全站儀大比例尺數字化地形測量精度研究

王 曉

(1.呂梁職業技術學院，山西 孝義 032300； 2.河南理工大學，河南 焦作 454000)

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全站儀大比例尺數字化地形測量精度研究

王 曉1，2

(1.呂梁職業技術學院，山西 孝義 032300； 2.河南理工大學，河南 焦作 454000)

以呂梁市煤炭工業學校校內地形測量為例，通過全站儀與CASS7.0成圖軟件的綜合應用，闡釋了數字化地形測圖的主要原理及步驟，包括測區概況、圖根控制測量、碎步采集和CASS7.0成圖，最后提出了提高數字化測圖精度的有效措施。

數字化地形測量，全站儀，精度，圖根控制點

0 引言

隨著電子技術、計算機技術以及測量儀器的迅速發展，測繪行業已經迎來了一場深刻的技術革命。數字化地形測量走向普及，并且悄無聲息的替代了傳統的大平板儀地形測量，成為地形測量中的主流。數字化測圖即野外數字測圖技術，是以全站儀外業采集數據和計算機輔助內業制圖相結合，形成一套全程數字化的大比例尺地形測圖方法。其基本原理是利用全站儀進行外業采集地形、地物要素的三維坐標及描述其性質與相互關系的信息，然后將數據傳送至計算機，借助計算機繪圖系統處理，繪制、修改完成地形圖。數字化測圖的應用大大地提高了大比例尺地形測量作業的效率和精度。

1 全站儀數字化測圖過程

1.1 收集資料

測區為呂梁市煤炭工業學校校園內部，有已知點TA和TB，TA在校門口，TB在校門內，兩點通視。坐標如表1所示。

表1 測區坐標表 m

1.2 圖根平面控制測量

圖根平面控制測量是為了建立圖根平面控制點而進行的，它是地形測圖的依據，其測量工作主要有踏勘選點和埋石、測角、量邊和平面坐標計算。

1.2.1 踏勘選點和埋石

根據收集到的已知點的資料和校園內部的地形情況，在實地選控制點，并用釘子和油漆標記并編號控制點。在呂梁市煤炭工業學校校園內部一般布設5個～10個圖根控制點為宜。選擇圖根控制點時應注意的問題:1)圖根點應分布均勻，各個組應兼顧，避免重復或出現漏洞；2)控制點要通視，便于安置儀器和觀測的地方；3)選擇的圖根點對測圖要發揮最大作用，控制盡量多的碎部；4)實地進行選點，點位應選擇在土質堅實、便于保存、易于尋找的地方。埋設鋼釘，并編號；5)各邊邊長盡可能相等，避免長、短邊突然出現，其邊長應符合規范要求。根據所收集的資料和測區的地形情況，應將控制網布設為閉合導線。

1.2.2 水平角和距離測量

圖根導線測量時，測水平角通常觀測導線前進方向同一側的左轉折角。閉合導線應按逆時針編號，觀測角度為左角，即閉合導線的內角。圖根點水平角觀測使用全站儀按測回法觀測兩測回，各項限差為：半測回觀測誤差為±40″，各測回較差為±35′。每站觀測完成之后，應檢查觀測記錄，成果誤差在限差允許范圍內方可遷站，否則必須重新測角。

在一個測站上，距離測量時全站儀盤左盤右測量距離，取其平均值。

1.2.3 導線的內業計算

外業測量完成后，首先全面檢查外業記錄手簿有無記錯、算錯、超限或漏測等現象，確認外業數據全面合格后，方可進行導線的內業計算。計算時，先繪制導線略圖，把起算數據和外業手薄中的觀測角、邊長抄到略圖相應的位置上，同時把數據抄入導線計算表格中，然后按數據計算角度閉合差、推算各邊的坐標方位角、坐標增量、坐標增量閉合差，最后計算出各導線點的平面坐標。

1.3 圖根高程測量

圖根高程控制網的布設形式，決定于平面控制網的布設形式。它是在國家等級高程點的基礎上用等外水準測量或三角高程測量進行加密。平坦地區采用等外水準測量，組成閉合、附合或往返觀測的支水準路線。丘陵地區、山區可采用三角高程測量。1.3.1 等外水準外業測量

本次測量使用等外雙儀器高法水準測量，水準路線采用平面控制網的形式，高程點間采用偶數站。外業觀測采用DS3水準儀，塔尺進行。測站觀測程序為：后—前—前—后。每站觀測完成之后，應進行測站檢核，在限差允許范圍內方可遷站，否則必須重新測角。觀測限差如表2所示。

表2 觀測限差表

1.3.2 圖根點高程內業計算

外業測量完成后，首先要檢查外業觀測手簿，計算各測段點間高差，經檢查無誤后，方可進行內業計算。計算時，先繪制水準路線略圖，把起算數據和外業計算的測段點間高差和距離抄到略圖相應的位置上，同時把數據抄入水準路線成果計算表格中，然后按數據計算高差閉合差、高差改正數、改正后的高差，最后計算高程，得出各點的高程，將計算結果整理到表格中。

1.4 碎部測量

1.4.1 碎部測量一般要求

大比例尺地形圖測圖應表示出居民地、獨立場、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。地物應按實際輪廓大小依比例尺測繪在圖上，另加必要的說明注記。不能按實際輪廓大小依比例尺描繪的地物，則以非比例符號表示。地貌用等高線和特殊地貌符號及高程注記來表示。地形圖應內容齊全，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，符號運用統一正確，各種說明和文字注記真實和齊全，并著重顯示與煤礦生產有關的地物、地貌特征。

1.4.2 全站儀碎部采集的步驟

1)定向。將全站儀置于測站上，對中整平后全站儀照準一個已知點作為起始方向。 2)采集碎部點數據。在全站儀上設置采集文件，采集數據，并畫相應點的草圖。按步驟采集所有碎部點，完成外業采集工作。

1.5 CASS7.0成圖

南方CASS7.0是南方測繪儀器公司在AutoCAD 2006上開發的新一代數字化地形地籍成圖軟件。廣泛應用于地形成圖、地籍成圖、工程測量應用、空間數據建庫等領域，全面面向GIS，徹底打通數字化成圖系統與GIS接口，使用骨架線實時編輯、簡碼用戶化、GIS無縫接口等先進技術。自CASS軟件推出以來，已經成長成為用戶量最大、升級最快、服務最好的主流成圖系統。

將采集的數據用數據線傳輸到CASS7.0中，根據野外作業時所繪的草圖，使用CASS的繪圖命令繪制1∶500的呂梁煤校地形圖。

2 全站儀大比例尺數字化地形測量提高精度的措施

數字化測圖過程工作比較復雜而繁瑣，實施過程中稍有不慎都可能給測量結果帶來一定的影響，甚至使結果造成錯誤。為了提高測量的精度，在全站儀數字化測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，對誤差要進行嚴格的控制，對于可以避免的誤差應給予減少或避免。首先在觀測前測量人員必須進行儀器的檢修和校正工作，盡量減少儀器設備本身對測量精度的影響。其次，測量人員必須具備較強的責任心，精確瞄準、正確觀測、準確計算。最后，盡量減少環境的影響，必要時采取一些有效措施，如，給儀器遮陽，選擇合適的時間等。2)提高控制測量的精度。控制測量是地形測量的依據，在進行控制測量中，首先選點一定要按要求進行，確保控制網的合理性。其次，在測量角度和邊長時，要按限差要求保證每個測站的數據正確，方可搬站。最后，內業計算中，在誤差允許的范圍內對誤差進行平差。3)數據采集要完整。在控制點上設站，用全站儀數據采集，對測區的各類地物、地貌進行詳細測繪，保證地形、地貌等要有足夠的特征點。在數據采集定向時，要保證已知后視點坐標與所測該點坐標的限差在5 cm內。對于某些碎部點在測站點處無法觀測時需要增設轉點，即一個能夠與原測站點相互通視且在轉點處能夠觀測剩余多數地物特征點的未知點。先在原測站點測出轉點坐標，然后儀器搬站，重新進行測站定位，若超出誤差范圍，則返工重測。4)CASS成圖要嚴格。CASS繪圖時，先將野外測點點號在CASS繪圖軟件屏幕中展出來，然后根據野外作業時繪制的草圖，繪制地形圖。在繪圖過程中應按測區創建新的工作目錄，繪圖時應增加存盤次數，防止數據丟失；在執行命令時，要注意命令區的提示，當一個命令沒執行完時，不要執行另一個命令；在生成等高線時，需要人工補點或修改。在改變圖形比例尺時，有些符號不夠標準，無法按比例放大或縮小，如注記、控制點、填充符號等，只有重新生成。

3 結語

基于全站儀大比例尺地形測圖技術得到了很快的發展并已達到成熟，在實際工作中，它能夠實現快速數據采集、數據處理，減少測量人員外業觀測的工作量，提高了工作效率和測量精度。這種模式以自身的優越性，將成為地形測量中的重要方式。

[1]李戰宏.礦山測量技術.北京：煤炭工業出版社，2005.

[2]林君強.基于全站儀數字化測圖中的誤差分析.福建信息技術教育，2006(1)：2-4.

[3]吳東亮，尚穎娟，谷達華，等.RTK系統、全站儀及CASS軟件在地形測繪中的應用探討.測繪科學，2009(2)：194-196.

[4]常永梅.全站儀配合CASS軟件在小范圍地形測量中的應用.山西建筑，2013，39(5)：203-205.

Research on total station digital terrain measurement precision with large scale

Wang Xiao1,2

(1.LvliangCareerTechnicalCollege,Xiaoyi032300,China; 2.HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)

Taking the school topographic survey in Lvliang Coal Industry School as an example, through the comprehensive application of total station and CASS7.0 mapping software, elaborated the main principles and steps of digital topographic mapping, including measuring area situation, mapping control survey, scattered collection and CASS7.0 mapping, finally put forward the effective measures to improve the accuracy of digital mapping.

digital terrain measurement, total station, precision, mapping control point

1009-6825(2015)01-0205-02

2014-10-29

王 曉(1986- )，女，助理講師，在讀碩士

P217

A