魅力山科校园植被管理与测绘毕业设计.doc

山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）魅力山科校园植被管理与测绘 学生姓名：李扬 指导教师：崔先国（教授） 专业名称：测绘工程（定单） 二零一五年六月摘要 山东科技大学已建成占地3000余亩的大学校园，俗称青岛森林式校园，校园植被做到绿化与观赏并重，常绿树和落叶树相结合，乔木和灌木、速生树种和慢生树种结合，以乔木为主体，乔、灌、地被、水生植被合理配置，形成了具有特色的树木园、花草园、湿地园，初步形成了三季有花、四季常青、绿色生态与人文景观相互辉映的和谐校园。校园植被调查有松科、柏科、海桐科、棕榈科、银杏科、红豆杉科、榆科、木樨科、百合科等130余个科属植物，达400余个植物品种，物种丰富，生态景观好。 在调查完校园植被后，进行Arcgis软件矢量化工作，将校园植被进行归类，以便校园植被可以进行管理，同时可以让校师生充分了解和熟悉校园花草树木的属性、功能等，让师生及参观校园的人们可以真切体会和感悟山科大的魅力。为了在Arcgis中所呈现的矢量化植被更为准确，在完成植被调查和矢量化工作后，将进行了RTK仪器测量与全站仪仪器测量，由于植被影响信号较大，所以选择全站仪进行最后的植被测量，在自定义的坐标系统中测量，测量完成后在CASS中成图，与矢量化植被进行坐标配准，将配准后的误差进行分析并且进行误差的处理，提出减小误差的方法与方案。关键词：校园植被调查与记录；Arcgis；测绘测量；误差分析AbstractShandong University of Science and Technology has been built covering 3,000 acres of the university campus, commonly known as Qingdao forest style campus, green vegetation and ornamental campus do both, evergreen and deciduous trees combined, trees and shrubs, fast growing species and slow-growing species combined to Trees as the main tree, shrub, ground cover, the rational allocation of aquatic vegetation, forming a distinctive arboretum, garden flowers, wetlands park, initially formed a three quarters of flowering, evergreen, green ecological and cultural landscape embraced harmony campus. Campus vegetation survey has Pinaceae, Cupressaceae, Pittosporum Branch, Palm, ginkgo, yew branch, Ulmaceae, oleaceae, Liliaceae families, more than 130 species, more than 400 plant species, rich in species, ecosystems view better.End campus vegetation in the investigation carried out Arcgis software vectorization work, will classify vegetation campus to campus vegetation can be managed, while allowing teachers and students to fully understand and become familiar with the campus flowers and trees attributes, functions, etc., so that students and teachers and visit the campus of the people can truly experience and insights Yamashina much charm. For vector vegetation in Arcgis presented in a more accurate, after the completion of the investigation and vectorization vegetation work, will be the RTK and total station measurement instruments to measure, due to the large vegetation on the signal, so the choice of total station instrument Finally, vegetation measurements in a custom coordinate system measurement, after the measurement is completed in CASS mapping, vegetation and vectorization coordinate registration, the registration error after analyzing and processing errors, propose to reduce the error methods and programs.Keywords: campus vegetation investigation and record;Arcgis mapping measurement ;error analysisi目录1 绪论11.1 研究背景及意义11.1.1 研究背景11.1.2 研究意义21.2 研究内容及方法31.3 本章小结32 校园植被调查及矢量化42.1 校园概况42.2 校园植被调查方法52.3 Arcgis矢量化62.4预想成果102.5 本章小结113 基于测绘测量植被123.1 测量区域概况123.2 RTK仪器测量133.2.1的介绍133.2.2的特点133.2.3的移动测量133.3 RTK与全站仪的区别143.4 全站仪仪器测量163.4.1全站仪的介绍163.4.2全站仪的整平及气泡校正173.4.3全站仪的测量步骤183.4.4全站仪坐标放样原理213.4.5采集全站仪坐标数据223.5研究区域植被测量及数据处理253.5.1研究区域植被测量253.5.2数据处理253.6 本章小结264 测量与矢量化误差分析与处理284.1 全站仪测量误差分析与处理284.1.1 全站仪测量误差的主要方面284.1.2 全站仪测距的误差估计294.1.3 全站仪测图的点位中误差294.2 配准后的误差分析与处理304.3 误差解决方案344.3 本章小结355 总结及展望365.1 总结365.2 展望37参考文献38致 谢39附 录41iii山东科技大学学士学位论文1 绪论1.1 研究背景及意义1.1.1 研究背景校园植被是高校校园的一部分,是展示一所学校物质文明、精神文明风貌的重要窗口,是学校创造良好的育人环境,提高人才培养质量的重要因素。校园内令人沉醉的绿意,不仅能给人以美的陶冶,也能给人以智慧的启迪。校园植被的一个突出特点就是与学校教育功能相结合,其应渗透到学校课堂教学、课程设计、实习实训全过程,使之成为自然科学和自然保护教育的天然课堂。因为广大师生在融入优美的景致,接受自然与人文美景的熏陶时,可以激发出热爱大自然、热爱学校、热爱祖国的思想情感。各种校园植被构成了校园美丽的风景线,是构筑校园的重要基础硬件设施之一,同时还能起到植被基因库的作用。当校园景观与生态保健相结合的原则。充分利用具有生态保健功能的植被提高环境质量、杀菌和净化空气,以利于师生身心健康。生态和谐校园的原则。在布局上增设建筑和园林品质,强化校园的园林氛围。在绿化上以常绿树为基调,适当穿插草花,力求树木高低错落有序、疏密合以形成良好的植被总体和局部效果,从而营造一种安静幽雅的校园景观格调。坚持教学、科研、生活三方面的协调发展,以生态理论做指导,坚持生态环境建设和功能建设同步,创造良好的生态环境,尽可能进行乔灌草复式绿化,以创造良好的校园环境,达到人与自然的和谐以人为本,体现个性化,就要求做到:空间组织与规划依据不同层次需要,构造不同的活动空间;为满足人们回归自然的渴望,植被配置时应充分考虑人们钟情于自然的心理需求;关注人的审美习惯,并赋予其一定的文化内涵;选用有益身心健康的药用保健植被。1山东科技大学位于青岛市黄岛区，这所占地面积约为3000亩校园的绿化建设已初具规模，为了使学校师生更能充分了解现有的植被资源情况，这次毕业实习进行了校园植被的调查，这次毕业实习的主要目的是让师生更能方便的了解校园现有的植物的种类、名称及数量，每种植物的形态结构和生物学特征，分布情况，也为学校后勤部门提供资料，看植物栽种是否合理。校园植被非常丰富，但是广大同学和部分老师对校园植被的了解很不够，到底校园的植被物种有多少，树木的生长生长状态怎样。怎样更好的发挥校园的绿化教育功能。1.1.2 研究意义教育事业是国家进步的灵魂,它关系到国家兴衰和民族存亡。新中国成立以来,我国的教育事业经过不断的改革与发展,一步步强大和完善起来,而大学校影响,优美舒适的校园环境可以促进学生接受知识,陶冶情操,培养灵感,激发学习热情。园作为教育和培养人才的重要场所,校园环境的好坏对学生的成长有不可忽视的,校园绿化建设,不仅为师生的学习、工作和生活提供了一个舒适的居住、学习和放松的环境，并且高雅文明的校园绿化及园林景观有利于改善校园的局部气候、创造良好的科学文化氛围、促进老师、学生的身心健康。校园，是我们学习的重要场所。同学们美好的时光大多是在学校度过的，可以说校园就是学生和老师们的第二家园。在学校中，同学们通过平时的观察已经认识了一些校园植物，但还有不少同学对学校里的各种植物视而不见，对于很多常见的植物也叫不出名字。只有关注校园植物，才能更好地认识和保护它们，同学们你知道我们的校园内共有多少种植物吗？校园内植物绿化的情况是否合理呢？校园内植物保护情况又是如何呢？高校校园植被调查与管理的意义在于：山东科技大学学士学位论文(1)提供有利于师生员工身心健康的教学与生活环境;(2)发挥天然实验室的作用,为教学直接提供活标本,方便师生就近观察、识别、比较物种;(3)发挥实验基地作用,利用校园树木花草进行科学实验,方便易行;(4)可以作为生物多样性的展示区;(5)可以升华校园文化,提高师生员工的综合素质。1.2 研究内容及方法研究内容主要有，在学校校园里的植被进行分组、分区域调查记录，将校园植被进行记录，其中乔木记录指标：乔木的种类、数量、高度、胸径、位置；灌木记录指标：灌木的种类、数量、高度、位置；地被（地面上的植被）记录指标：地被的种类、平均高、位置；行道树记录指标：行道树的种类、胸径、高度、棵树、长度、间距、位置；植被调查的方法有老师指导认识植被的名称，小组之间的讨论，小组内的查阅资料，在植被调查完成后又要进行Arcgis矢量化，矢量化的工作也是用的分组，分区域的方法，在测量植被的过程中，选择用全站仪测量的方法进行植被测量。1.3 本章小结本章只要介绍了在进行魅力山科植被调查与管理的研究背景及研究意义，我们老师和组员所要完成的意义和价值，我们想在毕业季给母校一份我们能力范围内的礼物，我们想让校园将她的美丽让更多的人熟悉和获知，在植被调查中，400多种物种给我们实习带来了挑战，我们使用合理科学的调查方法进行，让实习顺利高效的进行，当然在整个过程了遇到了各种困难，我们都一一解决，在整个过程中，我们尽情感受山科的美。v山东科技大学学士学位论文2 校园植被调查及矢量化2.1 校园概况 校园已建成占地3000余亩的大学校园，以南北校门中轴线作为校区校区南北轴心分设三个大小不同的广场，泰山广场、繁星广场、尤洛卡广场。以学校东门穿过校区的学生生活区与教学区的共享空间之洞门山体，有名人园、学子园、师德园等等以基础课和公共教学建筑与学科群的教学区间，从洞门山下日月潭露天娱乐场开始，经过层层曲流，穿过校园教学区至学校东门的水体。根据地形和自然条件，还设计小西湖景园，小东湖湿地园，就学生生活区的A、B、C区，教学区的A、B、C区以及在校园各空间设计若干生态植物园和文化景点，包括宿根花卉园、地被植物园、牡丹园、月季品种园、春花园、秋实园等等。校园对整个个校园绿化和景观规划进行了调节完善，规划科学，布局合理，整个校园功能分区明显，校园南部为教学区，北部学生生活区，教学区与生活区之间用大的植被分隔。行政办公区、教职工住宅区与教学区、为学生生活区相对分开，区与区之间用植被、水体、道路分隔，自然而又明确。植被以乔木为主，乔、灌、花、草等合理配置，其中有130余个科属植物，有400余个植物品种，物种丰富，生态景观好。校园内有一座占地约505亩的宜林荒山-洞门山，绿地率90%以上，绿色覆盖率95%以上，学校重视山上原有树木植被的保护，也利用义务劳动植树活动补充栽植黑松、雪松、香花槐、火炬树等适合荒山绿化的树木，丰富充实了山上的绿化植被。 学校已建成名人园、励志坊、砚湖、时乘六龙、乾坤两仪等十余处校园景观的情况下，扩大了校内湿地园和北门区域景观，在此基础上在山东科技大学学士学位论文规划建设几处校园景观，增强了学校校园文化氛围。 近年来，学校以累计完成绿化工程和造林工程74万平方米，截止目前为止，全校占地面积188万平方米，绿化面积104万平方米，绿地率55.2%，绿化覆盖率63%，校园平面图如2-1所示。 图 2-1 山东科技大学校园平面图2.2 校园植被调查方法 学校植被调查方法：（1）实地调查：由指导老师分次带领各组学生参观并初步认识校园内树木，熟悉树木分布，并做好记录，将不认识的树木重点记录、做记号。（2）采访讨教：将在调查中不认识的拍成照片拿去请教学校后勤老师，弄清树木的名称和特性。另外，还请老师到实地介绍各类树木的种植方法和管理植物的经验。（3）查阅资料：各小组联系，利用晚上时间进行网上查阅资料，获取各类树木的相关资料（树名、科名、习性与特点等）。另外，小组每人查阅有关资料。（4）核准资料：经过以上各项活动，实习小组对校园树木的感性认识和理性认识有了一定的基础。为了使自己的认识更科学、更准确，我们在老师的帮助下，小组分工核准，使我们的资料更全面、更完整、更准确。（5）整理资料：集中、收集所有的资料，对资料进行全面整理、筛选、分类。（6）在校园植被调查完成后，在用测量工具进行位置的准确分析。调查过程：（1）确定调查目标：明确每个小组调查的区域；（2）准备调查工具：相机、记录本、笔、标签、卷尺、RTK仪器、全站仪仪器；（3）实地调查察校内植物的种类，分布情况；（4）根据所收集的讯息、资料，讨论研究，提理化建议；（5）资料的整理；（6）将调查好的植被进行矢量化。2.3 Arcgis矢量化arcgis配准和矢量化，影像校准所有图件扫描后都必须经过扫描纠正，对扫描的栅格图进行检查，以确保矢量化工作顺利进行。（1）打开ArcMap，增加Georeferncing工具条。（2）把需要进行纠正的影像增加到ArcMap中，会发现Georeferncing工具条中的工具被激活。（3）在校正中我们需要知道一些特殊点的坐标。通过读图，我们知道坐标的点就是公里网格的交点，我们可以从图中均匀的取几个点。一般在实际中，这些点应该能够均匀分布。（4）首先将Georeferncing工具条的Georeferncing菜单下AutoAdjust不选择。（5）在Georeferncing工具条上，点击AddControlPoint按钮。（6）使用该工具在扫描图上精确到找一个控制点点击，然后鼠标右击输入该点实际坐标位置。（7）用相同的方法，在影像上增加多个控制点，输入它们的实际坐标。（8）增加所有控制点后，在Georeferencing菜单下，点击UpdateDisplay。（9）更新后，就变成真实的坐标。（10）在Georeferencing菜单下，点击Rectify，将校准后的影像另存。（11）把图像重新symbolize，使用classify分成两种类型，在图象上鼠标右击，选取properties,在选symbolgy标签，在show中选classified，classes等于2。（12）在arcCatalog中新建shp文件（分几层建几个，有点、线、多边形、多点四种类型），将图象和SHP文件一起加入到ARCMAP中，对SHP文件进行编辑，此时可以激活arcscan，进行矢量化。（13）arcScan是arcmap工具组件之一。在使用arcscan之前，必须在tools工具条下的extension（扩展）选项中将arcsca标记为可用!然后再将arcscan工具在tools栏的custom中将arcscan工具打开。校园植被分类要素类属性如图所示：图 2-3 地被要素类属性 图 2-2 乔木要素类属性 图 2-4 单株灌木要素类属性图 2-5 行道树要素类属性 图 2-6 成片灌木要素类属性我们进行完Arcgis的配准和矢量化后，我们将调查记录完的植被进行矢量化，由于我们的校园航摄的图片和学长提供的校园建筑物和道路的简易图吻合不起来，所以我们将重新画校园建筑物与道路的简易图。在内业时,将乔木分布点展绘在数字化地形图上。调查并记录每一株植被树种的种类、数目、胸径、树高、位置，最终完成的校园矢量化图形有图2-7所示。 图 2-7 山东科技大学植被矢量化2.4预想成果校园植被信息管理系统主要由四个子系统组成,分别为数据输入输出统、数据存取子系统、查询/分析子系统以及系统维护子系统其结构关系。数据输入输出子系统主要包括了图形数据、属性数据和各类统计数据、地形图。图、各类专题图和各类报表、文字等的输出;数据存取子系统具有对数据的检索、转换、更新、编辑等方面的能力,能实时浏览图形,对图形实现放大、缩小、平移、开窗、增减、整形等操作;查询/分析子系统提供对图形、属性数据和专题数据的双向查询功能,及提供统计分析等常用分析功能,还能进行地图的实测;系统维护子系统包括用户登录.允许在系统内改变当前用户.允许超级用户对系统用户的名称、口令、权限进行设置修改,还允许指定用户对系统的数据路径进行设置。信息查询包括图形与属性间的双向查询和一般属性查询。一方面,可从校园植被管理系统中查属性数据,如点击某分区,则显示该区的面积、植物名、植被图片等各种与之相关的属性信息。点击某裸树的图形,则显示该裸树的名称、树种的平均高度、胸径、位置和基本功能,并显示该种树种的相片;另一方面,可从属性数据查图中的对象,即在查询对话框中输入属性数据,系统查出符合条件的图形对象,并在图形中闪烁显示,如树种查询等。根据植物的种名、分区、位置等条件在校园植被管理系统中进行组合检索,符合条件的植物或位置在屏幕上闪烁,并出现放大的植物或土壤位置标志符号。校园植被管理系统统计包括分类统计和单项统计。该系统可对选定的空间对象按指定的字段进行统计,如计数、求和或分类计数、分类求和等。如在分类统计中,输入胸径的大小.可统计出该范围冠幅的平均数,最大值、最小值等。该系统还提供对长度丈计和面积计算,以及最近邻近分析等。在校园植被管理系统中可以进行数据的增加、修改以及删除。如因植物的移栽、死亡和新种植物等导致植物位里的变动,可在图上进行相应数据的修改变动。可根据需要,在校园植被管理系统中的地图上加注记,改变点、线、面的式样,改变图形颜色,是否显示图例窗口等。以打印机或绘图仪以任意比。2.5 本章小结在进行校园实地调查中，我们9个人分成3个小组，每个小组分配不同的调查范围，我们小组主要负责B、C区宿舍楼，小西湖，高地，名人园及半亩水塘区域，每个组中的每个组员又有不同的任务，一个人负责在航摄图纸上进行树木的标记及编号，一个人负责记录树木的名称、高度、胸径、数目、位置，一个人负责测量树的胸径，测量高度，不认识的植被进行拍照，大家相互合作，默契配合，在进行完校园植被实地调查完成后，我们进行植被Arcgis矢量化，将植被信息化。此后，我们又有不同的任务，对校园植被调查与管理有预想的结果，想要达成的目标。3 基于测绘测量植被3.1 测量区域概况如果用RTK仪器测量，因为RTK测量效率很快，如果在植被下可以测量，没有被植被影响信号，及用RTK进行测量，测量区域包括：泰山广场、1号楼、A餐餐厅、A1-A3宿舍楼、小西湖、体育场，测量较多，得到的结果就会更有说服力，更能精确进行分析。如果用全部仪进行测量植被，由于一个很重要的因素是人员不够，所以将测量最最典型的植被及是A1-A3宿舍楼及宿舍楼西面小花园，植被有阳面有阴面，还有小型的花坛，最终测量范围如图3-1所示。 图 3-1 A1A3宿舍楼3.2 RTK仪器测量3.2.1的介绍RTK（Real - time kinematic）实时动态控制系统。这是一种新的常用的测量方法，以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法。3.2.2的特点（1）支持标准的和精确的定位算法；（2）支持多种定位模式与GNSS实时和后处理；（3）支持多种标准格式和协议GNSS。3.2.3的移动测量（1）移动站安装:将移动站主机接在碳纤对中杆上，并将接收天线接在主机底部螺旋接口上，同时将手簿使用托架夹在对中杆的适合位置。（2）主机与手簿操作:打开主机,轻按电源键打开主机,主机开始自动初始化和搜索卫星，当达到一定的条件后，主机上的DL指示灯开始1秒钟闪1次表明已经收到基准站差分信号；打开手簿,按住至少1秒，即可打开。（3）工程之星软件操作:启动工程软件,用光笔双击手簿桌面上“工程”，即可启动；启动软件后，软件一般会自动通过蓝牙和主机连通。如果没连通则首先需要进行设置蓝牙，设置连接仪器选中“输入端口：7”点击“连接”；软件在和主机连通后，软件首先会让移动站主机自动去搜索基准站发射时使用的通道。如果自动搜频成功，则软件主界面左上角会有差分信号在闪动，并在左上角有个电台通道数字显示，要与基站大电台上显示一致。如果自动搜频不成功，则需要进行电台设置；在确保蓝牙连通和收到差分信号后，开始新建工程（工程新建工程），选择向导， 依次按要求填写或选取如下工程信息：工程名称、椭球系名称、投影参数设置、四参数设置、七参数设置和高程拟合参数设置，最后确定，工程新建完毕；进行校正。（4）将这些准备好之后进行测量，由于没有矫正坐标，将进行相对测量，这样可以进行以后的配准比较误差分析。3.3 RTK与全站仪的区别RTK无法在卫星信号特别差的地方使用，但是在一般的有卫星信号的地方，RTK效率会比全站仪高出数倍；全站仪虽然用起来相对比较复杂，但是在小工程上还是挺实用的，尤其是房檐下、植被下等卫星难以接收到的地方。RTK的使用条件，不需要很强的光线，必须要对天光学通视。所谓对天光学通视，就是从地面要看的见比较大面积的天空，因为RTK使用的是人造卫星，卫星和RTK之间是通过无线电信号进行通讯的，由于距非常遥远，卫星大概在2万公里的高空，而且无线电信号要通过大气层和电离层，因此无线电信号非常弱，拿手机信号来比较的话，要弱上百倍，因此很难通过茂密的树叶或者建筑物的墙壁，所以如果不对天通视的话，RTK主机将接收不到卫星的信号，而RTK站仪不能光学通视也无法工作一样的道理。全站仪的使用条件，其实全站仪就是经纬仪的电子化、自动化，不光可以测量距离，还可以测量坐标、高程。使用全站仪工作必须要满足：（1）光线要正适宜，全站仪测量是必须要人眼主动照准目标的，没有光线或者光线太弱，人眼就很难发现观测目标；（2）必须要光学通视，也就是说需要观测的目标和全站仪之间的连线上不能有任何遮挡物，如果存在遮挡物，要么造成人眼看不到，瞄不准目标，要么全站仪因为观测条件差的原因测量不出数据。以上两点是使用全站仪测量必须要满足的条件，缺一不可。从测量距离上全站仪属于短距离测量，一般最长测距也就是1.5公里左右，再远的话人眼难以发现观测目标，而且返回信号太弱会导致测不出数据，如果需要观测的点距离已知点比较远，那么就要需要多次搬站来完成测量工作，然而RTK的测量距离一般都在10公里左右，所以在常规测量的时候，只需要基准站架设一次就可以完成测量工作。从测量误差上一般的测量工作全站仪都不可能一次架站完成测量工作，因此需要搬站，搬站之前要把下个设站点测量出来，然后搬站，这时候测量误差就出现了。因为每个点测量的都不可能是绝对正确的，都存在一定的误差，在测量上叫误差传播理论，搬站的次数越多，误差累积就越大，如果不进行平差的话，到最后一点的精度就已经很差，这是全站仪无法避免的，但是在平常测量工作中每点都进行平差显然是不可能的，一般只对二级导线以上的点才进行平差。RTK测量的原理是基准站和移动站之间进行比较即差分，或得两着之间的精确相对位置，移动站所测量的每个点都是与基准站数据进行比较得出的结果，而基准站的位置是固定不动的，因此移动站所测量的每个点的误差都是相对于基准站的，而不是象全站仪那样是相临之间的两个点，这样一来，RTK就没有误差传播，也就没有误差累积了。从引点上现在学校内各级学生所留下来的点错乱无章，导致有时会混乱控制点，有时会在控制点上测量不到我们需要测量的植被，那么我们还需要进行添加加密点，我们还要测量加密点，由于在测量计算中都会出现误差，这样测量精准性就会下降，如果我们使用RTK引点的话，一般可以将30公里以内的控制点引到测区，这最多一上午的工夫就完成了，效率提高了很多，而且它不存在误差累积的题，可以之间在测区部设图跟点，这样一来我们就不必担心控制点少的问题了，有时间的话可以随时拿出RTK进行控制点的修补测。从人员上在测图的过程中，全站仪一般需要至少3人，一人测量，一人立棱镜，还有一人画草图，需要3个人都要对测量有比较深的理解，现在我们RTK测图就仅需要2人，手簿操作软件“测图之星”，一个测量，一个操纵手薄，这样就可以边测边画图外业完成后直接传输到电脑上成图，到时候一个技术员出去就可以完成工作了。在放样的时候，全站仪需要使用对讲机，由操作全站仪的人对棱镜进行指挥，放样效率低。而RTK的手簿显示方向、距离差、方位角和高差，一个人看着指 示即可完成放样工作，由于有了距离方位的指示，放样效率要比全站仪高的多。一般使用全站仪放样公路的话，一天能放5公里左右，而放到10公里。每台仪器都有它的优缺点，RTK要求对天通视，全站仪需要光学通视，二者之间恰恰是相辅相成的关系，因此，二者合理的搭配使用，其效率一般比单一使用他们的任何一个都要高。3.4 全站仪仪器测量3.4.1全站仪的介绍全站仪，即全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。与光学经纬仪比较电子经纬仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以称之为全站仪。广泛用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程测量或变形监测领域。研究区的地形测量地形测量包括踏勘、选点、控制测量、碎部测量和内业成图等。控制测量和碎部测量采用南方测绘仪器公司生产的N丁S一355型全站仪,测角精度为士5即,测距精度为5mm5PPmxO。内业采用南方测绘仪器公司生产的CASS6.0绘图软件。3.4.2全站仪的整平及气泡校正全站仪整平以及气泡校正正确调平仪器的方法：(1)架设：将仪器架设到稳固的三脚架上，旋紧中心螺旋；(2)粗平：看圆气泡，分别旋转仪器的3个脚螺旋将仪器大致整平；(3)精平：使仪器照准部上的管状水准器（或者称长气泡管）平行于任意一对脚螺旋，旋转两脚螺旋使气泡居中（最好采用左拇指法，即左右手同时转动两个脚螺旋，并且两拇指移动方向相向，左手大拇指方向与气泡管气泡移动方向相同。）；然后，将照准部旋转90，旋转另外一个脚螺旋使长气泡管气泡居中；(4）检验：将仪器照准部再旋转90，若长气泡管气泡仍居中，表示已经整平；若有偏差，请重复步骤（3）。正常情况下重复12次就会好了。气泡是否有问题的检验：精平同时进行检验，使仪器照准部上的管状水准器（或者称长气泡管）平行于任意一对脚螺旋，旋转两脚螺旋使气泡居中；然后，将照准部旋转180，此时若气泡仍然居中，则管状水准器轴垂直于竖轴（长气泡管没有问题）。如气泡不居中，就需要校正。校正方法：(5）按照检验的步骤进行到第（3）步，确定偏差量即气泡偏离中间的差量；(6）用改针调整长气泡管的校正螺钉，使气泡返回偏差量的1/4。若前面的差量无法精确知道，这里可大概改正；然后重复检验步骤的第（3）步骤；(7）重复前面步骤，一般重复12次即可调好。调好后，再按照整平步骤进行仪器整平。3.4.3全站仪的测量步骤（1）选取两个控制点，一个作为测站点，另外一个作为后视点，并且需要明确标注；（2）取出全站仪，在一个控制点上将仪器架于测站点，并且进行对中整平。将棱镜置于后视点，转动全站仪，使全站仪十字丝中心对准棱镜中心；（3）开启全站仪，选择“程序”进入程序界面，选择“坐标放样”，进入坐标放样界面，选择“设置方向角”，进入后设置测站点点名，输入测站点坐标及高程，确定后进入，设置后视点界面，设置后视点点名，确定全站仪对准棱镜中心后输入后视点坐标及高程，点确定后弹出设置方向值界面并选择“是”，设置完毕；（4）然后进入设置放样点界面，输入放样点名，确定后输入放羊点坐标及高程，完成确定后输入棱镜高，此时放样点参数设置结束，开始进行碎步测量；（5）进行完碎步测量后，退出程序后关机，收好仪器装箱，测量工作结束。 在A1-A3宿舍楼安排9个控制点，全站仪测量控制点数据如表3-2所示：测站目标水平角盘左读数 盘右读数 1900 00 00 179 58 451295 34 33275 33 05半测回值95 34 3395 34 20一测回值95 34 261990 00 00269 59 2612185 34 2605 33 43半测回值95 34 1695 34 17一测回值95 34 262100 00 00179 59 1623177 34 16357 33 43半测回值177 34 16177 34 27一测回值177 34 222190 00 00269 59 0223 267 34 07 87 33 02半测回值177 34 07177 34 00一测回值177 34 043200 00 00 179 59 143495 08 14275 07 37半测回值95 08 1495 08 23一测回值95 08 193290 00 00269 59 1834185 08 1205 07 49半测回值95 08 1295 08 31一测回值95 08 224300 00 00179 59 1745175 25 43355 25 08半测回值175 25 43175 25 51一测回值175 25 474390 00 00269 59 2245265 25 4785 25 13半测回值175 25 47175 25 41一测回值175 25 445400 00 00179 59 315693 24 28273 23 56半测回值93 24 2893 24 25一测回值93 24 265490 00 00269 59 2756183 24 2003 24 02半测回值93 24 2093 24 35一测回值93 24 286500 00 00179 59 0467177 15 21357 14 45半测回值177 15 21177 15 41一测回值177 15 316590 00 00269 59 5367267 15 5487 15 41半测回值267 15 54177 15 48一测回值177 15 517600 00 00179 59 1078179 22 30357 21 42半测回值179 22 30179 22 32一测回值179 22 317690 00 00269 59 2778269 22 2389 21 54半测回值179 22 23179 22 27一测回值179 22 258700 00 00179 59 128992 35 21272 34 47半测回值92 35 2192 35 35一测回值92 35 268790 00 00269 59 4289182 35 0802 34 45半测回值92 35 0892 35 03一测回值92 35 069800 00 00 179 59 1091173 39 09353 38 34半测回值173 39 09173 39 24一测回值173 39 169890 00 00269 59 2791263 39 0983 38 43半测回值173 39 09173 39 16一测回值173 39 12表 3-2 A1-A3宿舍楼测区全站仪测量控制点方位角3.4.4全站仪坐标放样原理（1）打开电源开关转动望远镜；（2）按（MENU）主菜单键； （3）按F1放样；（4）按F4确定； （5）按F1测站点设置；（6）按F3（NZE）； （7）按F1先输入X坐标（站点）然后F4确定在按F1输入Y坐标； （8）按3次F4确认键；（9）按F2后视点设置； （10）按F3（NE）；（11）按F1先输入后视X坐标然后按F4确认再按F1输入Y点坐标； （12）按2 次F4确认； （13）（对准棱镜对点）按F3； （14）按F3放样； （15）按F3（NEZ）； （16）按F1先输入需放点X坐标按F4确认再按F1输入Y坐标； （17）按3次F4确认 ； （18）按F1极差键； （19）转动水平度盘使水平角接近00旋转启动微调将水平角dHR为00秒00分然后对准方向棱镜；（20）按F1测距当dHD为0.000表示方向距离正确（-数往后+数往前）注：再下点按F4输入错误按ESC键。3.4.5采集全站仪坐标数据（1）开机并且旋转镜头； （2）按（MENU）菜单功能键； （3）按F1放样键； （4）按F4确认键； （5）按F1测站点设置； （6）按F3（NEZ）键； （7）按F1输入站点X坐标及Y坐标； （8）按3次F4确认键； （9）按F2后视点设置； （10）按F3（NE）键； （11）按F1输入后视X坐标及Y坐标； （12）按两次确认键； （13）对准后视棱镜点对点按F3“是”键； （14）按退出键（ESC）；（15）按F2数据采集； （16）按F2列表； （17）按F4确认； （18）按F3碎步点； （19）按F3测量键； （20）按F3（NEZ）键测到该位置点坐标数据，如果需要测量下一个点对准该点按F3测量键。 全站仪测量A1-A3宿舍楼碎步点坐标如图3-3所示： 图 3-3 A1-A3宿舍楼全站仪碎步测量自定义坐标3.5研究区域植被测量及数据处理3.5.1研究区域植被测量全站仪测量A1-A3宿舍楼及宿舍楼西侧小花园，当测量某类乔木只有单株,直接测量,如果是成片分布的乔木,则测绘其分布范围,并以图形中心点作为该类乔木的代表点，将其边界测量出来，将测量的数据坐标存储在全站仪内存中，在测量完毕后进行数据传输。3.5.2数据处理将含有树木分布点的数字化地形图（文件格式为“.dwg)在CASS6.0软件中转换成地理信息系统的数据格式,全部导入地理信息系统软件Arcgis对图层进行编辑处理，将用全站仪测量的A1-A3宿舍楼及西侧小花坛的点与Arcgis矢量化完成后的A1-A3宿舍楼及西侧小花坛的点进行比较，分析一下测量与记录的误差形成，并进行处理。 全站仪测量A1-A3宿舍楼控制点坐标内页计算如表所示：点号水平角度 改正后水平角度 坐标方位角 距离（m）坐标增量（m）改正后坐标增量（m）坐标（m） 9 173 39 14 173 39 15 180 00 00 1 95 34 26 95 34 27 1000 1000 95 34 27 44.379-4.31044.169-4.31044.169 2 177 34 13 177 34 14995.691044.15 93 08 14 77.634-4.25977.519-4.25877.517 3 95 08 20 95 08 21991.451121.65 188 17 02 45.45344.971 6.54944.972 6.5474 175 25 46 175 25 471036.431128.1803 42 4944.95044.8562.91144.8562.909593 24 27 93 24 281081.291131.0797 07 1740.2224.986-39.9124.987-39.9136177 15 41177 15 421086.281091.15247 22 5950.3223.846-50.1753.847-50.177 7179 22 28 179 22 291090.131040.96 273 45 28 35.212 2.302-35.1362.309-35.138892 35 1692 35 171092.441005.81186 20 4552.407-52.085-5.792-52.084-5.7949173 39 14173 39 151040.371000180 00 0040.372-40.3720-40.372010001000表 3-4 A1-A3宿舍楼全站仪控制点内业坐标计算3.6 本章小结在之前预想用RTK进行测量，因为相对全站仪RTK更为简洁、方便、高效，但是与在茂密的树木下测量，影响信号很大，很多时候都是没有信号的，就算有信号也很不稳定，虽然想过用RTK在有信号比较稳定的地方进行测量之后，在进行卷尺测量到需要测量的植被，这样可以进行，但是卷尺测距的误差不小，再加上有的树木比较大，无法测量到树干，这样误差就太大了，这样既不精确也不省力，所以在RTK无法使用的情况下，换用了全站仪的测量，虽然全站仪相对麻烦一点，但是精确度还是有的，所以缩小的测量的范围，我们用全站仪来分析调查记录的植被，分析误差并且提出方案进行解决。4 测量与矢量化误差分析与处理4.1 全站仪测量误差分析与处理4.1.1 全站仪测量误差的主要方面 (1)测量仪器,观测工作通常是用专门仪器进行的，尽管现代仪器可制