全站仪在工程测量中的应用.doc

湖南软件学院毕业论文毕 业 论 文 题 目 全站仪在地形测量中的应用 系 专业班级 测量1103 学 生 姓 名 蒋为 性别 男 指 导 教 师 彭吉优 职称 2013年 11 月 10日沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计（论文）沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计说明书毕 业 设 计 题 目 全站仪在地形测量中的应用 系 专业班级 测量1103 学 生 姓 名 蒋为 性别 男 指 导 教 师 彭吉优 职称 2013年 11月 10日 摘要全站仪测图的工作过程主要有:数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出。数据采集的目的是获取数字化成图所必需的数据信息,包括描述地图实体的空间位置信息(坐标和连接关系)和属性信息。数据采集主要有两大类方法:外业采集和内业采集。外业采集就是数据采集在野外完成。外业采集有两种工作方式,一种是在野外用全站仪采集数据,将数据存入与仪器相连的电子手簿或全站仪内存中,然后,再将测量数据(一般为测点坐标)传入计算机供进一步处理。另一种作业方式是在野外直接将全站仪与计算机(便携机)连接在一起,外业采集的另一个基础性的工作是控制测量,包括等级控制与图根控制。内业采集主要是指对已有地图的数字化,它主要用数字化仪或扫描仪完成。数据处理是将采集的数据进行处理,使之成为符合成图软件要求的数据,包括数据格式或结构的转换、投影变换、图幅接边、误差检验等内容。图形编辑是对已经处理的数据所生成的图形(包括地理属性)进行编辑、修改的过程。图形输出则是将已经编辑好的图形输出到所需介质上的过程,一般用绘图仪或打印机输出。图形输出也包括以某种指定的或标准的格式输出数据文件。由于实际工作中数据处理、图形编辑、图形输出都是在室内完成的,因此,一般将它们与内业数据采集一起统称为数字化成图的内业;而将外业数据采集称为数字化成图的外业。在实施测量前,还必须定义使用的坐标系统。关键词：控制测量；图形编辑；数据处理Abstract total Station mapping of the work process are: data collection, data processing, graphics editing and graphics output. The purpose of data collection is necessary for access to digital map data into information, including descriptions of the spatial map of physical location information (coordinates and connectivity) and attribute information. There are two major categories of data collection methods: Collection and outside the industry within the industry gathering. Outside the industry in the field collecting data acquisition is completed. Collected outside the industry, there are two ways of working, one is in the field collecting data with the total station will be connected with the instrument data into hand-book or electronic total station memory, and then, and then measured data (typically measuring point coordinates) introduced a computer for further processing. Another way is to work directly in the field of Total Station with the computer (laptop) connected together, field collection of another fundamental task is to control measurements, including the level of control and mapping control. Collected within the industry mainly refers to the digitization of existing maps, it is mainly used digitizer or scanner to complete. Data processing is processing the collected data, making it consistent with the requirements of the data mapping software, including data format or structure of the transformation, projection transformation, map sheet edge matching, error checking and so on. Graphics editor is already processing the data generated graphics (including geographical attributes) to edit, modify the process. Graphic output has been edited sucked graphics output to the desired process on the media, generally using plotter or printer output. Graphical output also includes a specified output format or standard data file. As the actual work, data processing, graphics editing, graphical output is done indoors, so generally they are together with the data acquisition within the industry, collectively known as the Digital Mapping of the industry; and field data collection will be called the Digital Mapping foreign industry. Before the implementation of measurement must also be defined using the coordinate system.Key words:electronic total station memory;graphics editor;data processing 目录第一章 绪论11.1 全站仪发展概述2第二章 全站仪简介32.1 全站仪的构成42.2 全站仪的使用52.3 全站仪的测距原理62.4 全站仪的测角原理7第三章 地形图的基本知识83.1 地形图的概念与分类93.2 地形图的地物符号103.3 地貌符号等高线第四章 全站仪在地形测量中的实际应用4.1 工程概况4.2 控制网的布设4.3 地形图的碎步测量4.4 绘制地形图第五章 总结5.1 RTK与全站仪在测图中的比较5.2 全站仪在工程中的精度探讨参考文献全站仪在地形测量中的应用第一章 绪论1.1 全站仪发展概述 兼有光电测距、电子测角和测量数据记录的大地测量仪器称为“全站仪”(Total Station),亦称电子速测仪（Electronic Tachymeter、Electronic Tacheometer）或电子视距仪（Electronic stadia instrument）。第一代全站仪问世于20世纪70年代，以前西德OPTON厂的Reg Eltal 4和前瑞典AGA厂的Geodimeter 700为典型代表。最初的仪器体积大、重量重、能耗高，在野外作业中使用不够机动灵活。但它们的出现，展示了一种高效的三维坐标测量方法，是大地测量仪器史上具有跨时代意义的革命。之后，随着微电子技术的发展，特别是微处理器应用到全站仪上，使其能够对仪器的系统误差进行修正；对其测量过程进行操作和监控；对大量测量数据进行存储和管理；于计算机实现双向通信；在一些内存容量大的仪器上，甚至将各种测量程序装载到仪器中，使其能够完成特殊的测量和放样工作。今天的全站仪是现代化测量和信息化测量工作最有力的助手。第二章 全站仪简介2.1 全站仪的构成全站仪由提柄，粗瞄准器，水平微动螺旋，脚螺旋，目镜，物镜，垂直微动螺旋，水准管，操作面板，圆水准器，底板，外接电源插口，通讯接口，光学对中器等组成。1.同轴望远镜全站仪的望远镜实现了视准轴、测距光波的发射、接收光轴同轴化。同轴化的基本原理是：在望远物镜与调焦透镜间设置分光棱镜系统，通过该系统实现望远镜的多功能，即既可瞄准目标，使之成像于十字丝分划板，进行角度测量。同时其测距部分的外光路系统又能使测距部分的光敏二极管发射的调制红外光在经物镜射向反光棱镜后，经同一路径反射回来，再经分光棱镜作用使回光被光电二极管接收；为测距需要在仪器内部另设一内光路系统，通过分光棱镜系统中的光导纤维将由光敏二极管发射的调制红外光传也送给光电二极管接收 ，进行而由内、外光路调制光的相位差间接计算光的传播时间，计算实测距离。同轴性使得望远镜一次瞄准即可实现同时测定水平角、垂直角和斜距等全部基本测量要素的测定功能。加之全站仪强大、便捷的数据处理功能，使全站仪使用极其方便。 2双轴自动补偿在仪器的检验校正中已介绍了双轴自动补偿原理，作业时若全站仪纵轴倾斜，会引起角度观测的误差，盘左、盘右观测值取中不能使之抵消。而全站仪特有的双轴（或单轴）倾斜自动补偿系统，可对纵轴的倾斜进行监测，并在度盘读数中对因纵轴倾斜造成的测角误差自动加以改正(某些全站仪纵轴最大倾斜可允许至6。也可通过将由竖轴倾斜引起的角度误差，由微处理器自动按竖轴倾斜改正计算式计算，并加入度盘读数中加以改正，使度盘显示读数为正确值，即所谓纵轴倾斜自动补偿。3.键盘键盘是全站仪在测量时输入操作指令或数据的硬件，全站型仪器的健盘和显示屏均为双面式，便于正、倒镜作业时操作。4.存储器全站仪存储器的作用是将实时采集的测量数据存储起来，再根据需要传送到其它设备如计算机等中，供进一步的处理或利用，全站仪的存储器有内存储器和存储卡两种。 全站仪内存储器相当于计算机的内存(RAM)，存储卡是一种外存储媒体，又称PC卡，作用相当于计算机的磁盘。5.通讯接口全站仪可以通过BS232C通讯接口和通讯电缆将内存中存储的数据输入计算机，或将计算机中的数据和信息经通讯电缆传输给全站仪，实现双向信息传输。2.2全站仪的使用 全站仪具有角度测量、距离(斜距、平距、高差)测量、三维坐标测量、导线测量、交会定点测量和放样测量等多种用途。内置专用软件后，功能还可进一步拓展。 全站仪的基本操作与使用方法 ： 水平角测量（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。 （2）设置A方向的水平度盘读数为00000。 （3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。 距离测量（1）设置棱镜常数 测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。 （2）设置大气改正值或气温、气压值 光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。 （3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （4）距离测量 照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。 全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。 应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。 坐标测量 （1）设定测站点的三维坐标。 （2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。 （3）设置棱镜常数。 （4）设置大气改正值或气温、气压值。 （5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。 （6）照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标全站仪的数据通讯全站仪的数据通讯是指全站仪与电子计算机之间进行的双向数据交换。全站仪与计算机之间的数据通讯的方式主要有两种，一种是利用全站仪配置的PCMCIA（personal computer memory card internation association,个人计算机存储卡国际协会，简称PC卡，也称存储卡）卡进行数字通讯，特点是通用性强，各种电子产品间均可互换使用；另一种是利用全站仪的通讯接口，通过电缆进行数据传输。 全站仪盘左盘右区分方法全站仪仪器的盘左和盘右，实际上沿用老式光学经纬仪的称谓。是根据竖盘相对观测人员所处的位置而言的，观测时当竖盘在观测人员的左侧时称为盘左，反之称为盘右。相对盘左和盘右而言也有称为正镜和倒镜，以及F1(FACE1)面和F2(FACE2)面的。 对于测量来讲，若正、反(盘左、盘右)测量后，通过测量方法有可消除某些人为误差以及固定误差的作用。对于可定义盘左和盘右称谓的仪器而言，给用户增加了应用仪器的可选操作界面，对测量作业和测量结果没有影响。 另外，对于靠角度确认盘左和盘右可能存在某些错觉，例如某些连接陀螺仪的全站仪或者经纬仪，在确定盘左和盘右时显示的不一定是对应。就是说相对180度角度数值而已往小向转不一定是盘左。反正，用户记住两者的差值即可。仪器也是自动求算的，对工程测量结果没有影响。 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(精度相对较低，一般为1分)，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)平行于住意一对脚螺旋，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。 2.3 全站仪的测距原理 电子测距即电磁波测距，它是以电磁波作为载波，传输光信号来测量距离的一种方法。它的基本原理是利用仪器发出的光波（光速C已知），通过测定出光波在测线两端点间往返传播的时间t来测量距离S: 式中乘以1/2是因为光波经历了两倍的路程。 按这种原理设计制成的仪器叫做电磁波测距仪。根据测定时间的方式不同，又分为脉冲式测距仪和相位式测距仪。脉冲式测距仪是直接测定光波传播的时间，由于这种方式受到脉冲的宽度和电子计数器时间分辨率限制，所以测距精度不高，一般为15m。相位式光电测距仪是利用测相电路直接测定光波从起点出发经终点反射回到起点时因往返时间差引起的相位差来计算距离，该法测距精度较高，一般可达520mm。目前短程测距仪大都采用相位法计时测距。 通常是开机后将观测时的温度和气压输入全站仪，仪器自动对距离进行温度和气压改正。 测定气温通常使用通风干湿温度计，测定气压通常使用空盒气压表。气压表所用单位有mb（102Pa）和mmHg（133.322Pa）两种，而1mb0.7500617mmHg。气温读数至1度，气压读数至1mmHg。小知识：温度和气压对测距的影响在一般的气象条件下，在1Km的距离上，温度变化1度所产生的测距误差为0.95mm，气压变化1mmHg所产生的测距误差为0.37mm，湿度变化1mmHg所产生的测距误差为0.05mm。湿度的影响很小，可以忽略不计，当在高温、高湿的夏季作业时，就应考虑湿度改正。 注意： 1、只要温度精度达到1度，气压精度达到27mmHg，则可保证1Km的距离上，由此引起的距离误差约在1mm左右。 2、当气温t35度，相对湿度为94，则在1Km距离上湿度影响的改正值约为2mm。由此可见，在高温、高湿的气象条件下作业，对于高精度要求的测量成果，这一因素不能不予以考虑。 3、由于地铁轨道工程测量以“两站一区间”分段进行，从导线复测到控制基标测量，再到加密基标测量所涉及的距离测量都属短距离测量，上述改正值较小，只要正确设置温度值和气压值即可满足规范要求。测距精度，一般是指经加常数K、乘常数R改正后的观测值的精度。虽然加常数和乘常数分别属于固定误差和比例误差，但不是测距精度的表征，而是需要在观测值中加以改正的系统误差，故从某中意义上来说，与标称误差中的A和B是有区别的。因为测距的综合精度指标，一般以下式表示： 每台仪器出厂前就给了A和B之值，再行检验的目的，一方面是通过检验看某台仪器是否符合出厂的精度标准（标称精度），另一方面是看仪器是否还有一定的潜在精度可挖。这与加常数K、乘常数R的检验目的是不一样的。前者是为了检验仪器质量，后者是为了改正观测成果，决不能用检定精度的指标A与B去改正观测成.2.4 全站仪的测角原理水平角测量原理： 水平角：是指地面上一点到两个目标点的连线在水平面上投影的夹角，或者说水平角是过两条方向线的铅垂面所夹的两面角。 如图，角就是从地面点B到目标点A、C所形成水平角，B点也称为测站点。水平角的取值范围是从的闭区间。 那么我们如何测得水平角的大小呢？我们可以想象，在B点的上方水平安置一个有分划（或者说有刻度）的圆盘，圆盘的中心刚好在过B点的铅垂线上。然后在圆盘的上方安装一个望远镜，望远镜能够在水平面内和铅垂面内旋转，这样就可以瞄准不同方向和不同高度的目标。另外为了测出水平角的大小，因此还要有一个用于读数的指标，当望远镜转动的时候指标也一起转动。当望远镜瞄准A点的时候，指标就指向水平圆盘上的分划a，当望远镜瞄准C点的时候，指标就指向水平圆盘上的分划c，假如圆盘的分划是顺时针的，则水平角 竖直角测量原理：竖直角：在同一竖直平面内，目标方向线与水平方向线之间的夹角成为竖直角。当目标方向线高于水平方向线时，称仰角，取正号，反之为俯角，取负号。竖直角取值范围。那么如何测竖直角呢？我们可以想象在过测站与目标的方向线的竖直面内竖直安置一个有分划的圆盘，同样为了瞄准目标也需要一个望远镜，望远镜与竖直的圆盘固连在一起，当望远镜在竖直面内转动时，也会带动圆盘一起转动。为了能够读数还需要一个指标，指标并不随望远镜转动。当望远镜视线水平的时候，指标会指向竖直圆盘上某一个固定的分划，如90（如小图）。当望远镜瞄准目标时，竖直圆盘随望远镜一起转动，指标指向圆盘上的另一个分划。则这两个分划之间的差值就是我们要测量的竖直角。第3章 地形图的基本知识3.1 地形图的概念与分类（） 概念将地球表面的地形地物，经过测量，按一定的比例尺缩小后，用不同的符号、线条综合后表现在图纸上，形成与地面相似的图形，称为地形图。地形：是地物地貌的总称。地物：指地面上诸如房屋、道路、田园、城镇、河流等物体。地貌：指地面上高低起伏如山岭、平原、断崖、绝壁等形体，是地球表面多种多样的高地和凹地的总称。（） 分类地形图按比例尺大小、内容、用途等的不同可进行如下分类：按比例尺大小分：大比例尺地形图 比例尺为1/2000、1/5000、1/10000等；中比例尺地形图 比例尺为1/50000、1/25000等；壤尺地形图 比例尺小于1/100000。按地形图的内容分类：a) 普通地形图：具有区域的自然地理和社会经济等方面要素的地形图。b) 专门地形图：除具有普通地形图的各要素外还包括某些特有的专门资料要素。按地形图的用途可分为：参考图、教学图、军用图、飞行图、航海图等。目前，我省林业生产中所用地形图是除去军事要素的中比例尺普通地形图。3.2 地形图的地物符号地球表面的地物地貌在地形图上的反映，绝大部分是按比例的，但为了突出某些要素，往往也出现超比例现象。构成地形图的符号很多，国家测绘总局和中国人民解放军总参谋部测绘局都有共同的统一规定，按其符号形式可归纳为四类：. 轮廓地物符号：较大的房屋、湖泊、果园、森林等，其轮廓按比例缩绘；线状符号：如公路、铁路、河流、沟渠等，其长度按比例尺，宽度无法按比例尺表示；独立物体的超比例符号：如水井、独立树、独立屋、塔及有方位意义的地物；数字和文字注记：即图上用文字和数字说明各种内容所表达的意义、名称和数量。 3.3 地貌符号等高线. 等高线的概念等高线就是地面上高程相等的相邻各点，彼此相互连接而成的封闭曲线，它是用来表示各种地貌的曲线。等高线分类a） 基本等高线：又称主曲线或首曲线。它是地图上用来表示各种地貌的主要曲线。b） 加粗等高线：又称计曲线。它除具有等高线的作用外还有助于判读和计量高程，是将基本等高线每隔一定的数目（一般五条）加粗而成的曲线。c） 半距等高线：又称间曲线。在地形比较平缓的情况下，基本等高线，不能准确地反映变化状况，在相邻两条等高线之间插入1/2等高距的虚线，这种虚曲线便是半距等高线。d） 补助等高线：或称助曲线。就是用半距等高线仍无法表示地形变化时，加绘1/4等高距的短虚线，这便是补助等高线。等高线的特点a） 在同一条等高线上所有各点的高程相等；b） 每一条等高线都是封闭曲线。不在本幅图上闭合必在另一幅图上闭合，不会中断；c） 两条不同高程的等高线不能相交，除非在垂直的悬崖峭壁处才可能有两条或多条等高线重合的现象；d） 等高线与山脊线（分水线）、山谷线（合水线）成正交，在山脊线处的等高线凸面向着低处；在山谷线处的等高线凸面向着高处；e） 几条等高线相套，越向内表示地势越高，一般最小的闭合曲线中心就是山峰。如在低洼处几条等高线相套，越向内越低，在山顶封闭曲线凸面相对两外侧绘垂直于曲线的短线，指着下坡，或在洼地封闭曲线凹面相对两内侧绘垂直于曲线的短线也是指向下坡，这个短线就叫做示坡线；f） 等高线密集处表示陡坡，稀疏处表示缓坡，间隔相等的表示均匀坡；g） 两对闭合等高线的凸侧互相对峙时，中间所夹的部分就是曲面上的鞍部；h） 等高线之间的最短距离（即与等高线成垂直的距离）的方向是地面上最大坡度的方向。利用等高线判读地形、地貌在地形图上，根据等高线的特点可以辨别各种地形地势，如山头、山峰、分水线、合水线、鞍部等。在判读时，必须准确地掌握方位，使图上的方位与实地的方位相吻合，图面方位是上北、下南，左西右东。a） 山头、山峰在地形图上，有一些最小的封闭等高线（对许多圈封闭等高线而言）有的有数字注记，有的没有。有的最小封闭等高线的中心部位即是山头或山峰。主要的山头和山峰，都有数字注记，表示该山头或山峰的绝对高程，又称海拔高（即是从黄海海平面为零公尺算起，到该山头或山峰的垂直高度）。b） 分水线（山脊线）在地形图上，看到许多从山头向四周呈凸出状况的曲线，这些曲线是通过分水线的等高线。垂直于等高线凸出状况急弯处的连接线，便是分水线。注：对平缓山脊的分水线一般是通过等高线凸出状况的中央部位；若分水线两侧的坡度陡缓不一致时，分水线必然*近陡坡的一侧。c） 鞍部在地形图上，当两组等高线的凸侧互相对称的地方，为山岳的鞍部，鞍部相邻两条等高线的高程相等。d）合水线（排水沟）在地形图上，通过合水线的等高线的弯曲方向相反，通常是等高线的凸部朝向山麓的是分水线；而等高线的凹部朝向山麓的是合水线。在地形复杂，图上所示分水线和合水线难以判定时，可显灰到山头或河流，还可以通过等高线上高程注记来帮助判读，因为注记的字头总是朝向高处。第四章 全站仪在地形测量中的实际应用4.1 工程概况本论文涉及的工程是由浙江省水利水电勘测设计院承建的，是一个主要用于治理水土流失的一个综合测图项目。本工程地处浙江省温州市平阳县腾蛟镇，工程位于城郊，地势以丘陵为主，山上树木茂盛，地形复杂，通视困难，行走不便。本次测图主要任务是完成腾蛟镇占地10万平方公里范围的测图工作，以便用于对山地经济作物水土流失的规划。本次工程预期2个月内完成，包括资料收集，权属调查，碎步测量以及上交成果资料和任务验收五部分。4.2 控制网的布设在设计建立应用于测绘大比例次地形图的测图控制网的过程中，设计人员要在大比例尺地形图上进行建筑物的设计或区域规划，以求得设计所依据的各项数据。因此，控制测量的任务是布设作为图根控制依据的测图控制网，以保证地形图的精度和各幅地形图之间的精确拼接。此外，对于随着改革开放而发展起来的我国房地产事业，这种测图控制网也是相应地籍测量的根据。水准控制测量的实施，其工作程序是：水准网的图上设计、水准点的选定、水准标石的埋设、水准测量的观测、平差计算和成果表的编制。水准网的布设应力求做到经济合理，因此，首先要对测区情况进行调查研究，搜集和分析测区已有的水准测量资料，从而拟定出比较合理的布设方案。本工程应用的是国家二等水准控制网：樟立10。图上设计应遵循以下各点：（1） 水准路线应尽量沿坡度小的道路布设，以减弱前后视折光误差的影响。尽量避免跨越河流、湖泊、沼泽等障碍物。（2） 水准路线若与高压输电线或地下电缆平行，则应使水准路线在输电线或电缆50M以外布设，以避免电磁场对水准测量的影响。（3） 布设首级高程控制网时，应考虑到便于进一步加密。（4） 水准网应尽可能布设成环形网或结合网，个别情况下亦可布设成附和路线。水准点间的距离：一般地区为2-4km；城市建筑区和工业区为1-2km。（5） 应与国家水准点进行联测，以求的高程系统的统一。（6） 注意测区已有水准测量成果的应用。居上要求，首先要在图上初步拟定水准网的布设方案，再到实地选定水准路线和水准点位置。在实地选线和选点时，除了要考虑以上要求外，还应注意使水准路线避开土质松软地段，确定水准点位置时，应考虑到水准标石埋设后点位的稳固安全，并能长期保存，便于施测。因此，水准点应设置在地质上最为可靠的地点，避免设置在水滩、沼泽、沙土、滑坡和地下水位高的地区；埋设在铁路、公路近旁时，一般要求离铁路的距离应大于50m，离公路的距离应大于20m，应尽量避免埋设在交通繁忙的岔道口；墙上水准点应选在永久性的大型建筑物上。水准点选定后，就可以进行水准标石的埋设工作。我们知道，水准点的高程就是指嵌设在水准标石上面的水准标志顶面相对于高程基准面的高度，如果水准标石埋设质量不好，容易产生垂直位移或倾斜，那么即使水准测量观测质量再好，其最后成果也是不可靠的，因此务必十分重视水准标石的埋设质量。各等级平面控制网用三角高程测量测定高程时，计算的高差经地球曲率和大气折光改正后，应满足以下规定： 由两个单方向算得的高程不符值不大于0.07（s1的平方+s2的平方和的根号）（m）(s1、s2为两个单方向的边长，KM）。 由对向观测所求得的高差较差不应大于0.1S（m）(s为边长，KM） 由对向观测所求得的高差中数，计算闭合环线或附和线路的高程闭合差不应大于0.05（S的平方的根号）（m）。 下图为本次 代替五等水准测量控制点的成果表： 五等控制点成果表(54)序号点名等级类型纵坐标（X）横坐标（Y）高程1E1五等GPS埋石3067063.396 528741.492 541.266 2E2五等GPS埋石3066688.266 528929.364 501.875 3E3五等GPS埋石3066877.359 529607.069 529.52 4E4五等GPS埋石3066359.626 529859.403 527.295 5E5五等GPS埋石3064911.766 529807.790 487.77 6E6五等GPS埋石3064719.700 529653.529 488.239 7E7五等GPS埋石3064412.138 526756.083 397.260 8E8五等GPS埋石3064098.028 526987.823 393.803 下图为K3的间接高程计算表： 间接高程计算计算者:李子坡检查者:所求点AK1K3起算点B樟立10K1觇 法直反直反竖角9.19248 -9.19428 -2.200932.19435 平距 D(m)441.598568.330仪高 K(m)2.0231.2871.2871.249球气差(mm)13.2 21.8 镜高 L(m)1.287 2.0211.2431.287高差 h(m)73.2499 -73.2612 -23.1174 23.0960 H0(m)315.730 388.9857 H(m)73.2556 -23.1067 平差改正数(m)0.0001 0.0002 中数H(m)388.9857 365.8793 4.3 地形图的碎步测量 以下是我在实际测量中，对全站仪在实测中容易出现的问题的总结，以及他们各自对应的解决方法。 1. 测量前，一定要注意检查棱镜常数，温度，气压值，还有是棱镜模式还是无棱镜模式，对中杆气泡准不准，然后再把仪器对中整平。 2. 开始测量前，新建文件夹，一般用当天的日期最方便，这样避免数据之间混淆，而且对后期的数据处理，以及查找数据有所帮助，方便快捷。 3. 在测量过程中，不能换人，因为每个人看棱镜的习惯是不同的，中途换人容易让误差增大，所以尽量要一个人观测，外业组一般配置三个人，领尺（画图），跑尺，观测。 4. 在跑尺人找位置立镜的时候，要用粗瞄准器瞄准棱镜，而不是等跑尺立好棱镜之后再去瞄准，这样能增加打点的效率，省去找镜的时间。5. 全站仪属于全自动新型仪器，所以对于精读要求比较高，定期的校正也是十分重要的，一般的单位，全站仪的校正周期是一年一次。4.4 绘制地形图 本次工程使用的是TOPCON全站仪，首先将外野测得的原始数据经数据线导入计算机中，然后进行原始观测数据的转换,下图是原始数据格式 原始数据可以使用记事本打开 如图所示，依次表示点位号、空白列、Y坐标、X坐标以及坐标高程。有这些原始数据我们可以通过查阅点号进行下一步CAD作图中确定点位号的作用。当然想要在CAD中显示这些数据我们还需要数据转化软件的帮忙，这样才能连接点号作图。这些点号在CAD中展开之后可以看出在CAD中展开之后，数据成了一个个带点位的点，我们需要在外野测量中记录的草图将它们一个个连起来，最终成为一眼就能看懂的CAD实图。最后进行进一步的内业的处理，完善，最后成为一张完整的地形图第五章 总结5.1 RTK与全站仪在测图中的比较 RTK又叫实时动态差分测量，简称动态GPS，英文全称为Real Time Kinematic。随着RTK技术不断的成熟和发展，RTK产品在我们测绘行业的应用也越来越广泛，在林业、农业、电力、国土勘界等等其他行业也有非常广泛的应用。现在RTK已经可以在很大程度上替代全站仪，而且效率要比全站仪高得多，当然，RTK也不能完全代替全站仪，下面针对他们的优缺点来进行一下说明。1.从使用条件上1.1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几个条件： （1）必须要有可见光，而且光线不能太弱，因为全站仪虽然可以自动测量坐标、高程和距离、角度，但是，它也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。1.2 RTK的使用条件 （1）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，由于距离非常遥远，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是通过接收卫星数据来工作的，收不到卫星信号，那么RTK也无法工作，就和全站仪不能光学通视也无法工作一样的道理。 （2）RTK的两台主机不需要光学通视。RTK一套是由2台主机组成的，一台基准站即架设好以后固定不动的，一台移动站即用来流动工作的，他们二者之间不需要光学通视，所谓不需要光学通视就是两台主机的连线上可以有障碍物。RTK两台主机之间需要通信使用无线电信号，是通过基准站的外挂电台来实现，使用的无线电频率为460MHz，波长要比可见光长得多，基准站使用的无线电波长为0.65米左右，从物理学可以知道，波长越长，无线电的衍射角度就越大，而且，电磁波也可以被反射，通过这个原理我们即可得知为什么两台主机之间可以存在障碍物了，所以只要二者之间的通信存在，那么二者之间就可以依靠电磁波传送的信息进行坐标计算，不通视也可以工作。而全站仪工作要使用红外线或者激光来测量距离用于推算坐标的，红外和激光的波长非常短，用来测量直线距离，而且要反射回全站仪的测距头，因此只能光学通视了才能工作。 从二者的使用条件上来看，对天通视要比光学通视容易得多（当然隧道等工作除外），所以从这点上来看，RTK要略胜一筹。2.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。 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。3.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，他们之间连线的精度平面在1cm+1ppm X D，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。4.从引点上 现在城市的发展速度很快，导致在城区内，特别是那些发展比较迅速的城市，由于城市建设太快，以前测量时所埋设的控制点已经所剩无几，部分地区甚至缺点严重。而在乡镇上，以前测量工作并不多，所以埋设的控制点本来就不多，而且部分被破坏，使得控制点也所剩不多了。当我们在这样的地区进行测量工作时，问题就出现了，要从比较远甚至很远的地方望测区引点，从第三项的比较上我们可以看出，如果使用全站仪，误差累积无法避免，必须用一级导线或二级导线引点，引到测区后再部设图跟点进行测图，长距离的引点使得控制点引到测区后精度不高，而且一、二级导线的测设工作也很复杂，费时费力费财，工作效率难以提升。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问题，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。5.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，一人跑尺，还有一人画草图，需要3个人都要对测量有比较深的理解。RTK现在暂时需要3个人，一人看基准站，一人测量，一人画草图，只须两个人对测量有比较深的理解即可，看基准站可以找个民工，现在，我们RTK测图就仅需要2人，我们会推出一款新的手簿操作软件“测图之星”，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，全站仪必须使用对讲机，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RTK可以放到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中的任何一个要提高4倍以上。5.2 全站仪在工程中的精度探讨 目前, 随着科学技术的发展, 全站仪已经相当普及而且不断向智能化方向发展, 全站仪以其高度自动化和准确快捷的定位功能在目前工程测量中广泛应用。许多新技术运用到全站仪的制造和使用当中, 如无反射棱镜测距、目标自动识别与瞄准、动态目标自动跟踪、无线遥控、用户编程、联机控制等。为了使全站仪在实际生产中更好地运用, 现