hb), C (Xc, Yc, Hc)和所需要观测的遮挡信号的墙角点Q点的平面坐标共线，可根据A、B两点的平面坐标和到墙角点的距离SAQ，Sbq计算出墙角点Q的平面坐标，具体计算式是先通过A、B两点平面坐标进行坐标反算，利用公式 =arctan计算出直线BA的坐标方位角a BA，然后再根据B点平面坐标和BQ的距离Sbq进行坐标正算，利用公式Xq =XB+SBQ cos a BA及Yq = Yb+Sbq sin a BA算出墙角点Q的平面坐标；再根据A、C两点平面坐标和到墙角点的距离SAQ，Scq计算出墙角点Q的平面坐标，并根据两次计算检验Q点平面坐标，若两组坐标之差在限差之内，可取其平均值作为最后结果；若不在限差之内，重新测量A、B、C三点直至两组坐标之差在限差之内； 第六步计算墙角点高程坐标，以通过测量点A来计算墙角点Q点高程为例，利用GPS-RTK采集并记录的测量点A(Xa，Ya, Ha)的高程坐标Ha、从地面墙角点Q点到第一挡板(1-1)和第二挡板(1-2)贴紧的墙角处点N的高差Hqn以及外尺(3)的连接口(12)与GPS-RTK接收机的对中杆连接交点M到地面A点的高差Ham，来计算墙角点Q的高程H值；Q点的高程等于A点高程加上外尺(3)的连接口(12)与GPS-RTK接收机的对中杆连接交点M到地面A的高差Ham，再减去从地面墙角点Q到第一挡板(1-1)和第二挡板(1-2)贴紧的墙角处点N的高差Hqn，即利用公式Hq = Ha+Ham-Hqn计算出即可，同理可利用B、C两点的高程H值来计算墙角点Q的高程H值，使之对墙角点高程进行检核，若两组高程之差在限差之内，可取其平均值作为最后结果；若两组高程之差不在限差之内，重新测量直至两组高程之差在限差之内。
全文摘要
便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置及其测量方法，它涉及一种辅助测量墙角点装置及其测量方法。本发明的目的是为解决在建筑物(构筑物)测量墙角点过程中因其本身高度的遮挡使接收机无法接收到满足测量条件的卫星信号、RTK接收机的几何外形使其无法贴紧建筑物进行测量而使测量结果误差较大、在RTK接收机测量过程中墙角点高程无法测量的问题。本发明包括便携式GPS-RTK快速辅助测量墙角点装置及其测量方法，通过本发明中V形挡板贴紧墙角及外尺的连接口连接GPS-RTK接收机的对中杆来接收卫星信号实现测量建筑物(构筑物)相关数据的目的，其测量精度高，速度快，携带方便。本发明用于建筑物(构筑物)的墙角点测量。
文档编号G01S19/14GK102621559SQ20121010902
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月13日 优先权日2012年4月13日
发明者姜艳秋, 张为成, 贾俊乾, 邢立新 申请人:吉林大学