全站儀在數(shù)字繪圖中測量方法優(yōu)化方案

何賢貞

摘 要：數(shù)字測圖的方法在現(xiàn)階段成圖手段中應(yīng)用最為廣泛，該文主要討論了全站儀的結(jié)構(gòu)、特征以及數(shù)字繪圖里的應(yīng)用方法，并且詳細(xì)討論外業(yè)作業(yè)時全站儀用來進(jìn)行碎部測量時的用法，然后對全站儀的測量精度進(jìn)行了研究分析。

關(guān)鍵詞：全站儀 數(shù)字繪圖 測量方法 優(yōu)化方案

中圖分類號：P24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）09（a）-0031-02

在20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了通過全站儀、隨身機(jī)與測圖工具構(gòu)建的數(shù)字測圖工具，使得數(shù)字測圖一體化成為了可能。如今，科學(xué)水平越來越高，全站儀越來越普遍地應(yīng)用到了數(shù)字繪圖中。

1 全站儀的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

全站儀基本上包括以下部分：數(shù)據(jù)收集部分和過程操作儀（外部配置、微處理器）兩部分。它的作業(yè)特征是：（1）迅速精準(zhǔn)地運(yùn)算參數(shù)：設(shè)備具有參數(shù)處理功能，可以及時并精準(zhǔn)地解決數(shù)據(jù)問題，推理出放樣處的方位角和這一點(diǎn)至測站點(diǎn)的路程；（2）快速定方位角：按照錄入處的坐標(biāo)值推算到放樣處的方位角，而且顯現(xiàn)此時測量儀和測量方位角的相差數(shù)，把相差數(shù)調(diào)成0，就找到了這一放樣處的方位，進(jìn)而能夠展開測距定位；（3）自動測距：把棱鏡沖好全站儀的鏡口，全站儀能夠迅速顯出實(shí)際路距，與推算的理論參數(shù)對比，結(jié)合這兩個數(shù)的大小，決定棱鏡需要怎樣移動，移動的大小，直到差值變成0，棱鏡當(dāng)時在的地方就是放樣點(diǎn)的準(zhǔn)確位置；（4）適應(yīng)力好，在一些不好的條件里，像陰雨、霉天、碰撞、粉塵與高溫等條件里也能夠應(yīng)用。因?yàn)槿緝x的直徑比較小而且不重，操作又比較方便，對于地理位置的要求也不高，所以一直很受歡迎。

全站儀在數(shù)字作圖方面的優(yōu)點(diǎn)：（1）精度維持——經(jīng)過全站儀搜集的參數(shù)通過電子信息的方式保存，而且參數(shù)在處理的時候可以維持最初參數(shù)的精度不發(fā)生改變，進(jìn)而保證測量數(shù)據(jù)的精度可以近乎完美。對精度的維持可以滿足現(xiàn)階段科技水平的需要； （2）數(shù)字化產(chǎn)品——和傳統(tǒng)的測圖比較，數(shù)字測圖是運(yùn)用的數(shù)字圖片，相對紙版圖紙使用比較便捷，而且方便展開標(biāo)注替換，輸出簡單，更方便構(gòu)建地圖數(shù)據(jù)集與地理參數(shù)集；（3）自動化操作——不管是保存、運(yùn)算、出圖、測繪，都能夠自動化進(jìn)行，客戶想要得到需要的信息也更便捷。

2 通過全站儀進(jìn)行數(shù)字測圖時的方法

數(shù)字測圖里外部作業(yè)的效果特別重要，對最后的數(shù)據(jù)影響很大。外部采集一般包含控制測量與碎部測量。

在進(jìn)行完了控制測量，通過測完的控制位展開碎部測量。運(yùn)用全站儀關(guān)于碎部位的點(diǎn)位情況展開采集的手段都有：在測站處上安置儀器，通過建站、定向，測繪人對好定向處的棱鏡，明確該處的坐標(biāo)參數(shù)，并且錄入這點(diǎn)的屬性情況至全站儀，而且還要求在紙板上記下這一點(diǎn)的連接情況。假如已經(jīng)獲得大多數(shù)碎部點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，接下來盡力采用軟件里的那些測量法來得到其他點(diǎn)位的坐標(biāo)，而且在軟件所具有的其他功能輔助下做出成圖。內(nèi)業(yè)員工在外部得到的各點(diǎn)編碼條件下，運(yùn)用電腦展開展繪，由跑尺技術(shù)工了解施工路線和點(diǎn)位編碼，把全部的點(diǎn)連接起來；還能夠在編碼引導(dǎo)工具的輔助下，展開自動相連。把連接完所制出的圖和實(shí)際展開對比，添補(bǔ)沒有測的參數(shù)，然后運(yùn)用電腦進(jìn)行繪畫，以得出整個地形圖樣式。對全站儀得到的參數(shù)實(shí)施檢測，運(yùn)用電腦制定出點(diǎn)位，和實(shí)際展開比較，假如這兩個有著很大的區(qū)別，就是說繪圖的時候也許有地方操作不正確，需要盡早開展重測，減少失誤的擴(kuò)大。還可以在現(xiàn)場直接把全站儀和手提電腦關(guān)聯(lián)，第一時間傳遞觀測參數(shù)，有效降低錯誤出現(xiàn)。

3 全站儀測量誤差分析

全站儀測量誤差來源主要包括：設(shè)備誤差、測量誤差還有外界條件引起的誤差，接下來關(guān)于以上誤差展開討論。第一設(shè)備誤差，在測角里一般都有視準(zhǔn)軸波動（運(yùn)用四分之一法或是讀數(shù)法組織檢測）、豎軸誤差主要是因?yàn)樵O(shè)備安裝不標(biāo)準(zhǔn)引起的，橫軸波動、豎軸誤差一般通過傾斜傳感器組織校驗(yàn)；在測距里一般有加常數(shù)誤差、乘常數(shù)誤差、周期誤差。

然后就是測量誤差，在測距中一般會出現(xiàn)對中波動（公式，其意義是對中誤差對測角準(zhǔn)確度的波動和兩點(diǎn)處的舉例SAB是正比）、對點(diǎn)誤差（二者應(yīng)<1 mm）；在測距的時候不只有這兩個誤差，還會出現(xiàn)照準(zhǔn)誤差。

還有就是外界條件引起的誤差，包括空氣折射（盡量避免旁折光）、氣體透光率、背景光感，電磁場感應(yīng)會使測距出現(xiàn)偏差，所以在精密測距中一定要對氣象展開校正，可以加入當(dāng)時的溫度、氣壓，系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正；并且空氣的狀況、溫度條件會使得測角發(fā)生變化，所以在測量時盡量用上遮陽傘，降低設(shè)備發(fā)生非常規(guī)變形。

另外如圖1所示，單向高程測量誤差通過中誤差平方關(guān)系式，分析式中變量的范圍：比如豎角測量，圖紙里面豎角的半測回中誤差，全站儀的常態(tài)精度；然后關(guān)于空氣垂直折光差，根據(jù)規(guī)定里所說的，得出=+0.05；再說下設(shè)備高i和測量處高v，這兩個量取時兩個數(shù)的差值一定要控制在3 mm以里，按照誤差傳播規(guī)則和精度雙觀測得出中誤差公式也就是=±2.1 mm；這里面要關(guān)注的是對于城市數(shù)字測圖里位置的高低多數(shù)情況是小于25°的，一般是=25°，因?yàn)闇y圖里地面的高度H的精確度是相關(guān)于圖根控制點(diǎn)來講的，也就是圖根制點(diǎn)高程可當(dāng)成是真值，也就是MH=Mh。

4 全站儀數(shù)字測圖的展望

20世紀(jì)70年代末，科學(xué)家發(fā)明了電子速測儀，同時大比例尺地面數(shù)字測圖技術(shù)也逐漸被運(yùn)用到測量工作中，但是由于那個時期全站儀還未全面普及，計(jì)算機(jī)技術(shù)也遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在先進(jìn)，所以數(shù)字測圖運(yùn)用的是內(nèi)外業(yè)相互獨(dú)立的運(yùn)作方式。首先通過全站儀測量獲得實(shí)際地形資料，采用電子手簿把這些資料記錄下來，然后再通過人工繪制草圖，與電子手簿相結(jié)合，來共同標(biāo)記點(diǎn)號以及點(diǎn)與點(diǎn)之間的對應(yīng)位置、如何連接的。接下來來到室內(nèi)，把獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)資料都通過電子手簿錄入到計(jì)算機(jī)中，工作人員依照草圖制作好圖形文件，再交給計(jì)算機(jī)把這些資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，形成數(shù)字地形圖，最后再用繪圖儀器將地形圖輸出。這個階段，由于在測圖工作中還沒有普及全站儀的運(yùn)用，使得數(shù)字測圖技術(shù)的進(jìn)步受到了阻礙。

一般的全站儀在展開點(diǎn)處測量時，測站處還是要工人來進(jìn)行目標(biāo)找尋與對準(zhǔn)。如今，科學(xué)水平越來越高，部分區(qū)域開始使用自動找位全站儀，能夠達(dá)到測站的智能運(yùn)行，所得的參數(shù)通過測站的無線功能傳遞到安置在棱鏡站中的便攜機(jī)里，如此一來可以有效降低人員的參與率。雖然自動找位全站儀尚未全面應(yīng)用，只是在一些特殊區(qū)域應(yīng)用，不過以后科學(xué)水平會更加高，這一技術(shù)一定會在不久的將來全面普及的。筆者堅(jiān)信，數(shù)字測圖會實(shí)現(xiàn)全自動化運(yùn)行。

5 結(jié)語

現(xiàn)如今使用全站儀開展數(shù)字測圖已經(jīng)在測繪作業(yè)中占了很大比重，這一技術(shù)的發(fā)展前景是很明朗的，測繪業(yè)在接下來的數(shù)年里會逐漸向人工向智能化發(fā)展，全站儀的自動化運(yùn)行模式會逐漸實(shí)現(xiàn)全面普及、精準(zhǔn)服務(wù)，在數(shù)字測圖中發(fā)揮越來越重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾振華，王炎，余成磊.全站儀數(shù)字測圖精度分析及評估方法[J].測繪通報，2013（1）：115-116.

[2] 張龍其，王正軍，苫洪華，等.一種全站儀數(shù)字測圖的新方法[J].測繪科學(xué)，2013（4）：141-143.