基于全站仪监测系统的高程数据处理方法，（1）利用全站仪测量得到的测站点到基准点的垂直角和斜距，斜距经过气象改正后，计算测站点到基准点之间的三角高差；（2）建立最小二乘平差的误差方程式；（3）列出所有基准点高差的误差方程式；（4）利用最小二乘准则，得出法方程；（5）解法方程，得到测站点的高程和当时的球气差参数。（6）计算各变形点高程。本发明专利技术与现有技术相比具有如下优点：测站点位置的设置可以根据现场情况选择最佳设置点，不受测站点是否位于变形区影响，极大增加测站点设置的灵活性。可以获得各观测周期球气差参数，进而得到垂直折光系数。极大削弱了垂直折光对三角高差观测的影响，提高了垂直位移测量精度。提高了垂直位移测量精度。提高了垂直位移测量精度。
【技术实现步骤摘要】
基于全站仪监测系统的高程数据处理方法
[0001]本专利技术属于一种全站仪三维变形监测方法中垂直位移数据处理方法。
技术介绍
[0002]随着我国基础设施建设的快速发展，大坝、桥梁、隧道等重要构筑物的运行安全变得越来越重要，保证运行安全的重要工作之一就是定期对构筑物的水平位移和垂直位移进行监测。
[0003]目前测量上常用能同时进行水平位移和垂直位移测量的手段主要有GNSS法和全站仪法。而全站仪法由于设站方便灵活、成本低使用非常广泛。但由于大气垂直折光的存在，对全站仪垂直角测量会产生系统误差，全站仪法在垂直位移监测方面精度通常会低于平面位移监测精度。现实工作中这一影响在100米距离内可达到3
‑
5mm。这对于高精度的变形监测是不可接受的。
[0004]为提高垂直监测精度，有人提出采用观测值差分的方法，既通过测站点到基准点之间观测值的变化值作为改正基数，来改正测站点到监测点之间的观测值，这种方法的前提要求测站点必须为远离变形区的稳定点，这极大限制了测站点布点位置的灵活性。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供数据处理方法，基于基准点高程数据，利用三角观测高差，将球气差作为未知参数列误差方程，通过最小二乘原理，解算球气差参数。这种方法测站点布点位置也可以位于变形区，以增加测站点布点位置的灵活性，同时解决大气垂直折光对垂直位移测量的影响问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的数据处理方法包括以下步骤：
[0007](1)利用全站仪测量得到的测站点到基准点的垂直角和斜距，斜距经过气象改正后，计算测站点到基准点之间的三角高差h
i
＝S
i
sinα
i
+I
‑
V。其中S
i
为测站点J到基准点i之间的经气象改正后的斜距；α
i
为测站点J到基准点i之间的垂直角；I为测站点J的仪器高，V为基准点i点的棱镜高，通常全站仪自动化监测系统安装后固定不动，I和V可以取0.0；
[0008](2)建立最小二乘平差的误差方程式：其中v
i
为三角高差h
i
的误差改正数；H
J
为测站点J的高程，为待求参数；H
i
为基准点i点的高程，为已知参数；C为球气差待求参数，S
i
为测站点J到i点之间的距离。对应观测值的权可取为
[0009](3)利用(2)中的原理，列出所有基准点高差的误差方程式。设有n个基准点，写成矩阵形式为：设
[0010](4)利用最小二乘准则v
T
Pv＝min下，得出法方程N
·
x＝u；其中N＝A
T
PA、u＝A
T
Pl
[0011](5)解法方程可得：x＝N
‑1u,Q
xx
＝N
‑1，求出x就得到测站点的高程H
J
和当时的球气差参数C。
[0012](6)利用计算各变形点高程。
[0013]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
[0014]测站点位置的设置可以根据现场情况选择最佳设置点，不受测站点是否位于变形区影响，极大增加测站点设置的灵活性。可以获得各观测周期球气差参数，进而得到垂直折光系数。极大削弱了垂直折光对三角高差观测的影响，提高了垂直位移测量精度。
附图说明
[0015]图1为本专利技术中监测点和基准点的图示原理图。
具体实施方式
[0016]为了使本专利技术目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。
[0017]基于全站仪监测系统的高程数据处理方法，包括以下步骤：
[0018]步骤(1)利用全站仪测量得到的测站点到基准点的垂直角和斜距，斜距经过气象改正后，计算测站点到基准点之间的三角高差h
i
＝S
i sinα
i
+I
‑
V。其中S
i
为测站点J到基准点i之间的经气象改正后的斜距；α
i
为测站点J到基准点i之间的垂直角；I为测站点J的仪器高，V为基准点i点的棱镜高，通常全站仪自动化监测系统安装后固定不动，I和V可以取0.0。
[0019]图1中测站点上安装全站仪，监测点和基准点上安装测量棱镜；每观测周期测量时全站仪按多测回测角观测全部基准点和监测点上的棱镜，这样能保证基准点和监测点在同一大气环境下测量。
[0020]步骤(2)建立最小二乘平差的误差方程式：其中v
i
为三角高差h
i
的误差改正数；H
J
为测站点J的高程，为待求参数；H
i
为基准点i点的高程，为已知参数；C为球气差待求参数，S
i
为测站点J到i点之间的距离。对应观测值的权可取为
[0021][0022]步骤(3)利用步骤(2)中的原理，列出所有基准点高差的误差方程式。设有n个基准点，写成矩阵形式为：设
[0023]步骤(4)利用最小二乘准则v
T
Pv＝min下，得出法方程N
·
x＝u；其中N＝A
T
PA、u＝A
T
Pl
[0024]步骤(5)解法方程可得：x＝N
‑1u,Q
xx
＝N
‑1，求出x就得到测站点的高程H
J
和当时的球气差参数C。
[0025]步骤(6)利用计算各变形点高程。
[0026]以上具体实施方式的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想，但应当理解，对于本领域技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以对本专利技术进行若干改进和修饰。本专利技术的保护范围由所附的权利要求书限定。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于全站仪监测系统的高程数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)利用全站仪测量得到的测站点到基准点的垂直角和斜距，斜距经过气象改正后，计算测站点到基准点之间的三角高差h
i
＝S
i sinα
i
+I
‑
V；其中S
i
为测站点J到基准点i之间的经气象改正后的斜距；α
i
为测站点J到基准点i之间的垂直角；I为测站点J的仪器高，V为基准点i点的棱镜高；步骤(2)建立最小二乘平差的误差方程式：其中v
i
为三角高差h
i
的误差改正数；H
J
为测站点J的高程，为待求参数；H
i
为基准点i点的高程，为已知参数；C为球气差待求参数，S
i...
【专利技术属性】
技术研发人员：田宏图，张军，卫建东，曹俊杰，王宏卫，王杨，毋小卫，万忠华，李奕龙，王之兴，于东东，郭放，李辉，李秉翰，崔聪聪，任宏磊，陈文生，
申请(专利权)人：郑州铁路科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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