全站儀自由設(shè)站法在大比例尺制圖中的應(yīng)用

唐金寶

摘要：全站儀數(shù)字測(cè)圖中難免遇到設(shè)站錯(cuò)誤，暫無控制點(diǎn)坐標(biāo)或后視困難等情況。對(duì)于后者可采用假定坐標(biāo)進(jìn)行施測(cè)。兩種情況下所采集的數(shù)據(jù)可采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方法進(jìn)行糾正，基于坐標(biāo)轉(zhuǎn)換思想對(duì)外業(yè)操作的調(diào)整和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換可有效解決上述問題，可以加快工作效率，滿足數(shù)字化測(cè)圖要求。

關(guān)鍵詞：全站儀;自由設(shè)站法;測(cè)圖

全站儀在數(shù)字化測(cè)圖中有著廣泛的應(yīng)用，通常采用的方法是在一個(gè)控制點(diǎn)上安置儀器，并利用另外一控制點(diǎn)作為定向點(diǎn)，然后進(jìn)行碎部測(cè)量。但在野外測(cè)量中常會(huì)遇到以下情況：控制點(diǎn)已經(jīng)埋設(shè)，但尚無控制點(diǎn)三維資料;控制點(diǎn)已選好但尚未埋設(shè);兩控制點(diǎn)不通視;在城市地籍測(cè)量中，控制點(diǎn)不適宜架設(shè)儀器但可以放置棱鏡等。為了趕工期，避免人力浪費(fèi)，就需要用全站儀的自由設(shè)站功能，打破傳統(tǒng)的“先整體后局部，先控制后碎部”思路，進(jìn)行先碎部測(cè)量成圖，后改化到控制點(diǎn)，這樣就能大大提高工作效率。

1全站儀自由設(shè)站的外業(yè)操作方法

在開始測(cè)量時(shí)，儀器設(shè)置在第一點(diǎn)位，通過操作全站儀在一個(gè)易于到達(dá)的地方，需要在附近收集一系列測(cè)量數(shù)據(jù)，或運(yùn)行全站儀選擇附近的兩個(gè)支導(dǎo)線點(diǎn)，并測(cè)量出它們的點(diǎn)位坐標(biāo)。同時(shí)，全站儀的操作人員可以在任何時(shí)間在該領(lǐng)域選擇附近的支持點(diǎn)進(jìn)行傳遞，本地架起全站儀以便于隨后采集數(shù)據(jù)。選擇的第二點(diǎn)同樣要確保其定位于正確的位置從而形成小區(qū)域通視，然后假設(shè)測(cè)量工位臺(tái)站的坐標(biāo)、高度以及方向。另外，還需將全站儀設(shè)置在分支導(dǎo)線點(diǎn)中的第一個(gè)臺(tái)站位置，測(cè)量立于假定坐標(biāo)處反射鏡的二維坐標(biāo)和高度。這簡化了傳統(tǒng)的“先控制后局部”的映射模式，同時(shí)映射了部分觀測(cè)數(shù)據(jù)，認(rèn)為地可以對(duì)這些初始數(shù)據(jù)和圖形加以編輯和處理，但應(yīng)該有一個(gè)臺(tái)站設(shè)置在控制點(diǎn)控制結(jié)果出來了變更后的控制點(diǎn)坐標(biāo)的校正，從而使整個(gè)編輯圖形容易得到修正，這可以減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)間。

下面就以上幾種情況分別予以說明。

1.1 控制點(diǎn)已埋設(shè)但無控制點(diǎn)資料

這種情況應(yīng)在已埋設(shè)的控制點(diǎn)上設(shè)站，讓儀器大致對(duì)準(zhǔn)北方向，水平角歸零（相當(dāng)于方位角歸零，這樣方便作圖和改正），進(jìn)入測(cè)坐標(biāo)模式后，假設(shè)測(cè)站點(diǎn)A三維坐標(biāo)，連測(cè)另一控制點(diǎn)B（也可在測(cè)量過程中再測(cè)量該點(diǎn)），就可進(jìn)行碎部測(cè)量，為了檢查，還應(yīng)閉合到另一控制點(diǎn)C。

如果是在兩控制點(diǎn)在通視的情況下還可以在一個(gè)控制點(diǎn)上設(shè)站，假設(shè)測(cè)站點(diǎn)三維坐標(biāo)，后視另一控制點(diǎn)，假設(shè)后視方位角，就可以進(jìn)行碎部測(cè)量。也可以在設(shè)定測(cè)站坐標(biāo)（X，Y，H）后，測(cè)出測(cè)站點(diǎn)到后視點(diǎn)的距離L和高差Δh，以實(shí)際方向?yàn)闇?zhǔn)，可假設(shè)后視點(diǎn)的坐標(biāo)為（X+L，Y，H+Δh）或（X，Y+L，H+Δh），然后就可以碎部測(cè)量，但要注意至少還要連測(cè)一個(gè)控制點(diǎn)，以方便檢查圖形的方向是否正確。

1.2控制點(diǎn)點(diǎn)位已定但尚未埋設(shè)

這種情況可以在控制點(diǎn)旁另找一個(gè)固定的臨時(shí)點(diǎn)A做測(cè)站點(diǎn)，假設(shè)其三維坐標(biāo)，大致對(duì)準(zhǔn)北方向，水平角歸零，然后在地面或建筑物上找至少兩個(gè)固定位置的點(diǎn)B、C，測(cè)出其三維坐標(biāo)，然后即可以進(jìn)行碎部測(cè)量。在控制點(diǎn)坐標(biāo)成果得出后，即可與A、B、C連測(cè)。

1.3控制點(diǎn)有坐標(biāo)資料但不通視

這種情況可以在控制點(diǎn)上設(shè)站，輸入控制點(diǎn)坐標(biāo)，儀器大致對(duì)準(zhǔn)北方向，水平角歸零，就可以進(jìn)行碎部測(cè)量，在測(cè)量過程中通過轉(zhuǎn)站與其它控制點(diǎn)連測(cè)。

1.4控制點(diǎn)都不適宜架設(shè)儀器但可以放置棱鏡

這種情況可以找一個(gè)適宜的地方找任一能與控制點(diǎn)通視的點(diǎn)設(shè)站，假設(shè)其坐標(biāo)，儀器大致對(duì)準(zhǔn)北方向，水平角歸零，然后即可進(jìn)行碎部測(cè)量。在測(cè)量開始，若測(cè)站點(diǎn)與另一控制點(diǎn)通視，可直接連測(cè);若不通視，可通過轉(zhuǎn)站在測(cè)量過程中連測(cè)。

對(duì)于以上幾種情況，若需要轉(zhuǎn)站，其后視點(diǎn)應(yīng)選原測(cè)站點(diǎn)或后視點(diǎn)，以方便連測(cè)及改算，但如果測(cè)區(qū)面積較大或測(cè)區(qū)狹長的情況，應(yīng)分片作業(yè)，以方便作圖及避免誤差累積。

2.內(nèi)業(yè)改算

2.1公式推導(dǎo)

2.2 計(jì)算過程

計(jì)算控制點(diǎn)A的假定值與真實(shí)值的三維坐標(biāo)差值ΔX，ΔY，ΔH，作為改算的依據(jù)，將假定成果的坐標(biāo)值分別減去ΔX，ΔY;將各點(diǎn)的假定高程分別減去ΔH。計(jì)算控制點(diǎn)A與控制點(diǎn)B的方位角假定值與真值的差值Δα作為旋轉(zhuǎn)的依據(jù)。

2.3 圖形轉(zhuǎn)換

用辦公軟件Excel把各點(diǎn)的高程減去ΔH后把高程展到圖形中。以A?為原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)-Δα，將控制點(diǎn)A?，B?的真實(shí)值輸入圖形中，將整個(gè)圖形選定，以A?為移動(dòng)基點(diǎn)分別移動(dòng)到A，即完成了平移與旋轉(zhuǎn)。然后用控制點(diǎn)B做檢查用。完成以上操作后即可進(jìn)行繪圖的后續(xù)工作。

2.4數(shù)據(jù)檢核。

第二工位臺(tái)站校正和的高程改正站數(shù)據(jù)后，其垂直和水平坐標(biāo)及標(biāo)高和第一工位臺(tái)站的測(cè)量數(shù)據(jù)屬于相同的坐標(biāo)系統(tǒng)。在這種情況下，修正后的坐標(biāo)值和應(yīng)不超過相應(yīng)規(guī)模的映射規(guī)范要求。全站儀數(shù)字化測(cè)圖精度要比傳統(tǒng)的白色映射在映射過程中采取合理的措施，如果沒有什么大的錯(cuò)誤，在數(shù)據(jù)采集過程中，上述過程高程差轉(zhuǎn)化，充分滿足大比例尺測(cè)圖的精度要求高得多。實(shí)踐證明，筆者在實(shí)際生產(chǎn)中，如果兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)選擇的情況下錯(cuò)誤發(fā)生的幾率是非常小的，一般的點(diǎn)位誤差可控制在3cm以內(nèi)，高程誤差幾乎等于0。

3 ?結(jié)束語

全站儀自由設(shè)站法解決了控制點(diǎn)不通視等諸多問題，其作業(yè)方式靈活多變，其精度完全能達(dá)到數(shù)字化測(cè)圖要求，是一種值得測(cè)量工作人員在大比例尺測(cè)圖中推廣使用的方法。

（作者單位：淮南礦業(yè)集團(tuán)煤業(yè)分公司張集煤礦）