全站儀測量時(shí)已知點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤的處理方法

1、題目題目專業(yè)年級院系學(xué)號 姓名 指導(dǎo)教師湖北大學(xué)本科學(xué)年論文全站儀測量時(shí)已知點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤的處理方法09級地理信息系統(tǒng)資源環(huán)境學(xué)院XXX XXXX 教授2012年 9月 17日全站儀測量時(shí)已知點(diǎn)坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤的處理方法學(xué) 生：X X，湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院指導(dǎo)老師：X X X,湖北大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院摘 要：測量生產(chǎn)中，由于在野外數(shù)據(jù)采集過程中操作不當(dāng)或其他原因，經(jīng)常會(huì) 出現(xiàn)設(shè)站錯(cuò)誤或后視定向錯(cuò)誤及其它錯(cuò)誤，從而造成采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)錯(cuò)誤。給 出了當(dāng)外業(yè)操作出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，內(nèi)業(yè)補(bǔ)救改正的方法。關(guān)鍵詞：建站錯(cuò)誤；平移；旋轉(zhuǎn)correcting the errors led by mistakeoccupied

2、 station in Total Station surveyUndergraduate: Li kunSupervisor: Wang xinshengAbstract:In Total Station survey,errors often occur in the aspects of station setting-up, back sight orientation and other steps because of improper operation or other reasons, which will cause coordinate errors. This pape

3、r discussed how indoor correction should be conducted while errors occur in field operation.Key words:errors of station setting-up; translation;rotation-LX. 1前言在進(jìn)行全站儀測繪生產(chǎn)中，由于技術(shù)人員的操作失誤使采集數(shù)據(jù)出錯(cuò)的情況 比較常見。也常出現(xiàn)因外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤而導(dǎo)致外業(yè)返工的現(xiàn)象，浪 費(fèi)的大量的人力物力，也給規(guī)劃設(shè)計(jì)帶來的嚴(yán)重后果。出錯(cuò)要重新采集，這樣費(fèi) 時(shí)費(fèi)力。其實(shí)有效的內(nèi)業(yè)處理可以有效改正外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

4、本 文主要討論外業(yè)全站儀測量建站時(shí)點(diǎn)位正確而控制點(diǎn)和后視點(diǎn)坐標(biāo)輸入過程中 X、Y坐標(biāo)輸入錯(cuò)誤的情況。一、測量原理將全站儀安置于測站點(diǎn)A上，選定3維坐標(biāo)測量模式后，首先輸入儀器高 i ,目標(biāo)高v以及測站點(diǎn)的3維坐標(biāo)值(XA, YA, HA),然后照準(zhǔn)另一已知點(diǎn)設(shè) 定方位角，接著再照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)P上的反射棱鏡，一按坐標(biāo)測量鍵，儀器就會(huì)按 下式自動(dòng)計(jì)算并實(shí)時(shí)顯示出目標(biāo)點(diǎn)P的3維坐標(biāo)值(Xp, Yp,Hp)。 TOC o 1-5 h z Xp = XA+Scos a cos。(1)Yp = YA+Scos a sin 9(2)Hp = HA+Ssin a + i- v+ r(3)式中，S為斜距：a為豎直角

5、；9為方位角；i為儀器高；v為目標(biāo)高；r為 兩差改正。式(3)就是全站儀三角高程測量的基本公式。二、坐標(biāo)系平移和旋轉(zhuǎn)的數(shù)學(xué)原理坐標(biāo)系平移如圖1所示，坐標(biāo)系XOY與坐標(biāo)系X O Y相應(yīng)的坐標(biāo)軸彼此平行，并且具 有相同的正向。坐標(biāo)系X O Y是由坐標(biāo)系XOY平行移動(dòng)而得到的。設(shè)P點(diǎn)在坐 標(biāo)系XOY中的坐標(biāo)為(x, y),在X O Y中坐標(biāo)為(x,y)，而(a, b)是O 在坐標(biāo)系XOY中的坐標(biāo)，于是：x=x +ay=y +b上式即一點(diǎn)在坐標(biāo)系平移前后之坐標(biāo)關(guān)系式。/cPba圖1：坐標(biāo)平移坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)如圖2所示，如坐標(biāo)系XOY與坐標(biāo)系X O Y的原點(diǎn)重合，且對應(yīng)的兩坐標(biāo) 軸夾角為9,坐標(biāo)系X O Y是

6、由坐標(biāo)系XOY以O(shè)為中心逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)9角后得到 的。x=x cos 0 +y sin 0y=y cos0 x sin 0上式即為經(jīng)過旋轉(zhuǎn)0角后的二直角坐標(biāo)系中某一點(diǎn)坐標(biāo)的關(guān)系式（三）坐標(biāo)系的平移和旋轉(zhuǎn)如圖3所示，坐標(biāo)系X O Y的原點(diǎn)在坐標(biāo)系XOY中的坐標(biāo)為a、b, X軸與X 軸之夾角為0?？梢哉J(rèn)為坐標(biāo)系X O Y原是與坐標(biāo)系XOY重合，后因?yàn)镺分 別平移了a、b之距離，并且坐標(biāo)系二坐標(biāo)軸O X與O Y又相對OX與0Y逆時(shí)針 旋轉(zhuǎn)了0角而得到的。在二坐標(biāo)系之間引入一個(gè)輔助坐標(biāo)系X”0 Y”，使它的二坐標(biāo)軸O X”與O Y”分別與OX、0Y平行。在X”0 Y”系中有一點(diǎn)P，其坐標(biāo)為（x”，y”），

7、則由坐標(biāo)系平移公式與坐 標(biāo)系旋轉(zhuǎn)公式可得：x二x” +ay二y” +b故有x” =x cos 0 +y sin 0y” =y cos 0 x sin 0即x=x cos 0 +y sin 0 +ay” 二y cos 0 x sin 0 +b上式即坐標(biāo)系平移和旋轉(zhuǎn)后新、舊坐標(biāo)系中某一點(diǎn)坐標(biāo)之關(guān)系式。圖3：坐標(biāo)平移和旋轉(zhuǎn)基本問題平面直角坐標(biāo)變換公式是由新坐標(biāo)系原點(diǎn)在舊坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與坐標(biāo)軸的 旋轉(zhuǎn)角。決定的。這里，將錯(cuò)誤坐標(biāo)為新坐標(biāo)，正確坐標(biāo)為舊坐標(biāo)。無論何種錯(cuò)誤類型導(dǎo)致的測量坐標(biāo)錯(cuò)誤。歸根結(jié)底，都要通過平面坐標(biāo)系的 變換來解決。可采用EXCEL、程序設(shè)計(jì)或圖形的批量改正基于AutoCAD平臺進(jìn)行

8、圖 形變換的處理。三、處理方法通常，在批量處理前，首先求2個(gè)平移參數(shù)、1個(gè)旋轉(zhuǎn)參數(shù)，然后編寫一個(gè)小 程序，自動(dòng)完成地形圖錯(cuò)誤改正。()EXCEL表格處理以南方CASS為例，將擴(kuò)展名為.dat的CASS原始文件重命名為EXCEL的逗號分 割文件.CSV,然后打開該數(shù)據(jù)文件，并在第一行插入新行。在單元格A1、Bl輸 入坐標(biāo)變換后平移基點(diǎn)的參數(shù)值，即實(shí)際測站的坐標(biāo)，如AI=144. 065, B1=10. 000， 單元格Cl輸入六十進(jìn)制的旋轉(zhuǎn)角，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為正、順時(shí)針為負(fù)，并在D1單元格 轉(zhuǎn)換為弧度，D1單元格轉(zhuǎn)換代碼為：DI=IF(C10,-RADIANS(INT(ABS(C1)+INT(ABS

9、(C1)-INT(ABS(C1) *100)/ 60+(ABS(C1) *100-INT(ABS(C1) *100)/36),RADIANS(INT(C1)+INT(C1-INT(Cl) )* 100)/60+(C1 *100-INT(CI* 100) / 36)在F2至J2單元格進(jìn)行以下操作，生成坐標(biāo)變換后的CASS格式數(shù)據(jù)。F2=A2；G2=B2；H2=$A$1+(C2-“X”)*COS($D$1)-(D2-“Y”)*SIN($D$1)； I2=$B$1+(C2-“X”)*SIN($D$1)+(D2-“Y”)*COS($D$1)； J2=E2“X”、“Y ”為坐標(biāo)變換前平移基點(diǎn)的坐標(biāo)值，即

10、全站儀設(shè)置的測站坐標(biāo)。 計(jì)算完后，重命名為逗號分割的EXCEL文件.CSV，并刪除單元格AE列的數(shù) 據(jù)。將生成的.CSV文件擴(kuò)展名改為CASS格式，用于CASS軟件批量展點(diǎn)。(二)程序設(shè)計(jì)處理 通過以上分析過程，編制錯(cuò)誤處理的程序。采用讀入文本的方式獲得錯(cuò)誤數(shù) 據(jù)，然后依次輸入測站設(shè)置坐標(biāo)、后視點(diǎn)設(shè)置坐標(biāo)、測站點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)、后視點(diǎn)實(shí) 際坐標(biāo)后，自動(dòng)完成數(shù)據(jù)的處理(算法如EXCEL中算法類似)，將處理后的數(shù)據(jù) 以文本輸出。(三)基于 AutoCAD 的錯(cuò)誤處理測站點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置為S的坐標(biāo)。定向點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置為M的坐標(biāo)但實(shí)地設(shè)站位置 12為是S，照準(zhǔn)位置為M。出現(xiàn)圖4所示的錯(cuò)誤地形圖成果。該錯(cuò)誤不僅包含坐標(biāo)

11、系 21的旋轉(zhuǎn)問題.還包含坐標(biāo)系的平移.處理步驟大致按兩步進(jìn)行。首先，將以S1為基準(zhǔn)的錯(cuò)誤測繪信息進(jìn)行平移，平移至使S與實(shí)際測站S重合；第二步，以實(shí) 12際測站S為基準(zhǔn)，將錯(cuò)誤定向邊為準(zhǔn)的測繪信息旋轉(zhuǎn)至正確定向邊S M為準(zhǔn)的測2 2 1繪成果。在Au toCAD平臺下的處理步驟為：用圖層將正確信息鎖定，用平移命令選取錯(cuò)誤測繪信息；以錯(cuò)誤測站S為平移基點(diǎn)，將錯(cuò)誤信息進(jìn)行平移，使錯(cuò)誤測站S與實(shí)際測11站S重合，見圖5；2以實(shí)際測站S2為基點(diǎn)，以錯(cuò)誤定向邊的平行線為轉(zhuǎn)軸，將選取的錯(cuò)誤信息 按參照方式旋轉(zhuǎn)，使錯(cuò)誤定向邊的平行線與正確定向邊SM重合，完成錯(cuò)誤修正21處理，見圖6。YZtl.OQO圖5平移

12、圖6修正后成果10X00X i+4.065Y10OT0Y2XXOWX1+106SXJ44 呼/ySqoooYZtl.OQO圖5平移圖6修正后成果10X00X i+4.065Y10OT0Y2XXOWX1+106SXJ44 呼/ySqoooMl71.C05.20XE 08.00 YicoboM2令結(jié)語內(nèi)業(yè)處理建站錯(cuò)誤時(shí)，只要求得平移量和旋轉(zhuǎn)角度就可以輕松進(jìn)行內(nèi)業(yè)改 正，不用再進(jìn)行外業(yè)返工。但是求算平移量和旋轉(zhuǎn)角，至少要知道第二個(gè)公共點(diǎn) 坐標(biāo)，所以外業(yè)過程中，最好能進(jìn)行必要的重復(fù)測量。比如，定向完成即測出后 視點(diǎn)坐標(biāo)，并且重測前一個(gè)測站已測過的第二到三個(gè)公共點(diǎn)。這樣進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù) 處理時(shí)就可以從測量數(shù)據(jù)中查找出錯(cuò)誤的原因，并求算出平移量和旋轉(zhuǎn)角度，從 而進(jìn)行內(nèi)業(yè)改正。內(nèi)業(yè)處理畢竟是一種對外業(yè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的補(bǔ)救措施，而且內(nèi)業(yè)處理大面積錯(cuò)誤 數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的誤差，所以在外業(yè)測量時(shí)盡量