同步施測(cè)法在大比例尺數(shù)字化測(cè)圖中的應(yīng)用

高建偉

摘要：本文在分析常規(guī)大比例數(shù)字化測(cè)圖的相關(guān)原理和缺陷的基礎(chǔ)上，分析說(shuō)明了同步施測(cè)法在大比例尺數(shù)字化測(cè)圖的測(cè)量原理和應(yīng)用，論證了在實(shí)際測(cè)繪工作中利用同步施測(cè)法不僅滿足測(cè)量作業(yè)質(zhì)量要求，并且提高作業(yè)效率。

關(guān)鍵詞：大比例尺；數(shù)字化測(cè)圖；同步；控制；碎步

1 前言

常規(guī)測(cè)量作業(yè)中，為了防止誤差的積累，提高測(cè)量的精度，遵循“從整體到局部，先控制后碎部”的測(cè)量實(shí)施原則[1]。同步施測(cè)法，即在測(cè)量外業(yè)中采取控制碎部測(cè)量同步進(jìn)行，在測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)利用測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件得到相關(guān)測(cè)量成果。此種方法不僅滿足測(cè)量作業(yè)質(zhì)量要求，并且提高作業(yè)效率。

2 常規(guī)大比例尺數(shù)字化測(cè)圖的缺陷

常規(guī)測(cè)量一般先進(jìn)行控制測(cè)量，后進(jìn)行碎部測(cè)量。整個(gè)測(cè)圖過(guò)程中，測(cè)量人員至少進(jìn)入測(cè)區(qū)2次。第1次為選點(diǎn)和導(dǎo)線測(cè)量；第2次為碎部測(cè)量，這樣會(huì)增加作業(yè)時(shí)間和作業(yè)成本。在導(dǎo)線點(diǎn)要架設(shè)2次全站儀，第1次為導(dǎo)線的觀測(cè)，第2次為碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，這樣重復(fù)設(shè)站會(huì)引起對(duì)中誤差和定向觀測(cè)誤差[2]。

3 同步施測(cè)法大比例尺數(shù)字化測(cè)圖原理

3.1 附和導(dǎo)線計(jì)算

圖1 附合導(dǎo)線計(jì)算示意圖

如圖1所示，在附和導(dǎo)線平差計(jì)算過(guò)程中，根據(jù)已知的坐標(biāo)方位角 和各導(dǎo)線點(diǎn) ， ，…， ，…， 上觀測(cè)轉(zhuǎn)折角 ， ，…， ，…， ，推求 方向的坐標(biāo)方位角 ，平均分配產(chǎn)生的坐標(biāo)方位角閉合差，從而得到各個(gè)導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角；然后根據(jù)各導(dǎo)線邊長(zhǎng) ， ，…， （導(dǎo)線邊長(zhǎng)是由觀測(cè)的導(dǎo)線邊的斜距 和天頂距 求得）推求 點(diǎn)的坐標(biāo) ， ，然后以 為權(quán)分配產(chǎn)生的坐標(biāo)閉合差，從而得到各導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

導(dǎo)線點(diǎn)的高程 是由已知點(diǎn) 的高程 根據(jù)三角高程公式 （其中豎直角 由天頂距 求得， 為儀器高， 為目標(biāo)高）推求已知點(diǎn) 的高程 ，然后以 （ 為任意常數(shù)）為權(quán)分配產(chǎn)生的高程閉合差，從而得到各導(dǎo)線點(diǎn)的高程。

3.2 碎部點(diǎn)計(jì)算

圖2 碎部點(diǎn)計(jì)算示意圖

導(dǎo)線計(jì)算完成后，得到各導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程，然后在導(dǎo)線點(diǎn)上設(shè)站觀測(cè)碎部點(diǎn)，以 點(diǎn)為例，如圖2所示，在碎部點(diǎn) 計(jì)算過(guò)程中，根據(jù) ， 方向的坐標(biāo)方位角 和觀測(cè)的轉(zhuǎn)折角 計(jì)算出 ， 方向的坐標(biāo)方位角 ，然后根據(jù)水平邊長(zhǎng) （水平邊長(zhǎng)是由觀測(cè)邊的斜距 和天頂距 求得）計(jì)算出碎部點(diǎn) 的平面坐標(biāo)，再根據(jù)三角高程公式計(jì)算碎部點(diǎn) 的高程。

3.3 同步施測(cè)法原理

由3.1，3.2可知，導(dǎo)線（控制）與碎部測(cè)量數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，所需觀測(cè)值均為轉(zhuǎn)折角、天頂距、斜距、儀器高、目標(biāo)高，這就為控制測(cè)量與碎部測(cè)量同步進(jìn)行提供了理論基礎(chǔ)，即測(cè)量外業(yè)中在導(dǎo)線點(diǎn)上進(jìn)行導(dǎo)線數(shù)據(jù)和碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)的同步采集和記錄，在測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)中利用已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到所需的成果。

4 同步施測(cè)法實(shí)際應(yīng)用

實(shí)際應(yīng)用工程為廣州市某地塊1：500數(shù)字地圖測(cè)量，其圖根導(dǎo)線示意圖如圖3所示。

圖3 導(dǎo)線示意圖

4.1 首級(jí)控制

隨著GPS技術(shù)的飛速進(jìn)步和應(yīng)用普及，利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)（CORS）在城市測(cè)量中的作用已越來(lái)越重要[3]。在圖3中，R1、R2、R3、R4為采用CORS技術(shù)布設(shè)的三級(jí)控制點(diǎn)。

4.2 圖根導(dǎo)線測(cè)量和碎部點(diǎn)采集

采用同步施測(cè)法，在圖3中，依次在R2、D1、D2、D3、D4、D5、D6、R3上設(shè)站，在導(dǎo)線點(diǎn)上進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量和碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集記錄后，再進(jìn)行遷站。全站儀采集的原始數(shù)據(jù)如表1所示：

表1 全站儀原始數(shù)據(jù)

1 ，R2， 1.482

1 ，R1， 1.691， 0， 89.0357， 142.51， 180.0004， 270.5547， 142.51

2 ，D1， 1.449， 269.4635， 88.3438， 61.682， 89.4637， 271.2536， 61.682

3 ，A， 0， 322.5034， 91.3945， 45.63， 0， 0， 0

2 ，D1， 1.392

4 ，R2， 1.685， 0， 91.1144， 61.683， 179.5951， 268.4806， 61.683

5 ，D2， 1.471， 120.2052， 90.2046， 58.371， 300.2054， 269.3854， 58.371

6 ，F(xiàn)， 1.7， 314.3715， 90.0911， 81.37， 0， 0， 0

……

8 ，D6， 1.5

116 ，D5， 1.723， 0， 89.4547， 66.729， 179.5952， 270.1356， 66.729

117 ，R3， 1.661， 183.4344， 89.3722， 113.164， 3.4337， 270.222， 113.164

118 ，B2， 0， 106.5454， 88.4942， 48.6， 0， 0， 0

9 ，R3， 1.535

119 ，R4， 1.56， 0， 90.2547， 150.005， 180.0001， 269.3358， 150.005

120，D6， 1.481， 139.0611， 90.1918， 113.166， 319.0618， 269.4034， 113.166

121 ，H， 1.5， 138.5928， 91.5514， 89.93， 0， 0， 0

以前4行數(shù)據(jù)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)說(shuō)明，如表2所示：

表2 全站儀原始數(shù)據(jù)說(shuō)明

1 ，R2， 1.482

（設(shè)站點(diǎn)序號(hào)，設(shè)站點(diǎn)名，儀器高）

1 ，R1， 1.691， 0， 89.0357， 142.51， 180.0004， 270.5547， 142.51

（序號(hào)，后視點(diǎn)名，后視目標(biāo)高，盤(pán)左水平角，盤(pán)左天頂距，盤(pán)左斜距，盤(pán)右水平角，盤(pán)右天頂距，盤(pán)右斜距）

2 ，D1， 1.449， 269.4635， 88.3438， 61.682， 89.4637， 271.2536， 61.682

（序號(hào)，前視點(diǎn)名，前視目標(biāo)高，盤(pán)左水平角，盤(pán)左天頂距，盤(pán)左斜距，盤(pán)右水平角，盤(pán)右天頂距，盤(pán)右斜距）

3 ，A， 0， 322.5034， 91.3945， 45.63， 0， 0， 0

（序號(hào)，碎步點(diǎn)名，碎步目標(biāo)高，盤(pán)左水平角，盤(pán)左天頂距，盤(pán)左斜距，0，0，0）

4.3 數(shù)據(jù)處理和數(shù)字地形圖繪制

在內(nèi)業(yè)計(jì)算中，利用數(shù)據(jù)處理軟件識(shí)別導(dǎo)線控制數(shù)據(jù)和碎部數(shù)據(jù)，導(dǎo)線控制數(shù)據(jù)在利用CORS-RTK技術(shù)布設(shè)的R1、R2、R3、R4作為已知點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行平差處理，計(jì)算出導(dǎo)線控制點(diǎn)的坐標(biāo)，導(dǎo)線測(cè)量精度如表3所示：

表3 圖根導(dǎo)線計(jì)算

等級(jí)：圖根 導(dǎo)線總長(zhǎng)=552.080（M） 未知點(diǎn)個(gè)數(shù)=6 平均邊長(zhǎng)=78.869（M）

方位角閉合差=0.0025（DMS） 限差=±0.0153（DMS）

坐標(biāo)閉合差：fx=0.030（M） fy=-0.032（M） fs=0.044（M） 導(dǎo)線相對(duì)閉合差 k=1/12578

由上表可知測(cè)量精度符合測(cè)量作業(yè)的質(zhì)量要求，然后再利用碎部數(shù)據(jù)計(jì)算出碎部點(diǎn)的坐標(biāo)，最后在成圖軟件展點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)字地形圖繪制及相關(guān)成果輸出。

5 結(jié)語(yǔ)

本文在分析常規(guī)大比例尺數(shù)字化測(cè)圖的缺陷的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)的介紹了同步施測(cè)法在大比例尺數(shù)字化測(cè)圖中可行性、原理和實(shí)際應(yīng)用，不僅滿足了測(cè)量作業(yè)質(zhì)量要求，而且提高了作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘正風(fēng)，楊正堯，程效軍，等.數(shù)字測(cè)圖原理與方法[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004.

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