全站儀測量時已知點坐標輸入錯誤的處理方法

1、題目題目專業(yè)年級院系學號 姓名 指導教師湖北大學本科學年論文全站儀測量時已知點坐標輸入錯誤的處理方法09級地理信息系統(tǒng)資源環(huán)境學院XXX XXXX 教授2012年 9月 17日全站儀測量時已知點坐標輸入錯誤的處理方法學 生：X X，湖北大學資源環(huán)境學院指導老師：X X X,湖北大學資源環(huán)境學院摘 要：測量生產中，由于在野外數(shù)據(jù)采集過程中操作不當或其他原因，經(jīng)常會 出現(xiàn)設站錯誤或后視定向錯誤及其它錯誤，從而造成采集的數(shù)據(jù)點坐標錯誤。給 出了當外業(yè)操作出現(xiàn)錯誤時，內業(yè)補救改正的方法。關鍵詞：建站錯誤；平移；旋轉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前言在進行全站儀測繪生產中，由于技術人員的操作失誤使采集數(shù)據(jù)出錯的情況 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)錯誤而導致外業(yè)返工的現(xiàn)象，浪 費的大量的人力物力，也給規(guī)劃設計帶來的嚴重后果。出錯要重新采集，這樣費 時費力。其實有效的內業(yè)處理可以有效改正外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中出現(xiàn)的錯誤。

4、本 文主要討論外業(yè)全站儀測量建站時點位正確而控制點和后視點坐標輸入過程中 X、Y坐標輸入錯誤的情況。一、測量原理將全站儀安置于測站點A上，選定3維坐標測量模式后，首先輸入儀器高 i ,目標高v以及測站點的3維坐標值(XA, YA, HA),然后照準另一已知點設 定方位角，接著再照準目標點P上的反射棱鏡，一按坐標測量鍵，儀器就會按 下式自動計算并實時顯示出目標點P的3維坐標值(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、坐標系平移和旋轉的數(shù)學原理坐標系平移如圖1所示，坐標系XOY與坐標系X O Y相應的坐標軸彼此平行，并且具 有相同的正向。坐標系X O Y是由坐標系XOY平行移動而得到的。設P點在坐 標系XOY中的坐標為(x, y),在X O Y中坐標為(x,y)，而(a, b)是O 在坐標系XOY中的坐標，于是：x=x +ay=y +b上式即一點在坐標系平移前后之坐標關系式。/cPba圖1：坐標平移坐標系旋轉如圖2所示，如坐標系XOY與坐標系X O Y的原點重合，且對應的兩坐標 軸夾角為9,坐標系X O Y是

6、由坐標系XOY以O為中心逆時針旋轉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0角后的二直角坐標系中某一點坐標的關系式（三）坐標系的平移和旋轉如圖3所示，坐標系X O Y的原點在坐標系XOY中的坐標為a、b, X軸與X 軸之夾角為0。可以認為坐標系X O Y原是與坐標系XOY重合，后因為O分 別平移了a、b之距離，并且坐標系二坐標軸O X與O Y又相對OX與0Y逆時針 旋轉了0角而得到的。在二坐標系之間引入一個輔助坐標系X”0 Y”，使它的二坐標軸O X”與O Y”分別與OX、0Y平行。在X”0 Y”系中有一點P，其坐標為（x”，y”），

7、則由坐標系平移公式與坐 標系旋轉公式可得：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上式即坐標系平移和旋轉后新、舊坐標系中某一點坐標之關系式。圖3：坐標平移和旋轉基本問題平面直角坐標變換公式是由新坐標系原點在舊坐標系中的坐標與坐標軸的 旋轉角。決定的。這里，將錯誤坐標為新坐標，正確坐標為舊坐標。無論何種錯誤類型導致的測量坐標錯誤。歸根結底，都要通過平面坐標系的 變換來解決。可采用EXCEL、程序設計或圖形的批量改正基于AutoCAD平臺進行

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個平移參數(shù)、1個旋轉參數(shù)，然后編寫一個小 程序，自動完成地形圖錯誤改正。()EXCEL表格處理以南方CASS為例，將擴展名為.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 入坐標變換后平移基點的參數(shù)值，即實際測站的坐標，如AI=144. 065, B1=10. 000， 單元格Cl輸入六十進制的旋轉角，逆時針旋轉為正、順時針為負，并在D1單元格 轉換為弧度，D1單元格轉換代碼為：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單元格進行以下操作，生成坐標變換后的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 ”為坐標變換前平移基點的坐標值，即

10、全站儀設置的測站坐標。 計算完后，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文件擴展名改為CASS格式，用于CASS軟件批量展點。(二)程序設計處理 通過以上分析過程，編制錯誤處理的程序。采用讀入文本的方式獲得錯誤數(shù) 據(jù)，然后依次輸入測站設置坐標、后視點設置坐標、測站點實際坐標、后視點實 際坐標后，自動完成數(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 的錯誤處理測站點坐標設置為S的坐標。定向點坐標設置為M的坐標但實地設站位置 12為是S，照準位置為M。出現(xiàn)圖4所示的錯誤地形圖成果。該錯誤不僅包含坐標

11、系 21的旋轉問題.還包含坐標系的平移.處理步驟大致按兩步進行。首先，將以S1為基準的錯誤測繪信息進行平移，平移至使S與實際測站S重合；第二步，以實 12際測站S為基準，將錯誤定向邊為準的測繪信息旋轉至正確定向邊S M為準的測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，用平移命令選取錯誤測繪信息；以錯誤測站S為平移基點，將錯誤信息進行平移，使錯誤測站S與實際測11站S重合，見圖5；2以實際測站S2為基點，以錯誤定向邊的平行線為轉軸，將選取的錯誤信息 按參照方式旋轉，使錯誤定向邊的平行線與正確定向邊SM重合，完成錯誤修正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令結語內業(yè)處理建站錯誤時，只要求得平移量和旋轉角度就可以輕松進行內業(yè)改 正，不用再進行外業(yè)返工。但是求算平移量和旋轉角，至少要知道第二個公共點 坐標，所以外業(yè)過程中，最好能進行必要的重復測量。比如，定向完成即測出后 視點坐標，并且重測前一個測站已測過的第二到三個公共點。這樣進行內業(yè)數(shù)據(jù) 處理時就可以從測量數(shù)據(jù)中查找出錯誤的原因，并求算出平移量和旋轉角度，從 而進行內業(yè)改正。內業(yè)處理畢竟是一種對外業(yè)錯誤數(shù)據(jù)的補救措施，而且內業(yè)處理大面積錯誤 數(shù)據(jù)時會出現(xiàn)較大的誤差，所以在外業(yè)測量時盡量