全站儀大比例尺數(shù)字化測圖精度分析和探討

汪輝

【摘 要】本文依據(jù)誤差傳播理論，對影響全站儀平面精度和高程精度的誤差進(jìn)行推導(dǎo)和計算，并對三種常用精度指標(biāo)的全站儀（2"級、6"級和10"級）測量平面精度和高程精度進(jìn)行計算和分析，其結(jié)論可為全站儀大比例尺數(shù)字化測圖提供參考。

【關(guān)鍵詞】精度、中誤差、比例尺、數(shù)字化測圖

中圖分類號： TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）05-0074-002

【Abstract】Based on the error propagation theory，this paper deduces and calculates the errors that affect the plane and elevation accuracy of the total station and uses the three total stations （2"，6" and 10"）.The measurement plane accuracy and elevation accuracy are calculated and analyzed. The conclusions can provide reference for the large-scale digital mapping of the total station.

【Key words】Precision；Medium error；Scale；Digital map

隨著電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在野外數(shù)字化測圖方法已成為大比例尺數(shù)字化測圖的主要方法。野外數(shù)字化測圖是利用全站型電子速測儀（簡稱全站儀）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（簡稱GNSS）或其它測量儀器在野外對繪圖信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)自動記錄在電子手簿、磁卡或便攜機(jī)內(nèi)，然后在室內(nèi)利用計算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理，按一定的比例尺編輯繪制生成數(shù)字地形圖。大比例尺地形圖是指1：500～1：5000的比例尺地形圖，其測圖的特點是測區(qū)范圍小、比例尺大、精度要求較高。隨著數(shù)字化測圖方法的應(yīng)用，現(xiàn)在的野外碎部采集方法已由精度較高、施測方便的全站儀和GNSS代替了傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、鋼尺等。本文主要對利用全站儀進(jìn)行野外大比例尺數(shù)字化測圖的精度進(jìn)行分析和探討。

1 全站儀野外數(shù)字化測圖地物點平面位置精度分析

地物點平面位置的精度可用地物點相對于鄰近圖根點的點位中誤差（實地）來衡量。全站儀數(shù)字測圖時地物點平面位置的誤差主要受定向誤差、對中誤差、觀測誤差及棱鏡中心與待測地物點不重合所帶來誤差的影響，其影響大小分別記為m定、m中、m測和m重。

因此，全站儀野外數(shù)字化測圖地物點相對鄰近圖根點平面位置的點位中誤差m物為

1.1 定向誤差對地物點平面位置的影響

定向誤差對地物點平面位置的影響可用下式計算

1.2 對中誤差對地物點平面位置的影響m中

對中誤差包括測站對中誤差和定向?qū)χ姓`差，它通過對測角的影響而影響地物點平面位置。根據(jù)對中誤差對測角的影響可推求得

式中，m1為儀器上光學(xué)對中器的對中誤差，一般不超過5mm；D、D0意義同上。

1.3 觀測誤差對地物點平面位置的影響m測

全站儀野外數(shù)字化測圖時，地物點坐標(biāo)是根據(jù)所測量的距離和角度解算而得，因此觀測誤差主要包括測距誤差和測角誤差，根據(jù)誤差傳播理論，可推出m測（不考慮測站點起始誤差）為

式中，A為測距儀固定誤差，B為測距儀比例誤差，m？茁為測角中誤差。

1.4 棱鏡中心與待測地物點不重合對地物點平面位置的影響m重

根據(jù)國家土地管理局地籍司編寫出版的《地籍調(diào)查手冊》中估算，此項誤差的影響可控制在2cm之內(nèi)，取m重=2cm。

一般情況下， ≤1.5，兩個圖根點之間的相對中誤差mxy取2.0cm，分別代人式（6）、（7），得m定=2.1cm，m中=0.5cm。

根據(jù)不同的測距測角精度和觀測平距，由式（8）計算出m測，并與上述的m定=2.1cm，m中=0.5cm，m重=2cm一起代人式（1），計算所得的地物點平面位置中誤差列于表1中。

2 全站儀野外數(shù)字化測圖地物點高程精度分析

全站儀野外數(shù)字化測圖時，測角誤差、測距誤差、量測儀器高和目標(biāo)高誤差以及球氣差是地物點高程的誤差的主要來源。根據(jù)分析，全站儀通過設(shè)置參數(shù)對測距誤差和球氣差進(jìn)行改正，此兩項誤差對地物點高程的影響大大降低，計算時可忽略不計。因此，可用下式來計算相對于鄰近圖根點地物點高程中誤差

式中，mH為地物點高程中誤差，D為測站至地物點間水平距離，mz為天頂距觀測中誤差，mi為儀器量測中誤差，mv為目標(biāo)高量測中誤差。用鋼尺量取儀器高和目標(biāo)高時，中誤差一般不超過0.5cm，取mi=mv=0.5cm，按式（9）計算地物點高程中誤差列于表2。

3 結(jié)論

綜合表1、表2可以得出，全站儀野外數(shù)字化測圖在觀測平距控制在300m以內(nèi)時，即使用測距精度5mm+10×10-6d、測角精度10"最低精度的全站儀，所測地物點相對于鄰近圖根點實地的平面和高程中誤差均可保證在4.5cm以內(nèi)，在同樣測距條件下，這樣的精度是傳統(tǒng)模擬法測圖所達(dá)不到的。

全站儀野外數(shù)字化測圖在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸與處理、成果與圖形輸出及后期管理各階段中，只有在野外數(shù)據(jù)采集階段有誤差，而在其它各個階段中精度沒有任何損失，與成圖比例尺的大小也沒有關(guān)系。這也是為什么測量精度要求較高的房地產(chǎn)測量、地籍測量及地下管網(wǎng)測量等項目目前均要采用野外數(shù)字化測圖的主要原因。

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