全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法及相关装置与流程

本发明涉及全站仪，尤其涉及一种全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法及相关装置。

背景技术：

1、现有施工放样技术采用单点放样法，测量员须逐个手动输入设计点坐标，每个点的放样作业耗时长，对于规则格网放样场景，须预先计算全部格网点坐标并逐一录入设备，操作繁琐且容易引入人工计算错误。

2、传统格网放样技术在放样开始前须将全部格网点的三维坐标预先存储于全站仪内存中，内存占用随格网规模线性增长，对于大规模格网放样任务，嵌入式全站仪设备的内存容量难以承载全量坐标数据，导致大规模格网放样在现有设备上无法直接实施。当施工现场需要将已知控制线偏移至实际施工位置时，现有技术缺乏参数化的偏移与旋转手段，测量员须重新测量新控制点并重建基线，且现有方法对偏移与旋转的执行顺序无明确约束，导致同一组偏移参数在不同旋转角度下产生不同的基线位置，结果不可预测，现场操作容错性差。

技术实现思路

1、本发明提供一种全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法及相关装置，解决了现有技术中偏移方向随旋转角漂移导致结果不可预测的技术问题，。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法，包括：

3、通过全站仪采集参考基线起点与终点坐标，并计算参考基线方位角与基线长度；

4、根据用户输入的左右偏移量与方向标志、前后偏移量与方向标志、旋转角度，以所述参考基线方位角为基准执行变换，得到变换后的基线起点、变换后的基线终点与目标方位角；

5、根据用户配置的行列间距、起始偏移量及当前行列整数索引，以所述变换后的基线起点沿所述目标方位角方向进行叠加运算，得到当前目标格网点的北坐标、东坐标与高程；

6、根据所述当前目标格网点的北坐标、东坐标与高程及全站仪实时测量的棱镜当前位置坐标，以所述目标方位角为基准计算前后偏差、左右偏差与上下偏差，当所述前后偏差、所述左右偏差以及所述上下偏差同时满足预设条件时，记录当前目标格网点完成。

7、可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述通过全站仪采集参考基线起点与终点坐标，并计算参考基线方位角与基线长度，包括：

8、通过全站仪采集参考基线起点与终点坐标；

9、根据所述参考基线起点坐标与所述终点坐标计算参考基线的基线长度；

10、基于所述参考基线起点坐标与所述终点坐标的北坐标差与东坐标差，对所述参考基线的基线长度进行反正切运算，得到参考基线方位角。

11、可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述根据用户输入的左右偏移量与方向标志、前后偏移量与方向标志、旋转角度，以所述参考基线方位角为基准执行变换，得到变换后的基线起点、变换后的基线终点与目标方位角，包括：

12、根据用户输入的左右偏移量与方向标志、前后偏移量与方向标志，对所述左右偏移量与所述前后偏移量执行左右平移，得到左右平移后的基线起点与左右平移后的基线终点；

13、以所述参考基线方位角为基准，将所述左右平移后的基线起点与所述左右平移后的基线终点执行前后平移，得到前后平移后的基线起点与前后平移后的基线终点；

14、以所述前后平移后的基线起点为旋转中心，将所述参考基线方位角与旋转角度求和，得到目标方位角，并按所述目标方位角与所述基线长度重新解算得到变换后的基线起点与变换后的基线终点。

15、可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述根据用户配置的行列间距、起始偏移量及当前行列整数索引，以所述变换后的基线起点沿所述目标方位角方向进行叠加运算，得到当前目标格网点的北坐标、东坐标与高程，包括：

16、以所述变换后的基线起点的北坐标与东坐标为起算点，沿所述目标方位角方向按起始偏移量平移得到基准起点的北坐标与东坐标，再沿所述目标方位角方向按当前列整数索引与用户配置的列间距之积叠加至所述基准起点，得到列方向中间点的北坐标与东坐标；

17、以所述目标方位角加九十度所得垂直方位角为方向，将当前行整数索引与行间距之积叠加至所述列方向中间点的北坐标与东坐标，得到当前目标格网点的北坐标与东坐标；

18、将所述起始偏移量与当前列整数索引和列间距之积求和，得到列方向累积距离，以所述列方向累积距离与所述基线长度之比乘以所述变换后的基线起点与变换后的基线终点的高程差，再与所述变换后的基线起点高程求和，得到当前目标格网点的高程。

19、可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述根据所述当前目标格网点的北坐标、东坐标与高程及全站仪实时测量的棱镜当前位置坐标，以所述目标方位角为基准计算前后偏差、左右偏差与上下偏差，当所述前后偏差、所述左右偏差以及所述上下偏差同时满足预设条件时，记录当前目标格网点完成，包括：

20、通过全站仪实时测量棱镜当前位置坐标；

21、将所述棱镜当前位置坐标与所述当前目标格网点的北坐标、东坐标与高程作差，得到坐标差向量，将所述坐标差向量的北坐标差与东坐标差分别向所述目标方位角方向及所述目标方位角加九十度方向投影，得到前后偏差与左右偏差，并将高程差直接取为上下偏差；

22、在所述前后偏差与所述左右偏差均不为零时，输出对应的四斜向箭头；在所述前后偏差、所述左右偏差以及所述上下偏差中任一项为零时，输出对应四正向箭头的八方向箭头指引，当所述前后偏差、所述左右偏差以及所述上下偏差同时满足预设条件时，记录当前目标格网点完成。

23、可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法还包括：

24、在单向递增规则下，跳点信号触发时将所述当前行列整数索引中的列整数索引加一，换行信号触发时将所述当前行列整数索引中的行整数索引加一并将列整数索引归零；

25、在弓字形蛇行规则下，读取当前行方向标志位，跳点信号触发时若所述行方向标志位为正向则将所述当前行列整数索引中的列整数索引加一、若所述行方向标志位为反向则将所述当前行列整数索引中的列整数索引减一；

26、在弓字形蛇行规则下，换行信号触发时将所述当前行列整数索引中的行整数索引加一，并将所述行方向标志位由正向切换为反向或由反向切换为正向。

27、第二方面，本技术实施例提供了一种全站仪格网放样及基线多维偏移计算装置，包括：

28、采集模块，用于通过全站仪采集参考基线起点与终点坐标，并计算参考基线方位角与基线长度；

29、变换模块，用于根据用户输入的左右偏移量与方向标志、前后偏移量与方向标志、旋转角度，以所述参考基线方位角为基准执行变换，得到变换后的基线起点、变换后的基线终点与目标方位角；

30、运算模块，用于根据用户配置的行列间距、起始偏移量及当前行列整数索引，以所述变换后的基线起点沿所述目标方位角方向进行叠加运算，得到当前目标格网点的北坐标、东坐标与高程；

31、记录模块，用于根据所述当前目标格网点的北坐标、东坐标与高程及全站仪实时测量的棱镜当前位置坐标，以所述目标方位角为基准计算前后偏差、左右偏差与上下偏差，当所述前后偏差、所述左右偏差以及所述上下偏差同时满足预设条件时，记录当前目标格网点完成。

32、第三方面，本技术实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法的步骤。

33、第四方面，本技术实施例提供了一种可读存储介质，该可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法的步骤。

34、第五方面，本技术实施例提供了一种计算机程序产品，计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序在被处理器执行时实现上述全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法的步骤。

35、上述全站仪格网放样及基线多维偏移计算方法及相关装置所提供的一个方案中，通过五重串行合法性验证机制，在参考基线进入计算流程前完成对空值、非法浮点数、起终点重合、基线过短及超量程五类异常输入的逐级拦截，提高了坐标变换计算的稳定性与可靠性。本发明规定左右偏移、前后偏移、整体旋转三阶段的固定串行执行顺序，并以前后平移后的基线起点为唯一旋转中心，使左右偏移量与前后偏移量的物理含义始终基于原始基线坐标系定义，不随旋转角度变化而漂移，保证了同一组偏移与旋转参数在任意场景下产生唯一确定的变换结果，解决了现有技术中偏移方向随旋转角漂移导致结果不可预测的技术问题。本发明采用仅存储行列二维整数索引对的索引递推方式，对任意目标格网点的三维坐标按需实时计算，内存占用与格网规模完全解耦，使大规模格网放样在内存受限的嵌入式全站仪平台上得以实现，同时支持对任意索引位置的随机访问，赋予现场路径调整充分的灵活性。本发明依据列方向累积距离与基线长度之比对起终点高程差执行线性插值，在坐标计算流程内自动完成设计高程推算，无需外部辅助工具介入。本发明将棱镜当前位置与目标格网点之间的坐标差向量投影至以目标方位角为基准的局部坐标系，得到与施工基线方向直接对应的前后偏差、左右偏差与上下偏差，并转换为八方向箭头指引，消除了测量员自行换算坐标偏差方向的认知负担；弓字形蛇行路径规划通过行方向标志位的状态翻转驱动相邻行交替方向遍历，减少换行空走距离，提升了放样作业效率。