全站仪自由设站法在地籍测量中的应用

李怀海 郭秋云

（山东省煤田地质局第一勘探队，山东 滕州 277599）

现代地籍[1]测量中，普遍使用CORS站技术的网络RTK布设图根点，由于布设的图根点均为临时控制点，经常出现图根控制点丢失或看不清点号的情况；在山区树木密集的地方，各种老式房屋分布杂乱无章，使网络RTK布设图根点非常困难，即使勉强布设了图根点，在全站仪测站检查过程中经常发现检查已知控制点不合格，使地籍测量工作难以继续或出现不同测站测得的同一界址点点位坐标误差较大的情况。全站仪自由设站法可以方便、快速地测定各界址点的坐标，大幅度地提高实际工作效率。

1 全站仪自由设站法

全站仪自由设站法[2-3]又称为全站仪边角后方交会。这种交会法的原理：在待定点安置全站仪，测出待定点到已知控制点之间的距离和角度，根据方向观测值和边长观测值建立方向误差方程式与边长误差方程式，然后按最小二乘原理计算待定点的坐标。自由设站的点位精度[4-5]有两个方面的影响因素：一是交会角的变化对设站点精度的影响，见图1。随着交会角γ的增大，设站点点位精度也会相应地提高。60°≤γ≤120°点P位于图中的阴影区域以及其对称区域精度较好；二是控制点数目对设站点精度的影响。增加已知控制点数目，设站点的点位精度会相应提高。且已知控制点分布在待定点异侧时比在同侧的精度要高。但在控制点数增加到5个以上时精度提高的幅度就会减小。在实际的工程中，不但要考虑精度是否达标，还要顾及到工程的施工时间和成本，因此在实际测量中一般选择 3～5个控制点是比较合适的。

图1 交会角的变化对设站点精度的影响关系图

综上所述，利用本文所述的自由设站方法对大比例尺测图来说是行之有效的,它可以减少许多不必要的控制网加密工作并使测站点选择十分方便灵活，也可使控制测量与碎部测量同时进行。可使自由设站的优点得到充分发挥。自由设站法测站点位选取方便，既克服了后方交会危险圆问题，又弥补了测边交会的不足。作业中，有时不必设置点位标志，不需要仪器对中，节省作业时间。一般工程实践中，往往观测 2～3个已知点即可满足测量精度的要求。自由设站具有很高的实用价值，因此被广泛应用于数字化测图。

2 自由设站在地籍测绘中的具体应用方法

实际地籍测图工作中，最需要的是测定待定界址点的坐标，测站坐标不需要求算。实地地籍测绘界址点时，在通视条件良好的地方架设全站仪，只需要整平仪器，建立一个独立的自由设站的文件，输入测站点的假定坐标（使自由设站的点落在测区外，便于以后的数据处理）后，直接测量已知图根控制点或已知坐标的精度较高的界址点（记录已知点的点名和在本文件中的点号）3～5个，再继续测量其他界址点，直到将全部界址点测完。本次自由设站外业工作结束。

3 待定点坐标的获取

将外业测量数据传输到计算机，编辑数据做成（点名，，Y，X，H）格式的.dat文件，在南方测绘CASS软件上展点，使用“测站改正”功能，按照软件要求，按照记录的点号顺序操作，即可得到改正后的点坐标文件（.dat）和图形。在CASS软件上检查已知点的附合情况，第一个点完全符合，第二个点存在误差一般情况为2～3cm，如果超过5cm，说明使用的已知图根点精度不一致，应当寻找原因重新操作，直至大部分重复测点附合很好；否则，重新外业检查所使用的图根点精度，联测精度较高的图根点。

4 实际工作中的数据比较

4.1 点位中误差

统计所有参与自由设站的图根点或已知坐标的精度较高的界址点的坐标与自由设站获取的坐标差值，计算点位中误差。如表1。

按照中误差公式，［△△］=0.001918，n=7；计算得到m=±0.016553m。

表1 坐标对比及点位中误差计算表

4.2 边长比较

利用自由设站测点与原来测点坐标计算的距离与边长实地量边统计结果如表2。

5 自由设站操作过程中应注意的事项

（1）自由设站测站点应选择在要测区域和已知图根点分布的中间位置，不可紧靠一侧，造成传算边较短，待测边较长的情况，违反了“远定向近测量”的原则；

（2）已知图根点尽量处于自由设站测站点的两侧，以减小误差；

（3）自由设站观测的已知图根点应选择3～5个为佳，且均匀分布；

（4）如图1所示，自由设站测站点与两个已知图根点的夹角应在60°≤γ≤120°，以保证测量精度；

（5）自由设站应单独存储为一个文件，防止与其他常规数据混淆；

（6）全站仪在自由设站点架设好以后，应修改测站点坐标，使之展点在测区外，方便在南方测绘CASS软件界面上改正数据及检测使用。

表2 计算距离与实地量边统计对比表

按照中误差公式，［△△］= 0.0088，计算结果为：m=±0.023452m。

6 结束语

本文基于自由设站的理论基础，详细论述了自由设站在地籍测量中的应用条件、具体操作方法、注意事项，用实例验证了自由设站所测界址点的精度完全达到《地籍规范》的要求，建议在不容易设立图根点、地形复杂地区的大比例尺地籍测图或散点法检查测图质量时广泛使用自由设站，可以大幅度提高工作效率。