本發明屬于測量技術領域，尤其涉及一種可保證測量精度、避免無效測量、提高作業效率、專用于雙系統對向觀測復合水準儀的導線式測量方法。

背景技術：

傳統的水準測量裝置是由一個水準儀和兩個水準標尺組成。測量時先將兩個水準標尺分別置于地面上的a、b兩點，再將水準儀設置在a、b兩點的中間位置，利用整平后水準儀望遠鏡的水平視線分別照準讀取兩個水準標尺的標高數值，所測標高數值之差即為地面a、b兩點的水準高差，若已知其中一點的高程，即可由高差推算出另一點的高程。傳統水準測量裝置存在的主要不足是：（1）測量工作效率及可靠性低。在復雜的地形環境中實現水準儀和水準標尺三點之間位置的合理配置，往往耗費測量人員大量的精力和時間，影響測量效率；（2）測量受到地形環境限制。當遇到陡坡、坑洼、水塘、溝渠、溝壑、江河、山區等復雜地形環境時，往往不能將水準儀架設在兩個水準標尺的中間位置，導致水準測量無法實施。為了克服上述不足，專利申請號為201220611636.6的中國專利，公開了一種“對偶式觀測用尺儀合一復合水準儀”（以下簡稱復合水準儀），其結構是在柱形尺體的同一柱面上固定有與柱形尺體軸線平行的水準標尺及觀測單元（即傳統的水準儀），所述觀測單元視準軸與柱形尺體軸線垂直。其測量方法有如下步驟：安置儀器、同步整平、相互照準、對向觀測及雙向檢核等。可真正實現點對點的直接水準測量，無需費時費力地考慮水準儀和水準標尺位置距離的合理配置，提高了水準測量的工作效率及可靠性，水準測量的選點、布點不受地形環境限制，可以方便地在陡坡、坑洼、水塘、溝渠、溝壑、江河、山區等復雜地形環境下實施水準測量。

中國發明專利申請號為201310049994.1公開了一種“適用于復合水準儀的水準測量方法”，具體公開了測定復合水準儀i角（儀器參數之一）及徹底消除i角影響的方法。中國發明專利申請號為201410585033.7公開了一種“復合水準儀本方高度測定方法”，具體公開了如何精確測定觀測單元（即水準儀）自身的高度（儀器參數之一）及與i角聯合測定的方法，解決了儀器參數的精密確定問題。然而，上述專利所涉及的高差測量方法仍然沿用了傳統水準測量的兩點傳遞推進的導線式測量模式。采用復合水準儀進行的傳統兩點傳遞推進的導線式測量模式是按照下列步驟完成的：儀器參數信息測定：測定復合水準儀的高度、i角等性能參數；確定測段的起始測點及終止測點；安置儀器建立測站：在測段的起始測點及終止測點之間會設置大量的測點，稱為過渡測點（也稱為過渡水準點），從第一個測站開始，將兩個復合水準儀分別安置在測站的后測點及前測點上，如圖1、圖2所示，對測站k而言，測點稱為后測點及測點稱為前測點，后測點與前測點之間的距離為測站距離，最初建立該測站時的測站距離稱為初始測站距離，用表示。初始測站距離確定的原則是：不大于國家規范設定的距離限差（對四等測量，測站距離限差為150m）；保證復合水準儀a與復合水準儀b處于儀器的高差觀測范圍內（目前復合水準儀的高差觀測范圍為1.5m）。同步觀測之后計算兩個復合水準儀所測得有效高差值的平均值為本站高差。然后將本測站k后測點上的復合水準儀移至下一測站的前測點（上一站的前測點則轉為下一測站的后測點），繼續測量測站k+1的高差，依此類推，直至最后一個測站n及最后一個測點（即終止測點），計算各測站高差之和為本次正向測段高差（稱為往測高差）；然后再從最后一個測點（即原終止測點）起按同樣方法反向進行高差測量，直至返回原起始測點，再計算各測站高差之和為本次反向測段高差（稱為返測高差）。即傳統兩點傳遞推進的導線式測量模式必須沿導線往返一個來回進行水準測量，以形成往返測，進行往返閉合高差檢核。該測量模式所存在的最大的問題是：（1）當導線較長時，經常難以在有限的時間段內（例如一天以內）完成往返測、構成往返閉合，導致已有測量結果作廢；（2）在完成導線往返閉合之前，無法判斷成果是否合格，而一旦往返閉合之后高差檢核判斷為不合格，則已經完成的全部測量成果作廢，限制了水準測量整體效率的提高。

為了解決傳統兩點傳遞推進的導線式測量模式所存在的上述問題，中國專利號為201410044122.0的發明專利公開了一種“用于復合水準儀的三點閉合布設測量法”，具體公開了一種可隨時實現區域空間閉合檢核、保證測量精度、提高整體水準測量可靠性及效率的用于復合水準儀的三點閉合布設測量法。是將傳統的兩點導線式的水準測量推廣至三點閉合的面式水準測量，即水準測量點是按照每相鄰三個測量點的連線構成一個三角形且每相鄰三角形有一個或兩個公共水準測量點的方式設置，然后用三個復合水準儀依次對每三個相鄰水準測量點進行兩兩高差測量并以所構成的空間閉合區域（三角形）進行區域空間閉合高差檢核，得到符合閉合限差要求的高差測量結果，最后得到目標水準點的高程。由于在測量線路中形成多個連續的空間閉合區域，可充分滿足有限時間段內水準測量導線構成自身閉合的要求，并且在保證測量精度下可以隨測隨停，避免了不能在有限時間段內構成自身閉合而使測量成果無效的現象發生，有效提高了總體測量的工作效率。然而，使用三點閉合布設測量法仍存在如下問題：（1）需要增加儀器和人員數量，且工作量巨大，即人力物力成本高；（2）對地形條件要求高。換言之，除非有特別需求或區域性追求更高的精度和可靠性，否則，從經濟效益、工程需求及用戶實用的角度出發，三點閉合布設測量法不是復合水準儀首選的測量方法。

技術實現要素：

本發明是為了解決現有技術存在的上述技術問題，提供一種可保證測量精度、避免無效測量、提高作業效率、專用于雙系統對向觀測復合水準儀的導線式測量方法。

本發明的技術解決方案是：一種雙系統對向觀測復合水準儀的導線式測量方法，其特征在于按照如下步驟進行：

步驟1：儀器參數信息測定；

步驟2：確定測段的起始測點及終止測點，并將復合水準儀a置于起始測點；

步驟3：安置儀器建立測站；

步驟4：設定首次觀測次數；

步驟5：復合水準儀a和復合水準儀b分別按設定次數觀測讀數，并分別計算讀數誤差；

步驟6：判斷讀數誤差是否超限；

不超限進行步驟7；超限，則增加觀測次數，判斷觀測次數是否超過閾值m；如不超過m，返回步驟5，如超過m，移動前測點位置縮小測站距離，再判斷測站距離是否小于閾值,小于，則結束測量，否則，返回步驟3；

步驟7：計算復合水準儀a讀數均值作為a儀測站高差；計算復合水準儀b讀數均值作為b儀測站高差；計算兩儀測站高差互差；

步驟8：判斷是否超出限差;

不超出，進行步驟9；

超出，則增加觀測次數，再判斷觀測次數是否超過閾值m，如不超過m，返回步驟5，如超過m，移動前測點位置縮小測站距離，再判斷測站距離是否小于閾值,小于，則結束測量，否則，返回步驟3；

步驟9：計算兩儀測站高差的均值作為本測站的高差；

步驟10：計算復合水準儀a的累計測站高差；計算復合水準儀b的累計測站高差；

步驟11：計算兩儀的累計測站高差之差；

步驟12：判斷是否超出限差；

超出，移動前測點位置縮小測站距離，再判斷測站距離是否小于閾值,小于，則結束測量，否則，返回步驟3；

不超出，進行步驟13；

步驟13：計算各測站高差之和；

步驟14：判斷復合水準儀a是否設置在終止測點，否，則移動后測點上的復合水準儀，返回步驟3；是，結束測量。

本發明是針對雙系統對向觀測復合水準儀所提出的一體化三級誤差控制環檢核的智能化導線式測量方法，具體采用測站單儀檢核、測站雙儀互檢及多測站雙儀累計互檢，并通過調整觀測次數、調整測站距離等實時動態控制測量誤差，保證測站及測段的高差測量隨時隨地滿足其預設的精度要求，避免了傳統水準測量裝置經常出現的無效測量，提高了復合水準儀的作業效率和經濟效益。

附圖說明

圖1是本發明實施例的測段測站布置示意圖。

圖2是本發明實施例的復合水準儀a、b測點安置示意圖。

圖3是本發明實施例的流程圖。

具體實施方式

本發明的雙系統對向觀測復合水準儀的導線式測量方法如圖1、2、3所示，按照如下步驟進行：

步驟1：儀器參數信息測定：即按照現有技術的方法測定復合水準儀a、復合水準儀b的性能參數，如復合水準儀高度、i角等參數，應滿足復合水準儀的設計要求；

步驟2：確定測段的起始測點及終止測點，并將復合水準儀a置于起始測點；如圖1所示。

步驟3：安置儀器建立測站：即將兩個復合水準儀a、復合水準儀b分別安置在相鄰測點進行同步觀測即構成一個測站。對建立第一個測站而言，由于在步驟2中已將復合水準儀a置于起始測點，則僅需將復合水準儀b安置在相鄰測點即可。對建立第k個測站而言，如圖2所示。安置儀器后進行同步整平、相互照準對方標尺；

步驟4：設定首次觀測次數為5次；

步驟5：復合水準儀a按設定次數觀測讀數（觀測讀數是指：復合水準儀觀測單元的照準讀數，按現有技術經過i角、儀高等儀器參數信息改正后的數值），計算觀測讀數極差ra（最大觀測讀數-最小觀測讀數）；復合水準儀b按設定次數觀測讀數，計算讀數極差rb；也可分別計算觀測讀數的標準差及，觀測讀數的標準差及可依現有技術的公式計算；

步驟6：判斷讀數誤差是否超限；

判斷觀測讀數極差和是否超限，即判斷、，本實施例取，可按國家水準測量等級要求導出或經過大量實踐統計得出。亦可采用標準差進行判斷，即判斷，本實施例取，可按國家水準測量等級要求直接給出或經過大量實踐統計得出。

不超限進行步驟7；

超限，則增加觀測次數（可逐次增加，亦可按照一定步長增加），判斷觀測次數是否超過閾值m（本實施例取30次）；如不超過m，返回步驟5，如超過m，則移動前測點位置縮小測站距離，再判斷測站距離是否小于閾值，所述閾值可根據國家水準測量等級的距離要求按某種比例直接給出或經過大量實踐統計得出，本實施例中取，對應四等水準測量，m，；若小于，則說明測量條件差（一般是風大造成的），而過分縮小觀測距離會導致測量效率低下，應直接結束測量；否則，返回步驟3；

說明：上述步驟1~步驟6構成一級誤差控制環。

步驟7：計算復合水準儀a讀數均值作為測站a儀高差；計算復合水準儀b讀數均值作為測站b儀高差；計算兩儀測站高差互差；

步驟8：判斷是否超出限差;限差可按國家水準測量等級要求直接給出或經過大量實踐統計得出，本實施例取，

不超出，進行步驟9；

超出，則如步驟6增加觀測次數，再判斷觀測次數是否超過閾值m，如不超過m，返回步驟5，如超過m，移動前測點位置縮小測站距離，再判斷測站距離是否小于閾值，小于，則結束測量，否則，返回步驟3；

步驟9：計算本測站高差：即計算兩儀測站高差和的均值，，即本測站k的高差結果；

說明：上述步驟7~步驟9構成二級誤差控制環。

步驟10：計算復合水準儀a的測站累計高差；計算復合水準儀b的測站累計高差，即分別記算復合水準儀a、復合水準儀b從第一測站開始至所在測站k的累計高差：

步驟11：計算兩儀的測站累計高差之差；

步驟12：判斷是否超出限差：限差可按國家水準測量等級要求直接給出或經過大量實踐統計得出，本實施例取（l為累計的測站距離，即）；

超出，則移動前測點位置縮小測站距離，再判斷測站距離是否小于閾值，小于，則結束測量，否則，返回步驟3；

不超出，進行步驟13；

步驟13：計算各測站高差之和；

步驟14：判斷復合水準儀a是否設置在終止測點，否，即復合水準儀a還未到達終止測點，則移動本測站k的后測點上的復合水準儀，返回步驟3（安置所移動的復合水準儀至下一測站的前側點，建立新的測站）；是，結束測量。

建立測段測站時，以復合水準儀a（或復合水準儀b）從第一測點（即起始測點）至最后一個測點（即終止測點），可以保證測點（包含起始測點及終止測點）的總數n+1為奇數、測站的總數n為偶數，進一步保證高差測量的精準度。

說明：上述步驟10~步驟13構成三級誤差控制環。

由實施例可知，實施本發明只有以下兩種情況：（1）如能測量，就會測出合格的成果；（2）如因測量條件差不能測量，則直接放棄本次測量。可有效避免傳統導線模式測量時所出現的無效測量，有效提高水準測量的工作效率。