專利名稱：一種針式粗糙度儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量裝置與技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)量地表面粗糙度的針式粗糙度儀。
背景技術(shù)：
為了描述不規(guī)則隨機(jī)表面，通常把它的高程看作是一個(gè)二維隨機(jī)場(chǎng)，也就是2參數(shù)的隨機(jī)過(guò)程z(x，y)，其中，x，y表示水平坐標(biāo)。以此為基礎(chǔ)計(jì)算的表面高程均方差，相關(guān)
長(zhǎng)度，或者擬合的相關(guān)長(zhǎng)度函數(shù)，相關(guān)長(zhǎng)度的頻譜，成為粗糙度參數(shù)和粗糙度譜等表面特性參數(shù)。 而微波遙感面散射模型中最常用的粗糙度參數(shù)是相關(guān)度函數(shù)的二維粗糙度譜W(kx，ky)。例如SPM模型、IEM模型、Kirchhoff低頻(標(biāo)量近似)下的情況、歸一化散射截面中均存在W(、，ky)因子。其計(jì)算公式為 『(、,、)=。2" J咖- (x,力 (i ) 在做高斯二維隨機(jī)場(chǎng)假設(shè)以后，通常有兩種途徑去求出這個(gè)粗糙度相關(guān)函數(shù)譜。第一種方法是假設(shè)一個(gè)已知函數(shù)型，但含有未知參數(shù)，例如高斯型函數(shù)
p(x,力=e-"2+^0'2域者指數(shù)函數(shù)/^x,力=e-^77^^ ，以及其他一些函數(shù)。其中相關(guān)長(zhǎng)
度l為位置參數(shù)，需要通過(guò)粗糙度測(cè)量數(shù)據(jù)擬合。通過(guò)P (x，y)再直接做離散傅里葉變換。此外Kirchhoff模型在高頻下的近似需要用到均方差02相關(guān)長(zhǎng)度1。上述兩種方法均需要z (x， y)作為原始測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算p (x， y) ， o 2和1。 微波遙感模型中的面散射物理模型均需要粗糙度因子作為輸入?yún)?shù)。由于微波遙感的目標(biāo)涉及到各種復(fù)雜的實(shí)際情況，通常的面散射模型實(shí)質(zhì)上是一個(gè)場(chǎng)到場(chǎng)的面積分，而積分表面就是目標(biāo)的隨機(jī)表面，因此在各種模型近似的最終散射系數(shù)結(jié)果中，往往會(huì)存在粗糙度項(xiàng)因子。這個(gè)因子就是上面提到的各種粗糙度參數(shù)。 常用的數(shù)字特征有表面方差，相關(guān)長(zhǎng)度，表面譜，相關(guān)度譜(如l式)等。根據(jù)模型的不同，需要的數(shù)字特征不同，但是這些特征都可以通過(guò)z(x， y)數(shù)據(jù)的變換和擬合得到，而且通常認(rèn)為這些特征隨時(shí)間和地域是緩變的，即農(nóng)田反演時(shí)，可以在一個(gè)生長(zhǎng)周期(兩次耕地間)測(cè)量一些有代表性的區(qū)域作為全周期本地域的粗糙度因子。
目前國(guó)際上的粗糙度儀可以分為針式粗糙度儀和激光掃描式粗糙度儀兩類。前者通常價(jià)格較低，可測(cè)量的表面有一定局限性，而且操作不方便，如不能測(cè)量太松軟的表面，單次測(cè)量剖面線長(zhǎng)度有限。后者價(jià)格昂貴，需要電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)部，容易受到地面植被或反射率不同的土壤表面的干擾。 目前國(guó)際上還沒(méi)有出現(xiàn)能夠測(cè)量地面并滿足微波遙感模型反演尺度上的面陣式或推掃式的針式粗糙度儀，現(xiàn)存的針式粗糙度儀均只能進(jìn)行單個(gè)剖面線線測(cè)量，或者是僅能夠測(cè)量工件表面的小范圍高精度儀器。盡管在隨機(jī)表面各向同性的假設(shè)下，通過(guò)在某處反復(fù)單線測(cè)量可以近似得到粗糙度參數(shù)，但真實(shí)的表面往往不是各項(xiàng)同性的，而且根據(jù)雷達(dá)入射波長(zhǎng)，通常存在多尺度譜的問(wèn)題，模型中需要將他們分離計(jì)算；大尺度譜一般不是各項(xiàng)同性的，這就需要二維譜數(shù)據(jù)將兩種尺度分離，而已有的單線粗糙度儀無(wú)法做到。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量地表面粗糙度的針式粗糙度儀，用來(lái)解決現(xiàn)有的單
線粗糙度儀通過(guò)反復(fù)單線測(cè)量得到粗糙度參數(shù)時(shí)帶來(lái)的測(cè)量誤差大、一次性測(cè)量區(qū)域小、采樣間隔低以及無(wú)法根據(jù)譜數(shù)據(jù)分離不同尺度等缺陷。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種針式粗糙度儀，所述粗糙度儀包括
支撐框架，具有平行的水平滑軌； 外運(yùn)動(dòng)部件，位于所述支撐框架內(nèi)部，沿所述平行滑軌滑動(dòng)，其內(nèi)具有與支撐框架滑軌垂直的水平滑軌； 內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，位于所述外運(yùn)動(dòng)部件內(nèi)部，沿外運(yùn)動(dòng)部件的水平滑軌滑動(dòng)，所述內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)內(nèi)側(cè)壁具有若干平行、等間距的面板插槽； 若干面板，插于所述面板插槽內(nèi)，所述各面板的高度沿中間插槽向兩側(cè)插槽逐漸
遞減，所述面板沿其長(zhǎng)度方向具有若干相互平行、等間距的豎直鋼針插槽； 若干鋼針，插于所述鋼針插槽內(nèi)，不同面板的鋼針長(zhǎng)度按照面板高度差依次變化，
可沿鋼針插槽豎直落地。 其中，所述支撐框架沿其滑軌方向固定有刻度尺，所述外運(yùn)動(dòng)部件具有指針，指向
支撐框架上的刻度尺，從而讀出外運(yùn)動(dòng)部件在沿支撐框架滑軌方向的滑動(dòng)距離。 其中，所述外運(yùn)動(dòng)部件上固定有刻度尺，所述內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件在平行于外運(yùn)動(dòng)部件的
滑軌方向有指針，指向外運(yùn)動(dòng)部件的刻度尺，從而讀出內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件在沿外運(yùn)動(dòng)部件的滑軌
方向的滑動(dòng)距離。 其中，所述面板的個(gè)數(shù)為9，所述面板插槽的間距為2cm。 其中，所述每塊面板上鋼針的個(gè)數(shù)為50，所述鋼針插槽的間距為2cm。 其中，所述鋼針的長(zhǎng)度比其所屬面板的高度大。 其中，所述鋼針上部具有提手，下部具有鋼針套。 其中，所述支撐框架包括若干帶有刻度可調(diào)高度的腳，用以調(diào)節(jié)儀器水平和測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍。 其中，所述粗糙度儀還包括位于所述粗糙度儀下端的水平定標(biāo)板，用于通過(guò)定標(biāo)測(cè)量得到定標(biāo)數(shù)據(jù)。 本發(fā)明還提供了一種利用上述針式粗糙度儀進(jìn)行測(cè)量的方法，所述測(cè)量方法包括步驟 Sl，選定待測(cè)區(qū)域，并構(gòu)建坐標(biāo)系； S2，調(diào)整所述支撐框架的支腳高度使得所述鋼針接觸所述待測(cè)區(qū)域并且所有鋼針頂端在所述各自面板的可視范圍內(nèi)，并通過(guò)水準(zhǔn)泡使得整個(gè)針式粗糙度儀水平；
S3，架設(shè)相機(jī)到固定高度和距離；
S4，拍攝所有插有鋼針的面板； S5，移動(dòng)所述外運(yùn)動(dòng)部件，重復(fù)S3-S4，直至完成所述針式粗糙度儀量程范圍的全
S6，通過(guò)所拍攝的照片上的鋼針下落的距離從而確定地表高程。
其中，所述步驟S5之前還包括步驟 S5a，移動(dòng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，拍攝每次移動(dòng)后的插有鋼針的面板，所述移動(dòng)步長(zhǎng)為所要求的采樣間隔； S5b，移動(dòng)外運(yùn)動(dòng)部件，拍攝每次移動(dòng)后的插有鋼針的面板，所述移動(dòng)步長(zhǎng)為所要求的采樣間隔。 其中，所述步驟S6之后還包括步驟 S7，通過(guò)測(cè)量針式粗糙儀和相機(jī)的對(duì)每塊面板上鋼針的視角來(lái)修正非水平視向造
成的鋼針在面板上的投影差。 其中，所述步驟S7之后還包括步驟 S8，使用預(yù)先通過(guò)定標(biāo)測(cè)量得到的定標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)所述地表高程進(jìn)行修正。 其中，所述步驟S3中在針式粗糙度儀的正反兩面分別架設(shè)相機(jī)。 利用本發(fā)明所提供的針式粗糙度儀對(duì)固定表面進(jìn)行掃推式粗糙度測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)一
次性面陣測(cè)量，操作方便，可測(cè)參數(shù)多，精確度高，拆卸方便，結(jié)構(gòu)緊湊。而且，本發(fā)明中的粗
糙度儀可得到各項(xiàng)異性的譜數(shù)據(jù)或者相關(guān)度譜數(shù)據(jù)，從而利用不同的濾波器將譜進(jìn)行分頻
達(dá)到分離尺度的目的。


圖1為本發(fā)明的針式粗糙度儀的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的針式粗糙度儀的面板與鋼針的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、支撐框架；2、外運(yùn)動(dòng)部件；3、面板插槽；4、面板；5、鋼針插槽；6、鋼針。
具體實(shí)施例方式
以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。 以下結(jié)合附圖具體闡述本發(fā)明的針式粗糙度儀。如圖1所示為所述針式粗糙度儀的結(jié)構(gòu)示意圖。所述粗糙度儀包括支撐框架l，具有平行的水平滑軌，沿滑軌方向固定有毫米刻度尺，所述支撐框架1還具有三個(gè)條形水準(zhǔn)泡；外運(yùn)動(dòng)部件2，位于所述支撐框架1內(nèi)部，沿所述平行滑軌滑動(dòng)，其內(nèi)具有與支撐框架1的滑軌垂直的水平滑軌，所述外運(yùn)動(dòng)部件2還具有指針，指向支撐框架1上的刻度尺，從而讀出外運(yùn)動(dòng)部件2在所述支撐框架1的平行滑軌方向上的滑動(dòng)距離，所述外運(yùn)動(dòng)部件2在垂直于支撐框架1的平行滑軌方向上也固定有毫米刻度尺；內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，位于所述外運(yùn)動(dòng)部件2內(nèi)部，可沿外運(yùn)動(dòng)部件2的水平滑軌滑動(dòng)，在平行于所述外運(yùn)動(dòng)部件2的滑軌滑軌方向上有指針，指向外運(yùn)動(dòng)部件2的刻度尺，從而讀出該方向上的滑動(dòng)距離，所述內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)內(nèi)側(cè)壁具有若干平行、等間距的面板插槽3 ;若干面板4，插于所述面板插槽3內(nèi)，所述各面板4的高度沿中間插槽向兩側(cè)插槽逐漸遞減，所述面板4沿其長(zhǎng)度方向具有若干相互平行、等間距的豎直鋼針插槽5 ;若干鋼針6，插于所述鋼針插槽5內(nèi)，可沿鋼針插槽5豎直落地。其中，所述鋼針6的長(zhǎng)度比其所屬面板4的高度大。其中，所述面板4的個(gè)數(shù)為9，所述面板插槽3的間距為2cm ;所述每塊面板4上鋼針6的個(gè)數(shù)為50，所述鋼針插槽5的間距為2cm。所述鋼針6上部具有提手，下部具有鋼針套。所述支撐框架1包括若干帶有刻度可調(diào)高度的腳，用以調(diào)節(jié)儀器水平和測(cè)
6量動(dòng)態(tài)范圍。所述粗糙度儀還包括位于所述粗糙度儀下端的水平定標(biāo)板，用以通過(guò)定標(biāo)測(cè)量得到定標(biāo)數(shù)據(jù)。 本發(fā)明還提供了一種利用上述針式粗糙度儀進(jìn)行測(cè)量的方法，所述測(cè)量方法包括步驟S1，選定待測(cè)區(qū)域，組裝所述針式粗糙度儀，并構(gòu)建坐標(biāo)系，可以按照電磁場(chǎng)入射投影方向構(gòu)建坐標(biāo)系；S2，調(diào)整所述支撐框架的支腳高度使得所述鋼針接觸所述待測(cè)區(qū)域并且
所有鋼針頂端在所述各自面板的可視范圍內(nèi)，并通過(guò)水準(zhǔn)泡使得整個(gè)針式粗糙度儀水平；S3，在針式粗糙度儀的正反兩面分別架設(shè)相機(jī)到固定高度和距離；S4，拍攝所有插有鋼針的面板；S5，移動(dòng)所述外運(yùn)動(dòng)部件，重復(fù)步驟S3-S4，直至完成待測(cè)范圍的全部測(cè)量；S6，通過(guò)所拍攝的照片上的鋼針下落的高度從而確定地表高程。當(dāng)需要加密時(shí)，所述步驟S5之前還包括步驟S5a，通過(guò)鋼針提手提起所有鋼針離開地面并將提手固定在掛鉤上，以所要求的采樣間隔為步長(zhǎng)移動(dòng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，松開提手，讓鋼針豎直落地，拍攝每次移動(dòng)后的插有鋼針的面板，直至完成2cm內(nèi)的加密；S5b，以所要求的采樣間隔為步長(zhǎng)移動(dòng)外運(yùn)動(dòng)部件，拍攝每次移動(dòng)后的插有鋼針的面板。如果不需要加密，則S5b中的外運(yùn)動(dòng)部件直接移動(dòng)20cm完成測(cè)量，在所有的拍攝和數(shù)據(jù)采集工作完成后，通過(guò)測(cè)量針式粗糙儀和相機(jī)的對(duì)每塊面板上鋼針的視角來(lái)修正非水平視向造成的鋼針在面板上的投影差；S8，使用預(yù)先通過(guò)定標(biāo)測(cè)量得到的定標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)所述地表高程進(jìn)行修正。 圖2為插有鋼針6的面板4的結(jié)構(gòu)示意圖。各面板4的高度沿中間插槽向兩側(cè)插槽逐漸遞減，所述面板4沿其長(zhǎng)度方向具有若干相互平行、等間距的豎直鋼針插槽5 ;若干鋼針6，不同面板的鋼針長(zhǎng)度按照面板高度差依次變化，插于所述鋼針插槽5內(nèi)，可沿鋼針插槽5豎直落地。其中，所述鋼針6的長(zhǎng)度比其所屬面板4的高度大20cm。其中，所述面板4的個(gè)數(shù)為9，所述面板插槽3的間距為2cm ;所述每塊面板4上鋼針6的個(gè)數(shù)為50，所述鋼針插槽5的間距為2cm。所述鋼針6上部具有提手用于在移動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件時(shí)將鋼針6提離地面，下部具有鋼針套用以保護(hù)鋼針。 本粗糙度儀的每個(gè)面板起到單線粗糙度板的作用測(cè)量一條直線上50個(gè)等距點(diǎn)的z值。由于所述等距點(diǎn)的間距為2cm，那么可測(cè)量的一條線長(zhǎng)為lm。由于本發(fā)明中的10個(gè)面板水平等距，間距為2cm，則單次測(cè)量的數(shù)據(jù)為10X50 = 500個(gè)點(diǎn)，且采樣間隔相同，均為2cmX2cm。單次的測(cè)量范圍是20cmX 100cm。這樣將固定面板的運(yùn)動(dòng)部件沿所述支撐框架的滑軌推動(dòng)5次就可以覆蓋lmX lm的范圍。如需增加覆蓋范圍，則將測(cè)量面邊緣相互重合連續(xù)測(cè)量。 下面介紹利用本發(fā)明所述的針式粗糙度儀進(jìn)行測(cè)量的記錄讀數(shù)方式。由于正反兩面每面5塊面板高度不同，不同面板上鋼針長(zhǎng)度也不同(相鄰相差10cm)，因此可以保證一次性拍攝到所有面板。每塊面板上都有標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度線，最后的鋼針下落長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度線像素坐標(biāo)(經(jīng)過(guò)近景鏡頭校正后)差比較可以自動(dòng)計(jì)算高程。為了減小儀器尺寸，采用正反兩面同時(shí)拍攝的方法，1 5號(hào)面板高度逐級(jí)遞增，6 10號(hào)面板高度逐級(jí)遞減。實(shí)際中用到9塊板，高度最大的5號(hào)板使用其正反兩面。 測(cè)量的方法是在儀器正反兩面架設(shè)一直相對(duì)高度和水平距離的數(shù)碼相機(jī)，對(duì)面板拍攝，由于等長(zhǎng)針豎直落地，地表高度不同，針的高度必然不同，將照片用配套軟件處理可以提取出地面高程。 如果針對(duì)特殊波段需要加密，可以在兩個(gè)方向按毫米的步長(zhǎng)移動(dòng)，通過(guò)增加拍攝次數(shù)得到采樣間隔最高毫米級(jí)的粗糙度數(shù)據(jù)。 以下為利用本發(fā)明的針式粗糙度儀進(jìn)行粗糙度測(cè)量的步驟首先選擇有代表性的區(qū)域；其次進(jìn)行儀器的組裝，為了儀器的便攜，所有的框架可以拆卸，保證每個(gè)部分最多只有一個(gè)方向?yàn)閘m左右，其余方向很窄，便于裝箱和托運(yùn)；然后將四個(gè)腳調(diào)整至合適高度使得整個(gè)表面的高程在鋼針可接觸且面板上可視范圍內(nèi)；通過(guò)水準(zhǔn)泡將整個(gè)儀器三向調(diào)平；用水準(zhǔn)尺找到距離儀器正反面已知的一個(gè)水平距離，在兩邊分別架設(shè)相機(jī)架，調(diào)平相機(jī)架，并測(cè)量相機(jī)架高度，保證拍照時(shí)能夠包含所有面板的盡量小的距離；從起始端開始，測(cè)量單個(gè)面陣的z(x， y)值。每次測(cè)量完畢后，用提手將所有鋼針提起至離地一定高度，前后(左右)推動(dòng)外(內(nèi))滑塊，到下一個(gè)位置后，松開提手，讓鋼針自由下落，接觸地面后，正反兩面拍照。如此往復(fù)，直至lmXlm范圍內(nèi)測(cè)完。根據(jù)滑塊上的表針指向鋼架上的刻度讀取移動(dòng)的距離，每次移動(dòng)距離視要求采樣間隔而定。 在測(cè)量過(guò)程中需要進(jìn)行高程修正。由于通過(guò)照片上鋼針在面板上的位置確定地表高程，實(shí)際上是個(gè)投影問(wèn)題。每排高度都不相同，因此拍攝視角并不相同。鑒于鋼針有6mm直徑，而且中心距離面板有7. 5mm距離，在非水平的視角下投影到面板上必然和其實(shí)際高度存在一個(gè)差，這個(gè)差可以通過(guò)視角算出，而視角通過(guò)預(yù)先測(cè)量的儀器和攝像機(jī)的水平距離和高度差得到。 此外，在測(cè)量過(guò)程中還可以進(jìn)行損耗修正。儀器在長(zhǎng)期使用過(guò)程中難保鋼針接觸地面的地方不被磨損，一方面，我們使用同樣大小的鋼針套保護(hù)鋼針底部，另一方面使用定標(biāo)板來(lái)檢測(cè)磨損造成的系統(tǒng)誤差，在最終的數(shù)據(jù)中減去這個(gè)誤差。 定標(biāo)板就是一塊完全平整且可調(diào)水平(也通過(guò)水準(zhǔn)泡)的金屬板，將粗糙度儀放在上面測(cè)量，每點(diǎn)高程必然相同，如果某些點(diǎn)有所不同，則這些鋼針可能存在磨損誤差，測(cè)量這些誤差然后在實(shí)地測(cè)量時(shí)減去即可。出野外測(cè)量以前可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做好這些定標(biāo)和距離設(shè)計(jì)，最后這些修正也通過(guò)將定標(biāo)參數(shù)讀入軟件的形式改正結(jié)果。 以上實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由其權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種針式粗糙度儀，其特征在于，所述粗糙度儀包括支撐框架，具有平行的水平滑軌；外運(yùn)動(dòng)部件，位于所述支撐框架內(nèi)部，沿所述平行滑軌滑動(dòng)，其內(nèi)具有與支撐框架的滑軌垂直的水平滑軌；內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，位于所述外運(yùn)動(dòng)部件內(nèi)部，沿外運(yùn)動(dòng)部件的水平滑軌滑動(dòng)，所述內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)內(nèi)側(cè)壁具有若干平行、等間距的面板插槽；若干面板，插于所述面板插槽內(nèi)，所述各面板的高度沿中間插槽向兩側(cè)插槽逐漸遞減，所述面板沿其長(zhǎng)度方向具有若干相互平行、等間距的豎直鋼針插槽；若干鋼針，插于所述鋼針插槽內(nèi)，不同面板的鋼針長(zhǎng)度按照面板高度差依次變化，所述鋼針可沿鋼針插槽豎直落地。
2. 如權(quán)利要求1所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述支撐框架沿其滑軌方向固定 有刻度尺，所述外運(yùn)動(dòng)部件具有指針，指向支撐框架上的刻度尺，從而讀出外運(yùn)動(dòng)部件在沿 支撐框架滑軌方向的滑動(dòng)距離。
3. 如權(quán)利要求2所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述外運(yùn)動(dòng)部件上固定有刻度尺， 所述內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件在平行于外運(yùn)動(dòng)部件的滑軌方向有指針，指向外運(yùn)動(dòng)部件的刻度尺，從而 讀出內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件在沿外運(yùn)動(dòng)部件的滑軌方向的滑動(dòng)距離。
4. 如權(quán)利要求l-3任一項(xiàng)所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述面板的個(gè)數(shù)為9，所 述面板插槽的間距為2cm。
5. 如權(quán)利要求l-3任一項(xiàng)所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述每塊面板上鋼針的 個(gè)數(shù)為50，所述鋼針插槽的間距為2cm。
6. 如權(quán)利要求5所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述鋼針的長(zhǎng)度比其所屬面板的 高度大。
7. 如權(quán)利要求6所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述鋼針上部具有提手，下部具有 鋼針套。
8. 如權(quán)利要求7所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述支撐框架包括若干帶有刻度、 可調(diào)高度的腳，用以調(diào)節(jié)儀器水平和測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍。
9. 如權(quán)利要求8所述的針式粗糙度儀，其特征在于，所述粗糙度儀還包括位于所述鋼 針下端的水平定標(biāo)板，用于得到定標(biāo)數(shù)據(jù)。
10. 利用權(quán)利要求l-9任一項(xiàng)所述針式粗糙度儀進(jìn)行測(cè)量的方法，其特征在于，所述測(cè) 量方法包括步驟Sl，選定待測(cè)區(qū)域，并構(gòu)建坐標(biāo)系；S2，調(diào)整所述支撐框架的支腳高度使得所述鋼針接觸所述待測(cè)區(qū)域并且所有鋼針頂端 在所述各自面板的可視范圍內(nèi)，并使得整個(gè)針式粗糙度儀水平； S3，架設(shè)相機(jī)到固定高度和距離； S4，拍攝所有插有鋼針的面板；S5，移動(dòng)所述外運(yùn)動(dòng)部件，重復(fù)步驟S3-S4，直至完成所述粗糙速儀量程范圍的全部測(cè) S6，通過(guò)所拍攝的照片上的鋼針下落的距離確定地表高程。
11. 如權(quán)利要求io所述的粗糙度測(cè)量方法，其特征在于，當(dāng)需要加密測(cè)量時(shí)，所述步驟S5之前還包括步驟S5a，移動(dòng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)部件，拍攝每次移動(dòng)后的插有鋼針的面板，所述移動(dòng)步長(zhǎng)為所要求的采樣間隔；S5b，移動(dòng)外運(yùn)動(dòng)部件，拍攝每次移動(dòng)后的插有鋼針的面板，所述移動(dòng)步長(zhǎng)為所要求的采樣間隔。
12. 如權(quán)利要求11所述的粗糙度測(cè)量方法，其特征在于，在所述步驟S6之后還包括步驟S7，通過(guò)針式粗糙度儀和相機(jī)的相對(duì)位置計(jì)算對(duì)每塊面板上鋼針的視角來(lái)修正所述地表高程。
13. 如權(quán)利要求12所述的粗糙度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S7之后還包括步驟S8，使用定標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)所述地表高程進(jìn)行修正。
14. 如權(quán)利要求10-13任一項(xiàng)所述的粗糙度測(cè)量方法，其特征在于，所述步驟S3中在針式粗糙度儀的正反兩面分別架設(shè)相機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針式粗糙度儀，所述粗糙度儀包括具有平行滑軌的支撐框架；位于所述支撐框架內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)部件，所述運(yùn)動(dòng)部件沿所述平行滑軌滑動(dòng)，所述運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)內(nèi)側(cè)壁具有若干面板插槽；插于所述面板插槽內(nèi)的若干面板，所述面板沿其長(zhǎng)度方向具有若干豎直鋼針插槽；插于所述鋼針插槽內(nèi)的所述鋼針，可沿鋼針插槽豎直落地。利用本發(fā)明所提供的針式粗糙度儀對(duì)固定表面進(jìn)行粗糙度測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)一次性面陣測(cè)量，并可測(cè)量具有一定坡度的表面，操作方便，精確度高。
文檔編號(hào)G01C5/00GK101776448SQ20091007615
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者沈心一, 秦其明, 趙少華 申請(qǐng)人:北京大學(xué)