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(shí)不方便得到控制點(diǎn)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(dú)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(diǎn)上架站，或是在未知點(diǎn)上架站，利用附近的已知點(diǎn)通過邊角前方交會(huì)或是后方交會(huì)等求出架站點(diǎn)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(diǎn)的情況下這種方法是可行實(shí)用的，但是在某些不利條件下實(shí)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(diǎn)，在可見的右岸也只有兩個(gè)控制點(diǎn)A和B且此兩個(gè)控制點(diǎn)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(diǎn)上將控制點(diǎn)傳到左岸；要不就是將儀器架設(shè)于左岸，右岸去一個(gè)人帶棱鐿到已知點(diǎn)上，用邊角交會(huì)求出架站點(diǎn)坐標(biāo)。這都需要不少的時(shí)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(diǎn)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(gè)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(diǎn)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(jì)算出C點(diǎn)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(shí)派一個(gè)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(gè)司鏡員到達(dá)那個(gè)已知標(biāo)需要一段不短的時(shí)間，但是在這個(gè)過程中，其它的司鏡員可以開始跑點(diǎn)，測站可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)采集了（注：此時(shí)采集的數(shù)據(jù)為以測站C為原點(diǎn)，測站C至A為前進(jìn)方位角的獨(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)）；第四，當(dāng)那個(gè)司鏡員到達(dá)已知標(biāo)后，測站上利用邊角交會(huì)法求出測站北京坐標(biāo)系坐標(biāo)并記錄下來，同時(shí)測量A點(diǎn)的獨(dú)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(dú)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(jì)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(gè)問題值得重點(diǎn)注意：一是要確保全站儀與計(jì)算機(jī)的聯(lián)通，這方面有時(shí)會(huì)因?yàn)閿?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(jì)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(jì)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(shí)需要的一般是測點(diǎn)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(shí)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(gè)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(shí)，我們是以獨(dú)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(diǎn)、C至A為方向的獨(dú)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(gè)測點(diǎn)的獨(dú)立坐標(biāo)高程加上A點(diǎn)的吳凇高程值減去A點(diǎn)的獨(dú)立坐標(biāo)高程所得的數(shù)值即可，這個(gè)轉(zhuǎn)換可用Excel電子表格輕松實(shí)現(xiàn)。任意一點(diǎn)P的吳凇高程算法用公式表示如下：

HP吳=HP獨(dú)+（HA吳-HA獨(dú)）

平面坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換可用兩種方法來實(shí)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(jì)算出具體數(shù)值），C點(diǎn)的北京坐標(biāo)為（Xc，Yc），則北京坐標(biāo)系原點(diǎn)的獨(dú)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(diǎn)P的獨(dú)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(jì)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(shí)現(xiàn)由獨(dú)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(diǎn)按獨(dú)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(diǎn)；

②、將A、C兩點(diǎn)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(dú)立坐標(biāo)測點(diǎn)后回車，按提示分別將指定第一、第二個(gè)源點(diǎn)為獨(dú)立坐標(biāo)的點(diǎn)A、點(diǎn)C，第一、第二個(gè)目標(biāo)點(diǎn)分別為北京坐標(biāo)系的點(diǎn)A、點(diǎn)C，回車后即可完成坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，其實(shí)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(dú)立坐標(biāo)系坐標(biāo)進(jìn)行測圖，在方便時(shí)再測量出某兩個(gè)獨(dú)立坐標(biāo)系測點(diǎn)所對應(yīng)的北京坐標(biāo)系坐標(biāo)，再在內(nèi)業(yè)時(shí)將所測獨(dú)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）