同步施测法在大比例尺数字化测图中的应用

高建伟

摘要：本文在分析常规大比例数字化测图的相关原理和缺陷的基础上，分析说明了同步施测法在大比例尺数字化测图的测量原理和应用，论证了在实际测绘工作中利用同步施测法不仅满足测量作业质量要求，并且提高作业效率。

关键词：大比例尺；数字化测图；同步；控制；碎步

1 前言

常规测量作业中，为了防止误差的积累，提高测量的精度，遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的测量实施原则[1]。同步施测法，即在测量外业中采取控制碎部测量同步进行，在测量内业利用测量数据处理软件得到相关测量成果。此种方法不仅满足测量作业质量要求，并且提高作业效率。

2 常规大比例尺数字化测图的缺陷

常规测量一般先进行控制测量，后进行碎部测量。整个测图过程中，测量人员至少进入测区2次。第1次为选点和导线测量；第2次为碎部测量，这样会增加作业时间和作业成本。在导线点要架设2次全站仪，第1次为导线的观测，第2次为碎部点数据采集，这样重复设站会引起对中误差和定向观测误差[2]。

3 同步施测法大比例尺数字化测图原理

3.1 附和导线计算

图1 附合导线计算示意图

如图1所示，在附和导线平差计算过程中，根据已知的坐标方位角 和各导线点 ， ，…， ，…， 上观测转折角 ， ，…， ，…， ，推求 方向的坐标方位角 ，平均分配产生的坐标方位角闭合差，从而得到各个导线边的坐标方位角；然后根据各导线边长 ， ，…， （导线边长是由观测的导线边的斜距 和天頂距 求得）推求 点的坐标 ， ，然后以 为权分配产生的坐标闭合差，从而得到各导线点的平面坐标。

导线点的高程 是由已知点 的高程 根据三角高程公式 （其中竖直角 由天顶距 求得， 为仪器高， 为目标高）推求已知点 的高程 ，然后以 （ 为任意常数）为权分配产生的高程闭合差，从而得到各导线点的高程。

3.2 碎部点计算

图2 碎部点计算示意图

导线计算完成后，得到各导线点的平面坐标和高程，然后在导线点上设站观测碎部点，以 点为例，如图2所示，在碎部点 计算过程中，根据 ， 方向的坐标方位角 和观测的转折角 计算出 ， 方向的坐标方位角 ，然后根据水平边长 （水平边长是由观测边的斜距 和天顶距 求得）计算出碎部点 的平面坐标，再根据三角高程公式计算碎部点 的高程。

3.3 同步施测法原理

由3.1，3.2可知，导线（控制）与碎部测量数据采集过程中，所需观测值均为转折角、天顶距、斜距、仪器高、目标高，这就为控制测量与碎部测量同步进行提供了理论基础，即测量外业中在导线点上进行导线数据和碎部点数据的同步采集和记录，在测量内业中利用已知点的数据和观测数据计算得到所需的成果。

4 同步施测法实际应用

实际应用工程为广州市某地块1：500数字地图测量，其图根导线示意图如图3所示。

图3 导线示意图

4.1 首级控制

随着GPS技术的飞速进步和应用普及，利用多基站网络RTK技术建立的连续运行卫星定位服务综合系统（CORS）在城市测量中的作用已越来越重要[3]。在图3中，R1、R2、R3、R4为采用CORS技术布设的三级控制点。

4.2 图根导线测量和碎部点采集

采用同步施测法，在图3中，依次在R2、D1、D2、D3、D4、D5、D6、R3上设站，在导线点上进行导线测量和碎部点数据采集记录后，再进行迁站。全站仪采集的原始数据如表1所示：

表1 全站仪原始数据

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， 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行数据为例进行数据说明，如表2所示：

表2 全站仪原始数据说明

1 ，R2， 1.482

（设站点序号，设站点名，仪器高）

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

（序号，后视点名，后视目标高，盘左水平角，盘左天顶距，盘左斜距，盘右水平角，盘右天顶距，盘右斜距）

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

（序号，前视点名，前视目标高，盘左水平角，盘左天顶距，盘左斜距，盘右水平角，盘右天顶距，盘右斜距）

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

（序號，碎步点名，碎步目标高，盘左水平角，盘左天顶距，盘左斜距，0，0，0）

4.3 数据处理和数字地形图绘制

在内业计算中，利用数据处理软件识别导线控制数据和碎部数据，导线控制数据在利用CORS-RTK技术布设的R1、R2、R3、R4作为已知点的基础上进行平差处理，计算出导线控制点的坐标，导线测量精度如表3所示：

表3 图根导线计算

等级：图根 导线总长=552.080（M） 未知点个数=6 平均边长=78.869（M）

方位角闭合差=0.0025（DMS） 限差=±0.0153（DMS）

坐标闭合差：fx=0.030（M） fy=-0.032（M） fs=0.044（M） 导线相对闭合差 k=1/12578

由上表可知测量精度符合测量作业的质量要求，然后再利用碎部数据计算出碎部点的坐标，最后在成图软件展点，进行数字地形图绘制及相关成果输出。

5 结语

本文在分析常规大比例尺数字化测图的缺陷的基础上，系统的介绍了同步施测法在大比例尺数字化测图中可行性、原理和实际应用，不仅满足了测量作业质量要求，而且提高了作业效率。

参考文献：

[1]潘正风，杨正尧，程效军，等.数字测图原理与方法[M].武汉：武汉大学出版社，2004.

[2]文小岳，施永盛，等.大比例尺数字化测图中图根控制和数据采集一体化的有关问题探讨[J].测绘通报，2006（1）：8-10.