测绘工程：基于全站仪浅析地形图测量的方法

一、前言

随着现代科技不断发展，全站仪朝着智能型、标准化方向发展,能够实现水平距离换算,自动补偿改正,加常数乘常数的改正等。它将在地形测量、工程测量、工业测量、建筑施工测量和变形观测等领域中发挥越来越重要的作用。本文阐述了全站仪在地形图测量方面起到的重要作用，以及有关地形图测量方法的探讨。

二、地形的测量工作

1.平面控制测量

控制测量指的是精确测定地面上一些具有标志性控制点的平面坐标和高程作为首级控制依据。至于全站仪式数字化绘制地形图的控制测量则是分为首级控制测量和图根控制测量，其中首级控制测量则是以大地为基础进行测量，运用GPS 技术在整个的区域内进行测量一些精确度高、分布较为均匀的控制点。而对于图根控制来说，是在首级控制之下，进行布设导线点、导线测量等工作，以来满足测量所需要的控制点。高程控制通常是用三角高程测量的方式或者是水准测量的方式来测定。

（1）确定起始方向

对于地形变化不太复杂的站，首先在测绘地形图的范围内选择一个仪器设站点（O）该站点要求视线开阔能看到测图范围内的大多数碎部测点，站点确定后需标记，然后在设站点上架设全站仪并进行对中整平，全站仪整治完成后将指北针放在全站仪上，使全站仪视线的方向与指北针的正北方向一致，将全站仪水平方向止动，在其视线前方一定距离的位置选择一点（A）并标注好然后用四等水准测量的方法测出设站点与标记点之间的高差。

（2）确定起始点坐标

通常是把架站点作为测图区域中的参考起始点。

2.高程控制测量

（1）高程控制网的布设

高程控制测量采用水准测量，故采用水准仪进行，高程基准采用85国家高程基准。在测区已有国家水准点的基础上进行水准点的控制加密。在已知的国家水准点的基础上加密水准点的控制，应该按国家三、四等水准点的标准来进行统一规定。

（2）观测步骤

①将仪器架设到测站点上(设2点)，严格对中整平，量取仪器高，瞄准后视点(设1点)并置零；

②将棱镜架设到另一点(设3点)，严格对中整平并量取仪器高；

③用方向观测法盘左盘右观测两个测回，符合技术要求则记录，转下一点测量；（3）观测原则

选择距高适中，通视良好，成像清晰的方向作为初始方向；观测前认真调好焦距，消除视差，在一测回中不得重新调焦；上下半测回照准目标的次序相反；观测过程中，应始终保持仪器垂直轴居于铅垂位置；水平角观测时按方向法进行观测，导线两端点一般需联测定向角，四等导线按方向法观测时，应按左、右角进行观测。—级导线边长测量使用全站仪单程观测平距两测回，一测回四次读数；一测回内读数较差应小于10mm，测回间较差应小于15mm。

三、全站仪数字测图

1.全站仪应用特点

（1）在地形测量过程中，可以将控制测量和地形测量同时进行。

（2）在施工放样测量中，可以将设计好的管线、道路、工程建筑的位置测设到地面上,实现三维坐标快速施工放样。

（3）在变形观测中，可以对建筑（构筑）物的变形、地质灾害等进行实时动态监测。

（4）在控制测量中，导线测量、前方交会、后方交会等程序功能,操作简单、速度快、精度高；其他程序测量功能方便、实用且应用广泛。

（5）在同一个测站点，可以完成全部测量的基本内容,包括角度测量、距离测量、高差测量,实现数据的存储和传输。

（6）通过传输设备,可以将全站仪与计算机、绘图机相连,形成内外一体的测绘系统,从而大大提高地形图测绘的质量和效率。全站仪作为当前最常用的测量仪器之一,它的发展改变着我们的测量作业方式,极大地提高了生产的效率。

2.基于全站仪碎部测量

地形测量在完成地形控制测量后，就要进行地形测图。地形测图是以控制点为基础，按一定的要求和规则，将地面上各种地物、地貌测绘到图纸上。地形测量中需要将地物、地貌的特征点测绘到图纸上，这些特征点又称为碎部点。地面上的地物、地貌形态虽然多种多样，但这些形态总是可以概括、分解成各种几何形体的。而任何几何形体都是不同的面构成的，任何面又都可由一些具体决定性的点所连成的直线或曲线来确定。可以说，各种地物、地貌的形态最终是由点决定的。碎部测量实际上就是测定地物、地貌碎部点在图上的点位及其高程，然后依次描绘出各种地物、地貌。包括各地物点、地形点的平面位置和高程数据，然后通过软件的处理和合成，来达到对地形图的绘制。

（1）测站的建立

首先将全站仪在架站点上进行整置（对中、整平）,然后量出仪器上红漆点至全站仪横轴中心的高度（仪器高,该高度也可通过测量计算得出）,测量温度、气压、棱镜高,一并输入到全站仪中,开始建站。

（2）测区转站点建立

如果测区中在一个架站点设站不能测量测区内的全部的碎部点时,就需要在多个点设站,这些点称为转站点，这些点的平面坐标须已知。在选定的转站点点位上须标记。

（3）碎部点坐标的求取

全站仪测图要求先确定所有碎部点的坐标及记录碎部点的绘图信息（及数据采集）,才能利用计算机自动成图。在野外数据采集中,若用全站仪测定所有独立物的定位点、现状地物、面状地物的转折点（通称碎部点）的坐标,不仅工作量大,而且有些点无法直接测定．因此,必须灵活运用“测算法”,测、算结合来确定碎部点坐标。

3.水平角观测

在进行地形图测量宜选用方向观测法方向观测法，在一个测站上观测两个以上的方向。设O为测站点，A、B、C、D为观测目标，分别用盘左观测ABCDA，用盘右观测ADCBA，计算出水平角度数并使误差在可控范围内。

4.距离测量

在目标点架设棱镜设置棱镜常数，仪器自动对所测距离进行改正；设置气温、气压值；量仪器高，棱镜高并输入全站仪；照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式。　　

四、全站仪测绘方法分析（以拓普康为例）

（一）建立地形图测绘的平面控制坐标系。需在实施地形图测绘前，必须事先创建平面控制坐标系。现实操作中，通常是使用大地坐标系来做平面控制坐标系，如此能够便捷的运用现有的国家三角点。当在所测绘的部分内无确定的控制点时，能够在测区内创建自有的直角坐标系，同时用地球正磁北为零为直角坐标系的开始方位角。

（二）搜集数据。于测区范畴内选用视线开阔地点，能够观察到测区内多数测点的点用作全站仪的站点，且需在该点设置标记。把全站仪架放在站点上，然后把掌上电脑等设备连接于全站仪，开启测图精灵实施数据的整合。当实施地貌、地物测绘时，而要的测点是不同的，有多方面的差异，所以必须要结合实际状况分别对待。在实施特殊地物测绘时必须根据地物的变化状况，合理选用采点的位置以及数目，得以保障良好的控制其形状的演变，从而减小测量误差。同时在实施数据搜集时需要注意以下方面：

①若测量时同时运用多个棱镜，心须尽量的保持各个棱镜的高度一致,如果要改变某一点棱镜高时，注意要改变其他点的棱镜高。

②测绘作业时，测绘人员需配备对讲机，便于测量人员测绘时及时进行交流，防止因沟通方面而出现失误,避免出现误差不可控的状况。

③在配备全站仪测点时，必须清楚机器所在点的点号，还有后视点的点号，如果点号混淆了就会造成测量数据都报废。

（三）实地测量

①：根据指导老师提供的校内控制点进行仪器安置，对中、整平后开机。

②：创建新的文件夹JOB1存储测量数据。

③：按“ESC”键返回主页面后点击“菜单”，选择坐标测量，按“ENT”键进入，选择测站设置，输入测站控制点对应的坐标。坐标输入完成后返回，点击“后视点”，输入后视点对应的坐标，然后观测棱镜，令全站仪目镜中间的“十字丝”照准后视点所架设棱镜的中心，点击确定，测站和后视点就设置好了。

④：按“ENT”键进入坐标测量页面选择“测量”，全站仪进入测量状态。待输入碎部点点号后，目镜“十字丝”精确瞄准竖立在待测点上的棱镜中心（棱镜固定在尺杆上），点击“观测”，全站仪就可计算出待测点坐标并显示在屏幕上，确认结果无误后点击“测存”，这一点的坐标数据就被保存在JOB1文件夹了。

⑤：继续观测下一个待测点，换站时，置仪、整平后重复③④操作。

（四）注意事项

控制点坐标系应统一规范，避免测量数据错误；在同一测站时，应观测尽可能多的可视点;换站时，需重新设置测站和后视点坐标；依据设计草图提前规划好跑尺员的线路，确保数据文件准确；全站仪工作时，应保证其与棱镜间通视无阻挡，防止未收到返回信号导致的数据错误；测量时，记录员应在草图上及时标记点号，方便内业绘图；

（五）内业数据处理、制图（南方测绘CASS软件）

①：将U盘插入全站仪接口，点击页面“USB”选项后选择JOB1作业文件，选择文件格式，按“ENT”键输出坐标数据文件。

②：通过Excel将文本格式的坐标数据文件转换成南方CASS绘图软件能够识别的DAT文件格式，JOB1.dat。

③：DAT文件传输到计算机，打开南方CASS软件，绘图处理/定显示区/选择JOB1.dat文件/1：500比例尺/回车。

④：绘图处理/展野外测点点号/选择JOB1.dat文件/回车全部注记。

⑤：根据设计草图，仔细选择CASS提供的地物类型对展点号进行描绘，并在绘图处理/自定义图幅/输入图名、测量员、绘图员、比例尺标注等。最后得到DWG格式的图形文件。

四、结语

总之，地形图测量工作的主要目的就是测绘专业的地形图,数字化测绘地形图和传统的测绘方式相比，新型的数字化技术的工作效率高，在降低工作人员的工作量的同时，还提高了测绘的精确度。通过数字测图技术,大比例尺测图系统、水下地形测量系统等都可实现或都已实现数据获取及处理的自动化.全站仪对于地形图测量来说是便利的工具，要合理地选取和利用测量方法，发挥各种地形图测绘仪器的作用。

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