数字化测图与全站仪的检验和校正_博客

数字化测图与全站仪的检验和校正

数字化测图是近几年随着计算机、地面测量仪器、数字化测图软件的应用而迅速发展起来的全新内容,广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护和军事工程等部门.数字化测图作为一种全解析机助测图技术,与模拟测图相比具有显著优势和发展前景,是测绘发展的技术前言.目前许多测绘部门已经形成了数字图的规模生产.作为反映测绘技术现代化水平的标志之一,数字测图技术将逐步取代人工模拟测图,成为地形测图的主流。数字测图技术的应用发展,极大的促进了测绘行业的自动化和现代化进程.使测量的成果不仅有绘在纸上的地形图,还有方便传输、处理、共享的基础信息,即数字地图.是GIS（地理信息系统，国际上称为GIS,即 Geograhpic Information system）系统.它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。
内容：
?1 数字化测图
（1）数字化测图的基本的思想
　　数字化测图就是将采集的各种有关的地物和地貌信息转化为数字形式,通过数据接口传输给计算机进行处理,得到内容丰富的电子地图,需要时由电子计算机的图形输出设备(如显示器、绘图仪)绘出地形图或各种专题地图。数字化测图的运行示意图数据采集点位信息特征信息数据传输、绘草图数据处理、地物模型、地貌模型、屏幕编辑、绘图文件存盘地图??
（2）数字化测图概念?
　　数字化测图是以计算机为核心,在外连输入输出设备硬件、软件的条件下,通过计算机对地形空间数据进行处理得到数字地图,需要时也可用数控绘图仪绘制所需的地形图或各种专题地图。广义的数字化测图又称为计算机成图主要包括:地面数字测图、地图数字化成图、航测数字测图、计算机地图制图.在实际工作中,大比例尺数字化测图主要指野外实地测量即地面数字测图,也称野外数字化测图。:
（3）数字化测图的特点：
　　1、点位精度高
传统的经纬仪配合平板、量角器的图解测图方法,其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差;测定地物点的视距误差和方向误差;地形图上地物点的刺点误差等影响.实际的图上误差可达±0.47㎜.经纬仪视距法测定地形点高程时,即使在较平坦地区(0°—6°)视距为150米,地形点高程测定误差也达±0.06米而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增加.如在1:500的地籍测量中测绘房屋要用皮尺或钢尺量距用坐标法展点.普及了红外测距仪和电子速测仪,虽然测距和测角的精度大大提高,但是沿用白纸测图的方法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高.也就是说无论怎样提高测距和测角的精度,图解地形图的精度变化不大,浪费了应有的精度.这就是白纸测图致命的弱点.而数字化测图则不同,若距离在300m以内时测定地物点误差约为±㎜,测定地形点高差约为±18㎜.电子速测仪的测量数据作为电子信息可以自动传输、记录、存储、处理和成图.在全过程中原始数据的精度毫无损失,从而获得高精度(与仪器测量同精度)的测量成果.数字地形图最好地反映了外业测量的高精度,也是最好地体现了仪器发展更新、精度提高的高科技进步的价值。
　　2、改进了作业方式
传统的方式主要是通过手工操作,外业人工记录、人工绘制地形图;并且在图上人工量算坐标、距离和面积等.数字测图则使野外测量达到自动记录、自动解算处理、自动成图,并且提供了方便使用的数字地图软盘.数字测图自动化的程度高,出错(读错、记错、展错)的概率小,能自动提取坐标、距离、方位和面积等.绘图的地形图精确、规范、美观。
　　3、便于图件的更新
城镇的发展加速了城镇建筑物和结构的变化,采用地面数字测图能克服大比例尺白纸测图连续更新的困难。实地房屋的改建扩建、变更地籍或房产时,只须输入有关的信息,经过数据处理就能方便地做到更新和修改,始终保持图面整体的可靠性和现势性。
　　4、加强了地图的表现力
　　计算机与显示器、打印机联机,可以显示或打印各种资料信息;与绘图机联机时,可以绘制各种比例尺的地形，也可以分层输出各类专题地图,满足不同的用户的需要。
　　5、方便成果的深加工利用
数字化测图的成果存在与电脑上,从而便于成果的加工利用.比如cass软件将房屋、电力线、铁路、道路、水系地貌等用特定的标志标定出来,一目了然。
（4）数字化测图中的地形图
　　一般地形图包括：
　　1、点状地物：控制点、独立符号、工矿符号等．
　　2、线类地物：管线、道路、水系、境界等．
　　3、面状地物：需要填充符号的，如居民地、植被、水塘等．
地形图的地形要素很多，已将它们总结归类为十大类．1、测量控制点；2、居民地；3、工矿企业建筑物和公共设施；4、独立地物；5、道路及附属设施；6、管线及附属设施；7、水系及垣栅；8、境界；9、地貌与土质；10、植被．
（5）数字化测图的方法
　　数字化测图的作业过程数字化测图由于数据的来源不同,采集的仪器和方法也不同,主要有以下几类作业过程：
　　数字测图系统,由于空间数据的来源不同,采集的仪器和方法不同,目前有如下三种方法:
　　(1)、野外数据采集: 用于没有底图的地区,用全站仪实地测量,精度最高,费用也高.
　　(2)、航片数据采集：以航空相片作数据源，在解析测图仪或立体量测仪采集地形特征点。
(3)、底图数据采集：以旧的地形图为底图，进行数字化。
（6）数字化测图中野外数据采集方法
　　1、GPS法　即通过GPS接受机采集野外碎部点的信息数据；
　　2、航测法　航空摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据；
　　3、大地测量仪器法　即通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量仪器实现碎部点野外数据采集。
　　目前大比例尺野外数字测图主要使用全站仪采采集数据。野外数据采集方法
　　（1）、图根加密：
　　由于采用光电测距，测站点到地物、地形点的距离即使在500米以内也能保证测量精度，故对图根点的密度要求已不很严格，视测区的地形情况而定．一般以在500米以内能测到碎部点为原则．通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些（相对白纸测图时的密度）．等级控制点尽量选在制高点．控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手簿，或电子计算机，并且结算出控制点坐标与高程．对于图根控制点，还可采用＂辐射法＂和＂一步测量法＂。辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用坐标法测量方法，按全圆方向观测方式一次测定几个图根点．这种方法无须平差计算，直接测出坐标．为了保证图根点精度，一般要进行两次观测。一步测量法就是将图根导线与碎部测量同时作业．即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部点．这是一种少安置一轮仪器、少跑一轮路，大大提高外业工作效率的测量方法。
　　（2）、碎部测量
　　野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点（碎部点）采集．实施数字测图前必须先进行控制测量．布设控制网应遵循的原则：分级布网，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格．
（3）控制测量取得合格成果后，即可进行下面的碎部点的采集．但在出测前必须做好准备工作．
　　1、仪器器材与资料准备实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料．仪器、器材、主要包括：全站仪、对讲机、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆（若使用全站仪的内存或内插式记录卡，不用电缆）、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺等．全站仪、对讲机应提前充电．
　　２、成果、资料准备前，大多数数字测图系统在进行数据采集时，要求绘制较详细的草图．绘制草图一般在专门准备的工作底图上进行．工作底图最好用旧地形图、平面图的晒蓝图或复印件制作，也可用航片放大影像图制作．为了便于多个作业组作业，在野外采集数据之前，通常要对测区进行＂作业区＂划分．一般以沟渠、道路等明显线状地物将测区划分为若干个作业区．对于地籍测量来说，一般以街坊为单位划分作业区．分区的原则是各区之间的数据（地物）尽可能地独立．
　　３、作业组组织
　　为切实保证野外作业的顺利进行，出测前必须对作业组成员进行合理分工，根据各成果的业务水平、特点，选好观测员，绘草图领尺（镜）员，跑尺（镜）员等．合理的分工组织，可大大提高野外作业效率。⑴测记法施测时，作业人员一般配置为：观测员一人，记录员一人，草图员一人，跑尺员１—２人．⑵电子平板法施测时，作业人员一般配置为：观测员一人，电子平板（边携机）操作人员一人（记录与成图），跑尺员１—２人．
（4）野外数据采集：
作业员进入测区后，根据事先的分工，各负其职．绘图人员首先对测站周围的地形、地物分布情况熟悉一下，便于开始观测后及时在图上标明所测碎部点的位置及点号．仪器观测员指挥跑镜员到事先选好的已知点上准备立镜定向；自己快速架好仪器，连接便携机，量取仪器高，选择测量状态，输入测站点号和方向点号、定向点起始方向值，一般把起始方向值置零；瞄准棱镜，定好方向通知持镜者开始跑点；用对讲机确定镜高及所立点的性质，准确瞄准，待测点进入手簿坐标被记录下来．一般来讲，施测的第一点选在某已知点上（手簿中事先已输入）．测后从以下几方面查找原因：已知点、定向点的点号是否输错；坐标是否输错；所调用于检查的已知点的点号、坐标是否有误；检查仪器、设备是否有故障等。若测量中需要绘草图必须把所测点的属性在草图上显示出来，以供处理、图形编辑时用．草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确，比例一致的原则，在野外采集时，能测到的点要尽量测，实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距，利用电子手簿的间接量算功能，生成这些直接测不到的点的坐标．在一个测站上所有的碎部点测完后，还要找一个已知点重测，以检查施测过程中是否存在因误操作，仪器碰动或出故障等原因造成的错误．检查确定无误后，关机、搬站．到下一测站,重新按上述采集方法、步骤进行施测．
　2.1　全站仪简介
　　全站仪是全站型电子速测仪的简称，又被称为“电子全站仪”，是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的，可实现自动测角、自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器。电子全站仪进行空间数据采集与更新，实现测绘的数字化。
　　拓普康(GTS-311)相关参数：测角精度：±2”/5”，绝对法测角，无须过零检验；测距精度：±(2mm 2×10-6?D)；测程：3km/一块棱镜；高速测量：精测1.2s，粗测0.7s，跟踪0.45s；可存贮8000个观测点或16000个坐标点；装有双轴补偿器，可提供电子气泡用于整平，并可自动改正由于整平误差对水平角和竖直角观测的影响。
　　2.2　全站仪的优势
　　①数据处理的快速与准确性。全站仪自身带有数据处理系统，可以快速而准确地对空间数据进行处理，计算出放样点的方位角与该点到测站点的距离。我们可以在Autocad中方便地查出OA、OB、OC等各点的X、Y坐标，同时也可以查出相应点的设计高程(Z坐标值)，只要把这些数据从电脑中通过数据线传输到全站仪中(一次最多可输入16000个点的坐标值)，全站仪便能快速而准确地计算出O、A、B、C等的实际距离(而不是OA、OB、OC等的值)及相应的A、B、C等点的方位角。由于测距和测角的精度很高，所以完全可以做到精确定点放线。
　　②定方位角的快捷性。全站仪能根据输入点的坐标值计算出放样点的方位角，并能显示目前镜头方向与计算方位角的差值，只要将这个差值调为0，就定下了要放样点的方向，然后就可进行测距定位。
　　③测距的自动与快速性。全站仪能够自动读出距离数值，只要将棱镜对准全站仪的镜头，全站仪便可很快读出实测的距离，同时比较它自动计算出的理论上的数据，并在屏幕上显示出两者的差值，从而可以判断棱镜应向哪个方向再移动多少距离。到显示的距离差值为0时，表明那时棱镜所在的位置就是要放样点的实际位置。
　　④定完一个点后，可按“下一个（next）”键调出下一个要放样的点，重复②～③步骤，便可依次放出其它各点。
　　⑤由于全站仪体积小重量轻（只有4.9kg）且灵活方便，较少受到地形限制（除非全站仪无法看到棱镜），且不易受处界因素的影响（只要三角架扎稳，一般不会引起仪器的偏移），只要合理保护全站仪，即使在复杂的自然条件下也可以照常工作。
　　⑥由于所有的计算是由全站仪自动完成，所以放线过程中不会受到参与者个人的主观影响。
　　2.3全站仪的检验和校正
　　（一）、照准部水准轴应垂直于竖轴的检验和校正检验时先将仪器大致整平,转动照准部使其水准管与任意两个脚螺旋的连线平行,调整脚螺旋使气泡居中,然后将照准部旋转180度,若气泡仍然居中则说明条件满足,否则应进行校正。
校正的目的是使水准管轴垂直于竖轴．即用校正针拨动水准管一端的校正螺钉，使气泡向正中间位置退回一半．为使竖轴竖直，再用脚螺旋使气泡居中即可．此项检验与校正必须反复进行，直到满足条件为止．
　　（二）、十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正
　　检验时用十字丝竖丝瞄准一清晰小点，使望远镜绕横轴上下转动，如果小点始终在竖丝上移动则条件满足．否则需要进行校正．
校正时松开四个压环螺钉（装有十字丝环的目镜用压环和四个压环螺钉与望远镜筒相连接。转动目镜筒使小点始终在十字丝竖丝上移动，校好后将压环螺钉旋紧。
　　（三）、视准轴应垂直于横轴的检验和校正选择一水平位置的目标，盘左盘右观测之，取它们的读数（顾及常数１８０度）即得两倍的c（c=１／２（ɑ左－ɑ右）
　　（四）、横轴应垂直于竖轴的检验和校正选择较高墙壁近处安置仪器。以盘左位置瞄准墙壁高处一点p(仰角最好大于３０度)，放平望远镜在墙上定出一点m1。倒转望远镜，盘右再瞄准p点，又放平望远镜在墙上定出另一点m2。如果m1与m2重合，则条件满足，否则需要校正。校正时，瞄准m1、 m2 的中点m,固定照准部，向上转动望远镜，此时十字丝交点将不对准p点。抬高或降低横轴的一端，使十字丝的交点对准p点。此项检验也要反复进行，直到条件满足为止。以上四项检验校正，以一、三、四项最为重要，在观测期间最好经常进行。每项检验完毕后必须旋紧有关的校正螺钉。