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浅谈全站仪大比例尺数字化测图
野外数据采集的作业流程及其注意事项
荣县经纬国土资源测绘有限公司欧陆
【摘　要】　文章概述了全站仪在大比例尺数字化测图野外数据采集作业的工作流程, 并结合生产实践经验, 详细介绍了全站仪在野外数据采集作业流程及应该注意的若干问题。
【关键词】全站仪野外数据采集工作流程
1、 引言:
20世纪70年代起, 随着光电测距和计算机技术在测绘领域的广泛应用, 产生了全站型电子速测仪及计算机辅助制图系统, 两者结合逐步形成了一套从野外数据采集到内业制图, 实现了全过程数字化的大比例尺地形测图方法, 即所谓野外数字测图技术, 简称为数字化测图。数字化测图实质上是一种全解析计算机辅助测图的方法, 它使得地形测量的成果不再仅仅是绘制在纸上的地形图, 而是以计算机存储介质为载体的, 可供计算机传输、 处理、 多用户共享的数字地形信息。数字地形信息以其存储与传输方便、 精度与比例尺无关、 不存在变形及损耗, 能方便、 及时地进行局部修测更新, 便于保持地形图现势性的巨大优势, 极大地提高了地形测量资料的应用范围, 使其能广泛用于测绘生产、 水利水电工程、 土地管理、 城市规划、 环境保护和军事工程等经济建设各部门。它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。
数字化测图技术分为外业施测( 野外数据采集) 、 内业数据处理和地图数据的输出三部分工作。野外数据采集是内业工作的数据来源, 也是整个数字化测图技术工作的基础。如何做好数字化野外数据采集作业, 对确保数字化测图野外数据采集质量, 提高整个数字化测图技术的成果精度, 显得尤为重要。
2、 野外数据采集方法:
2.1野外数据采集方法分类
野外数据采集的方法可分为: GPS( RTK) 法、 航测法和大地测量仪器法( 即经过全站仪、 测距仪、 经纬仪等大地测量仪器实现碎部点野外数据采集) 。GPS( RTK) 野外数据采集法虽具有作业灵活方便, 效率很高的优点, 但在建筑较多、 林木稠密和地形条件下, GPS( RTK) 野外数据采集要求天空开阔的局限使得其作业范围受到很大限制, 因此GPS( RTK) 技术在能够预见的将来, 也不能完全取代传统的全站仪野外数据采集方法。本文着重介绍全站仪大比例尺数字化测图野外数据采集作业工作流程和应该注意的一些问题。
2.2、 全站仪大比例尺数字测图野外数据采集作业流程
2.2.1、 控制网及测量
野外数据采集, 首先是对测区进行布设控制网及测量, 布设控制网遵循原则: 分级布网, 逐级控制; 有足够的精度; 有足够的密度; 有统一的规格。控制网的布设根据测区的地理条件和作业单位所拥有的设备条件, 综合考虑作业效率和经济两方面因素而定。若测区天空开阔, 则应以GPS方法作为首选, 布设GPS网联测已知点, 完成首级控制, 然后以全站仪导线测量进行加密控制。若作业单位GPS台套数足够多则也可不分级, 用GPS方法一次性完成全部控制点的布设工作。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。
2.2.2准备工作
2.2.2.1、 仪器器材与资料准备
实施实施野外数据采集作业前, 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、 脚架、 对讲机、 绘制草图所需的图纸与画板、 备用电池、 通讯电缆、 花杆、 反光棱镜、 皮尺或钢尺等。作业前除先要认真准备, 还要将已知点数据录入全站仪或电子手簿中, 并对全站仪进行必要的检验和校正。
2.2.2.2、 作业组组织
a、 测区较广时, 为了便于多个作业组作业, 在野外采集数据之前, 一般要对测区进行＂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域。对于地籍测量来说, 一般以街坊为单位划分作业区域。分区的原则是各区之间的数据( 地物) 尽可能地独立。
b、 为切实保证野外作业的顺利进行, 出测前必须对作业组及作业组成员进行合理分工, 根据各成员的业务水平、 特点, 选好观测员, 记录( 绘制草图或记录点号及编码) 员、 立镜员等。合理的分工组织, 可大大提高野外作业效率。
C、 人员配备根据作业模式不同略有差异, 基本按排如下:
1) 测记法施测时, 作业人员一般配置为: 观测员1人, 记录( 绘制草图或记录点号及编码) 员1—3人, 立镜员1—3人, 立伞员1人。
2) 电子平板法施测时, 作业人员一般配置为: 观测员1人, 电子平板( 边携机) 操作人员1人( 记录与成图) , 立镜员１—２人, 立伞员1人。
2.2.2.3、 野外数据采集作业:
作业员进入测区后, 根据事先的分工, 各负其职。绘草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采集点的位置及点号。仪器观测员指挥立镜员到事先选好的已知点上准备立镜定向, 要求立镜员立镜务求竖直; 自己在测站上整平、 对中、 设置仪器, 测站设置务必细心谨慎, 避免出错。若是使用有内存的全站仪, 则大致上按”选择数据文件”→”输入测站点号、 仪器高”→”输入定向点号”→”照准定向点, 按键确定”的步骤, 完成测站设置。若使用电子手簿, 则步骤为: ”功能选择菜单”→”选择测点功能”→”选择仪器类型”→”输入测站点号、 仪器高”→”输入定向点号”→”照准定向点, 在手簿上按键确定”。
采点开始, 观测员照准反射棱镜, 输入棱镜高度, 在全站仪或电子手簿上按操作键完成测量及记录工作, 同时向棱镜处的记录员报告全站仪或电子手簿按测点顺序自行生成的测点号, 进入下一点的采集。记录员在棱镜处记录测点点号及属性信息编码, 或经过绘制草图的方法把所测点的属性及它所测点之间的相互关系在草图上显示出来, 以供内业处理、 编辑图形时用。草图的绘制要遵循清晰、 易读的原则, 在野外采集时, 能采集到的点要尽量测, 实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距。当计录员确定已全部测完当前测站所能采集的得点后, 通知观测员迁站, 一个测站的工作结束。然后搬站到下一测站, 重新按上述采集方法、 步骤进行数据采集。
3、 全站仪大比例尺数字测图野外数据采集的注意事项
和传统方法一样, 大比例尺数字测图野外数据采集也是采集测区的地形、 地物的特征点, 也就是正确描述地形、 地物所必须的定位点。数字化测图技术的成果精度, 是以地物点相对于邻近图根点的位置中误差和等高线( 地形点) 相对于邻近图根点的位置中误差来衡量的。因而在野外数据采集时点位的选取与立镜员立镜的好坏, 就显得至关重要。
3.1、
描述测点间关系和地形、 地物属性的记录是非常重要的, 没有正确的、 清晰的记录, 所测的定位信息仅仅是一群离散的、 关系不清的点而已, 没有办法编辑成图。因此, 与传统测图方法不同的是, 数字化测图工作实际上主要是在棱镜处进行的, 测点记录人员( 绘草图人员) 不但要熟悉地形、 地物的表示方法, 迅速地确定特征点采集的位置, 还要能做出清晰、 明了的关系及属性记录。以确保成果质量。
3.2、
数字化测绘是采用野外采集数据, 计算机编辑成图的作业模式。计算机编辑成图软件具有移动、 旋转、 缩放、 复制、 镜像、 直角转弯、 隔点正交、 闭合等多种图形编辑功能, 因而在野外采集数据中记录员应指导立镜员正确的选择地物的特征点, 结合地物分布情况, 灵活利用这些方法, 处理具有相同形状或对称性的地形、 地物, 效地减少野外采集工作量, 提高工作效率。尽量做到不漏测、 不多测。
3.2.1、
任何依比例的矩形形状地物, 只要测出一条边上的两个角点, 量出其宽度或测出三个角点的点位, 并可在内业由计算机编辑成图软件完成矩形形状地物的绘制。
3.2.2、
房屋的附属建筑( 如台阶、 门廊、 阳台等) 和房屋轮廓线的交点可不在野外实地采集, 可利用计算机编辑成图软件相关功能绘制。
3.2.3、
依比例的平行双线地物, 如道路、 沟渠等, 采集其一边特征点, 丈量其宽度或采集对边一点位坐标。依比例不平行的地物, 如河流等, 须采集两侧边线特征点。铁路采集中心点的坐标。
3.2.4、
圆形地物应在圆周上采集均匀分布的三点坐标, 较小的圆也可采集直径方向的两个点的坐标。
3.3、 地物数据采集的采点方法
3.3.1、
地物较多时, 最好采取分类立镜采点, 以免绘图员连错, 不应单纯为立镜员方便而随意立镜采点。例如立镜员可沿道路立镜, 测完道路后, 再按房屋立镜。当一类地物尚未测完, 不应转到另一类地物上去立镜。
3.3.2、
当地物较少时, 可从测站附近开始, 由近到远, 采用螺旋形线路立镜采点。待迁测站后, 立镜员再由远到近以螺旋形立镜路线回到测站。
3.3.3、 多人立镜
若有多人立镜, 能够测站为中心, 划成几个区, 采取分区专人包干的方法立镜, 还可按地物类别分工立镜采点。
3.4、 地貌数据采集中的采点方法
由于绘图软件自动绘制等高线所采用的算法是: a在尽可能构成锐角三角形的前提下, 将相距最近的三个碎部点作为顶点构成三角形; b若等值点经过三角形的某一条边, 则按线性内插的方法确定其在该三角形边上的位置。因此, 当在需要勾绘等高线的区域内的地貌进行数据采集时, 应特别注意的是:
3.4.1、 陡坎、 陡坡数据采集法
有陡坎或陡坡时, 除坎( 坡) 顶要采集高程点外, 坎( 坡) 底也要采集高程点, 或者量取坎( 坡) 高, 在内业数据处理处理时输入。否则, 坎( 坡) 顶的点会和远离坎( 坡) 相对较为平缓处的点构成三角形边, 使得等高线反映不出陡坡、 陡坎处较为密集, 其余地方较为稀疏的特征。
3.4.2、 沿山脊线和山谷线数据采集法
当地貌比较复杂, 立镜员从第一个山脊的山脚开始, 沿山脊线往上跑尺。到山顶后, 又沿相邻的山谷线往下跑镜直至山脚。然后又跑紧邻的第二个山脊线和山谷线, 直至跑完为止。这种跑镜方法, 立镜员的体力消耗较大。
3.4.3、 沿等高线跑尺法
当地貌不太复杂, 坡度平缓且变化均匀时, 立镜员按”之”字形沿等高线方向一排排立尺。遇到山脊线或山谷线时顺便立尺。这种跑镜方法既便于内业绘等高线的生成。同时, 立尺员的体力消耗较小。但内业成图时, 容易判断错地性线上的点位。故内业绘图时要特别注意对于地性线的连接。在内业建立DTM时应点选”建模过程考虑陡坎”和”建模过程考虑地性线”。
主要参考文献:
1、 李玉宝、 曹智翔、 余代俊等编着大比例尺数字化测图技术
2、 潘正风、 杨德麟、 黄全义、 罗年学编着大比例尺数字测图
后记
自1994年美国以总统令提出建立”国家空间基础设施( NSDI) ”和1998年美国前副总统戈尔提出”数字地球”这一系列全新的概念后, 在世界上引起了极大的反响。由于它是进一步推进社会信息化, 抢占信息产业发展新的制高点和主动权的重大战略步骤, 因而各国都将其列入国家发展的重中之重, 特别是”数字地球”构想在测绘行业中反应更显强烈, 数字地球概念为测绘事业发展提供了新的机遇和更高层次的发展前景。我们做为二十一世纪的测绘人, 要坚定信心, 开拓思路, 振奋精神, 真抓实干, 高举构建数字中国、 建设地理信息公共服务平台、 发展地理信息产业的大旗, 亮出地理信息资源优势、 技术优势、 人才优势的剑, 不断提高测绘保障能力和服务水平, 为保持经济平稳较快发展作出新的贡献!
二0一一年九月