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结合智能全站仪的高速铁路CPⅢ自动学习方法

更新时间:2016-07-05

高速铁路CPⅢ平面控制网是轨道控制网,为轨道铺设和运营维护提供基准数据[1]。高速铁路无砟轨道铺设对CPⅢ平面控制网的精度要求非常高,为确保测量精度,CPⅢ控制网通常采用全圆方向观测法按自由测站方式进行观测,每个CPⅢ测站需观测前后各3对共12个控制点。然而高速铁路沿线的CPⅢ控制点非常密集,通常每1千米就有30多个控制点,使用测量机器人进行水平方向观测时应首先通过人工瞄准方式对12个CPⅢ目标控制点进行学习,记录每个CPⅢ目标控制点的角度值和距离值,通过人工方式寻找CPⅢ目标控制点进行学习时需耗费大量的时间。

目前国内的石化工程设计过程中,仅对设备和管道建模,而电气、仪表等专业并不参与建模,装置的三维模型比较简单,对于仪表专业设计和施工的指导作用并不明显,也无法完全实现“数字化工厂”的理念。仪表专业室外部分的设计和施工是整个仪表工程的重点,其质量至关重要。现场工况的复杂多变,多专业之间互相影响制约,往往有许多问题在设计和施工的前期无法预见,如果在仪表工程设计施工中应用三维模型技术将会带来较大的好处。

按照CPⅢ布网和测量原理,每两个测站之间有8个CPⅢ目标点为公共点;而按照平面坐标转换原理,通过2个公共CPⅢ点可以建立两个测站之间的平面转换关系。因此,寻找一种有效的计算方法,建立两个测站之间的关系,实现仅通过人工学习2个公共CPⅢ点计算出其余6个公共点的角度和距离值,能够减少大量的人工劳动,提高测量效率。本文通过平面坐标转换[2]、三角高程测量方式实现高速铁路CPⅢ平面控制网测量中公共目标点的自动学习。

1 CPⅢ平面控制网

CPⅢ平面控制网是沿铁路轨道布设的为轨道铺设和运营维护提供基准数据的控制网,附合于高等级的CPⅠ、CPⅡ控制点上,一般在线下工程施工完成,并通过沉降变形评估之后布设和实施。CPⅢ平面控制网如图1所示,图中CPⅢ点对称分布于线路两侧,沿线每隔50~60 m布设一对控制点,点对之间的距离约为10~20 m,通常采用自由测站边角交会法实施[3-4],图中实心点为自由测站,两个测站的距离为120 m,空心点为CPⅢ点,每个测站观测前后各3对控制点的水平角度和水平距离。

2 公共目标点角度的计算原理

2.1 公共目标点水平角的计算

CPⅢ平面控制网的测量通常是沿线路方向由小里程向大里程逐步推进观测,两相邻测站的公共CPⅢ点如图2所示,假设当前测站编号为B,前一测站的编号为A,测站A观测编号1~12的CPⅢ点后迁站于B,测站B观测编号5~16的CPⅢ点,两个测站共有4对(8个)公共目标点,编号为5~12。

图1 CPⅢ平面控制网

图2 两相邻测站的公共CPⅢ点

由于两个测站存在8个公共点,可以为两个测站分别建立独立测站坐标系,然后通过平面坐标转换建立两个独立测站坐标系的联系,将测站A测量的8个公共CPⅢ点坐标转换到测站B的独立坐标系中。因此,测站B在进行CPⅢ点学习时,可以只学习任意2个公共CPⅢ点,然后通过平面坐标转换建立测站AB的转换关系,其余6个公共点可通过坐标转换计算出B坐标系的坐标,从而反算出水平角度。

式中,:可选项,初始化行前导,用以清除接收缓存中的数据;%R1Q:GeoCOM请求类型1;:RPC标识码,范围0~65 535;:可选项,事务的ID;[][,,…]:可选项,请求参数;:命令行结束符,通常为回车换行,可在仪器中设置。

(1)

式中,DAi为测站A到CPⅢ点的水平距离;αAi为测站A到CPⅢ点的方位角。可以计算出各个CPⅢ点的独立坐标,图3给出了A坐标系的一个示意图。

B点高程HB和其余6个公共CPⅢ点的高程Hi分别代入式(7)中即可求得测站至各点的垂直角度值。

测站B在进行CPⅢ点的学习时,可以从5~12号点中任意选择2个进行观测,假设在B站观测了7、8两个CPⅢ点,那么就可以将B点作为坐标原点(XB=0,YB=0),7和8两个CPⅢ点的观测水平角与方位角相等来确定X轴,Y轴与X轴垂直,建立B测站的独立坐标系,记为B坐标系,公式如下

生态文明的建设对于人类,其重要性显而易见,它既不是一时的冲动,也不是消极的归顺,而是积极的应对态度。人类不会机械的顺从自然,也不可能“主宰”或“统领”大自然。换言之,科学发展观的出发点是“以人为本”,“以人为本”是人类重视生态环境、保护生态环境进而建设生态文明的基础。

(2)

式中,DBi为测站B到CPⅢ点的水平距离;αBi为测站B到CPⅢ点的方位角。可计算出7、8两个点在B坐标系中的坐标,图4 给出了A坐标系和B坐标系的关系。

图3 A坐标系

图4 A坐标系和B坐标系的关系

可以得到7、8两点的两套坐标,记为通过两套坐标,按照坐标转换公式[6]

(3)

多次迭代可计算出AB坐标系的转换参数,包括2个坐标平移参数和1个旋转参数。

农村户用沼气的发展还存在着环境效益与经济效益不平衡的问题,过多地重视环境效益忽略其经济效益,也将导致农民建沼气池的积极性降低。如何达到环境效益与经济效益的平衡,实现农村户用沼气在经济效益与环境保护上的双赢,值得深入探讨。本文分别采用生命周期评价方法及生命周期成本对户用沼气池全生命周期的环境影响和经济效益进行了客观和定量的评价,从而考虑如何在户用沼气池全生命周期内节约资源、改进技术、保护环境,使系统对环境的危害降低到最低水平,经济效益提到最高水平。

最后通过3个转换参数按照式(3)可计算出其余6个公共CPⅢ点在B坐标系中的坐标,按照坐标反算公式

(4)

计算出B点到其余6个公共CPⅢ点的水平角度值。

2.2 公共目标点垂直角的计算

相邻两测站公共CPⅢ点的垂直角可以使用全站仪三角高程测量的原理计算,按照上节所述,在测站A中,按照式(5)可计算出8个公共CPⅢ点的高程。

管理工作的另一方面,是教务指导、培训,以及法制教育与宣传。每年祝国寺都会举办法制教育方面的培训班,2018年6月17至18日,祝国寺召集了全区除祝国寺外20所寺庙的教务和管理人员培训,专题学习党的十九大精神、宗教政策,重点是学习新修订的《宗教事务条例》和相关文件,说明下一步宗教活动场所该往什么方向管理。

Hi=HA+DAi·tan βAi+tB-vi

(5)

式中,βAi为测站A到CPⅢ点的垂直角度;tA为测站A的仪器高;vi为目标点的棱镜高。

在测站B中,要计算测站B至其余6个公共CPⅢ点的垂直角,但此时测站B的高程未知,因此首先应该计算B点的高程,按照三角高程测量原理[7],测站B的高程为

HB=Hi-DBi·tan βBi-tB+vi

(6)

将测站B至7号点的水平距离、垂直角度和7号高程代入式(6)中,可得测站B的高程值。变换式(6)得

βBi=arctan((Hi-HB-tB+vi)/DBi)

(7)

沈侯尝了一口,“不错!你们女生可真能折腾,我们男生就用开水泡一泡。”因为锅很小,一次只够煮一包面,颜晓晨开始给自己下面,沈侯一直等着。颜晓晨说:“你怎么不吃?方便面凉了就不好吃了!”

无论是在何时,建筑设计师在设计建筑时都应该充分的考虑到当地的生态环境,在设计的过程中要注意和当地的环境相适应,一般情况下,外观设计用到的材料都来源于当地,这样可以更加贴近该地的人文地理、文化和民族色彩,因为建筑物的外观不应该脱离当地的文化,而且,建筑外观的设计还应该展现该城市的历史文化,做到与当地环境相协调,才能够为这个城市的发展锦上添花。

3 自动学习的CPⅢ数据采集软件开发

3.1 智能全站仪开发方式

本文使用编写的CPⅢ数据采集软件在西成客专进行了数据采集,实测32测站,共383个CPⅢ控制点,公共点CPⅢ控制点248个,其中有186个点通过自动学习方式计算。为验证本文所述方法的精度,在测量中记录了软件计算的学习角度和使用ATR精确照准后的测量角度,通过对学习角度值和精确测量角度值的对比,统计了本文方法的精度,结果见表1,水平角和垂直角的差值统计如图6所示。

该仪器提供了GeoCOM接口开发方式,它是基于远程过程调用(RPC)协议而建立的点对点通信协议。GeoCOM采用请求-响应模式,客户端向仪器发出请求后只有等到返回结果才能进行下一次操作。GeoCOM有3种开发方式[12-13]:ASCII协议方式、C/C++函数方式、VBA函数方式。本文采用ASCII协议方式进行二次开发,ASCII协议方式的语法格式为

ASCII协议请求语法:[]%R1Q,[,]:[][,,…]

测站A测量完成后,以A点为原点(XA=0,YA=0),假定该坐标系中各个CPⅢ点的观测水平角与A点到各个点的方位角相等来确定X轴,Y轴与X轴垂直,建立测站独立坐标系,记为A坐标系,根据方位角和水平距离按照下式[5]计算

《礼记·昏义》云:“昏礼者,将合二姓之好,上以事宗庙,下以继后世也,故君子重之。”婚姻是不同姓氏交好的途径,是告慰祖宗家庙和繁衍子嗣的重要方式,因此,婚姻论财就成为普遍现象。在中国农村,儿子的婚姻支付实际上由父母来承担。

ASCII协议响应语法:%R1P,[,]:[,,,…]

式中,%R1P:GeoCOM响应类型1;:GeoCOM返回码,返回0表示通信执行成功;:可选项,事务的ID;:RPC的返回结果,0表示操作执行成功;[][,,…]:可选项,请求参数;:命令行结束符,通常为回车换行,可在仪器中设置。

ASCII协议方式具有以下优点:

(1) 平台、语言独立性强,完全不依赖于某种特定语言,使用当前主流语言如Java、C/C++、C#等均能进行开发。

(2) 每个命令和返回结果都是由简单的ASCII码组成的,易于理解,请求行和响应行传输速度快。

(3) 语法简单,使用方便。

3.2 CPⅢ点自动学习编程实现

相邻测站公共CPⅢ点自动学习是本文要解决的主要问题,采用C#语言,使用Visual Studio 2008开发了基于Windows Mobile 6.0操作系统的CPⅢ数据采集软件[14-16],软件实现了项目管理、CPⅢ点学习、CPⅢ点精密测量等功能。图5为公共CPⅢ点自动学习的部分源代码。

4 工程应用

本文基于TS30智能全站仪平台设计并开发了CPⅢ数据采集软件[8-11],该仪器的标称测角精度为0.5″,带ATR自动照准功能,被广泛应用于高速铁路CPⅡ和CPⅢ平面控制网的测量中,其测距精度可达到0.6 mm+1×10-6D

表1 学习角度与精确测量角度差值统计

计算值与精确测量值差值的绝对值/(″)水平角差值个数垂直角差值个数0~11481~268592~3991073~4512合计186186

图5 CPⅢ点自动学习部分源代码

由表1可以看出,利用本文方法计算的公共CPⅢ点角度值与精确测量角度值的差值主要分布于1″~3″的区间内,最大不超过4″,实际测量时,配合全站仪的ATR自动照准功能能够根据设置的搜索范围精确找到CPⅢ目标点。

5 结 语

本文分析了CPⅢ平面控制网的布网方案和测量方式,提出了基于平面坐标转换和三角高程测量原理利用相邻两个测站的2个公共点自动计算其余6个公共点的水平角度和垂直角度的方法,并基于智能全站仪使用GeoCOM方式开发了CPⅢ数据采集软件。应用该方法的算例表明,该方法可以有效计算公共CPⅢ点的角度值,配合带有ATR自动照准功能的高精度全站仪能够准确定位公共CPⅢ点,省略了大量外业工作,提高了外业数据的采集效率。

图6 计算值与精确测量值差值的统计

参考文献

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其实,在这些“挑战”中海尔挑战的都是家电行业的用户痛点,比如在冰箱行业,各大企业都在想如何极致保鲜,洗衣机行业都在想如何降噪,空调如何将空调与净化器合二为一……海尔通过不断挑战不可能,为用户创造新可能,F+冰箱为用户带来食材细胞养鲜;海尔原创直驱变频科技,打破传统皮带电机束缚,从源头降噪,实现洗衣机极致安静平稳运行等等。

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图4为热气旁通循环流程。热气旁通回路是指系统中考虑了热气循环的同时也考虑了冷气循环,整个系统以热气循环为主,冷气循环为辅的一种气体循环调节模式。热气旁通流程在一定程度上兼顾了冷气和热气循环的优点,克服了热气循环和冷气循环系统的不足。在热气旁通循环系统中,冷气回路的阀门推荐选用调节型,而热气回路的阀门推荐选用快开型,冷气调节阀推荐独立于热气调节阀的计算口径。

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2004年,鼓楼医院提出了“建设国内最好人文医院”的愿景,在加强医院学科、技术和硬件建设的同时,把医院文化建设放在战略的高度,走出了一条建设现代人文医院的特色之路。

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2008年是奥运之年,全世界的目光都将聚集北京,而北京大学奥运场馆,更加需要一批优秀的保安队伍。大家知道,前段时间,在北京大学建校110周年的日子里,胡锦涛主席来视察北大,为新时期北大的发展指明了方向,北大的发展也更加需要我们每一个人的努力奉献。

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1.2.2.3 个案讨论 医院感染管理小组定期对危重症院内感染疑难病例举行医院感染控制措施个案讨论,分析疑难病例发生原因,总结经验教训,提出合理改进措施,并不断提高护理技能,以降低导尿管相关性尿路感染、导管相关性血流感染、相关性肺炎等发生率,以提高危重病例医疗护理水平。

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长征是一次唤醒民众的伟大远征,人民群众是社会变革的决定力量,我们党必须始终植根于人民,全心全意为人民服务,赢得人民群众真心拥护和支持,广大人民是长征胜利的群众基础和力量源泉。

陈泽远
《测绘通报》 2018年第4期
《测绘通报》2018年第4期文献

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