(定稿)全站儀在地形測(cè)量中的應(yīng)用及實(shí)例分析

1、目 錄1緒論31.1 全站儀發(fā)展概述31.2全站儀測(cè)圖的工作過(guò)程32全站儀簡(jiǎn)介22.1 全站儀的構(gòu)成22.1.1同軸望遠(yuǎn)鏡22.1.2雙軸自動(dòng)補(bǔ)償22.1.3鍵面32.1.4存儲(chǔ)器32.1.5通訊接口32.2全站儀的使用32.2.1水平角測(cè)量32.2.2距離測(cè)量02.2.3坐標(biāo)測(cè)量02.2.4全站儀的數(shù)據(jù)通訊02.2.5全站儀盤(pán)左盤(pán)右區(qū)分方法02.2.6全站儀整平以及氣泡校整正02.3 全站儀的測(cè)距原理02.4 全站儀的測(cè)角原理02.4.1水平角測(cè)量原理02.4.2 豎直角測(cè)量原理03地形圖的基本知識(shí)03.1 地形圖的概念與分類03.1.1地形圖概念03.1.2地形圖分類03.2 地形圖的地物

2、符號(hào)03.3 地貌符號(hào)等高線03.3.1等高線的概念03.3.2等高線分類03.3.3等高線的特點(diǎn)03.3.4利用等高線判讀地形、地貌04 全站儀在地形測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用04.1 工程概況04.2 控制網(wǎng)的建立04.2.1 控制點(diǎn)之選擇及標(biāo)志埋設(shè)04.2.2 控制網(wǎng)的施測(cè)04.2.3內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理及成果04.3 地形圖的碎步測(cè)量04.4 繪制地形圖05結(jié)語(yǔ)0致謝0參考文獻(xiàn)01緒論1.1 全站儀發(fā)展概述兼有光電測(cè)距、電子測(cè)角和測(cè)量數(shù)據(jù)記錄的大地測(cè)量?jī)x器稱為“全站儀”(total station),亦稱電子速測(cè)儀（electronic tachymeter、electronic tacheomete

3、r）或電子視距儀（electronic stadia instrument）。第一代全站儀問(wèn)世于20世紀(jì)70年代，以前西德opton廠的reg eltal 4和前瑞典aga廠的geodimeter 700為典型代表。最初的儀器體積大、重量重、能耗高，在野外作業(yè)中使用不夠機(jī)動(dòng)靈活。但它們的出現(xiàn)，展示了一種高效的三維坐標(biāo)測(cè)量方法，是大地測(cè)量?jī)x器史上具有跨時(shí)代意義的革命。之后，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是微處理器應(yīng)用到全站儀上，使其能夠?qū)x器的系統(tǒng)誤差進(jìn)行修正；對(duì)其測(cè)量過(guò)程進(jìn)行操作和監(jiān)控；對(duì)大量測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理；于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信；在一些內(nèi)存容量大的儀器上，甚至將各種測(cè)量程序裝載到儀器中，使

4、其能夠完成特殊的測(cè)量和放樣工作。今天的全站儀是現(xiàn)代化測(cè)量和信息化測(cè)量工作最有力的助手。1.2全站儀測(cè)圖的工作過(guò)程全站儀測(cè)圖的工作過(guò)程主要有:數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形編輯和圖形輸出。（1）數(shù)據(jù)采集的目的是獲取數(shù)字化成圖所必需的數(shù)據(jù)信息,包括描述地圖實(shí)體的空間位置信息(坐標(biāo)和連接關(guān)系)和屬性信息。數(shù)據(jù)采集主要有兩大類方法:外業(yè)采集和內(nèi)業(yè)采集。a外業(yè)采集就是數(shù)據(jù)采集在野外完成。外業(yè)采集有兩種工作方式,一種是在野外用全站儀采集數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)存入與儀器相連的電子手簿或全站儀內(nèi)存中,然后,再將測(cè)量數(shù)據(jù)(一般為測(cè)點(diǎn)坐標(biāo))傳入計(jì)算機(jī)供進(jìn)一步處理。b另一種作業(yè)方式是在野外直接將全站儀與計(jì)算機(jī)(便攜機(jī))連接 在一起

5、,外業(yè)采集的另一個(gè)基礎(chǔ)性的工作是控制測(cè)量,包括等級(jí)控制與圖根控制。內(nèi)業(yè)采集主要是指對(duì)已有地圖的數(shù)字化,它主要用數(shù)字化儀或掃描儀完成。(2)數(shù)據(jù)處理是將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,使之成為符合成圖軟件要求的數(shù)據(jù),包括數(shù)據(jù)格式或結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換、投影變換、圖幅接邊、誤差檢驗(yàn)等內(nèi)容。圖形編輯是對(duì)已經(jīng)處理的數(shù)據(jù)所生成的圖形(包括地理屬性)進(jìn)行編輯、修改的過(guò)程。圖形輸出則是將已經(jīng)編輯好的圖形輸出到所需介質(zhì)上的過(guò)程,一般用繪圖儀或打印機(jī)輸出。圖形輸出也包括以某種指定的或標(biāo)準(zhǔn)的格式輸出數(shù)據(jù)文件。由于實(shí)際工作中數(shù)據(jù)處理、圖形編輯、圖形輸出都是在室內(nèi)完成的,因此,一般將它們與內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)采集一起統(tǒng)稱為數(shù)字化成圖的內(nèi)業(yè);而將外業(yè)數(shù)

6、據(jù)采集稱為數(shù)字化成圖的外業(yè)。2全站儀簡(jiǎn)介2.1 全站儀的構(gòu)成圖2-1：全站儀結(jié)構(gòu)全站儀由提柄，粗瞄準(zhǔn)器，水平微動(dòng)螺旋，腳螺旋，目鏡，物鏡，垂直微動(dòng)螺旋，水準(zhǔn)管，操作面板，圓水準(zhǔn)器，底板，外接電源插口，通訊接口，光學(xué)對(duì)中器等組成。如圖2-1：全站儀結(jié)構(gòu)，所示。2.1.1同軸望遠(yuǎn)鏡全站儀的望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)了視準(zhǔn)軸、測(cè)距光波的發(fā)射、接收光軸同軸化。同軸化的基本原理是：在望遠(yuǎn)物鏡與調(diào)焦透鏡間設(shè)置分光棱鏡系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡的多功能，即既可瞄準(zhǔn)目標(biāo)，使之成像于十字絲分劃板，進(jìn)行角度測(cè)量。同時(shí)其測(cè)距部分的外光路系統(tǒng)又能使測(cè)距部分的光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光在經(jīng)物鏡射向反光棱鏡后，經(jīng)同一路徑反射回來(lái)，再經(jīng)分

7、光棱鏡作用使回光被光電二極管接收；為測(cè)距需要在儀器內(nèi)部另設(shè)一內(nèi)光路系統(tǒng)，通過(guò)分光棱鏡系統(tǒng)中的光導(dǎo)纖維將由光敏二極管發(fā)射的調(diào)制紅外光傳也送給光電二極管接收 ，進(jìn)行而由內(nèi)、外光路調(diào)制光的相位差間接計(jì)算光的傳播時(shí)間，計(jì)算實(shí)測(cè)距離。同軸性使得望遠(yuǎn)鏡一次瞄準(zhǔn)即可實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)定水平角、垂直角和斜距等全部基本測(cè)量要素的測(cè)定功能。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便。 2.1.2雙軸自動(dòng)補(bǔ)償在儀器的檢驗(yàn)校正中已介紹了雙軸自動(dòng)補(bǔ)償原理，作業(yè)時(shí)若全站儀縱軸傾斜，會(huì)引起角度觀測(cè)的誤差，盤(pán)左、盤(pán)右觀測(cè)值取中不能使之抵消。而全站儀特有的雙軸（或單軸）傾斜自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)，可對(duì)縱軸的傾斜進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在度盤(pán)讀

8、數(shù)中對(duì)因縱軸傾斜造成的測(cè)角誤差自動(dòng)加以改正(某些全站儀縱軸最大傾斜可允許至6。也可通過(guò)將由豎軸傾斜引起的角度誤差，由微處理器自動(dòng)按豎軸傾斜改正計(jì)算式計(jì)算，并加入度盤(pán)讀數(shù)中加以改正，使度盤(pán)顯示讀數(shù)為正確值，即所謂縱軸傾斜自動(dòng)補(bǔ)償。2.1.3鍵面鍵盤(pán)是全站儀在測(cè)量時(shí)輸入操作指令或數(shù)據(jù)的硬件，全站型儀器的健盤(pán)和顯示屏均為雙面式，便于正、倒鏡作業(yè)時(shí)操作。（如圖2-2：拓普康全站儀鍵面所示）圖2-2：拓普康全站儀鍵面2.1.4存儲(chǔ)器全站儀存儲(chǔ)器的作用是將實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)起來(lái)，再根據(jù)需要傳送到其它設(shè)備如計(jì)算機(jī)等中，供進(jìn)一步的處理或利用，全站儀的存儲(chǔ)器有內(nèi)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)卡兩種。全站儀內(nèi)存儲(chǔ)器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)

9、的內(nèi)存(ram)，存儲(chǔ)卡是一種外存儲(chǔ)媒體，又稱pc卡，作用相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的磁盤(pán)。2.1.5通訊接口全站儀可以通過(guò)bs232c通訊接口和通訊電纜將內(nèi)存中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，或?qū)⒂?jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)和信息經(jīng)通訊電纜傳輸給全站儀，實(shí)現(xiàn)雙向信息傳輸。2.2全站儀的使用全站儀具有角度測(cè)量、距離(斜距、平距、高差)測(cè)量、三維坐標(biāo)測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、交會(huì)定點(diǎn)測(cè)量和放樣測(cè)量等多種用途。內(nèi)置專用軟件后，功能還可進(jìn)一步拓展。全站儀的基本操作與使用方法 ：2.2.1水平角測(cè)量（1）按角度測(cè)量鍵，使全站儀處于角度測(cè)量模式，照準(zhǔn)第一個(gè)目標(biāo)a；（2）設(shè)置a方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為00000；（3）照準(zhǔn)第二個(gè)目標(biāo)b，此時(shí)顯示的水平度盤(pán)讀

10、數(shù)即為兩方向間的水平夾角.2.2.2距離測(cè)量（1）設(shè)置棱鏡常數(shù)測(cè)；距前須將棱鏡常數(shù)輸入儀器中，儀器會(huì)自動(dòng)對(duì)所測(cè)距離進(jìn)行改正。（2）設(shè)置大氣改正值或氣溫、氣壓值；光在大氣中的傳播速度會(huì)隨大氣的溫度和氣壓而變化，15和760mmhg是儀器設(shè)置的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值，此時(shí)的大氣改正為0ppm。實(shí)測(cè)時(shí)，可輸入溫度和氣壓值，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算大氣改正值（也可直接輸入大氣改正值），并對(duì)測(cè)距結(jié)果進(jìn)行改正。（3）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀；（4）距離測(cè)量：照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡中心，按測(cè)距鍵，距離測(cè)量開(kāi)始，測(cè)距完成時(shí)顯示斜距、平距、高差。全站儀的測(cè)距模式有精測(cè)模式、跟蹤模式、粗測(cè)模式三種。精測(cè)模式是最常用的測(cè)距模式，測(cè)量時(shí)間約2

11、.5s，最小顯示單位1mm；跟蹤模式，常用于跟蹤移動(dòng)目標(biāo)或放樣時(shí)連續(xù)測(cè)距，最小顯示一般為1cm，每次測(cè)距時(shí)間約0.3s；粗測(cè)模式，測(cè)量時(shí)間約0.7s，最小顯示單位1cm或1mm。在距離測(cè)量或坐標(biāo)測(cè)量時(shí)，可按測(cè)距模式（mode）鍵選擇不同的測(cè)距模式。應(yīng)注意，有些型號(hào)的全站儀在距離測(cè)量時(shí)不能設(shè)定儀器高和棱鏡高，顯示的高差值是全站儀橫軸中心與棱鏡中心的高差。2.2.3坐標(biāo)測(cè)量（1）設(shè)定測(cè)站點(diǎn)的三維坐標(biāo)。（2）設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)或設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。當(dāng)設(shè)定后視點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí)，全站儀會(huì)自動(dòng)計(jì)算后視方向的方位角，并設(shè)定后視方向的水平度盤(pán)讀數(shù)為其方位角。（3）設(shè)置棱鏡常數(shù)。（4）設(shè)置大氣改正值或

12、氣溫、氣壓值。（5）量?jī)x器高、棱鏡高并輸入全站儀。（6）照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，按坐標(biāo)測(cè)量鍵，全站儀開(kāi)始測(cè)距并計(jì)算顯示測(cè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。2.2.4全站儀的數(shù)據(jù)通訊全站儀的數(shù)據(jù)通訊是指全站儀與電子計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的雙向數(shù)據(jù)交換。全站儀與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊的方式主要有兩種，一種是利用全站儀配置的pcmcia（personal computer memory card internation association,個(gè)人計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡國(guó)際協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱pc卡，也稱存儲(chǔ)卡）卡進(jìn)行數(shù)字通訊，特點(diǎn)是通用性強(qiáng)，各種電子產(chǎn)品間均可互換使用；另一種是利用全站儀的通訊接口，通過(guò)電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。2.2.5全站儀盤(pán)左盤(pán)右區(qū)分方法全站

13、儀儀器的盤(pán)左和盤(pán)右，實(shí)際上沿用老式光學(xué)經(jīng)緯儀的稱謂。是根據(jù)豎盤(pán)相對(duì)觀測(cè)人員所處的位置而言的，觀測(cè)時(shí)當(dāng)豎盤(pán)在觀測(cè)人員的左側(cè)時(shí)稱為盤(pán)左，反之稱為盤(pán)右。相對(duì)盤(pán)左和盤(pán)右而言也有稱為正鏡和倒鏡，以及f1(face1)面和f2(face2)面的。對(duì)于測(cè)量來(lái)講，若正、反(盤(pán)左、盤(pán)右)測(cè)量后，通過(guò)測(cè)量方法有可消除某些人為誤差以及固定誤差的作用。對(duì)于可定義盤(pán)左和盤(pán)右稱謂的儀器而言，給用戶增加了應(yīng)用儀器的可選操作界面，對(duì)測(cè)量作業(yè)和測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。另外，對(duì)于靠角度確認(rèn)盤(pán)左和盤(pán)右可能存在某些錯(cuò)覺(jué)，例如某些連接陀螺儀的全站儀或者經(jīng)緯儀，在確定盤(pán)左和盤(pán)右時(shí)顯示的不一定是對(duì)應(yīng)。就是說(shuō)相對(duì)180度角度數(shù)值而已往小向轉(zhuǎn)不一定

14、是盤(pán)左。反正，用戶記住兩者的差值即可。儀器也是自動(dòng)求算的，對(duì)工程測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響。2.2.6全站儀整平以及氣泡校整正正確調(diào)平儀器的方法：(1)架設(shè)：將儀器架設(shè)到穩(wěn)固的三腳架上，旋緊中心螺旋。(2)粗平：看圓氣泡(精度相對(duì)較低，一般為1分)，分別旋轉(zhuǎn)儀器的3個(gè)腳螺旋將儀器大致整平。(3)精平：使儀器照準(zhǔn)部上的管狀水準(zhǔn)器(或者稱長(zhǎng)氣泡管)平行于住意一對(duì)腳螺旋，旋轉(zhuǎn)兩腳螺旋使氣泡居中(最好采用左拇指法，即左右手同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)腳螺旋，并且兩拇指移動(dòng)方向相向，左手大拇指方向與氣泡管氣泡移動(dòng)方向相同。)；然后，將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn)90，旋轉(zhuǎn)另外一個(gè)腳螺旋使長(zhǎng)氣泡管氣泡居中。(4)檢驗(yàn)：將儀器照準(zhǔn)部再旋轉(zhuǎn)90，若長(zhǎng)氣

15、泡管氣泡仍居中，表示已經(jīng)整平；若有偏差，則重復(fù)步驟(3)。正常情況下重復(fù)12次就會(huì)好了。2.3 全站儀的測(cè)距原理電子測(cè)距即電磁波測(cè)距，它是以電磁波作為載波，傳輸光信號(hào)來(lái)測(cè)量距離的一種方法。它的基本原理是利用儀器發(fā)出的光波（光速c已知），通過(guò)測(cè)定出光波在測(cè)線兩端點(diǎn)間往返傳播的時(shí)間t來(lái)測(cè)量距離s: 式中乘以1/2是因?yàn)楣獠ń?jīng)歷了兩倍的路程。 按這種原理設(shè)計(jì)制成的儀器叫做電磁波測(cè)距儀。根據(jù)測(cè)定時(shí)間的方式不同，又分為脈沖式測(cè)距儀和相位式測(cè)距儀。脈沖式測(cè)距儀是直接測(cè)定光波傳播的時(shí)間，由于這種方式受到脈沖的寬度和電子計(jì)數(shù)器時(shí)間分辨率限制，所以測(cè)距精度不高，一般為15m。相位式光電測(cè)距儀是利用測(cè)相電路直接測(cè)

16、定光波從起點(diǎn)出發(fā)經(jīng)終點(diǎn)反射回到起點(diǎn)時(shí)因往返時(shí)間差引起的相位差來(lái)計(jì)算距離，該法測(cè)距精度較高，一般可達(dá)520mm。目前短程測(cè)距儀大都采用相位法計(jì)時(shí)測(cè)距。通常是開(kāi)機(jī)后將觀測(cè)時(shí)的溫度和氣壓輸入全站儀，儀器自動(dòng)對(duì)距離進(jìn)行溫度和氣壓改正。 測(cè)定氣溫通常使用通風(fēng)干濕溫度計(jì)，測(cè)定氣壓通常使用空盒氣壓表。氣壓表所用單位有mb（102pa）和mmhg（133.322pa）兩種，而1mb0.7500617mmhg。氣溫讀數(shù)至1度，氣壓讀數(shù)至1mmhg.在一般的氣象條件下，在1km的距離上，溫度變化1度所產(chǎn)生的測(cè)距誤差為0.95mm，氣壓變化1mmhg所產(chǎn)生的測(cè)距誤差為0.37mm，濕度變化1mmhg所產(chǎn)生的測(cè)距誤差

17、為0.05mm。濕度的影響很小，可以忽略不計(jì)，當(dāng)在高溫、高濕的夏季作業(yè)時(shí)，就應(yīng)考慮濕度改正。注意：a只要溫度精度達(dá)到1度，氣壓精度達(dá)到27mmhg，則可保證1km的距離上，由此引起的距離誤差約在1mm左右。b當(dāng)氣溫t35度，相對(duì)濕度為94，則在1km距離上濕度影響的改正值約為2mm。由此可見(jiàn)，在高溫、高濕的氣象條件下作業(yè)，對(duì)于高精度要求的測(cè)量成果，這一因素不能不予以考慮。c由于地鐵軌道工程測(cè)量以“兩站一區(qū)間”分段進(jìn)行，從導(dǎo)線復(fù)測(cè)到控制基標(biāo)測(cè)量，再到加密基標(biāo)測(cè)量所涉及的距離測(cè)量都屬短距離測(cè)量，上述改正值較小，只要正確設(shè)置溫度值和氣壓值即可滿足規(guī)范要求。2.4 全站儀的測(cè)角原理2.4.1水平角測(cè)量

18、原理 水平角：是指地面上一點(diǎn)到兩個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的連線在水平面上投影的夾角，或者說(shuō)水平角是過(guò)兩條方向線的鉛垂面所夾的兩面角。 圖2-3 全站儀測(cè)角原理圖如圖2-3全站儀測(cè)角原理圖所示，角就是從地面點(diǎn)b到目標(biāo)點(diǎn)a、c所形成水平角，b點(diǎn)也稱為測(cè)站點(diǎn)。水平角的取值范圍是從的閉區(qū)間。測(cè)得水平角的大小，我們可以想象，在b點(diǎn)的上方水平安置一個(gè)有分劃（或者說(shuō)有刻度）的圓盤(pán)，圓盤(pán)的中心剛好在過(guò)b點(diǎn)的鉛垂線上。然后在圓盤(pán)的上方安裝一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡能夠在水平面內(nèi)和鉛垂面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，這樣就可以瞄準(zhǔn)不同方向和不同高度的目標(biāo)。另外為了測(cè)出水平角的大小，因此還要有一個(gè)用于讀數(shù)的指標(biāo)，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候指標(biāo)也一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)a

19、點(diǎn)的時(shí)候，指標(biāo)就指向水平圓盤(pán)上的分劃a，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)c點(diǎn)的時(shí)候，指標(biāo)就指向水平圓盤(pán)上的分劃c，假如圓盤(pán)的分劃是順時(shí)針的，則水平角 ：.2.4.2 豎直角測(cè)量原理豎直角：在同一豎直平面內(nèi)，目標(biāo)方向線與水平方向線之間的夾角成為豎直角。當(dāng)目標(biāo)方向線高于水平方向線時(shí)，稱仰角，取正號(hào)，反之為俯角，取負(fù)號(hào)。豎直角取值范圍。那么如何測(cè)豎直角呢？我們可以想象在過(guò)測(cè)站與目標(biāo)的方向線的豎直面內(nèi)豎直安置一個(gè)有分劃的圓盤(pán)，同樣為了瞄準(zhǔn)目標(biāo)也需要一個(gè)望遠(yuǎn)鏡，望遠(yuǎn)鏡與豎直的圓盤(pán)固連在一起，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)帶動(dòng)圓盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。為了能夠讀數(shù)還需要一個(gè)指標(biāo)，指標(biāo)并不隨望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡視線水平的時(shí)候，指標(biāo)會(huì)指向豎

20、直圓盤(pán)上某一個(gè)固定的分劃。當(dāng)望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)時(shí)，豎直圓盤(pán)隨望遠(yuǎn)鏡一起轉(zhuǎn)動(dòng)，指標(biāo)指向圓盤(pán)上的另一個(gè)分劃。則這兩個(gè)分劃之間的差值就是我們要測(cè)量的豎直角。3地形圖的基本知識(shí)3.1 地形圖的概念與分類3.1.1地形圖概念將地球表面的地形地物，經(jīng)過(guò)測(cè)量，按一定的比例尺縮小后，用不同的符號(hào)、線條綜合后表現(xiàn)在圖紙上，形成與地面相似的圖形，稱為地形圖。地形：是地物地貌的總稱。地物：指地面上諸如房屋、道路、田園、城鎮(zhèn)、河流等物體。地貌：指地面上高低起伏如山嶺、平原、斷崖、絕壁等形體，是地球表面多種多樣的高地和凹地的總稱。3.1.2地形圖分類地形圖按比例尺大小、內(nèi)容、用途等的不同可進(jìn)行如下分類：按比例尺大小分：大比

21、例尺地形圖 ： 比例尺為1/2000、1/5000、1/10000等；中比例尺地形圖 ： 比例尺為1/50000、1/25000等；壤尺地形圖 ： 比例尺小于1/100000。按地形圖的內(nèi)容分類：a) 普通地形圖：具有區(qū)域的自然地理和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等方面要素的地形圖；b) 專用地形圖：除具有普通地形圖的各要素外還包括某些特有的專門(mén)資料要素。按地形圖的用途可分為：參考圖、教學(xué)圖、軍用圖、飛行圖、航海圖等。3.2 地形圖的地物符號(hào)地球表面的地物地貌在地形圖上的反映，絕大部分是按比例的，但為了突出某些要素，往往也出現(xiàn)超比例現(xiàn)象。構(gòu)成地形圖的符號(hào)很多，國(guó)家測(cè)繪總局和中國(guó)人民解放軍總參謀部測(cè)繪局都有共同的統(tǒng)一

22、規(guī)定，按其符號(hào)形式可歸納為四類：. 輪廓地物符號(hào)：較大的房屋、湖泊、果園、森林等，其輪廓按比例縮繪；線狀符號(hào)：如公路、鐵路、河流、溝渠等，其長(zhǎng)度按比例尺，寬度無(wú)法按比例尺表示；獨(dú)立物體的超比例符號(hào)：如水井、獨(dú)立樹(shù)、獨(dú)立屋、塔及有方位意義的地物；數(shù)字和文字注記：即圖上用文字和數(shù)字說(shuō)明各種內(nèi)容所表達(dá)的意義、名稱和數(shù)量。 3.3 地貌符號(hào)等高線3.3.1等高線的概念等高線就是地面上高程相等的相鄰各點(diǎn)，彼此相互連接而成的封閉曲線，它是用來(lái)表示各種地貌的曲線。3.3.2等高線分類a） 基本等高線：又稱主曲線或首曲線。它是地圖上用來(lái)表示各種地貌的主要曲線；b） 加粗等高線：又稱計(jì)曲線。它除具有等高線的作用

23、外還有助于判讀和計(jì)量高程，是將基本等高線每隔一定的數(shù)目（一般五條）加粗而成的曲線；c） 半距等高線：又稱間曲線。在地形比較平緩的情況下，基本等高線，不能準(zhǔn)確地反映變化狀況，在相鄰兩條等高線之間插入1/2等高距的虛線，這種虛曲線便是半距等高線；d） 補(bǔ)助等高線：或稱助曲線。就是用半距等高線仍無(wú)法表示地形變化時(shí)，加繪1/4等高距的短虛線，這便是補(bǔ)助等高線。3.3.3等高線的特點(diǎn)a） 在同一條等高線上所有各點(diǎn)的高程相等；b） 每一條等高線都是封閉曲線。不在本幅圖上閉合必在另一幅圖上閉合，不會(huì)中斷；c） 兩條不同高程的等高線不能相交，除非在垂直的懸崖峭壁處才可能有兩條或多條等高線重合的現(xiàn)象；d） 等高

24、線與山脊線（分水線）、山谷線（合水線）成正交，在山脊線處的等高線凸面向著低處；在山谷線處的等高線凸面向著高處；e） 幾條等高線相套，越向內(nèi)表示地勢(shì)越高，一般最小的閉合曲線中心就是山峰。如在低洼處幾條等高線相套，越向內(nèi)越低，在山頂封閉曲線凸面相對(duì)兩外側(cè)繪垂直于曲線的短線，指著下坡，或在洼地封閉曲線凹面相對(duì)兩內(nèi)側(cè)繪垂直于曲線的短線也是指向下坡，這個(gè)短線就叫做示坡線；f） 等高線密集處表示陡坡，稀疏處表示緩坡，間隔相等的表示均勻坡；g） 兩對(duì)閉合等高線的凸側(cè)互相對(duì)峙時(shí)，中間所夾的部分就是曲面上的鞍部；h） 等高線之間的最短距離（即與等高線成垂直的距離）的方向是地面上最大坡度的方向。3.3.4利用等高

25、線判讀地形、地貌在地形圖上，根據(jù)等高線的特點(diǎn)可以辨別各種地形地勢(shì)，如山頭、山峰、分水線、合水線、鞍部等。在判讀時(shí)，必須準(zhǔn)確地掌握方位，使圖上的方位與實(shí)地的方位相吻合，圖面方位是上北、下南，左西，右東。a） 山頭、山峰在地形圖上，有一些最小的封閉等高線（對(duì)許多圈封閉等高線而言）有的有數(shù)字注記，有的沒(méi)有。有的最小封閉等高線的中心部位即是山頭或山峰。主要的山頭和山峰，都有數(shù)字注記，表示該山頭或山峰的絕對(duì)高程，又稱海拔高（即是從黃海海平面為零公尺算起，到該山頭或山峰的垂直高度）。b） 分水線（山脊線）在地形圖上，看到許多從山頭向四周呈凸出狀況的曲線，這些曲線是通過(guò)分水線的等高線。垂直于等高線凸出狀況急

26、彎處的連接線，便是分水線。注：對(duì)平緩山脊的分水線一般是通過(guò)等高線凸出狀況的中央部位；若分水線兩側(cè)的坡度陡緩不一致時(shí)，分水線必然接近陡坡的一側(cè)。c） 鞍部在地形圖上，當(dāng)兩組等高線的凸側(cè)互相對(duì)稱的地方，為山岳的鞍部，鞍部相鄰兩條等高線的高程相等。d）合水線（排水溝）在地形圖上，通過(guò)合水線的等高線的彎曲方向相反，通常是等高線的凸部朝向山麓的是分水線；而等高線的凹部朝向山麓的是合水線。在地形復(fù)雜，圖上所示分水線和合水線難以判定時(shí)，可顯灰到山頭或河流，還可以通過(guò)等高線上高程注記來(lái)幫助判讀，因?yàn)樽⒂浀淖诸^總是朝向高處。4 全站儀在地形測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)例4.1 工程概況本論文涉及的工程是由九江市華地勘測(cè)設(shè)計(jì)工

27、程有限公司承建的，是一個(gè)主要用于治理水土流失的一個(gè)綜合測(cè)圖項(xiàng)目。本工程地處江西省九江市都昌縣三叉崗鎮(zhèn)，工程位于城郊，地勢(shì)以丘陵為主，山上樹(shù)木茂盛，地形復(fù)雜，通視困難，行走不便。本次測(cè)圖主要任務(wù)是完成三叉崗鎮(zhèn)占地10平方公里范圍的測(cè)圖工作，以便用于對(duì)山地經(jīng)濟(jì)作物水土流失的規(guī)劃。4.2 控制網(wǎng)的建立在設(shè)計(jì)建立應(yīng)用于測(cè)繪大比例尺地形圖的測(cè)圖控制網(wǎng)的過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要在大比例尺地形圖上進(jìn)行建筑物的設(shè)計(jì)或區(qū)域規(guī)劃，以求得設(shè)計(jì)所依據(jù)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。因此，控制測(cè)量的任務(wù)是布設(shè)作為圖根控制依據(jù)的測(cè)圖控制網(wǎng)，以保證地形圖的精度和各幅地形圖之間的精確拼接。此外，對(duì)于隨著改革開(kāi)放而發(fā)展起來(lái)的我國(guó)房地產(chǎn)事業(yè)，這種測(cè)圖控制

28、網(wǎng)也是相應(yīng)地籍測(cè)量的根據(jù)。4.2.1 控制點(diǎn)之選擇及標(biāo)志埋設(shè)(1)選點(diǎn)：a先根據(jù)現(xiàn)有地圖或勘察測(cè)區(qū)，依測(cè)區(qū)之大小、形狀及導(dǎo)線之用途，擬定導(dǎo)線（或?qū)Ь€網(wǎng)）之大略形狀及行經(jīng)路線。b導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)擇于視野廣闊處，發(fā)揮其功能，使測(cè)得較多之地形地物，如此可減少導(dǎo)線點(diǎn)，提高精度。c相鄰導(dǎo)線點(diǎn)間應(yīng)互相通視且適合于設(shè)置所應(yīng)用之測(cè)量?jī)x器施測(cè)。d導(dǎo)線邊長(zhǎng)宜均勻，邊長(zhǎng)太短測(cè)角誤差大，影響精度，應(yīng)盡量避免，導(dǎo)線長(zhǎng)應(yīng)按測(cè)圖方法，圖比例尺而定，一般在比例尺如應(yīng)用電子測(cè)距儀量距不致困難，可將邊長(zhǎng)加長(zhǎng)，如此可使測(cè)站減少，精度提高。e為避免導(dǎo)線點(diǎn)遺失，應(yīng)盡量利用不易變動(dòng)之地物，每一點(diǎn)位應(yīng)繪成草圖，并詳加注記，并注明每一測(cè)站應(yīng)觀測(cè)之點(diǎn)

29、，點(diǎn)位選定后即刻豎立旗幟，以便施測(cè)者尋找。f永久性之導(dǎo)線點(diǎn)應(yīng)于施測(cè)前埋樁設(shè)標(biāo)。g描繪點(diǎn)之記(2)標(biāo)志埋設(shè)：a臨時(shí)性導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志：用木樁為標(biāo)志，樁頂釘小鐵釘為中心，樁側(cè)編寫(xiě)點(diǎn)號(hào)。柏油路面上釘?shù)泪敒闃?biāo)志，點(diǎn)號(hào)用白色或紅色油漆寫(xiě)于近側(cè)，木樁中心 或道釘中心為導(dǎo)線點(diǎn)位。b半永性導(dǎo)線點(diǎn)標(biāo)志：用混凝土制成柱狀水泥樁，樁頂有凹形十字。十字中心為導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)位，柱側(cè)分別刻有點(diǎn)號(hào)、等級(jí)、測(cè)設(shè)機(jī)關(guān)名稱。樁位埋設(shè)后，加測(cè)參考樁，并繪制位置略圖。c永久性標(biāo)志：一、二、三等導(dǎo)線點(diǎn)用花崗石刻制標(biāo)石為標(biāo)志，刻制式樣與半永久性水泥樁標(biāo)志相同，埋設(shè)方法與水平點(diǎn)標(biāo)石埋設(shè)規(guī)定相同。標(biāo)石埋設(shè)后務(wù)必測(cè)定參樁及繪制位置圖。4.2.2 控制網(wǎng)的

30、施測(cè)如圖采用三聯(lián)腳架法對(duì)測(cè)區(qū)所有控制點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，如圖4-1：網(wǎng)形示意圖所示。 圖4-1 網(wǎng)形建立示意圖4.2.3內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理及成果4.2.3.1平差系統(tǒng)平差易2002控制測(cè)量數(shù)據(jù)處理軟件采用了嚴(yán)密平差計(jì)算方法，適用于各種形式的單一導(dǎo)線、導(dǎo)線網(wǎng)、高程網(wǎng)的平差計(jì)算。成果輸出豐富強(qiáng)大、多種多樣，平差報(bào)告完整詳細(xì)，有詳細(xì)的精度統(tǒng)計(jì)和網(wǎng)形分析信息等。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理和成果打印的一體化。其界面友好，功能強(qiáng)大，操作簡(jiǎn)便，是控制測(cè)量理想的數(shù)據(jù)處理工具。4.2.3.2平差計(jì)算導(dǎo)線平差：支持支導(dǎo)線、坐標(biāo)附閉合導(dǎo)線、坐標(biāo)方位附閉合導(dǎo)線、無(wú)定向附合導(dǎo)線及各種形式的導(dǎo)線網(wǎng)。程序采用按角度平差的嚴(yán)密平差法，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)

31、搜索功能，觀測(cè)值輸入無(wú)需順序，能夠搜索到網(wǎng)中所有的附閉合條件和閉合環(huán)，網(wǎng)形分析嚴(yán)密可靠，精度評(píng)定完整、準(zhǔn)確。高程平差：支持支水準(zhǔn)路線、附、閉合路線、各種形式高程網(wǎng)。程序采用嚴(yán)密平差法，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)搜索功能，觀測(cè)值輸入無(wú)需順序，能夠搜索到網(wǎng)中所有的附閉合條件和閉合環(huán)，網(wǎng)形分析嚴(yán)密可靠，精度評(píng)定完整、準(zhǔn)確。4.2.3.3平差成果:在南方平差易2002中導(dǎo)入觀測(cè)數(shù)據(jù)，設(shè)置控制網(wǎng)閉合差計(jì)算方案： 圖4-2 控制網(wǎng)計(jì)算方案（1） 平差計(jì)算成果：a邊長(zhǎng)（距離）統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：m）：總邊長(zhǎng)：86347.2190；平均邊長(zhǎng)：6642.0938；最小邊長(zhǎng)：5187.3420；最大邊長(zhǎng)：8884.5870，具體

32、見(jiàn)表4-1 距離觀測(cè)成果表: 表4-1 距離觀測(cè)成果表測(cè)站照準(zhǔn)距離(m)改正數(shù)(m)平差后值(m)方位角(dms)ap27838.88000.00027838.8802229.464796ap15187.34200.00385187.3458185.340530bp15760.70600.00385760.7098276.210434bp47228.3670-0.00157228.3655190.493918cp35598.57000.02645598.596448.231540cp28720.1620-0.04268720.11948.084301dp37494.88100.02247494

33、.9034335.545780dp45487.0730-0.01125487.061844.253459p1p25483.1580-0.01295483.1451271.032389p1p35438.38200.01915438.4011207.444698p1p48884.5870-0.04038884.5467150.331951p2p35731.78800.02205731.8100149.011482p3p47493.32300.03077493.3537112.575980b平面點(diǎn)誤差：最大點(diǎn)位誤差 = 0.0424 (m)，具體見(jiàn)表4-2 平面點(diǎn)位誤差表 最大點(diǎn)間誤差 = 0.06

34、58 (m)，具體見(jiàn)表4-3 平面點(diǎn)間誤差表表4-2 平面點(diǎn)位誤差表點(diǎn)名長(zhǎng)軸(m)短軸(m)長(zhǎng)軸方位dms點(diǎn)位中誤差m備注p10.02510.0208115.4329540.0326p20.03160.0278136.5542300.0420p30.03080.0212114.2213940.0374p40.03580.0226118.1212360.0424表4-3 平面點(diǎn)間誤差表點(diǎn)名點(diǎn)名mt(m)md(m)d/mdt方位d距離(m)備注ap20.04200.0278282191136.5542307838.8802ap10.03260.0214242640115.4329545187.34

35、58bp10.03260.0246233967115.4329545760.7098bp40.04240.0241299706118.1212367228.3655cp30.03740.0231242425114.2213945598.5964cp20.04200.0293297462136.5542308720.1194dp30.03740.0270277319114.2213947494.9034dp40.04240.0239229206118.1212365487.0618p1p20.04220.024822110991.5325275483.1451p1p30.04000.022524

36、1983110.4005425438.4011p1p40.04650.032527325397.5630918884.5467p2p30.04360.025922116360.5648685731.8100p3p40.04410.031923487491.0231737493.3537（2）平差略圖：圖4-3 平差略圖（3）控制網(wǎng)網(wǎng)形分析：圖4-4 網(wǎng)形分析圖（4）精度統(tǒng)計(jì)線型表示： 圖4-5 精度線型統(tǒng)計(jì)圖（5）精度統(tǒng)計(jì)直方圖表示：圖4-6 精度直方統(tǒng)計(jì)圖（6）控制點(diǎn)成果表： 表4-1 控制點(diǎn)成果表(54坐標(biāo)系)序號(hào)點(diǎn)名等級(jí)類型縱坐標(biāo)（x）橫坐標(biāo)（y）高程備注1a四等埋石53743.1360

37、61003.8260已知點(diǎn)2b四等埋石47943.002066225.8540已知點(diǎn)3c四等埋石40049.229053782.7900已知點(diǎn)4d四等埋石36924.728061027.0860已知點(diǎn)5p1圖根埋石48580.266760500.50066p2圖根埋石48681.379855018.28797p3圖根埋石43767.189257968.60588p4圖根埋石40843.322864867.97934.3 地形圖的碎步測(cè)量以下是我在實(shí)際測(cè)量中，對(duì)全站儀在實(shí)測(cè)中容易出現(xiàn)的問(wèn)題的總結(jié)，以及他們各自對(duì)應(yīng)的解決方法。 （1）. 測(cè)量前，檢查棱鏡常數(shù)，溫度，氣壓值，還有是棱鏡模式還是無(wú)棱鏡

38、模式，對(duì)中桿氣泡準(zhǔn)不準(zhǔn)，然后再把儀器對(duì)中整平。 （2）. 開(kāi)始測(cè)量前，新建文件夾，一般用當(dāng)天的日期最方便，這樣避免數(shù)據(jù)之間混淆，而且對(duì)后期的數(shù)據(jù)處理，以及查找數(shù)據(jù)有所幫助，方便快捷。 （3）. 在測(cè)量過(guò)程中，不能換人，因?yàn)槊總€(gè)人看棱鏡的習(xí)慣是不同的，中途換人容易讓誤差增大，所以盡量要一個(gè)人觀測(cè)，外業(yè)組一般配置三個(gè)人，領(lǐng)尺（畫(huà)圖），跑尺，觀測(cè)。（4）. 在跑尺人找位置立鏡的時(shí)候，要用粗瞄準(zhǔn)器瞄準(zhǔn)棱鏡，而不是等跑尺立好棱鏡之后再去瞄準(zhǔn)，這樣能增加打點(diǎn)的效率，省去找鏡的時(shí)間。（5）. 全站儀屬于全自動(dòng)新型儀器，所以對(duì)于精讀要求比較高，定期的校正也是十分重要的，一般的單位，全站儀的校正周期是一年一次。4.4 繪制地形圖本次工程使用的是topcon全站儀，首先將外野測(cè)得的原始數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，然后進(jìn)行原始觀測(cè)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換,原始數(shù)據(jù)格式（*.dat），原始數(shù)據(jù)可以使用記事本打開(kāi)，如圖4-7 dat文件樣式圖所示：圖4-7 dat文件樣式圖 如圖所示，依次表示點(diǎn)位號(hào)、空白列、y坐標(biāo)、x坐標(biāo)以及坐標(biāo)高程。有這些原始數(shù)據(jù)我們可以通過(guò)查閱點(diǎn)號(hào)進(jìn)行下一步cass作圖中確定點(diǎn)位號(hào)的作用。這些點(diǎn)號(hào)在南方cass中展開(kāi)之后：如圖4-8展點(diǎn)號(hào)圖所示：圖4-8 展點(diǎn)號(hào)圖展點(diǎn)后可以看出在cass中數(shù)據(jù)成了一個(gè)個(gè)帶點(diǎn)位的點(diǎn)，我們需要在外野測(cè)量中記錄的草圖將它們一個(gè)個(gè)連起來(lái)，最終成為cass實(shí)圖（如圖