全站儀在數(shù)字化地形測(cè)量工作中的應(yīng)用分析

摘要：本文主要針對(duì)全站儀在數(shù)字化地形測(cè)量工作中的應(yīng)用展開了分析，通過結(jié)合具體的實(shí)例，對(duì)全站儀數(shù)字化的測(cè)圖過程作了詳細(xì)的闡述，并提出了一系列全站儀大比例尺數(shù)字化地形測(cè)量提高精度的措施，以期能為有關(guān)方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：全站儀；地形測(cè)量；應(yīng)用分析

引言

所謂的全站儀，即全站型電子測(cè)距儀，不僅是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，也是集水平角、垂直角、距離、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)，其在地形測(cè)量的工作中有著廣泛的應(yīng)用。因此，如何提高全站儀在地形測(cè)量工作中的精度就成為了工作者所要探討的問題?；诖?，本文就全站儀在數(shù)字化地形測(cè)量工作中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，相信對(duì)有關(guān)方面的需要能有一定幫助。

1 全站儀數(shù)字化測(cè)圖過程

1.1 收集資料

測(cè)區(qū)為某校園內(nèi)部，有已知點(diǎn)TA和TB，TA在校門口，TB在校門內(nèi)，兩點(diǎn)通視。坐標(biāo)如表1所示。

表1 測(cè)區(qū)坐標(biāo)表m

1.2 圖根平面控制測(cè)量

圖根平面控制測(cè)量是為了建立圖根平面控制點(diǎn)而進(jìn)行的，它是地形測(cè)圖的依據(jù)，其測(cè)量工作主要有踏勘選點(diǎn)和埋石、測(cè)角、量邊和平面坐標(biāo)計(jì)算。

1.2.1 踏勘選點(diǎn)和埋石

根據(jù)收集到的已知點(diǎn)的資料和校園內(nèi)部的地形情況，在實(shí)地選控制點(diǎn)，并用釘子和油漆標(biāo)記并編號(hào)控制點(diǎn)。在校園內(nèi)部一般布設(shè)5個(gè)～10個(gè)圖根控制點(diǎn)為宜。選擇圖根控制點(diǎn)時(shí)應(yīng)注意的問題：

（1）圖根點(diǎn)應(yīng)分布均勻，各個(gè)組應(yīng)兼顧，避免重復(fù)或出現(xiàn)漏洞；

（2）控制點(diǎn)要通視，便于安置儀器和觀測(cè)的地方；

（3）選擇的圖根點(diǎn)對(duì)測(cè)圖要發(fā)揮最大作用，控制盡量多的碎部；

（4）實(shí)地進(jìn)行選點(diǎn)，點(diǎn)位應(yīng)選擇在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)、便于保存、易于尋找的地方。埋設(shè)鋼釘，并編號(hào)；

（5）各邊邊長(zhǎng)盡可能相等，避免長(zhǎng)、短邊突然出現(xiàn)，其邊長(zhǎng)應(yīng)符合規(guī)范要求。根據(jù)所收集的資料和測(cè)區(qū)的地形情況，應(yīng)將控制網(wǎng)布設(shè)為閉合導(dǎo)線。

1.2.2 水平角和距離測(cè)量

圖根導(dǎo)線測(cè)量時(shí)，測(cè)水平角通常觀測(cè)導(dǎo)線前進(jìn)方向同一側(cè)的左轉(zhuǎn)折角。閉合導(dǎo)線應(yīng)按逆時(shí)針編號(hào)，觀測(cè)角度為左角，即閉合導(dǎo)線的內(nèi)角。圖根點(diǎn)水平角觀測(cè)使用全站儀按測(cè)回法觀測(cè)兩測(cè)回，各項(xiàng)限差為：半測(cè)回觀測(cè)誤差為±40″，各測(cè)回較差為±35'。每站觀測(cè)完成之后，應(yīng)檢查觀測(cè)記錄，成果誤差在限差允許范圍內(nèi)方可遷站，否則必須重新測(cè)角。

在一個(gè)測(cè)站上，距離測(cè)量時(shí)全站儀盤左盤右測(cè)量距離，取其平均值。

1.2.3 導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算

外業(yè)測(cè)量完成后，首先全面檢查外業(yè)記錄手簿有無記錯(cuò)、算錯(cuò)、超限或漏測(cè)等現(xiàn)象，確認(rèn)外業(yè)數(shù)據(jù)全面合格后，方可進(jìn)行導(dǎo)線的內(nèi)業(yè)計(jì)算。計(jì)算時(shí)，先繪制導(dǎo)線略圖，把起算數(shù)據(jù)和外業(yè)手薄中的觀測(cè)角、邊長(zhǎng)抄到略圖相應(yīng)的位置上，同時(shí)把數(shù)據(jù)抄入導(dǎo)線計(jì)算表格中，然后按數(shù)據(jù)計(jì)算角度閉合差、推算各邊的坐標(biāo)方位角、坐標(biāo)增量、坐標(biāo)增量閉合差，最后計(jì)算出各導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

1.3 圖根高程測(cè)量

圖根高程控制網(wǎng)的布設(shè)形式，決定于平面控制網(wǎng)的布設(shè)形式。它是在國(guó)家等級(jí)高程點(diǎn)的基礎(chǔ)上用等外水準(zhǔn)測(cè)量或三角高程測(cè)量進(jìn)行加密。平坦地區(qū)采用等外水準(zhǔn)測(cè)量，組成閉合、附合或往返觀測(cè)的支水準(zhǔn)路線。丘陵地區(qū)、山區(qū)可采用三角高程測(cè)量。

1.3.1 等外水準(zhǔn)外業(yè)測(cè)量

本次測(cè)量使用等外雙儀器高法水準(zhǔn)測(cè)量，水準(zhǔn)路線采用平面控制網(wǎng)的形式，高程點(diǎn)間采用偶數(shù)站。外業(yè)觀測(cè)采用DS3水準(zhǔn)儀，塔尺進(jìn)行。測(cè)站觀測(cè)程序?yàn)椋汉蟆啊啊?。每站觀測(cè)完成之后，應(yīng)進(jìn)行測(cè)站檢核，在限差允許范圍內(nèi)方可遷站，否則必須重新測(cè)角。觀測(cè)限差如表2所示。

表2 觀測(cè)限差表

1.3.2 圖根點(diǎn)高程內(nèi)業(yè)計(jì)算

外業(yè)測(cè)量完成后，首先要檢查外業(yè)觀測(cè)手簿，計(jì)算各測(cè)段點(diǎn)間高差，經(jīng)檢查無誤后，方可進(jìn)行內(nèi)業(yè)計(jì)算。計(jì)算時(shí)，先繪制水準(zhǔn)路線略圖，把起算數(shù)據(jù)和外業(yè)計(jì)算的測(cè)段點(diǎn)間高差和距離抄到略圖相應(yīng)的位置上，同時(shí)把數(shù)據(jù)抄入水準(zhǔn)路線成果計(jì)算表格中，然后按數(shù)據(jù)計(jì)算高差閉合差、高差改正數(shù)、改正后的高差，最后計(jì)算高程，得出各點(diǎn)的高程，將計(jì)算結(jié)果整理到表格中。

1.4 碎部測(cè)量

1.4.1 碎部測(cè)量一般要求

大比例尺地形圖測(cè)圖應(yīng)表示出居民地、獨(dú)立場(chǎng)、管線及垣柵、道路、水系、地貌、植被等地形要素，及各種名稱注記等等。地物應(yīng)按實(shí)際輪廓大小依比例尺測(cè)繪在圖上，另加必要的說明注記。不能按實(shí)際輪廓大小依比例尺描繪的地物，則以非比例符號(hào)表示。地貌用等高線和特殊地貌符號(hào)及高程注記來表示。地形圖應(yīng)內(nèi)容齊全，主次分明，清晰易讀，地物、地貌的形狀相似，位置正確，取舍恰當(dāng)，符號(hào)運(yùn)用統(tǒng)一正確，各種說明和文字注記真實(shí)和齊全，并著重顯示與煤礦生產(chǎn)有關(guān)的地物、地貌特征。

1.4.2 全站儀碎部采集的步驟

（1）定向。將全站儀置于測(cè)站上，對(duì)中整平后全站儀照準(zhǔn)一個(gè)已知點(diǎn)作為起始方向。

（2）采集碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)。在全站儀上設(shè)置采集文件，采集數(shù)據(jù)，并畫相應(yīng)點(diǎn)的草圖。按步驟采集所有碎部點(diǎn)，完成外業(yè)采集工作。

1.5 CASS7.0成圖

南方CASS7.0是在AutoCAD2006上開發(fā)的新一代數(shù)字化地形地籍成圖軟件。廣泛應(yīng)用于地形成圖、地籍成圖、工程測(cè)量應(yīng)用、空間數(shù)據(jù)建庫(kù)等領(lǐng)域，全面面向GIS，徹底打通數(shù)字化成圖系統(tǒng)與GIS接口，使用骨架線實(shí)時(shí)編輯、簡(jiǎn)碼用戶化、GIS無縫接口等先進(jìn)技術(shù)。自CASS軟件推出以來，已經(jīng)成長(zhǎng)成為用戶量最大、升級(jí)最快、服務(wù)最好的主流成圖系統(tǒng)。

將采集的數(shù)據(jù)用數(shù)據(jù)線傳輸?shù)紺ASS7.0中，根據(jù)野外作業(yè)時(shí)所繪的草圖，使用CASS的繪圖命令繪制1∶500的地形圖。

2 全站儀大比例尺數(shù)字化地形測(cè)量提高精度的措施

數(shù)字化測(cè)圖過程工作比較復(fù)雜而繁瑣，實(shí)施過程中稍有不慎都可能給測(cè)量結(jié)果帶來一定的影響，甚至使結(jié)果造成錯(cuò)誤。為了提高測(cè)量的精度，在全站儀數(shù)字化測(cè)圖中需要采取以下措施：

（1）控制誤差。要確保最終的成圖效果，對(duì)誤差要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，對(duì)于可以避免的誤差應(yīng)給予減少或避免。首先在觀測(cè)前測(cè)量人員必須進(jìn)行儀器的檢修和校正工作，盡量減少儀器設(shè)備本身對(duì)測(cè)量精度的影響。其次，測(cè)量人員必須具備較強(qiáng)的責(zé)任心，精確瞄準(zhǔn)、正確觀測(cè)、準(zhǔn)確計(jì)算。最后，盡量減少環(huán)境的影響，必要時(shí)采取一些有效措施，如，給儀器遮陽(yáng)，選擇合適的時(shí)間等。

（2）提高控制測(cè)量的精度?？刂茰y(cè)量是地形測(cè)量的依據(jù)，在進(jìn)行控制測(cè)量中，首先選點(diǎn)一定要按要求進(jìn)行，確保控制網(wǎng)的合理性。其次，在測(cè)量角度和邊長(zhǎng)時(shí)，要按限差要求保證每個(gè)測(cè)站的數(shù)據(jù)正確，方可搬站。最后，內(nèi)業(yè)計(jì)算中，在誤差允許的范圍內(nèi)對(duì)誤差進(jìn)行平差。

（3）數(shù)據(jù)采集要完整。在控制點(diǎn)上設(shè)站，用全站儀數(shù)據(jù)采集，對(duì)測(cè)區(qū)的各類地物、地貌進(jìn)行詳細(xì)測(cè)繪，保證地形、地貌等要有足夠的特征點(diǎn)。在數(shù)據(jù)采集定向時(shí)，要保證已知后視點(diǎn)坐標(biāo)與所測(cè)該點(diǎn)坐標(biāo)的限差在5cm內(nèi)。對(duì)于某些碎部點(diǎn)在測(cè)站點(diǎn)處無法觀測(cè)時(shí)需要增設(shè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，即一個(gè)能夠與原測(cè)站點(diǎn)相互通視且在轉(zhuǎn)點(diǎn)處能夠觀測(cè)剩余多數(shù)地物特征點(diǎn)的未知點(diǎn)。先在原測(cè)站點(diǎn)測(cè)出轉(zhuǎn)點(diǎn)坐標(biāo)，然后儀器搬站，重新進(jìn)行測(cè)站定位，若超出誤差范圍，則返工重測(cè)。

（4）CASS成圖要嚴(yán)格。CASS繪圖時(shí)，先將野外測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)在CASS繪圖軟件屏幕中展出來，然后根據(jù)野外作業(yè)時(shí)繪制的草圖，繪制地形圖。在繪圖過程中應(yīng)按測(cè)區(qū)創(chuàng)建新的工作目錄，繪圖時(shí)應(yīng)增加存盤次數(shù)，防止數(shù)據(jù)丟失；在執(zhí)行命令時(shí)，要注意命令區(qū)的提示，當(dāng)一個(gè)命令沒執(zhí)行完時(shí)，不要執(zhí)行另一個(gè)命令；在生成等高線時(shí)，需要人工補(bǔ)點(diǎn)或修改。在改變圖形比例尺時(shí)，有些符號(hào)不夠標(biāo)準(zhǔn)，無法按比例放大或縮小，如注記、控制點(diǎn)、填充符號(hào)等，只有重新生成。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，全站儀是人們?cè)诮嵌葴y(cè)量自動(dòng)化的過程中應(yīng)運(yùn)而生的，并且其在各種測(cè)繪作業(yè)中起著巨大的作用。在地形測(cè)量的實(shí)際工作中，利用全站儀不僅可以減少測(cè)量人員外業(yè)觀測(cè)的工作量，還能極大提高了工作效率和測(cè)量精度，相信其在地形測(cè)量中會(huì)有更加廣泛的應(yīng)用。

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