全站儀坐標(biāo)導(dǎo)線測量及平差方法的比較

學(xué)習(xí)內(nèi)容

1.坐標(biāo)導(dǎo)線測量

以附合導(dǎo)線為例,如圖1 所示，A、B、C、D 為已知控制點，中間各點為導(dǎo)線點，全站儀導(dǎo)線測量方法如下：

首先將全站儀安置于已知點B上，利用全站儀的三維坐標(biāo)測量功能和微電腦記憶功能，輸入已知點A、B的三維坐標(biāo)、方位以及儀器和覘標(biāo)高度后，全站儀瞄準(zhǔn)A 點定位，測記前視導(dǎo)線點2坐標(biāo)；然后將儀器移至2 (關(guān)電源) ，繼續(xù)不斷測記新導(dǎo)線點3、4 ?坐標(biāo)。全站儀將自動地顯示各導(dǎo)線點的三維坐標(biāo)，并記錄在電子手簿上，而不需內(nèi)業(yè)計算，直接在現(xiàn)場完成三維導(dǎo)線測量。

2.全站儀幾種平差方法簡述

1) 第一種方法稱為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換平差法，其基本思想就是：通過坐標(biāo)的旋轉(zhuǎn)、平移和尺度統(tǒng)一等轉(zhuǎn)換方法將帶有觀測誤差的坐標(biāo)值歸算到平差后的坐標(biāo)值。具體做法是，先根據(jù)導(dǎo)線起點和終點的坐標(biāo)閉合差計算出坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，再以求得的轉(zhuǎn)換參數(shù)對其他導(dǎo)線點的觀測坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，求得各點的坐標(biāo)改正數(shù)，從而求得各導(dǎo)線點的平差坐標(biāo)[ 1 ] 。

2) 第二種方法的求值過程是：根據(jù)觀測坐標(biāo)和已知坐標(biāo)，計算各導(dǎo)線點閉合差方程系數(shù)ak1、ak2及bk1、bk2 ( k = 1 ,2 , ?) ；計算導(dǎo)線角度改正數(shù)Vβ 和測距相對誤差Vs；計算各未知導(dǎo)線點的閉合差f xk, f yk( k = 1 , 2 , ?,n)；最后計算未知導(dǎo)線點的坐標(biāo)平差值[ 2 ] 。

3) 第三種方法的基本思路是：通過完善觀測條件，即增測終邊另一端點坐標(biāo)，同時構(gòu)成坐標(biāo)條件與方位角條件，獲得坐標(biāo)閉合差與角度閉合差，并從誤差分析入手，推導(dǎo)出角度誤差對坐標(biāo)的影響，從而將坐標(biāo)閉合差分解為角度誤差與邊長誤差兩部分，再分別進(jìn)行平差[ 3 ] 。

4) 第四種方法采用間接平差原理：平差時取待定點的坐標(biāo)平差值作為未知數(shù)，通過平差就直接得到了各待定點的坐標(biāo)平差值。這種平差方法的誤差方程式只有角誤差方程式與邊誤差方程式兩種類型。在全部列出角、邊誤差方程式并檢核無誤后，即可按一般的間接平差步驟計算待定點坐標(biāo)平差值[ 4 ] 。

這四種方法，第二種平差方法較適用于直伸形導(dǎo)線，而對于曲折形導(dǎo)線其平差結(jié)果的誤差較大；第三種平差方法對于完整的附和導(dǎo)線才能采用；第四種平差方法列立方程以及計算比較繁瑣。而第一種平差方法的數(shù)學(xué)模型簡單易懂，計算只需簡單的四則運算。下面簡單敘述一下方法1) 的公式推導(dǎo)過程：

3.算例

如圖2 所示，分別采用經(jīng)緯儀導(dǎo)線測量方法和全站儀坐標(biāo)導(dǎo)線測量方法進(jìn)行測量，A、B、C、D 為已知控制點，D1、D2、D3、D4、D5為待測導(dǎo)線點，分別按坐標(biāo)轉(zhuǎn)換法平差、經(jīng)緯儀導(dǎo)線平差法計算導(dǎo)線各點的坐標(biāo)平差值，結(jié)果見表1 。

4.結(jié)語

由此可見，經(jīng)緯儀導(dǎo)線坐標(biāo)平差方法與全站儀坐標(biāo)平差方法的計算結(jié)果基本一致，且后者計算簡單可行，精度也符合要求。在全站儀不斷普及與全站儀導(dǎo)線被廣泛采用的今天，該方法還是切實可用的。