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1、 全站仪数字化测图实验过程中出现的问题及处理 仇文侠摘要：全站仪数字化测图是测绘行业地图制图的重要手段，也是高等职业院校测绘专业重要的专业课程之一。该课程实践性非常强，对于初学者而言在学习过程中容易出现一些问题。基于全站仪数字化测图实验教学课堂，对学生在学习过程中遇到的问题进行了详细归纳总结，并给出相应的解决方案，以期能对初学者提供帮助。实验任务按项目的形式安排，以分组作业考核为导向，“遇到问题分析原因解决问题”的学习模式，点燃了学生学习的热情，夯实了课程的理论知识，培养了学生吃苦耐劳、团队合作的精神。关键词：数字测图；参数；建站错误；草图法；简码G642.0 文献标志码：A ：1674-93
2、24（2019）24-0277-04一、引言数字化测图技术是高等职业院校测绘专业必修的一门非常重要的专业课程。随着现代测绘技术和信息技术的高速发展，数字化测图已经成为测绘行业必备的一种手段1-3，培养学生数字化测图的能力势在必行。该課程要求学生掌握数字化测图的基础知识，并能付诸实践，能以班组为单位顺利测得大比例尺地形图。本文以全站仪数字化测图实验教学课堂为基础，归纳总结学生在实践过程中遇到的一些问题，提出解决方案。二、课程教学简介全站仪数字化测图技术是一门理实一体化课程，将理论与实践相结合，核心内容有：（1）全站仪相关知识及外业工作；（2）外业测图方法，包括草图法和简码法；（3）等高线测绘；（
3、4）基于地籍成图CASS软件内业成图。课程开设目的是让学生能够掌握全站仪数字化测图的基本原理、外业测量工作方法及地籍成图软件CASS9.0的内业成图操作。因此，课程按理论课之后马上安排实验课，实验内容按项目的形式安排，对理论课的知识及时用于实践。同时，外业采集到的数据在测绘数字化实验室导入到计算机CASS软件中进行成图。三、测区概况实验测区设在四川建筑职业技术学院东区图书馆东广场。测区地势平坦，适宜地物测量。经2017年改造之后，该测区中间为小广场，小广场上分布有4个小花坛，其南北两侧都分布有花坛、草地、散树、行树、路灯、小路、广场、路标、石碑、石桌、石凳、纪念树等，地物丰富，并且不以中间广场
4、为对称。同时，测区与实训中心测量仪器室和测绘数字化机房距离都较近，借还仪器及导出数据都省时省力。实验测区设在四川建筑职业技术学院东区图书馆西侧的小山包。该测区两个小山包高差23m，顶部较平坦，坡度较缓，两者相连，形成鞍部，鞍部两侧小山谷特征明显，其余地区山脊、山谷、山坡变坡等特征都不明显。小山包上有茂密的人工草地全覆盖。该测区用于等高线测绘。四、实验安排及出现的问题1.实验仪器及测图标准。实验控制测量利用海星达全站仪、自动安平水准仪，碎步测量采用海星达全站仪进行数据采集。测图坐标系为任意坐标系，比例尺为1500。2.实验安排。每班分7个组，每组56人。首先进行控制测量。在测区选择控制点，要求控
5、制点必须选择在路沿之上，不得影响校园交通，视线要开阔，以能照到更多碎步点为佳，相邻点之间必须通视，相邻导线长度相差不大，以免影响测量精度。测区以选择89个为宜，形成闭合路线。设定第1个控制点坐标为（500，500，500），第1条路线坐标方位角为90。导线测量外业使用海星达全站仪观测导线边长及转折角，导线边长进行5次观测取平均值，转折角测量采用测回法测量一个测回。高程控制测量利用自动安平水准仪分别测量相邻两个控制点之间的高差。控制测量的外业数据在软件环境下进行平差处理，得到各个控制点的x，y，H坐标2，作为下一步碎步测量的基础数据。然后碎步测量。依次在各个控制点建站，以前面相邻的控制点作为后视
6、点，测量地物特征点的坐标。测量特征点的平面坐标采用坐标正算法，如图1所示，A、B为两个控制点，C点为待测碎步点。首先依据控制点A、B点的坐标反算出直线BA的坐标方位角，算法为公式（1）4。全站仪安置在B点上，测量出直线BA和直线BC之间的水平角，及直线BC的长度D，获得直线BC的坐标方位角（式（2）4，再按照坐标正算法公式（3）算出碎步点的坐标4。测量特征点的高程采用三角高程法，如图2所示，A点为已知点，B点为待测点，仪器高位i，目标高为v。将仪器架设在A点上，瞄准B点，测得竖直角为及A、B两点间的距离D，按公式（4）计算B点的高程4tan= （1）=+ （2）x=x+Dcosy=y+Dsin
7、 （3）H=H+Dtan+i-v （4）测量时数据记录方法有两种1，一是草图法，即外业测量的同时画好草图，在草图上将地物特征点编号，号码应与全站仪里显示的点号一致；二是简码测图，即对地物特征点按规定的野外操作码进行编码，无须画草图。最后，从全站仪中导出数据，再导入到CASS软件中编辑成图。测区草图法测量的数据可以对照草图一笔一笔编辑成图，也可以采用编码引导方式自动成图。简码法测量的数据采用简码引导方式自动成图。测区必须以展示高程点的方式导入CASS软件，加入地性线，采用泰森多边形算法构建不规则三角网TIN模型，基于三角形的每条边采用相似三角形原理搜索判断等高线通过的点，相邻的高程相等的点相连成
8、等高线2。3.实验中出现的问题及处理方法。实验中测区每个组分别按草图法和简码法各测量一次，测区每组测量一次。在实验过程中，每个组都不同程度地出现了一些问题，归纳如下：（1）参数设置错误。常见于三个方面：数据的单位，距离的单位为米，角度的单位为度分秒，高差的单位为米。如果仪器中设置的单位与测量人员脑中认为的单位不一致的话，就会出现测量数据与实际相差很大。棱镜及其参数设置。因为外业测量中用到的目标是棱镜，如果设置成无棱镜模式，会影响测量精度。棱镜常数是重要的棱镜参数，即由于棱镜的反射中心与镜架中心不相符的差值以及光在空气中的传播速度与在玻璃中的传播速度不同的差值，使全站仪测距与真实值相差一个常数值
9、5-6。该常数值一般会在棱镜上有标识，一般是-30mm。如果想用更为精确的数值，则可采用三站法测5-6。测量环境参数，即温度、湿度、气压。因为电磁波在空气中的传播速率与温度、湿度和气压的相关，因此会影响到距离测量精度。在测量精度要求不高的情况下，一般使用全站仪自己感应的环境参数即可。（2）建站错误。常见四种问题：坐标输入错误，即测站点、后视点坐标输入错误，与平差结果不符。点位找错，在外业测量中控制点找错，与实际不符。点位找错，坐标也输入错误。测站点、后视点数据没有得到仪器确认。前三个问题，在测量过程中对测量坐标系进行了平移和旋转，在内业成图时可以通过计算平移量和旋转角度进行改正，尽量避免重测7
10、-8。第四个问题会造成采集的数据杂乱无章，必须重测。所以，必须记得建站时测站点必须保存，后视点瞄准后确认，如图3所示。（3）横、纵坐标颠倒。测量坐标x与y数据分别与仪器中的N与E对应。如果碎步测量时控制点数据x与y互换，可能会造成控制点相对位置错误，形成的图就像是从地下向上看的状态。同时，碎步点与控制点之间相对关系混乱。CASS软件中默认的外业采集数据格式为：点号，编码，横坐标y，纵坐标x，高程H。这个格式不能错，如果x，y交换的话，CASS软件认不到，则生成的图自然就错了。这类问题可以直接在.dat文件中修改，也可以在Excel中打开数据文件进行批量修改，然后将文件保存为.CSV（带逗号分隔
11、）格式，再采用记事本打开后保存为.dat格式即可9-10。还有一种修改办法就是计算x，y颠倒后的坐标系与测量坐标系之间的偏移及旋转角度，在CASS软件环境下通过平移和旋转角度的方式对内业成图进行修正11-12。（4）简码编码问题。常见问题四种：控制点编码时需要在编码后加点名或点号，例如C0-N1。因为在地形图中控制点的表示方法是在控制点符号右侧用分式表示出控制点的名称或点号及高程值13。如果不在其编码后加点名或点号，则形成的图中只将高程值表示在控制点符号的右侧，与成图规范相悖。编码首字母不能用B、U、Q三个字母，这几个字母在CASS中表示拟合线条，而不是折线14。CASS软件不认n+、np等编
12、码的问题，如图4所示为CASS软件安装目录下YMSJ.dat数据修改前采用简码引导自动成图效果。这个问题有两种方法解决，第一种解决方法是逐地物测量，一个地物测完之后再测下一个地物；第二种方法是修改外业采集数据.dat文件，将同一地物的点按测量顺序依次挨着相连接，同时修改编码，点号无须修改。房屋和填充类地物自动成图不闭合（图5），需要在软件环境下人工绘制完善（图6）。（5）地物双重属性问题。测区草地、花坛中有小路，那么草地的某些边具有双重属性，既是草地，也是小路。按规程，成图中每一条线只有一个属性，不能有属性重叠现象，当小路与植被重叠时按小路处理15。而一般测量时均是按草地处理的。这就需要在后期
13、成图时在软件下进行修改编辑，将草地中属于小路的边线两端打断，然后将其属性刷为小路的属性。（6）建立不规则三角网TIN模型失真。建立不规则三角网TIN模型时，必须考虑加入地性线，约束三角形生成规则，将实际地形的山脊、山谷等地性线逼真地显示出来16。如果不加入地性线，构建的TIN模型可能将实际的山脊削平，或将山谷填平，造成与实际地面模型不相符的现象。五、结论数字化测图是一门实践性很强的课程。初學者在学习过程中难免会出现这样或那样的问题，重点是通过学习激发了学生探索真理的巨大热情，夯实了理论知识，提高了手动能力，增强了学生吃苦耐劳的精神，学会了同学之间互相包容、合作的能力，同时也在出现问题解决问题的
14、过程中拉近了学生和老师之间的距离。需要强调的是，同学们在实验过程中要仔细，每一部分做完都要仔细检查，检查无误之后再进行下一步，步步为营，尽量避免修正或者返工。对于出现错误的地方，要学会分析问题来源，多做实验，提高纠错的能力，及时修改数据，及时总结经验。参考文献：1李玉宝，曹智翔，余代俊，等.大比例尺数字化测图技术M.成都：西南交通大学出版社，2014.2熊秋荣，汪仁银.数字测图实用教程M.成都：西南交通大学出版社，2014.3黄德全，王炎城.数字化测图原理及成图方法M.北京：学苑出版社，2013.4卢正，许能生，桂芳茹.建筑工程测量M.北京：化学工业出版社，2009.5王文栋.测求棱镜常数的简
15、易办法J.地矿测绘，2005，21（2）：44-44.6王伟国，韩雅芳，孙景云.全站仪常数引起的测量事故及其常数测定J.科技创新导报，2011，（13）：46-46.7郭丽，刘卫东.全站仪数字化测图中建站错误的处理方法J.中南林业科技大学学报，2011，31（10）：203-206.8蔡益兴.基于CASS软件的数字化测图内业纠错方法研究J.南阳理工学院学报，2012，4（6）：91-94.9侯争，刘鹏程.EXCEL在数字化测图数据处理中的应用J.黑龙江科技信息，2011，（1）：49-49.10蔡益兴.Excel在CASS成图软件中的应用J.杨凌职业技术学院学报，2013，12（2）：48-50.11刘永兴.数字化测图中纵横坐标颠倒后对测图的影响及内业的补救办法J.江西建材，2014，（18）：221-222.12李成六，王浩宇，王爽.一种纵横坐标颠倒的图形纠正办法J.地矿测绘，2014，30（4）：42-44.13国家测绘局测绘标准化研究所.1500 11000 12000地形图图式S.2007.14国家测绘局测绘标准化研究所.基础地理信息要素分类与代码S.2006.
