《毕业论文--全站仪自由设站的应用及精度分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业论文--全站仪自由设站的应用及精度分析（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、龙岩学院资源工程学院毕业论文题 目： 全站仪自由设站的应用及精度分析 专 业： 测绘工程 班 级： 2011级测绘班 学 号： 姓 名： 指导教师： 职称： 教授 资源工程学院 资源工程学院 测绘工程专业【摘要】 针对地形测量等工程施工放样过程中已有控制点上不便于安置仪器的情况，提出了用全站仪自由设站法进行仪器的安置与设置后进行工程细部点位的放样，简述了全站仪自由设站法的原理、方法，并对全站仪自由设站法的精度进行了合理的分析，肯定全站仪自由设站法的可行性及优越性。【关键词】全站仪；自由设站；后方交会；方法；精度分析 目录1引言11.1 课题研究的背景11.2 研究的目的和意义12 全站仪12.
2、1全站仪简介12.2 全站仪简史12.3 全站仪的分类12.3.1全站仪按其外观结构分类12.3.2全站仪按测量功能分类12.3.3全站仪按测距仪测距分类22.4全站仪的主要特点23 测量23.1全站仪测量方法23.2自由设站法测定站点点位的基本原理33.3 自由设站法定位的基本原理33.4 自由设站的解算过程44 应用54.1 全站仪自由设站法在数字化测图中的应用54.2自由设站在沉降观测中的应用65 分析自由设站法的精度86全站仪自由设站测量与RTK的对比97结语10参考文献111引言1.1 课题研究的背景近年来，随着科学技术的迅速发展，全站仪也很快在测绘领域得到普及。当然全站仪型号、厂家
3、很多，精度不一1，但其特点都是一致的，就是集测角、测距于一体，同时自动化程度越来越高，瞄准目标，即可得到该点坐标。测绘人员应充分挖掘全站仪的精确, 高效特点, 灵活处理测量中出现的各种问题,这就是全站仪用于控制测量2、碎部测量常用的工作模式，还是是野外数字成图的主要的方法,另外全站仪也是许多大型工程施工放样的主要工具之一。1.2 研究的目的和意义对于野外测量工作中，地形是十分复杂多变的加上业主的时间要求，我们不能按照自己计划来行事，当然在工作中，会碰到以下情况：1）全站仪目镜视线被阻挡，2）设计好的控制点上在实际中并不能操作，3）选好的已知点因为各种情况不能相互看见，4）在测区中还会进行其他工
4、程项目，会导致一直点移位，破坏。我们就需要这种方法：采用交会法。譬如传统的后方交会法，我们需要3个方向上的椅子坐标点才可确定该点的坐标，不可避免的有遇到危险圆的可能。根据实际情况，不断的改良优化出便捷的方法-自由设站法。2 全站仪2.1全站仪简介全站仪也可以称作全站型电子测速仪，由电子经纬仪、光电测距仪和微处理器组合而成。该仪器带有这些功能水平角、垂直角、距离、斜距、平距、高差测量功能。与光学经纬仪比较该仪器带有更先进的光电扫描度盘，能把所获取的数据自动的存储与记录，使得我们在野外更少的计算与记录增加了工作效率，减少了人为所带来的误差。因其一次安置仪器就可完成该测站上全部测量工作，所以我们称之
5、为全站仪。2.2 全站仪简史通过对经纬仪与水准仪实际工作中出现的问题不断研究，在此之上诞生了全站仪。全站仪的出现解决了之前测绘出现的大多数问题，因此测量工作被简化了很多，并提高了工作效率。全站仪的几个阶段:刚出现的是光学测速仪。随着电子测距技术的出现，大大地推动了速测仪的发展。之后出现由电磁波测距仪笼统地称之为“电子速测仪”。一段时间之间后 “电子速测仪”不断优化，进化成为半站型电子速测仪和全站型电子速测仪。2.3 全站仪的分类2.3.1全站仪按其外观结构分类（1）积木型（Modular，又称组合型）刚出现的全站仪仪器，和我们小孩搭的积木是差不多的，就是说电子速测仪、电子经纬仪、电子记录器通过
6、线路组合起来是全站仪，但是又可以把他们分开来单独使用，各自形成一派。（2）整体型（Integral）随着电子测距仪的不断发展，现代的全站仪大都把组成它的系统紧密相连，形成不再可分割的整体。这样就保证了，不会应为拆卸而带来的误差。其中测距仪的发射轴、接收轴和望远镜的视准轴为同轴结构。这对保证较大垂直角条件下的距离测量精度非常有利。2.3.2全站仪按测量功能分类（1）经典型全站仪（2）机动型全站仪（3）无合作目标性全站仪（4）智能型全站仪2.3.3全站仪按测距仪测距分类（1）短距离测距全站仪（2）中测程全站（3）长测程全站仪2.4全站仪的主要特点主要特点：全站仪与电子计算机的结合使用，是得工作便捷
7、。全站仪在野外工作时，对于高差的要求不是太大，只要控制在150M内，不在需要一名使用钢尺的人员，工作的效率大大提升。全站仪带有双向倾斜的补偿器，这样仪器就会改正我们漏掉的水平方向和竖直方向上的误差，避免的不必要的错误。最主要的全站仪采用同轴双速制，微动结构，在使用时，照准更准确并方便快捷。全站仪还具备双路通讯功能，可以直接在野外就能导出数据进行工作也可以直接导入外部数据而进行校验。有助于开发专用的程序系统，来提高数据的可靠性和安全性。3 测量3.1全站仪测量方法1.直接测定法下图（3-1）所示, 我们刚开始需要把全站仪设置在A1点上,然后观察另一个点A2,就可在A1点上测出ai(i=1n)的坐
8、标，即为直接测定法。a2a1a3变形区域A2A1 图3-1 直接测定法2.自由设站法+ b2 b1P B3 B1 B2图3-2 自由设站法自由设站法是在点p架设仪器,分别照准控制点Bi(i=1n), 求算自由设站点的坐标, 再由P点施测各细部点bi(i=1n)坐标。3.2自由设站法测定站点点位的基本原理在已x,y为坐标轴o为原点的大地坐标系,i(xi，yi)为已知控制点,P为已知的测站点,x py 原点设为P点，这里出现的局部坐标系我们以度盘指向零方向为x轴（就是假定坐标系）1。Ao 两个坐标系X轴之间的夹角。进行i点的距离观测S i与方向角Ai之后, 原点P的坐标(Xi，Yi)。Xi=S*i
9、 cosAiYi=S*i sinAi （3-1）3-1式中, Si为P i的水平距离, Ai为水平方向读数。利用坐标转换原理可得:Xi=Xp+k*XicosAo -k*Yi*sinAo Yi=Yp+k*YicosAo -k*Yi*sinAo （3-2）3-2式中,k边长缩放系数。令c=Xi=XP+c*Xi-d*Yi Yi=YP+d*Xi-c*Yi (3-3)式中, Xi, Yi,由3-1式计算可得, Xi Yi为已知,而Xp, Yp, c, d 均为未知, 那么怎么求未知数, 之前提到的方程不可少, 所求的点是必须的再加上两个控制点的距离和方向。当观测两个以上控制点时, 便存在多余观测, 须按
10、间接平差原理, 在VT PV = min 的条件下, 求出Xp, Yp, c, d。该计算工作均由电子手簿中的程序自动完成。3.3 自由设站法定位的基本原理自由设站定位法为: 制点要求大于两个1、2,、n, 架设仪器于任选的P点上(待定点)。测量P至各已知点的斜距、水平方向及高度角1。然后按下述思路计算:（1）假定P点坐标为Xp = 0; Yp=0; 仪器横轴高程Hp = 0; 假定水平度盘0读数方向为X 轴方向。（2）在上述坐标系内, 利用实测值计算诸已知点的坐标( X i,Y i,H i )( i=1,2,n)。（3）通过点1、2、3、n这些点的待定坐标和它们的实际坐标，经过计算拟合求得俩
11、坐标系的换算参数：通过P点在原点P（Xp,Yp）,那么我们则定坐标系X轴方位角在大地坐标系中为A0，它的长度系数K。经过比较它们的坐标高程，计算横轴高程Hp。求得AM为:AM=Ao+ m (3-4)从以上计算思路我们能得知通过距离值和高度角加上高斯投影改正和海平面投影改正数，就可算出我么需要的点的三维坐标。求得长度比k, 应该接近于1。它反映了原有控制点所在坐标系中的长度标准与全站仪长度标准之差异。如果k 值与1 相差太大。2（x2,y2）1（x1,y1）S2S1P（xp,yp）SnS3n（xn,yn）3（x3,y3） 图3-3 自由设站法定位基本原理3.4 自由设站的解算过程1)由全站仪测距
12、功能得到Dpa和Dbp,再由A、B 的坐标推算出AB的方位角ab和AB间的距离Dab;2)通过余弦定理得下式DAB +DPA -2DABDPA cos A =DBPA（Xa,Ya）DABDBPA（Xa,Ya）DPAA（Xa,Ya）图3-4 自由设站的点位示意A=cos-1DAB2+DPA2DBP22DABDPA （3-5）3）由测量坐标解算得到(XP1 , YP1)XP1=Xa+DPAcosAYP1=Ya+DPAsinA （3-6）其中， AP=AB+A （3-7）4）按照步骤2 、3 , 通过DAB 、DBP 和正弦定理及坐标解算过程, 得到 XP2=Xb+DBPcosBYP2=Yb+DBP
13、sinB (3-8)其中，BP=180+AB-B (3-9)5）对比式3-6和式3-8的结果, 参照全站仪给出的误差, 如果(XP1 , YP1), (XP2 , YP2)在允许范围内,取两者的平均值(针对仅有两个已知点的情况)。4 应用4.1 全站仪自由设站法在数字化测图中的应用控制点已埋设但无控制点资料在已埋设的控制点上设站, 让仪器对准北方向, 水平角归零(相当于方位角归零, 这样方便作图和改正), 进入测坐标模式后, 假设测站A 三维坐标, 连测另一控制点B(也可在测量过程中再测量该点),就可进行碎部测量, 为了检查, 还应闭合到另一控制点C。在我们确定的两个控制点保证通视的情况下还能再在其中一个控制点设站, 可以假定我们设站的控制点的三维坐标, 后视另一控制点,拟定一个后视方位角, 就很够达到进行碎步测量的要求。也可以在设定测站坐标(X,Y,H)后, 测出测站点到后视点的距离L 和高差h, 以实际方向为准, 可假设后视点的坐标为(X+L, Y, H +h)或(X, Y+L,H +h), 然后就可以碎部测量, 但要注意至少还要连测一个控制点, 以方便检查图形的方向是否确。控制点点位已定但尚未埋设在选取的控制点旁边选取一个适合的位
