自由设站在数字测图中的运用

２３２　测绘第３１卷第５期２００８年ｌ０月　自由设站在数字测图中的运用　王灿辉　（四川省煤田测绘工程院，四川成都６１　０Ｏ７２）　［摘要］本文探讨了在暂无控制点成果、控制点间不能通视等情况下，运用全站仪自由设站法进行测量工作以　及数据换算的方法。　［关键词］自由设站；联测；换算　［中图分类号］Ｐ２５８　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］ｌ６７４—５Ｏ１９（２ｏ０８）０５—０２３２—０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｏｆ　Ｆｒｅｅ　ＳｔａｔｉＯｎ　ｉｎ　Ｄｉｇｉｔａ１　Ｍａｐｐｉｎｇ　厂ｌ４＾，Ｇ　Ｃ　一　ｆ　（Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｐｒ０ｖｉｎｃｅ　Ｃｏａｌｆｉｅｌｄ　Ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　Ｍ印ｐｉｎｇ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｍｔｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００７２，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｍｅ　ｍｅｔｈＯｄ　０ｆｕｓｉｎｇ仔ｅｅ　ｓ诅ｔｉＯｎ　Ｏｆｔ０ｔａｌ　ｓｔａｔｉＯｎ　ｆｏｒ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ａｎｄ　ｄａｌ协ｃＯｎＶｅｒｓｉＯｎ　ｗｈｅｎ　ｍｅｒｅ　ａｒｅ　ｎｏ　ｃｏｎ仃ｏｌ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｒ　ｎｏ　Ｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ　ａｍ０ｎｇ　ｃｏｎｔｍｌ　ｐｏｉｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗＯｒｄｓ：Ｆｒｅｅ　Ｓｔａｔｉｏｎ；　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　１　引言　必须要不少于２个已知点，采用方向法则必须要不　利用全站仪进行测量的传统作业模式是：首先　少于３个已知点，最多可以用７个点），且所有控制　在己知控制点上设站，后视已知控制点完成方位角　点必须有正确坐标。通过测距或者测角然后由仪器　定向，然后开始测量。但在实际的工作中，我们经　固化程序计算出测站坐标。自由设站方式如图ｌ所　常遇到暂时无控制点成果而需要先进行测量数据采　示。　集的情况，此时，可以先利用全站仪的自由设站功　Ｘ　能获取测量数据，然后进行一系列的数据换算得到　所需的最终成果。　２　自由设站简介　２．１常规自由设站　本文结合ＧＴＳ一３３０系列全站仪简单介绍一下自　由设站法：该型号的全站仪将自由设站定义为后方　交会，其使用方法是将全站仪设在至少可以与２个　图ｌ　自由设站方式　或２个以上控制点通视的地方（若采用测距的方法　，　Ａ点　，，，．　．测站　虚线表示碎部点　●　；－　ｌ　图２测站与控制点通视　测绘第３１卷第５期２０Ｏ８年ｌ０月　２３３　Ａ点　Ｂ点　图３测站与控制点间有障碍　２．２新自由设站　Ｘｉ＝Ｘ０＋ｘｉｍｃＯｓａ—ｙｉｍｓｉｎａ　此方法是所设测站只需将仪器整平对中，并不　Ｙｉ＝Ｙ。＋ｘｉｍｓｉｎａ＋ｙｉｍｃｏｓａ　（１）　需要直接与控制点通视，采用间接或直接联测控制　点的方法，得出控制点的伪坐标，施测后通过伪坐　式中：Ｘ０、　Ｙ。为坐标变换平移参数；ｍ为尺度比　标与控制点坐标解算出区域内的转换参数，再由转　参数：ａ为旋转角参数。　．　换参数换算出其他碎部点的坐标。该自由设站法有　公共点在２个坐标系的坐标之差为：　两种情况，见图２、图３所示。　３平面坐标系近似转换法　△Ｘｉ：Ｘｏ＋ｘｉ（ｍｃｏｓａ一１）一ｙｉｍｓｉｎａ　△Ｙｉ＝Ｙ。＋ｘｉｍｓｉｎａ—ｙｉ（ｍｃ０ｓａ一１）　（２）　研究表明…，在每一局部范围内，对于两个微小　差异坐标系，可以看成是由这个局部区域内２个平　在实施变换的局部区域内，均匀选取若干公共　面坐标系统之间存在者某种旋转和尺度伸缩造成　点，然后在∑（△）（２　＋△Ｙ　）＝ｍｉｎ的条件下由（２）　的。这样可以用平面相似变换公式来模拟２个平面　式产生误差方程式，并求出以上４个参数。　坐标系的变换关系。　在小范围大比例尺测图作业中，同等精度施测，　假设在原坐标系中有个控制网，已知其中极少　我们可以认为ｍ＝ｌ。若知道两个控制点Ａ、Ｂ的伪坐　数控制点的变换坐标系中的坐标（Ｘ　，Ｙ　）其原坐标　标及真实坐标，将伪坐标和真实坐标按两个坐标系　系中的坐标为（ｘｔ，ｙｔ）。根据相似变换的一般公式　中的坐标展入Ｘ０Ｙ坐标系中，可以将图４推换为图５，　（见图４所示）得：　由公式（１）可推出公式：　＿　。７　一　ｊ　ｂ　Ｉ一　皂。　［／　一ａ　　互．Ｅ—卜一　＾　－　ｂ）　Ｙ　图４原坐标系中有个控制网情况　图５　由图４推换后的坐标系　２３４　测绘第３１卷第５期２００８年ｌＯ月　ｘ　＝ｘ　＋、／　＿＝二：　＿＝　×ｃｏｓ（　一　＋　）　Ｙ　＝Ｙ＾＋√　二　了　式中：　为点ａ、ｉ伪坐标在Ｘ０Ｙ坐标系中的方位　×ｓｉｎ（　一　＋　口）　点在ｘ０Ｙ坐标系的伪高程。　（３）　角；　为点Ａ、Ｂ两点在ｘ０Ｙ坐标系真伪坐标方位角　为点Ａ、Ｂ两点在Ｘ０Ｙ坐标系真坐标方位　之差；　４　实际应用　为了能进行批量观测数据处理，本文结合ＶＢ程　序设计语言编制了处理坐标系近似转换程序，如图６　所示。为了确保数据的准确性和可靠性，我们设定　了两个限制条件：①根据不同的成图比例尺和不同　角；（Ｘ　、Ｙ　）、（ｘＡ、Ｙ　）是待转换点和Ａ点在Ｘ０Ｙ坐标　系中的真实坐标；（ｘ　、ｙｔ）、（ＸＡ、ｙ＾）是待转换点　和Ａ点在Ｘ０Ｙ坐标系中的伪坐标。　同样，我们可以得到高程方面的公式：　等高距设置平距限差和高程限差，②采用第三点检　测，若检测几项中任意一项超限，则视为换算失败，　式中：Ｈ　为点Ａ在Ｘ０Ｙ坐标系的高程；ｈＡ、ｈｉ为Ａ、Ｉ　需重新进行。　ｒ改正参数：　…一…　………　ｒ转换方式：…～］｛　双差改正：ｉ０－００　ｔ　距离ｐ暴差：ｉ０・０５　蚰　‘　瓣两点式ｒ点角式　｛ｌ　　＝＝＝＝；＝二　ｌｔ　ｘ　Ｊ　～：　羔＝！　—＝＝＝＝　～』ｌ　图６稗序ｉ云行界面　高程限差：ｉ０．０５　一一………一　…～…——；　》＞＞＞ｌ　（＜＜《ｌ　ｌ　ｌ　此方法在重庆ｌ：５Ｏ０基本地形图测绘、成都市　ｌ：５００地籍测绘、高县ｌ：５００地籍地形测绘、１：　不需定向，若遇到障碍还可连续施测一定距离后才　联测控制点；（３）新自由设站在暂时无控制点成果　的情况，可以照常开展工作，还可避免窝工，提高　工作效率；（４）新自由设站在局部范围使用可以满　足规范要求。　参考文献　２０００勘测定界等项目中得到了应用，成果均能达到　规范要求。　５结论　本文论述了在暂无控制点成果、控制点间不能　通视等情况下，如何运用全站仪自由设站法进行测　［１］张风举，张华海，等．控制测量学［Ｍ］．北京：煤炭工业　出版社，　１９９９．　［２］ＴＯＰＣ０Ｎ公司．ＧＴＳ一３３Ｏ全站仪说明书［Ｍ］．　量工作以及数据换算。通过实践，得到了以下结论：　（１）自由设站解决了控制点间不通视时定向测图的　问题；（２）常规自由设站不如新自由设站灵活，它　［收稿日期］２ｏ０８—０５—２６　需要先在仪器中储存控制点，而且完成设站后还要　定向才能测图；新自由设站不需预储控制点成果，　［作者简介］王灿辉（１９７６一），男，工程师，主要从事工程测　量、数字测图、地籍数据库建设及质量管理等方面工作。