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        同步施測(cè)法在大比例尺數(shù)字化測(cè)圖中的應(yīng)用

        2015-10-21 17:25:25高建偉
        關(guān)鍵詞:碎步同步控制

        高建偉

        摘要:本文在分析常規(guī)大比例數(shù)字化測(cè)圖的相關(guān)原理和缺陷的基礎(chǔ)上,分析說明了同步施測(cè)法在大比例尺數(shù)字化測(cè)圖的測(cè)量原理和應(yīng)用,論證了在實(shí)際測(cè)繪工作中利用同步施測(cè)法不僅滿足測(cè)量作業(yè)質(zhì)量要求,并且提高作業(yè)效率。

        關(guān)鍵詞:大比例尺;數(shù)字化測(cè)圖;同步;控制;碎步

        1 前言

        常規(guī)測(cè)量作業(yè)中,為了防止誤差的積累,提高測(cè)量的精度,遵循“從整體到局部,先控制后碎部”的測(cè)量實(shí)施原則[1]。同步施測(cè)法,即在測(cè)量外業(yè)中采取控制碎部測(cè)量同步進(jìn)行,在測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)利用測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件得到相關(guān)測(cè)量成果。此種方法不僅滿足測(cè)量作業(yè)質(zhì)量要求,并且提高作業(yè)效率。

        2 常規(guī)大比例尺數(shù)字化測(cè)圖的缺陷

        常規(guī)測(cè)量一般先進(jìn)行控制測(cè)量,后進(jìn)行碎部測(cè)量。整個(gè)測(cè)圖過程中,測(cè)量人員至少進(jìn)入測(cè)區(qū)2次。第1次為選點(diǎn)和導(dǎo)線測(cè)量;第2次為碎部測(cè)量,這樣會(huì)增加作業(yè)時(shí)間和作業(yè)成本。在導(dǎo)線點(diǎn)要架設(shè)2次全站儀,第1次為導(dǎo)線的觀測(cè),第2次為碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集,這樣重復(fù)設(shè)站會(huì)引起對(duì)中誤差和定向觀測(cè)誤差[2]。

        3 同步施測(cè)法大比例尺數(shù)字化測(cè)圖原理

        3.1 附和導(dǎo)線計(jì)算

        圖1 附合導(dǎo)線計(jì)算示意圖

        如圖1所示,在附和導(dǎo)線平差計(jì)算過程中,根據(jù)已知的坐標(biāo)方位角 和各導(dǎo)線點(diǎn) , ,…, ,…, 上觀測(cè)轉(zhuǎn)折角 , ,…, ,…, ,推求 方向的坐標(biāo)方位角 ,平均分配產(chǎn)生的坐標(biāo)方位角閉合差,從而得到各個(gè)導(dǎo)線邊的坐標(biāo)方位角;然后根據(jù)各導(dǎo)線邊長(zhǎng) , ,…, (導(dǎo)線邊長(zhǎng)是由觀測(cè)的導(dǎo)線邊的斜距 和天頂距 求得)推求 點(diǎn)的坐標(biāo) , ,然后以 為權(quán)分配產(chǎn)生的坐標(biāo)閉合差,從而得到各導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)。

        導(dǎo)線點(diǎn)的高程 是由已知點(diǎn) 的高程 根據(jù)三角高程公式 (其中豎直角 由天頂距 求得, 為儀器高, 為目標(biāo)高)推求已知點(diǎn) 的高程 ,然后以 ( 為任意常數(shù))為權(quán)分配產(chǎn)生的高程閉合差,從而得到各導(dǎo)線點(diǎn)的高程。

        3.2 碎部點(diǎn)計(jì)算

        圖2 碎部點(diǎn)計(jì)算示意圖

        導(dǎo)線計(jì)算完成后,得到各導(dǎo)線點(diǎn)的平面坐標(biāo)和高程,然后在導(dǎo)線點(diǎn)上設(shè)站觀測(cè)碎部點(diǎn),以 點(diǎn)為例,如圖2所示,在碎部點(diǎn) 計(jì)算過程中,根據(jù) , 方向的坐標(biāo)方位角 和觀測(cè)的轉(zhuǎn)折角 計(jì)算出 , 方向的坐標(biāo)方位角 ,然后根據(jù)水平邊長(zhǎng) (水平邊長(zhǎng)是由觀測(cè)邊的斜距 和天頂距 求得)計(jì)算出碎部點(diǎn) 的平面坐標(biāo),再根據(jù)三角高程公式計(jì)算碎部點(diǎn) 的高程。

        3.3 同步施測(cè)法原理

        由3.1,3.2可知,導(dǎo)線(控制)與碎部測(cè)量數(shù)據(jù)采集過程中,所需觀測(cè)值均為轉(zhuǎn)折角、天頂距、斜距、儀器高、目標(biāo)高,這就為控制測(cè)量與碎部測(cè)量同步進(jìn)行提供了理論基礎(chǔ),即測(cè)量外業(yè)中在導(dǎo)線點(diǎn)上進(jìn)行導(dǎo)線數(shù)據(jù)和碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)的同步采集和記錄,在測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)中利用已知點(diǎn)的數(shù)據(jù)和觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算得到所需的成果。

        4 同步施測(cè)法實(shí)際應(yīng)用

        實(shí)際應(yīng)用工程為廣州市某地塊1:500數(shù)字地圖測(cè)量,其圖根導(dǎo)線示意圖如圖3所示。

        圖3 導(dǎo)線示意圖

        4.1 首級(jí)控制

        隨著GPS技術(shù)的飛速進(jìn)步和應(yīng)用普及,利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)綜合系統(tǒng)(CORS)在城市測(cè)量中的作用已越來越重要[3]。在圖3中,R1、R2、R3、R4為采用CORS技術(shù)布設(shè)的三級(jí)控制點(diǎn)。

        4.2 圖根導(dǎo)線測(cè)量和碎部點(diǎn)采集

        采用同步施測(cè)法,在圖3中,依次在R2、D1、D2、D3、D4、D5、D6、R3上設(shè)站,在導(dǎo)線點(diǎn)上進(jìn)行導(dǎo)線測(cè)量和碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)采集記錄后,再進(jìn)行遷站。全站儀采集的原始數(shù)據(jù)如表1所示:

        表1 全站儀原始數(shù)據(jù)

        1 ,R2, 1.482

        1 ,R1, 1.691, 0, 89.0357, 142.51, 180.0004, 270.5547, 142.51

        2 ,D1, 1.449, 269.4635, 88.3438, 61.682, 89.4637, 271.2536, 61.682

        3 ,A, 0, 322.5034, 91.3945, 45.63, 0, 0, 0

        2 ,D1, 1.392

        4 ,R2, 1.685, 0, 91.1144, 61.683, 179.5951, 268.4806, 61.683

        5 ,D2, 1.471, 120.2052, 90.2046, 58.371, 300.2054, 269.3854, 58.371

        6 ,F(xiàn), 1.7, 314.3715, 90.0911, 81.37, 0, 0, 0

        ……

        8 ,D6, 1.5

        116 ,D5, 1.723, 0, 89.4547, 66.729, 179.5952, 270.1356, 66.729

        117 ,R3, 1.661, 183.4344, 89.3722, 113.164, 3.4337, 270.222, 113.164

        118 ,B2, 0, 106.5454, 88.4942, 48.6, 0, 0, 0

        9 ,R3, 1.535

        119 ,R4, 1.56, 0, 90.2547, 150.005, 180.0001, 269.3358, 150.005

        120,D6, 1.481, 139.0611, 90.1918, 113.166, 319.0618, 269.4034, 113.166

        121 ,H, 1.5, 138.5928, 91.5514, 89.93, 0, 0, 0

        以前4行數(shù)據(jù)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)說明,如表2所示:

        表2 全站儀原始數(shù)據(jù)說明

        1 ,R2, 1.482

        (設(shè)站點(diǎn)序號(hào),設(shè)站點(diǎn)名,儀器高)

        1 ,R1, 1.691, 0, 89.0357, 142.51, 180.0004, 270.5547, 142.51

        (序號(hào),后視點(diǎn)名,后視目標(biāo)高,盤左水平角,盤左天頂距,盤左斜距,盤右水平角,盤右天頂距,盤右斜距)

        2 ,D1, 1.449, 269.4635, 88.3438, 61.682, 89.4637, 271.2536, 61.682

        (序號(hào),前視點(diǎn)名,前視目標(biāo)高,盤左水平角,盤左天頂距,盤左斜距,盤右水平角,盤右天頂距,盤右斜距)

        3 ,A, 0, 322.5034, 91.3945, 45.63, 0, 0, 0

        (序號(hào),碎步點(diǎn)名,碎步目標(biāo)高,盤左水平角,盤左天頂距,盤左斜距,0,0,0)

        4.3 數(shù)據(jù)處理和數(shù)字地形圖繪制

        在內(nèi)業(yè)計(jì)算中,利用數(shù)據(jù)處理軟件識(shí)別導(dǎo)線控制數(shù)據(jù)和碎部數(shù)據(jù),導(dǎo)線控制數(shù)據(jù)在利用CORS-RTK技術(shù)布設(shè)的R1、R2、R3、R4作為已知點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行平差處理,計(jì)算出導(dǎo)線控制點(diǎn)的坐標(biāo),導(dǎo)線測(cè)量精度如表3所示:

        表3 圖根導(dǎo)線計(jì)算

        等級(jí):圖根 導(dǎo)線總長(zhǎng)=552.080(M) 未知點(diǎn)個(gè)數(shù)=6 平均邊長(zhǎng)=78.869(M)

        方位角閉合差=0.0025(DMS) 限差=±0.0153(DMS)

        坐標(biāo)閉合差:fx=0.030(M) fy=-0.032(M) fs=0.044(M) 導(dǎo)線相對(duì)閉合差 k=1/12578

        由上表可知測(cè)量精度符合測(cè)量作業(yè)的質(zhì)量要求,然后再利用碎部數(shù)據(jù)計(jì)算出碎部點(diǎn)的坐標(biāo),最后在成圖軟件展點(diǎn),進(jìn)行數(shù)字地形圖繪制及相關(guān)成果輸出。

        5 結(jié)語

        本文在分析常規(guī)大比例尺數(shù)字化測(cè)圖的缺陷的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)的介紹了同步施測(cè)法在大比例尺數(shù)字化測(cè)圖中可行性、原理和實(shí)際應(yīng)用,不僅滿足了測(cè)量作業(yè)質(zhì)量要求,而且提高了作業(yè)效率。

        參考文獻(xiàn):

        [1]潘正風(fēng),楊正堯,程效軍,等.數(shù)字測(cè)圖原理與方法[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2004.

        [2]文小岳,施永盛,等.大比例尺數(shù)字化測(cè)圖中圖根控制和數(shù)據(jù)采集一體化的有關(guān)問題探討[J].測(cè)繪通報(bào),2006(1):8-10.

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