全站儀專項(xiàng)功能應(yīng)用小技巧

武攀 劉清

全站儀是集測(cè)距、測(cè)角及微處理于一體的電子測(cè)繪儀器，可直接測(cè)得測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，具有外業(yè)觀測(cè)速度快、內(nèi)業(yè)計(jì)算簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，全站儀已相當(dāng)普及而且不斷向智能化方向發(fā)展。為了使全站儀在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮更大的效益，就要充分利用其提供的一些特殊功能，本文主要介紹全站儀自由設(shè)站功能在農(nóng)村房地一體測(cè)量中的應(yīng)用。

一、全站儀自由設(shè)站專項(xiàng)功能測(cè)量原理

目前房地一體測(cè)量普遍使用CORS站技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)RTK布設(shè)圖根控制點(diǎn)，在圖根控制點(diǎn)上架設(shè)全站儀。對(duì)中整平后選擇另一個(gè)控制點(diǎn)進(jìn)行定向，然后開始界址點(diǎn)測(cè)量。但在農(nóng)村房屋分布雜亂無章，大樹密集的情形下，部分點(diǎn)位無法直接測(cè)量，架設(shè)一次儀器只能測(cè)量幾個(gè)界址點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)RTK信號(hào)較差重新布設(shè)控制點(diǎn)又比較困難，這時(shí)再用傳統(tǒng)的全站儀測(cè)量方法就有些困難了。此時(shí)，我們利用全站儀自由設(shè)站測(cè)量，無需將全站儀架設(shè)在已知點(diǎn)上，設(shè)站過程中選擇能夠與任意兩控制點(diǎn)通視的位置架設(shè)儀器，不需要對(duì)中，只需整平全站儀，并且觀測(cè)兩個(gè)以上已知控制點(diǎn)，通過測(cè)站改正完成坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到測(cè)量目的。

全站儀自由設(shè)站法又稱為全站儀邊角后方交會(huì)。它的原理是在待定點(diǎn)安置全站儀，測(cè)出待定點(diǎn)到已知控制點(diǎn)之間的距離和角度，根據(jù)方向觀測(cè)值和邊長(zhǎng)觀測(cè)值建立方向誤差方程式與邊長(zhǎng)誤差方程式，然后按最小二乘原理計(jì)算待定點(diǎn)的坐標(biāo)。自由設(shè)站的點(diǎn)位精度有兩個(gè)方面的影響因素：一是交會(huì)角度的變化對(duì)設(shè)站點(diǎn)精度的影響，交會(huì)角在60～120°之間時(shí)精度較好;二是控制點(diǎn)數(shù)目對(duì)設(shè)站點(diǎn)精度的影響。增加已知控制點(diǎn)數(shù)目，設(shè)站點(diǎn)的點(diǎn)位精度會(huì)相應(yīng)提高。且已知控制點(diǎn)分布在待定點(diǎn)異側(cè)時(shí)比在同側(cè)的精度要高。但在控制點(diǎn)數(shù)量增加到5個(gè)以上時(shí)精度提高的幅度就會(huì)減小。在實(shí)際的工作中，不但要考慮精度是否達(dá)標(biāo)，還要顧及時(shí)間和成本，因此在實(shí)際測(cè)量中一般選擇3-5個(gè)控制點(diǎn)是比較合適的。

綜上所述，利用全站儀自由設(shè)站方法測(cè)量宗地界址點(diǎn)是行之有效的方法，可以減少不必要的控制網(wǎng)加密工作并使測(cè)站點(diǎn)選擇更加方便靈活。

二、全站儀自由設(shè)站專項(xiàng)功能測(cè)量方法

如圖2所示，Y1、Y3為兩個(gè)互不通視的已知控制點(diǎn)，P點(diǎn)為設(shè)站點(diǎn)，1、2為待測(cè)點(diǎn)。首先在能同時(shí)與Y1、Y3兩個(gè)控制點(diǎn)通視的任意位置選擇測(cè)站點(diǎn)P，將全站儀整平，輸入任意測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)入碎步測(cè)量，觀測(cè)Y1、Y3點(diǎn)，如果有更多可通視的控制點(diǎn)，可增加觀測(cè)數(shù)量，如圖Y2點(diǎn)，也可觀測(cè)原圖上已有的明顯地物點(diǎn)作為檢核。觀測(cè)的已知明顯地物點(diǎn)要比待測(cè)點(diǎn)稍遠(yuǎn)，且宜選擇不同方向的幾個(gè)明顯地物點(diǎn)，如圖中3、4。觀測(cè)完Y1、Y3已知控制點(diǎn)及已知明顯地物點(diǎn)后，直接觀測(cè)需要測(cè)量的待測(cè)點(diǎn)。測(cè)量完畢后，將數(shù)據(jù)導(dǎo)出，并將測(cè)量數(shù)據(jù)和控制點(diǎn)Y1、Y3和已知坐標(biāo)同時(shí)展繪到CASS中，用測(cè)量數(shù)據(jù)中假定坐標(biāo)Y1、Y3與已知控制點(diǎn)坐標(biāo)Y1、Y3進(jìn)行測(cè)站改正。測(cè)站改正后檢查多余觀測(cè)的控制點(diǎn)及地物點(diǎn)是否在允許誤差范圍內(nèi)，即圖中Y2、3、4。如果所觀測(cè)的多余控制點(diǎn)及已知明顯地物點(diǎn)滿足精度要求，則可以成圖。

三、全站儀自由設(shè)站專項(xiàng)功能測(cè)量精度分析

為驗(yàn)證全站儀自由設(shè)站測(cè)量的精度我們?cè)趯?shí)際界址點(diǎn)測(cè)量中進(jìn)行了具體驗(yàn)證。首先選取已知控制點(diǎn)5個(gè)，測(cè)站點(diǎn)分別與這5個(gè)控制點(diǎn)通視，選擇不同方向、不同距離的明顯地物點(diǎn)若干，然后按上述觀測(cè)方法進(jìn)行觀測(cè)，經(jīng)測(cè)站改正后，將自由設(shè)站測(cè)量坐標(biāo)與原有控制點(diǎn)及地物點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析如表1所示。

由表1可以看出，檢測(cè)三個(gè)已知控制點(diǎn)中，最大誤差為1.8cm，最小誤差為1.1cm。檢測(cè)4個(gè)明顯地物點(diǎn)中，最大誤差為3.0cm，最小誤差為0.6cm，中誤差為1.9cm。其誤差均滿足《地籍調(diào)查規(guī)程》中界址點(diǎn)限差10厘米，中誤差5厘米的精度要求。另外，使用全站儀自由設(shè)站測(cè)量時(shí)也要注意一些問題，通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)越是遠(yuǎn)離基準(zhǔn)控制點(diǎn)和測(cè)站點(diǎn)的待測(cè)點(diǎn)精度越差，在兩控制點(diǎn)及測(cè)站點(diǎn)周圍的待測(cè)點(diǎn)精度相對(duì)較高，因此在選擇控制點(diǎn)時(shí)盡量選取高等級(jí)的控制點(diǎn)，兩控制點(diǎn)間、控制點(diǎn)與測(cè)站點(diǎn)間要有足夠的距離，至少遠(yuǎn)于待測(cè)點(diǎn)。為提高測(cè)量精度，在觀測(cè)控制點(diǎn)時(shí)可采用強(qiáng)制對(duì)中棱鏡并增加測(cè)回進(jìn)行觀測(cè)。待測(cè)點(diǎn)最好位于兩控制點(diǎn)或控制點(diǎn)至待測(cè)點(diǎn)之間的基線附近，不宜過遠(yuǎn)。在測(cè)量過程中，一定要施測(cè)足夠的已知點(diǎn)，以便檢核。

四、結(jié)語

綜上所述，通過全站儀自由設(shè)站專項(xiàng)測(cè)量功能在農(nóng)村房地一體測(cè)量的應(yīng)用中可以看出，隨著測(cè)繪科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，只有掌握了全站儀的各種先進(jìn)的專項(xiàng)測(cè)量功能知識(shí)，才能在實(shí)際運(yùn)用中發(fā)揮其作用與優(yōu)勢(shì)，提高測(cè)量工作效率與成果精度。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李淮海、郭秋云.全站儀自由設(shè)站法在地籍測(cè)量中的應(yīng)用[J].山東煤炭科技，2018年第3期;

[2]《地籍調(diào)查規(guī)程》（TD/T 1001-2012）。