全站仪大比例尺数字化地形测量精度研究

王 晓

(1.吕梁职业技术学院，山西 孝义 032300； 2.河南理工大学，河南 焦作 454000)



全站仪大比例尺数字化地形测量精度研究

王 晓1，2

(1.吕梁职业技术学院，山西 孝义 032300； 2.河南理工大学，河南 焦作 454000)

以吕梁市煤炭工业学校校内地形测量为例，通过全站仪与CASS7.0成图软件的综合应用，阐释了数字化地形测图的主要原理及步骤，包括测区概况、图根控制测量、碎步采集和CASS7.0成图，最后提出了提高数字化测图精度的有效措施。

数字化地形测量，全站仪，精度，图根控制点

0 引言

随着电子技术、计算机技术以及测量仪器的迅速发展，测绘行业已经迎来了一场深刻的技术革命。数字化地形测量走向普及，并且悄无声息的替代了传统的大平板仪地形测量，成为地形测量中的主流。数字化测图即野外数字测图技术，是以全站仪外业采集数据和计算机辅助内业制图相结合，形成一套全程数字化的大比例尺地形测图方法。其基本原理是利用全站仪进行外业采集地形、地物要素的三维坐标及描述其性质与相互关系的信息，然后将数据传送至计算机，借助计算机绘图系统处理，绘制、修改完成地形图。数字化测图的应用大大地提高了大比例尺地形测量作业的效率和精度。

1 全站仪数字化测图过程

1.1 收集资料

测区为吕梁市煤炭工业学校校园内部，有已知点TA和TB，TA在校门口，TB在校门内，两点通视。坐标如表1所示。

表1 测区坐标表 m

1.2 图根平面控制测量

图根平面控制测量是为了建立图根平面控制点而进行的，它是地形测图的依据，其测量工作主要有踏勘选点和埋石、测角、量边和平面坐标计算。

1.2.1 踏勘选点和埋石

根据收集到的已知点的资料和校园内部的地形情况，在实地选控制点，并用钉子和油漆标记并编号控制点。在吕梁市煤炭工业学校校园内部一般布设5个～10个图根控制点为宜。选择图根控制点时应注意的问题:1)图根点应分布均匀，各个组应兼顾，避免重复或出现漏洞；2)控制点要通视，便于安置仪器和观测的地方；3)选择的图根点对测图要发挥最大作用，控制尽量多的碎部；4)实地进行选点，点位应选择在土质坚实、便于保存、易于寻找的地方。埋设钢钉，并编号；5)各边边长尽可能相等，避免长、短边突然出现，其边长应符合规范要求。根据所收集的资料和测区的地形情况，应将控制网布设为闭合导线。

1.2.2 水平角和距离测量

图根导线测量时，测水平角通常观测导线前进方向同一侧的左转折角。闭合导线应按逆时针编号，观测角度为左角，即闭合导线的内角。图根点水平角观测使用全站仪按测回法观测两测回，各项限差为：半测回观测误差为±40″，各测回较差为±35′。每站观测完成之后，应检查观测记录，成果误差在限差允许范围内方可迁站，否则必须重新测角。

在一个测站上，距离测量时全站仪盘左盘右测量距离，取其平均值。

1.2.3 导线的内业计算

外业测量完成后，首先全面检查外业记录手簿有无记错、算错、超限或漏测等现象，确认外业数据全面合格后，方可进行导线的内业计算。计算时，先绘制导线略图，把起算数据和外业手薄中的观测角、边长抄到略图相应的位置上，同时把数据抄入导线计算表格中，然后按数据计算角度闭合差、推算各边的坐标方位角、坐标增量、坐标增量闭合差，最后计算出各导线点的平面坐标。

1.3 图根高程测量

图根高程控制网的布设形式，决定于平面控制网的布设形式。它是在国家等级高程点的基础上用等外水准测量或三角高程测量进行加密。平坦地区采用等外水准测量，组成闭合、附合或往返观测的支水准路线。丘陵地区、山区可采用三角高程测量。1.3.1 等外水准外业测量

本次测量使用等外双仪器高法水准测量，水准路线采用平面控制网的形式，高程点间采用偶数站。外业观测采用DS3水准仪，塔尺进行。测站观测程序为：后—前—前—后。每站观测完成之后，应进行测站检核，在限差允许范围内方可迁站，否则必须重新测角。观测限差如表2所示。

表2 观测限差表

1.3.2 图根点高程内业计算

外业测量完成后，首先要检查外业观测手簿，计算各测段点间高差，经检查无误后，方可进行内业计算。计算时，先绘制水准路线略图，把起算数据和外业计算的测段点间高差和距离抄到略图相应的位置上，同时把数据抄入水准路线成果计算表格中，然后按数据计算高差闭合差、高差改正数、改正后的高差，最后计算高程，得出各点的高程，将计算结果整理到表格中。

1.4 碎部测量

1.4.1 碎部测量一般要求

大比例尺地形图测图应表示出居民地、独立场、管线及垣栅、道路、水系、地貌、植被等地形要素，及各种名称注记等等。地物应按实际轮廓大小依比例尺测绘在图上，另加必要的说明注记。不能按实际轮廓大小依比例尺描绘的地物，则以非比例符号表示。地貌用等高线和特殊地貌符号及高程注记来表示。地形图应内容齐全，主次分明，清晰易读，地物、地貌的形状相似，位置正确，取舍恰当，符号运用统一正确，各种说明和文字注记真实和齐全，并着重显示与煤矿生产有关的地物、地貌特征。

1.4.2 全站仪碎部采集的步骤

1)定向。将全站仪置于测站上，对中整平后全站仪照准一个已知点作为起始方向。 2)采集碎部点数据。在全站仪上设置采集文件，采集数据，并画相应点的草图。按步骤采集所有碎部点，完成外业采集工作。

1.5 CASS7.0成图

南方CASS7.0是南方测绘仪器公司在AutoCAD 2006上开发的新一代数字化地形地籍成图软件。广泛应用于地形成图、地籍成图、工程测量应用、空间数据建库等领域，全面面向GIS，彻底打通数字化成图系统与GIS接口，使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。自CASS软件推出以来，已经成长成为用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图系统。

将采集的数据用数据线传输到CASS7.0中，根据野外作业时所绘的草图，使用CASS的绘图命令绘制1∶500的吕梁煤校地形图。

2 全站仪大比例尺数字化地形测量提高精度的措施

数字化测图过程工作比较复杂而繁琐，实施过程中稍有不慎都可能给测量结果带来一定的影响，甚至使结果造成错误。为了提高测量的精度，在全站仪数字化测图中需要采取以下措施：

1)控制误差。要确保最终的成图效果，对误差要进行严格的控制，对于可以避免的误差应给予减少或避免。首先在观测前测量人员必须进行仪器的检修和校正工作，尽量减少仪器设备本身对测量精度的影响。其次，测量人员必须具备较强的责任心，精确瞄准、正确观测、准确计算。最后，尽量减少环境的影响，必要时采取一些有效措施，如，给仪器遮阳，选择合适的时间等。2)提高控制测量的精度。控制测量是地形测量的依据，在进行控制测量中，首先选点一定要按要求进行，确保控制网的合理性。其次，在测量角度和边长时，要按限差要求保证每个测站的数据正确，方可搬站。最后，内业计算中，在误差允许的范围内对误差进行平差。3)数据采集要完整。在控制点上设站，用全站仪数据采集，对测区的各类地物、地貌进行详细测绘，保证地形、地貌等要有足够的特征点。在数据采集定向时，要保证已知后视点坐标与所测该点坐标的限差在5 cm内。对于某些碎部点在测站点处无法观测时需要增设转点，即一个能够与原测站点相互通视且在转点处能够观测剩余多数地物特征点的未知点。先在原测站点测出转点坐标，然后仪器搬站，重新进行测站定位，若超出误差范围，则返工重测。4)CASS成图要严格。CASS绘图时，先将野外测点点号在CASS绘图软件屏幕中展出来，然后根据野外作业时绘制的草图，绘制地形图。在绘图过程中应按测区创建新的工作目录，绘图时应增加存盘次数，防止数据丢失；在执行命令时，要注意命令区的提示，当一个命令没执行完时，不要执行另一个命令；在生成等高线时，需要人工补点或修改。在改变图形比例尺时，有些符号不够标准，无法按比例放大或缩小，如注记、控制点、填充符号等，只有重新生成。

3 结语

基于全站仪大比例尺地形测图技术得到了很快的发展并已达到成熟，在实际工作中，它能够实现快速数据采集、数据处理，减少测量人员外业观测的工作量，提高了工作效率和测量精度。这种模式以自身的优越性，将成为地形测量中的重要方式。

[1]李战宏.矿山测量技术.北京：煤炭工业出版社，2005.

[2]林君强.基于全站仪数字化测图中的误差分析.福建信息技术教育，2006(1)：2-4.

[3]吴东亮，尚颖娟，谷达华，等.RTK系统、全站仪及CASS软件在地形测绘中的应用探讨.测绘科学，2009(2)：194-196.

[4]常永梅.全站仪配合CASS软件在小范围地形测量中的应用.山西建筑，2013，39(5)：203-205.

Research on total station digital terrain measurement precision with large scale

Wang Xiao1,2

(1.LvliangCareerTechnicalCollege,Xiaoyi032300,China; 2.HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)

Taking the school topographic survey in Lvliang Coal Industry School as an example, through the comprehensive application of total station and CASS7.0 mapping software, elaborated the main principles and steps of digital topographic mapping, including measuring area situation, mapping control survey, scattered collection and CASS7.0 mapping, finally put forward the effective measures to improve the accuracy of digital mapping.

digital terrain measurement, total station, precision, mapping control point

1009-6825(2015)01-0205-02

2014-10-29

王 晓(1986- )，女，助理讲师，在读硕士

P217

A