全站儀測量導(dǎo)線計算坐標(biāo)

徐婭

（廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西崇左 532200）

全站儀測量導(dǎo)線計算坐標(biāo)

徐婭

（廣西理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西崇左 532200）

全站儀測量導(dǎo)線坐標(biāo)的計算是平面測量控制領(lǐng)域中非常重要的方面，全站儀導(dǎo)線能夠?qū)崟r的測得待測點(diǎn)的近似坐標(biāo)，利用全站儀測量導(dǎo)線的工作實(shí)際，對于全站儀測量導(dǎo)線坐標(biāo)的計算方法進(jìn)行了研究，并改進(jìn)了接平方差發(fā)，給出了坐標(biāo)計算的具體公式和方法。該方法和傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀坐標(biāo)的計算性比，能夠有效地避免方位角的復(fù)雜的計算過程，和增量復(fù)雜的計算過程，進(jìn)而提高了計算的效率，而且計算的過程中不容易發(fā)生錯誤，在計算的過程中，本文所提出的方法只需要知道全站儀測量導(dǎo)線之間的接平差，外加已知的一條邊和點(diǎn)就可以計算出坐標(biāo)信息，進(jìn)而可以增加導(dǎo)線布網(wǎng)的靈活程度。

全站儀 測量導(dǎo)線 間接平差 坐標(biāo)計算

引言

在本文中所謂的導(dǎo)線就是所有的控制點(diǎn)依照順序連接而成的曲線，全站儀測量導(dǎo)線坐標(biāo)計算的原理就是根據(jù)導(dǎo)線邊的長度和折轉(zhuǎn)角度，并且根據(jù)起始點(diǎn)的數(shù)據(jù)，按照順序依次計算出導(dǎo)線上每個點(diǎn)的坐標(biāo)。國家大地控制網(wǎng)的建設(shè)就是利用了此技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，而且對于地形圖的繪制、城市的測繪和眾多工程測量經(jīng)常使用到的一種技術(shù)。根據(jù)觀測儀器的不同可以將導(dǎo)線測量儀器分為經(jīng)緯儀測量導(dǎo)線、電磁波測距導(dǎo)線以及本文所用到的全站儀測量導(dǎo)線。全站儀測量導(dǎo)線裝置時一種智能化的設(shè)備其中植入了嵌入式的微處理器和將經(jīng)緯儀和電磁波測距儀結(jié)合在一起形成了全站儀，通過全站儀內(nèi)置的微處理器自動測試程序可以自動的完成對于某個測量區(qū)域各個控制點(diǎn)的坐標(biāo)的測量和計算，從而可以近似得到相對應(yīng)的地面控制點(diǎn)的響應(yīng)的坐標(biāo)，并且在最后可以利用這些數(shù)據(jù)采樣間接平差法來計算整個導(dǎo)線的坐標(biāo)，這對于傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀導(dǎo)線坐標(biāo)的計算方法是很大的提升。不僅可以自動化的實(shí)現(xiàn)測量而且測量的精度和效率都大大提高了。

一、經(jīng)緯儀導(dǎo)線坐標(biāo)和間接平差計算

本文以附和導(dǎo)線為例對于經(jīng)典的經(jīng)緯儀導(dǎo)線坐標(biāo)以及間接平差的計算的步驟與過程進(jìn)行了說明，假設(shè)附和導(dǎo)線如下圖所示，導(dǎo)線從最初的控制點(diǎn)A出發(fā)，出發(fā)時的方位角度為aAB，然后可以看出在運(yùn)動的過程中經(jīng)過了控制點(diǎn)2、3等，最終到達(dá)另一端的最終控制點(diǎn)C，達(dá)到該點(diǎn)時的方位角度為aCD，則經(jīng)緯儀傳統(tǒng)的導(dǎo)線坐標(biāo)計算方法和間接平差的計算方法和步驟如下所示:

(1)通過經(jīng)緯儀來對控制點(diǎn)的水平角度進(jìn)行測量，然后用尺子或者測距儀器來對控制點(diǎn)之間的邊長進(jìn)行測量，然后對于邊長進(jìn)行修正，最后得到各個控制點(diǎn)之間的水平距離。

(2)接著對于角度調(diào)整的閉合差值進(jìn)行計算，如果該值在誤差允許的范圍內(nèi)，就可以根據(jù)角度閉合差來對該值進(jìn)行分配，通過相反的符號將角度的閉合差均勻分配在各個角度的實(shí)際測量值上。

(3)通過修正之后的角度的數(shù)值，按照相應(yīng)的順序來依次求得各個導(dǎo)線邊的方位角度

(4)計算控制點(diǎn)之間邊長的坐標(biāo)的增量。

(5)計算兵調(diào)整坐標(biāo)增量的閉合插值。最后根據(jù)閉合差值就可以計算得出導(dǎo)線長度的閉合差值，如果導(dǎo)線長度的閉合差值在誤差所允許的范圍內(nèi)，也就是符合所要的計算精度，就將坐標(biāo)的增量按照邊長的比例依次分配到各個控制點(diǎn)坐標(biāo)的增量之中。

(6)最后就可以計算出測量導(dǎo)線上各個點(diǎn)的坐標(biāo)。

圖1 經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量方式

二、全站儀導(dǎo)線測量坐標(biāo)和間接平差計算

采用全站儀來對測量導(dǎo)線進(jìn)行坐標(biāo)和間接平差的計算非常方便，可以通過全站儀內(nèi)置的微處理器來直接測量得到導(dǎo)線上各個控制點(diǎn)的坐標(biāo)。全站儀由于可以直接測的導(dǎo)線上各個控制點(diǎn)的坐標(biāo)，所以其計算間接平差的方式和傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀平差的計算方式不同，要先計算角度閉合值，然后對于角度的閉合值進(jìn)行調(diào)整，并且根據(jù)這些閉合值推算出各個控制點(diǎn)的方位角度，然后再計算各個控制點(diǎn)坐標(biāo)的水平增量然后進(jìn)行坐標(biāo)的調(diào)整，然后根據(jù)計算得到的間接平差來計算導(dǎo)線控制點(diǎn)的坐標(biāo)，本文以全站儀導(dǎo)線測量為例對于全站儀測量導(dǎo)線坐標(biāo)的方法進(jìn)行了論述說明，并對對比了經(jīng)緯儀和全站儀測量方法的不同，對于兩種測量方式的測量精度和測量的效率進(jìn)行了對比，然后提出了一種全站儀導(dǎo)線測量的間接平差坐標(biāo)的計算方法。

1.全站儀導(dǎo)線測量

如下圖所示，將全站儀進(jìn)行安置，放置到點(diǎn)A上，然后將A和B兩點(diǎn)的坐標(biāo)輸入到全站儀當(dāng)中，然后全站儀將開始的位置定位在B上，然后接著開始測量點(diǎn)2的坐標(biāo)，接著依次測量導(dǎo)線上每個點(diǎn)的坐標(biāo)直到點(diǎn)C的坐標(biāo)測量完畢，通過全站儀的測量的過程可以發(fā)現(xiàn)，全站儀對于各個點(diǎn)的測量是有微處理器內(nèi)置的軟件來自動化的完成導(dǎo)線上各個點(diǎn)坐標(biāo)的測量，可以直接測的每個點(diǎn)的近似的坐標(biāo)。

圖2 全站儀導(dǎo)線測量方法

2.間接平差的計算

由于利用全站儀來對導(dǎo)線上的控制點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行計算得到的坐標(biāo)是近似值和真實(shí)的值會存在一定的誤差，也就是說計算得到的C點(diǎn)的坐標(biāo)，并不是C點(diǎn)的真實(shí)的坐標(biāo)和真實(shí)的坐標(biāo)值會存在一定的誤差，也就是導(dǎo)線的全長計算上出了一定的誤差，假設(shè)誤差在縱軸和橫軸上的投影坐標(biāo)分別為fx，fy。

三、結(jié)論

在全站儀測量導(dǎo)線的坐標(biāo)的過程中采用間接平差法，在全站儀已經(jīng)測得的導(dǎo)線上控制點(diǎn)坐標(biāo)的近似值之后利用這些測量結(jié)果來對測量得到的近似的坐標(biāo)值進(jìn)行修正，修正的方法較為簡單，而且便于掌握和編程實(shí)現(xiàn)，可以將這些修正算法通過軟件的方式在嵌入式微處理器上來實(shí)現(xiàn)，全站儀坐標(biāo)計算的間接平差法是對于傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測量坐標(biāo)值的改進(jìn)，和傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀測量方式對比，不僅能夠提高導(dǎo)線坐標(biāo)的測量效率而且還能夠在很大程度上提高測量的精度，能夠在導(dǎo)線坐標(biāo)的測量過程中實(shí)現(xiàn)自動化的測量，大大降低了導(dǎo)線坐標(biāo)測量過程中的精度的計算。傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀計算坐標(biāo)的方式不僅需要知道兩條邊的信息，還需要一條邊的信息和相關(guān)的控制點(diǎn)的信息，才能夠?qū)?dǎo)線坐標(biāo)進(jìn)行更好的計算以便實(shí)現(xiàn)對于導(dǎo)線的布網(wǎng)。

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