全站儀自由設(shè)站法在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

李懷海 郭秋云

（山東省煤田地質(zhì)局第一勘探隊(duì)，山東 滕州 277599）

現(xiàn)代地籍[1]測(cè)量中，普遍使用CORS站技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)RTK布設(shè)圖根點(diǎn)，由于布設(shè)的圖根點(diǎn)均為臨時(shí)控制點(diǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)圖根控制點(diǎn)丟失或看不清點(diǎn)號(hào)的情況；在山區(qū)樹(shù)木密集的地方，各種老式房屋分布雜亂無(wú)章，使網(wǎng)絡(luò)RTK布設(shè)圖根點(diǎn)非常困難，即使勉強(qiáng)布設(shè)了圖根點(diǎn)，在全站儀測(cè)站檢查過(guò)程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)檢查已知控制點(diǎn)不合格，使地籍測(cè)量工作難以繼續(xù)或出現(xiàn)不同測(cè)站測(cè)得的同一界址點(diǎn)點(diǎn)位坐標(biāo)誤差較大的情況。全站儀自由設(shè)站法可以方便、快速地測(cè)定各界址點(diǎn)的坐標(biāo)，大幅度地提高實(shí)際工作效率。

1 全站儀自由設(shè)站法

全站儀自由設(shè)站法[2-3]又稱(chēng)為全站儀邊角后方交會(huì)。這種交會(huì)法的原理：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[4-5]有兩個(gè)方面的影響因素：一是交會(huì)角的變化對(duì)設(shè)站點(diǎn)精度的影響，見(jiàn)圖1。隨著交會(huì)角γ的增大，設(shè)站點(diǎn)點(diǎn)位精度也會(huì)相應(yīng)地提高。60°≤γ≤120°點(diǎn)P位于圖中的陰影區(qū)域以及其對(duì)稱(chēng)區(qū)域精度較好；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)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)際的工程中，不但要考慮精度是否達(dá)標(biāo)，還要顧及到工程的施工時(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。

圖1 交會(huì)角的變化對(duì)設(shè)站點(diǎn)精度的影響關(guān)系圖

綜上所述，利用本文所述的自由設(shè)站方法對(duì)大比例尺測(cè)圖來(lái)說(shuō)是行之有效的,它可以減少許多不必要的控制網(wǎng)加密工作并使測(cè)站點(diǎn)選擇十分方便靈活，也可使控制測(cè)量與碎部測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。可使自由設(shè)站的優(yōu)點(diǎn)得到充分發(fā)揮。自由設(shè)站法測(cè)站點(diǎn)位選取方便，既克服了后方交會(huì)危險(xiǎn)圓問(wèn)題，又彌補(bǔ)了測(cè)邊交會(huì)的不足。作業(yè)中，有時(shí)不必設(shè)置點(diǎn)位標(biāo)志，不需要儀器對(duì)中，節(jié)省作業(yè)時(shí)間。一般工程實(shí)踐中，往往觀測(cè) 2～3個(gè)已知點(diǎn)即可滿(mǎn)足測(cè)量精度的要求。自由設(shè)站具有很高的實(shí)用價(jià)值，因此被廣泛應(yīng)用于數(shù)字化測(cè)圖。

2 自由設(shè)站在地籍測(cè)繪中的具體應(yīng)用方法

實(shí)際地籍測(cè)圖工作中，最需要的是測(cè)定待定界址點(diǎn)的坐標(biāo)，測(cè)站坐標(biāo)不需要求算。實(shí)地地籍測(cè)繪界址點(diǎn)時(shí)，在通視條件良好的地方架設(shè)全站儀，只需要整平儀器，建立一個(gè)獨(dú)立的自由設(shè)站的文件，輸入測(cè)站點(diǎn)的假定坐標(biāo)（使自由設(shè)站的點(diǎn)落在測(cè)區(qū)外，便于以后的數(shù)據(jù)處理）后，直接測(cè)量已知圖根控制點(diǎn)或已知坐標(biāo)的精度較高的界址點(diǎn)（記錄已知點(diǎn)的點(diǎn)名和在本文件中的點(diǎn)號(hào)）3～5個(gè)，再繼續(xù)測(cè)量其他界址點(diǎn)，直到將全部界址點(diǎn)測(cè)完。本次自由設(shè)站外業(yè)工作結(jié)束。

3 待定點(diǎn)坐標(biāo)的獲取

將外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，編輯數(shù)據(jù)做成（點(diǎn)名，，Y，X，H）格式的.dat文件，在南方測(cè)繪CASS軟件上展點(diǎn)，使用“測(cè)站改正”功能，按照軟件要求，按照記錄的點(diǎn)號(hào)順序操作，即可得到改正后的點(diǎn)坐標(biāo)文件（.dat）和圖形。在CASS軟件上檢查已知點(diǎn)的附合情況，第一個(gè)點(diǎn)完全符合，第二個(gè)點(diǎn)存在誤差一般情況為2～3cm，如果超過(guò)5cm，說(shuō)明使用的已知圖根點(diǎn)精度不一致，應(yīng)當(dāng)尋找原因重新操作，直至大部分重復(fù)測(cè)點(diǎn)附合很好；否則，重新外業(yè)檢查所使用的圖根點(diǎn)精度，聯(lián)測(cè)精度較高的圖根點(diǎn)。

4 實(shí)際工作中的數(shù)據(jù)比較

4.1 點(diǎn)位中誤差

統(tǒng)計(jì)所有參與自由設(shè)站的圖根點(diǎn)或已知坐標(biāo)的精度較高的界址點(diǎn)的坐標(biāo)與自由設(shè)站獲取的坐標(biāo)差值，計(jì)算點(diǎn)位中誤差。如表1。

按照中誤差公式，［△△］=0.001918，n=7；計(jì)算得到m=±0.016553m。

表1 坐標(biāo)對(duì)比及點(diǎn)位中誤差計(jì)算表

4.2 邊長(zhǎng)比較

利用自由設(shè)站測(cè)點(diǎn)與原來(lái)測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算的距離與邊長(zhǎng)實(shí)地量邊統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2。

5 自由設(shè)站操作過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)

（1）自由設(shè)站測(cè)站點(diǎn)應(yīng)選擇在要測(cè)區(qū)域和已知圖根點(diǎn)分布的中間位置，不可緊靠一側(cè)，造成傳算邊較短，待測(cè)邊較長(zhǎng)的情況，違反了“遠(yuǎn)定向近測(cè)量”的原則；

（2）已知圖根點(diǎn)盡量處于自由設(shè)站測(cè)站點(diǎn)的兩側(cè)，以減小誤差；

（3）自由設(shè)站觀測(cè)的已知圖根點(diǎn)應(yīng)選擇3～5個(gè)為佳，且均勻分布；

（4）如圖1所示，自由設(shè)站測(cè)站點(diǎn)與兩個(gè)已知圖根點(diǎn)的夾角應(yīng)在60°≤γ≤120°，以保證測(cè)量精度；

（5）自由設(shè)站應(yīng)單獨(dú)存儲(chǔ)為一個(gè)文件，防止與其他常規(guī)數(shù)據(jù)混淆；

（6）全站儀在自由設(shè)站點(diǎn)架設(shè)好以后，應(yīng)修改測(cè)站點(diǎn)坐標(biāo)，使之展點(diǎn)在測(cè)區(qū)外，方便在南方測(cè)繪CASS軟件界面上改正數(shù)據(jù)及檢測(cè)使用。

表2 計(jì)算距離與實(shí)地量邊統(tǒng)計(jì)對(duì)比表

按照中誤差公式，［△△］= 0.0088，計(jì)算結(jié)果為：m=±0.023452m。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文基于自由設(shè)站的理論基礎(chǔ)，詳細(xì)論述了自由設(shè)站在地籍測(cè)量中的應(yīng)用條件、具體操作方法、注意事項(xiàng)，用實(shí)例驗(yàn)證了自由設(shè)站所測(cè)界址點(diǎn)的精度完全達(dá)到《地籍規(guī)范》的要求，建議在不容易設(shè)立圖根點(diǎn)、地形復(fù)雜地區(qū)的大比例尺地籍測(cè)圖或散點(diǎn)法檢查測(cè)圖質(zhì)量時(shí)廣泛使用自由設(shè)站，可以大幅度提高工作效率。