全站儀任意設(shè)站直接測圖方法

李芨濤 李富翔

【摘 要】本文對某些暫時不方便得到控制點坐標(biāo)的情況下先行測圖，然后內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的傳輸、格式轉(zhuǎn)換，最后再進(jìn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方法的探討。

【關(guān)鍵詞】測圖；獨立坐標(biāo)系；北京坐標(biāo)系；數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換

一、引言

在地形圖的測量中，一般的作業(yè)方法是在已知點上架站，或是在未知點上架站，利用附近的已知點通過邊角前方交會或是后方交會等求出架站點坐標(biāo)，再在儀器上進(jìn)行測站設(shè)置，角度后視，全部完成后再開始地形圖的測量。在附近有足夠的已知點的情況下這種方法是可行實用的，但是在某些不利條件下實行起來卻比較麻煩，例如：假設(shè)駐扎在河的左岸，要測量河右岸的一片地形圖，為了方便觀測，儀器架設(shè)于河左岸，但左岸沒有已知控制點，在可見的右岸也只有兩個控制點A和B且此兩個控制點不易于到達(dá)（如圖1）。一般的方法是要不我們將測站架設(shè)于右岸已知點上將控制點傳到左岸；要不就是將儀器架設(shè)于左岸，右岸去一個人帶棱鐿到已知點上，用邊角交會求出架站點坐標(biāo)。這都需要不少的時間，效率不高，下面探討一種效率相對較高的作業(yè)方法。

二、全站儀任意設(shè)站直接測圖具體操作過程

假設(shè)最后需要提供的是北京坐標(biāo)系、吳凇高程系圖，已知控制點A、B也為北京坐標(biāo)系、吳凇高程系坐標(biāo)，我們以上面的例子來說明具體的作業(yè)操作過程。

首先，將全站儀架站于左岸合適的位置（架站位置安全、方便測量對面的地形）；其次，在全站儀上將測站三維坐標(biāo)設(shè)置成（0，0，0），以一個將要派人去后視的已知標(biāo)（假設(shè)是A）為零度進(jìn)行后視，將架站點C投影至地面并作好標(biāo)志，量取儀器高并記錄（以便最后計算出C點的三維坐標(biāo)）；第三，司棱員到了測圖區(qū)后即可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時派一個人帶棱鏡到剛后視的已知標(biāo)A上去（一般測圖司鏡員是幾人），由于已知標(biāo)的遙遠(yuǎn)不易于到達(dá)，或許這個司鏡員到達(dá)那個已知標(biāo)需要一段不短的時間，但是在這個過程中，其它的司鏡員可以開始跑點，測站可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集了（注：此時采集的數(shù)據(jù)為以測站C為原點，測站C至A為前進(jìn)方位角的獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)）；第四，當(dāng)那個司鏡員到達(dá)已知標(biāo)后，測站上利用邊角交會法求出測站北京坐標(biāo)系坐標(biāo)并記錄下來，同時測量A點的獨立三維坐標(biāo)并記錄下來；第五，繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集直到作業(yè)完畢（獨立坐標(biāo)）。

三、內(nèi)業(yè)處理

1、數(shù)據(jù)傳輸

數(shù)據(jù)傳輸是將儀器內(nèi)存里的數(shù)據(jù)傳至計算機(jī)內(nèi)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǜ褂玫娜緝x類型有關(guān)，大致有如下幾種：帶PC卡的全站儀（如徠卡TCA1100）可用筆記本電腦將PC卡內(nèi)數(shù)據(jù)直接讀出來；直接存于全站儀內(nèi)存中的數(shù)據(jù)可用超級終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸（如拓普康GTS-602、DTM-530等）；也可用全站儀配套軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，如徠卡大多數(shù)的全站儀（像TCR802等）可用徠卡測量辦公室軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取；另外也可用繪圖軟件南方CASS進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀取。數(shù)據(jù)傳輸中有兩個問題值得重點注意：一是要確保全站儀與計算機(jī)的聯(lián)通，這方面有時會因為數(shù)據(jù)傳輸線沒有連接好或是損壞而導(dǎo)致無法傳輸，可通過超級終端進(jìn)行簡單的檢查，主要就是在全站儀上進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送后查看計算機(jī)上是否收到信息；二是確保全站儀內(nèi)的通訊參數(shù)與計算機(jī)上的能訊參數(shù)一致。

2、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換

我們野外采集的測量數(shù)據(jù)，在內(nèi)業(yè)繪圖時需要的一般是測點三維坐標(biāo)、數(shù)據(jù)編碼等，有的全站儀野外采集數(shù)據(jù)時保存的格式直接為三維坐標(biāo)、編碼等可以直接繪圖的數(shù)據(jù)格式，這種情況就不需要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；有的全站儀保存的數(shù)據(jù)為其它的格式，如徠卡TCR802保存為GSI的數(shù)據(jù)格式，傳輸后的數(shù)據(jù)不能直接進(jìn)行繪圖，因而我們要將其轉(zhuǎn)換成可以繪圖的數(shù)據(jù)格式。一般的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換可以用全站儀配套軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，如徠卡GSI格式數(shù)據(jù)可以用徠卡測量辦公室進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；也可以利用繪圖軟件南方CASS進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換（具體方法查閱南方CASS操作說明書）；當(dāng)然我們還可以利用QBASE、VB等自己編制一個小程序來進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換。

3、坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換

這是十分重要的一步。在外業(yè)時，我們是以獨立坐標(biāo)系的方法進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換后所得的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)是以C為原點、C至A為方向的獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)，但繪圖需要的是北京坐標(biāo)系坐標(biāo)成圖，因而需要將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的坐標(biāo)系坐標(biāo)。

高程需要的是吳凇高程，轉(zhuǎn)換起來相對十分簡單：將每個測點的獨立坐標(biāo)高程加上A點的吳凇高程值減去A點的獨立坐標(biāo)高程所得的數(shù)值即可，這個轉(zhuǎn)換可用Excel電子表格輕松實現(xiàn)。任意一點P的吳凇高程算法用公式表示如下：

HP吳=HP獨+（HA吳-HA獨）

平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換可用兩種方法來實現(xiàn)：一是用公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換；二是在AutoCAD上通過命令來轉(zhuǎn)換。

設(shè)C至A的北京坐標(biāo)系方位角為α（可用C、A的北京坐標(biāo)計算出具體數(shù)值），C點的北京坐標(biāo)為（Xc，Yc），則北京坐標(biāo)系原點的獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)（x0，y0）為：

x0=（0-Xc）*cosα+（0-Yc）*sinα

y0=（0-Yc）*cosα-（0-Xc）*sinα

設(shè)任意一點P的獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)為P（x，y），則其北京坐標(biāo)系坐標(biāo)P（X，Y）計算方法為：

X=（x-x0）*cos（360-α）+（y-y0）*sin（360-α）

Y=（y-y0）*cos（360-α）-（x-x0）*sin（360-α）

將此公式輸入到Excel電子表格內(nèi)，可以輕松實現(xiàn)由獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)到北京坐標(biāo)系坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。

AutoCAD上的轉(zhuǎn)換方法如下：

①、將所有的測點按獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)展繪于圖上（高程已改為吳凇高程），包括A、C兩點；

②、將A、C兩點按其北京坐標(biāo)展繪于同一圖上；

③、利用命令A(yù)LIGN進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換：輸入命令A(yù)LIGN，回車，按提示選中所有的獨立坐標(biāo)測點后回車，按提示分別將指定第一、第二個源點為獨立坐標(biāo)的點A、點C，第一、第二個目標(biāo)點分別為北京坐標(biāo)系的點A、點C，回車后即可完成坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，其實也就是平移加旋轉(zhuǎn)；

④、由轉(zhuǎn)換后的圖形生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件，生成的即為北京坐標(biāo)系數(shù)據(jù)文件。

4、繪圖

繪圖一般用繪圖軟件進(jìn)行，如CASS、清華三維等，根據(jù)各自的需要或習(xí)慣選擇相應(yīng)的繪圖軟件，這里不詳說。

四、結(jié)束語

本文所探討的先用獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)進(jìn)行測圖，在方便時再測量出某兩個獨立坐標(biāo)系測點所對應(yīng)的北京坐標(biāo)系坐標(biāo)，再在內(nèi)業(yè)時將所測獨立坐標(biāo)系坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成北京坐標(biāo)系坐標(biāo)，某些情況下可以在一定程度上提高作業(yè)效率。

（作者單位：河南省洛陽市偃師市規(guī)劃局）