数字测图中自由设站测量方法与精度分析

数字测图中自由设站拼图测量方法与精度分析

徐爱荣

摘要：文章主要介绍数字测图的现状与成就以及现代测绘技术的发展与数字化测图技术的革新，重点介绍全站仪自由设站拼图测量方法在数字测图中的应用，详细论证自由设站拼图测量原理与方法。通过对具体的自由设站拼图测量数据进行平差处理，再将处理后的数据与直接测量法测出的数据进行对比，探讨自由设站拼图测量方法所能达到的精度。最终说明自由设站法的优越性和实用性。

关键词：数字测图 自由设站 控制点 精度分析 坐标转换

Puzzle Free Measurement

Method and Precision Analysis in Digital Mapping

Abstract:The article mainly introuduces the present situation of the digital mapping and achievements,along with the development of modern surveying and mapping technology and the innovation of digital mapping technology.It focuses on total station puzzle free measurement method in the application of digital mapping,detailed argumentation puzzle measuring principle and method of free.Though to the specific puzzle free measurement data to be carried on the adjustment process,then the processed data were compared with the direct measurement method to measure data,it explores that puzzles free can reach the precision of the measurement method.Eventually the article shows superiority and practicability of the method is free.

Key words: digital mapping free set up control points precision analysis

cooordinate transformation

1 引言

在科学技术飞速发展的背景下，传统纸质测图开始向数字测图转型。电子全站仪、GPS-RTK、无人机、三维激光扫描仪等先进的数据采集设备将人从传统沉重的测量任务中解放了出来。ARCGIS、CASS、SUPER MAP、CAD等数据处理软件以及成图软件也为后期的数据处理及成图提供了巨大的便利。此外，自由设站法是数字测量在测量方法上的一次改进，与直接测量法相比自由设站法的测量范围更广，测量方式更加灵活。尤其是在控制点之间相互不通视或者虽然控制点之间相互通视但不宜架设仪器的情况下，自由设站法能大幅度提高工作效率。

2 数字化测图现状与成就

数字地图采用数字形式保存测量成果的各种信息，一般存储在计算机、U盘或移动硬盘中，与纸质测图方式相比不仅保存的信息量增大而且保存方式更加方便。

2.1 数字测图优点

（1）精度更高

受仪器条件影响以及观测者自身条件的影响原始的图解测图法的误差较大，而数字地图采用电子仪器采集数据，不需要进行估读，而且自动处理数据，自动成图，因此精度会有大幅度提高。

（2）效率更高

传统纸质测图从数据采集到数据处理再到绘制成图每一步工作都很繁琐，并且这中间有误差的累积。而数字化测图可以智能记录、存储数据，并且利用计算机处理数据，中间没有任何误差累积，成图效率也得到了保证。作业流程解放了大量的劳动力。

（3）方便更新

纸质测图的更新需要重新绘制不可在原图上直接修改，而数字测图的更新则可利用软件直接在原图上操作，实时性有了根本性的飞跃。

（4）地图的形式多样，方便成果的利用

传统的纸质地图因为全部要素都需要呈现在纸上，所以地图上的各种要素都非常有限。数字化测图可以根据用户的需求生成各种专题地图，甚至可以生成三维模型能够将测量成果最大程度的利用起来。

2.2 数字测图用途

（1）可以作为GIS系统的数据来源

数字测图的另一个优点就是可以作为GIS系统的信息来源。GIS系统可以通过数字化测图获得的数据实现城市规划、土地确权、河道管理、海洋管理、森林管理等各种职能。根据数据采集方式的不同，数字测图系统分为三种：

数字测图数据来源分类表

（2）在地籍测量中的应用

我们可以从已有的数字地图数据库中直接获取制作宗地图以及各种表格资料所需要的资料，节约大量人力物力。其中主要应用于：宗地图制作、界址点的查询、土地确权、完成一些地区的图根控制测量、土地面积量算等方面。此外，数字化测图在地籍测量中应用最大的优势在于其测量成果可以根据不同的要求进行处理，大大提高数据利用率，并且相关的处理全部由计算机处理，省时省力。最终的测量成果可以分类存储在数据库中，方便国家对地籍工作的管理。

（3）在水利工程中的应用

水利工程中常常需要规划改建或新建渠系，因此在动工之前就需要绘制地形图。传统测量方法是先测出地形图，然后在此基础上用水准仪测量渠系纵横断面，最后绘制断面图，这种方法不仅耗时长而且相对成本也较高。此外，如果在测量的过程中出现什么误差也不方便在纵横断面图上修改。利用数字化测图配合CASS软件能够在测绘地形图的同时绘制纵横断面图，效率会大大提高，同时也节约了成本。因为数字化测图最终成果是以电子图的形式呈现，所以后期的渠系变动修改会很方便，有效提高渠系纵横断面的现势性。最后，数字化测图的测量成果除了高效、灵活，相比传统测图成果也更加的美观。绘制好断面图之后就需要计算土方量，我们可以利用CASS软件以及测量出来的数据直接绘制出渠系纵横断面图，然后利用内插的方法内插出断面图的高程，这样就可以算出土方体积，有利于工程的施工。

3现代测绘技术的发展与数字化测图技术的革新

3.1 测绘技术发展现状

随着我国经济的发展，新城市的涌现与老城市的扩展以及各种高层建筑物、大型工程和精密工程项目在城市中建立,对测绘技术不断提出新任务、新课题和新要求，另外科学技术的大力发展也为数字化测图技术的革新提供了新的测量设备，推进了数字化测图的发展。 计算机技术的飞速发展使得测量领域发生了天翻地覆的变化，从测量数据的处理能力到测量成果图的绘制方式都得到了改善，工作效率显著提高。各种数据采集设备，绘图软件也相继进入人们的视线中，它们也逐渐得到了更多测绘人的青睐。

现如今在数据采集方面各种光电测距仪、电子测距仪已经替代了传统的钢尺量距，测量人员不仅工作效率明显提高了，而且测量精度也实现了质的飞跃。随着科学技术的发展，无人机、无人船、测量机器人等新兴领域将会把数字化测量带入一个全新的境界。在数据处理方面ARCGIS、CASS、SUPER MAP、CAD等软件可以自动对数据进行处理，在后期的成图工作方面更是有着突出的优势。

伴随着测量手段以及测量仪器的发展，测量方法也有着明显的进步。传统的测量控制网一般布设为三角网，而现在除了三角网还可以选择三边网、边角同测网以及测距导线网等其他的布网方式；免棱镜的全站仪也为许多地形复杂、测量条件苛刻的测量任务提供了便利；精密测距仪的应用则将测量人员从传统的基线测量中解放了出来，其在工程测量、城市测量、变形监测等方面都有着广泛的应用；许多加密控制网的工作也逐渐由传统的人工实地测量加密改为在航拍影片上直接利用软件操作加密，摄影测量也为大范围的测量工作提供了一条新的工作路径。

3.2 数字测图技术革新

数字化测图按数据采集来源一般分为全站仪数字测图、GPS数字测图、数字摄影测图、遥感影像数字测图四种，它们在城市规划、桥梁架设、道路铁路铺设、水道管理等领域作出了杰出的贡献。

3.2.1 全站仪数字测图

全站仪数字测图利用全站仪采集数据，利用计算机处理数据辅助成图。作业方式一般是由一个四人小组携带全站仪、三脚架、两个棱镜、两个标杆以及一个卷尺来完成测量任务。测量时由观测者架好三脚架安置好仪器进行观测，还有两名成员分别在全站仪两边立标杆扶棱镜，剩下的一名成员作为记录员，随时记录测量的地物属性以及绘制简易草图方便后期成图。这种传统的作业方式需要的作业人员多，工作效率低，测量成本也随之上升，而免棱镜全站仪很好的解决了这一问题。这种全站仪无需棱镜可以自动追踪测量目标，自动存储测量数据，并且能够根据测量工作的不同要求编载各种应用程序对数据进行处理，最终自动生成草图。相比于传统的四人测量小队，同样的工作利用这种免棱镜全站仪只需两人甚至一人就可以完成，大大节约了测量成本；其自动记录测量数据这一功能也避免了记录人员的人为失误；自动生成电子草图这一功能也为测量人员减少了许多不必要的麻烦，提高了工作效率，另外测量精度相较于传统的测量方法而言也有了显著的提高。随着科学技术的不断发展，全站仪数字测图系统在未来可能会更加的方便，更加的省时省力，甚至你只需要在平板电脑前远程操作，足不出户就可以完成测量任务。

3.2.2 GPS数字测图

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