全站儀在自由設(shè)站中應(yīng)用
隨著 測(cè) 繪 儀器的不斷更新和發(fā)展，全站儀近年來(lái)已迅速普及。它具有自動(dòng)化，快速三維坐標(biāo)
測(cè)量與定位功能，以及外業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集和電子記簿等特點(diǎn)，深受人們的青睞。生產(chǎn)實(shí)踐也證
明了，它在實(shí)現(xiàn)外業(yè)測(cè)I數(shù)據(jù)采集處理自動(dòng)化方面有明顯優(yōu)勢(shì)。在平面控制測(cè)童、規(guī)劃放樣、大比
例尺數(shù)字測(cè)圖等領(lǐng)域，大大提高了觀測(cè)精度，更加減輕了外業(yè)工作量。下面通過(guò)近年來(lái)的使用經(jīng)
驗(yàn)談些體會(huì)。
1 全站儀的特點(diǎn)
(1) 整 體式 的測(cè)盆功能。角度測(cè)量和距離測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。水平角左角和右角測(cè)量模式可以互
換，豎直角測(cè)量有百分度模式。距離測(cè)量有連續(xù)測(cè)量模式、單瀏N次測(cè)量模式、粗測(cè)模式、跟蹤測(cè)
量等模式。
(2) 程 序模 式功能。儀器內(nèi)存儲(chǔ)存了各種程序模式，能進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線(xiàn)測(cè)量、后方交
會(huì)測(cè)量、放樣測(cè)2.憊離側(cè)it、對(duì)邊測(cè)量、面積測(cè)量、角度重復(fù)測(cè)量，等等。
(3) 存 儲(chǔ) 管理模式和數(shù)據(jù)通訊模式。全站儀有大容量?jī)?nèi)存和輸人1輸出接口，可以進(jìn)行各種數(shù)
據(jù)文件的存儲(chǔ)和輸?shù)遁敵?，可以外接?shù)據(jù)采集器，并與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。
(4) 測(cè) 量精 度高。儀器內(nèi)部設(shè)置了大氣改正(氣壓、溫度)和棱鏡常數(shù)值。在距離觀測(cè)時(shí)，已顧
及到大氣折光和地球曲率改正。儀器內(nèi)設(shè)雙軸補(bǔ)償器，提高了角度測(cè)量精度。
3 全站儀在自由設(shè)站中應(yīng)用
A
圖1
用全 站 儀 A,B兩已知點(diǎn)間加密尸點(diǎn)的使用方法。
如圖 1 ,A ,B兩點(diǎn)間可以不通視，但要確保A,B兩點(diǎn)具有足夠的精度，且Dp<1.Skm為宜。
為得 到 P 的坐標(biāo)按傳統(tǒng)的方法可以在P點(diǎn)設(shè)置儀器，在A,B兩點(diǎn)架設(shè)棱鏡，通過(guò)觀測(cè)角度刀
和邊長(zhǎng)Da及Db而按無(wú)定向?qū)Ь€(xiàn)(或解三角形)的方法解得P點(diǎn)的坐標(biāo)。然而若需在外業(yè)現(xiàn)場(chǎng)迅
速求得尸點(diǎn)的坐標(biāo)則勢(shì)必花費(fèi)一定的計(jì)算時(shí)間且需攜帶合適的計(jì)算工具。
全站 儀 為 我們提供一個(gè)可以直接測(cè)量得尸點(diǎn)坐標(biāo)的使用程序一自由設(shè)站(后方交會(huì))，可是對(duì)
于圖1所示的圖形條件，由自由設(shè)站(后方交會(huì))直接測(cè)得的尸點(diǎn)坐標(biāo)與由以上提到的傳統(tǒng)方法測(cè)
得的結(jié)果有時(shí)存在一定的差異，尤其當(dāng)角a接近180'時(shí)相差更大(此時(shí)后方交會(huì)的精度更低)。分
析其原因主要在于:(1)A B邊自身的邊長(zhǎng)誤差。(2)測(cè)邊時(shí)氣象改正參數(shù)不合適。(3)后方交會(huì)在計(jì)
算時(shí)不曾加人邊長(zhǎng)的投影改正和地球曲率改正。(')后方交會(huì)在計(jì)算時(shí)所定的邊長(zhǎng)的權(quán)遠(yuǎn)大于角
度的權(quán)。
我們 知 道 ，蘭角形的三條邊分別乘以同一系數(shù)所得的三角形與原三角形相似。因此當(dāng)邊長(zhǎng)
Dp的誤差為ADP時(shí)，只要將Da和Db都分別加人改正數(shù)Da‘ADP/Dp和Db，ADPIDp 即可對(duì)
邊長(zhǎng)Da和Db起到簡(jiǎn)易平差的作用。進(jìn)而可知在Da,Db ,Dp 的實(shí)測(cè)過(guò)程中將氣象改正因子(也
叫測(cè)距乘常數(shù))直接增加乙pP/DP，也可起到同樣作用。
另，邊長(zhǎng)的氣象ig}t為:
地球 曲 率 改 正 為
高斯 投 影 改 正 為
Kn補(bǔ)D
=Kr補(bǔ)D
=Kg補(bǔ)D
式中Kn為氣象改企系數(shù);
Kr 為 地球 曲 率 改正系數(shù);
Kg 為 高斯 投 影 改正系數(shù);
D為 測(cè) 邊 邊 長(zhǎng) 。
對(duì)于 A B 邊而言ADP十及凡=D p十△Dn+ADr+乙場(chǎng)
式中Dp。為AB兩點(diǎn)間的理論邊長(zhǎng);
Dp為未加任何改正時(shí)的AB邊實(shí)測(cè)邊長(zhǎng);
ADP為起始邊Dp的邊長(zhǎng)誤差。
則 D pa=Dp+(Kn+Kr+Kg一。Dp/Dp) ‘Dp
K= K n十 K r十 K g一 ,d Dp IDp
Dp 。二 D p十 K ， 砂
因此 可 認(rèn) 為Da,Db改正后的邊長(zhǎng)分別為
Da ‘二 D a+ K * D a, D b '= D b 十K * D b,
由此 可 見(jiàn) ，以上諸項(xiàng)改正的總和可視為一個(gè)比例系數(shù)K與實(shí)測(cè)距離的積，而由Dp。二Dp+K
，Dp可得K= D po/D p一1，即系數(shù)K可通過(guò)實(shí)測(cè)AB邊而得到。故此我們可以通過(guò)設(shè)置氣象改
正因子K(即測(cè)距乘常數(shù))來(lái)完成上述各項(xiàng)改正和邊長(zhǎng)的平差。
觀測(cè) 方 法 :
1.在 P點(diǎn) 設(shè)置全站儀，在A,B兩點(diǎn)架設(shè)棱鏡。
2、做 A, B兩點(diǎn)的對(duì)邊測(cè)量并將其結(jié)果與AB邊的理論值做比較，二者不同時(shí)調(diào)整氣象改正因
子(1x1一6的值)，直至AB邊實(shí)測(cè)值與理論值相等。
3.使 用 全 站儀的自由設(shè)站程序(后方交會(huì))直接測(cè)出尸點(diǎn)的坐標(biāo)。
按這 種 觀 測(cè)方法，在實(shí)測(cè)過(guò)程中，只要加上適合的氣象改正因子(1x1-6的值)就可用自由設(shè)
站法迅速測(cè)得與傳統(tǒng)方法精度相等的尸點(diǎn)坐標(biāo)。