邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用Contents目錄二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)三、實施應(yīng)用一、概述邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用四、創(chuàng)新點五、結(jié)束語一、概述1、邊角交會程序應(yīng)用現(xiàn)狀

在全站儀普遍應(yīng)用于施工測量領(lǐng)域之前，在進(jìn)行點位施工放樣如水上沉箱安裝和地面控制點加密等一般采用測角交會的方法。測角交會的方法包括前方交會、后方交會和側(cè)方交會等。測角交會法通過經(jīng)緯儀測量角度解求待定點的坐標(biāo)，角度交會對方向之間的夾角大小有一定的要求，如前方交會的交會角一般在30°-150°，后方交會的待求點要避開危險圓（當(dāng)待求點位于三個已知點構(gòu)成的圓上時，無論采用何種計算公式都無解）。邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用圖1-1測角交會法圖形一、概述1、邊角交會程序應(yīng)用現(xiàn)狀

全站儀是集測角、測距和數(shù)據(jù)處理為一體的測量儀器，完全取代了傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀和測距儀。全站儀中的內(nèi)置程序?qū)μ岣吖ばОl(fā)揮著重要作用，如常用的“測量”、“放樣”、“參考線”和“后方交會（自由設(shè)站）等內(nèi)置程序。全站儀中的“后方交會”程序與上述傳統(tǒng)的“測角后方交會”不同，既測邊又測角，有多余觀測量，采用嚴(yán)密平差方法，不但精度高而且待求點設(shè)站靈活，不受角度和危險圓等因素的影響。因此“后方交會（自由設(shè)站）”這個內(nèi)置程序應(yīng)用廣泛，尤其在鐵路和公路等線性工程的現(xiàn)場施工放樣中。邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用圖1-2全站儀邊角交會示意圖一、概述2、測量技能競賽選題的必要性

隨著國家對技能人才的重視程度越來越高，測量技能競賽每隔四五年舉辦一次。國資委原計劃在今年舉辦的央企工程測量工技能大賽三個實操項目之一就是邊角交會，通過全站儀測量設(shè)站點（待求點）與與兩個以上的已知點之間的方向和距離，用間接平差（參數(shù)平差）方法解求設(shè)站點坐標(biāo)，并對點位進(jìn)行精度評定。不能用內(nèi)置程序“后方交會（自由設(shè)站）測算出該點坐標(biāo)。本項目主要考查選手對方向觀測法（全圓測回法）的外業(yè)觀測和記錄表格的填寫，采用簡接平差方法進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，間接平差就是在最小二乘準(zhǔn)則要求下求出誤差方程式中的待定參數(shù)。邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用圖1-3全站儀邊角交會示意圖二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)1、觀測角度的誤差方程式

觀測角度的誤差方程就是建立觀測角度與坐標(biāo)參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系。如右圖所示，j、h和k為三角網(wǎng)中的待定點，L為角度觀測值。邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用圖2-1測角示意圖

二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)1、觀測角度的誤差方程式

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

圖2-1測角示意圖二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)1、觀測角度的誤差方程式

上式為非線性形式，采用泰勒級數(shù)展開，將其線性化，得方位角改正數(shù)方程：邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)1、觀測角度的誤差方程式

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

2)角度誤差方程式

由方位角改正數(shù)表示的角度誤差方程為：

二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)2、觀測邊長的誤差方程式

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用則邊長的平差值方程為：

用泰勒極數(shù)展開，取零次和一次項，并整理得坐標(biāo)平差觀測邊長的誤差方程式。

圖2-2邊長觀測示意圖式中：

二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)3、定權(quán)

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)4、組成法方程式

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)5、精度評定

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

三、實施應(yīng)用1、一級邊角網(wǎng)測量

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

2018年中國技能大賽-第四屆中交集團(tuán)職業(yè)技能競賽工程測量工工種考試項目選題于5月23-24日在武漢進(jìn)行了商討，實操項目共三個，其中之一就是一級邊角交會。需要選手在60分鐘內(nèi)完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，用間接平差方法計算出點位坐標(biāo)以及點位中誤差。外業(yè)數(shù)據(jù)采集一般需要15-20分鐘，在四十幾分鐘中的時間內(nèi)完成待求點的近似坐標(biāo)計算、誤差方程式的列立、定權(quán)、組成法方程式以及矩陣求逆等，計算量非常大。規(guī)則規(guī)定只能使用普通函數(shù)計算器（卡西歐fx-82EPlus），不能使用可編程計算器和電腦。也不提供現(xiàn)成的計算表格，只能在空白計算紙上進(jìn)行大量的演算。中間過程某一系數(shù)或常數(shù)項一旦出錯，后面的計算過程幾乎就不得分了。三、實施應(yīng)用1、一級邊角網(wǎng)測量

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用圖3-1一級邊角網(wǎng)試題卡三、實施應(yīng)用1、一級邊角網(wǎng)測量邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用公司測量比武選撥在7月11-12日進(jìn)行，一航局測量比武于8月11-15日在曹妃甸舉行，中交集團(tuán)第四屆職業(yè)技能競賽于10月30日-11月3日在武漢舉行。本人作為教練和裁判全程參與了這三級測量比武，在一航局和集團(tuán)兩級競賽中擔(dān)任了一級邊角交會的項目組長。為做好教練和裁判工作，于五月底著手研究三個實操項目的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理，以便教我們的選手快速、準(zhǔn)確完成內(nèi)業(yè)計算。首先在卡西歐fx-5800p計算器中編寫邊角交會計算程序，對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行計算驗證無誤后，又用EXCEL編寫了計算表，本計算表既作為選手訓(xùn)練數(shù)據(jù)處理的模板，又作為評判選手的標(biāo)準(zhǔn)答案。三、實施應(yīng)用2、EXCEL計算表格邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

打開EXCEL新建一個工作薄，建五個工作表，分別為起算數(shù)據(jù)表、觀測值表、近似坐標(biāo)計算表、近似邊長角度表和誤差方程表。1）在工作表“起算數(shù)據(jù)表”中輸入已知點點號和坐標(biāo)值。起算控制點K1、K2、K3共三個，架設(shè)棱鏡，在P1、P2、P3三個工位上架設(shè)全站儀。每位參賽選手通過抽簽抽到不同的起算數(shù)據(jù)，一航局測量競賽中共29人參加，準(zhǔn)備了三十套起算坐標(biāo)，中交集團(tuán)參賽選手45人，共四十五套起算坐標(biāo)。為減少出錯提高評判效率，提前將起算坐標(biāo)做成做電子版，直接復(fù)制粘貼。圖3-2起算數(shù)據(jù)表三、實施應(yīng)用2、EXCEL計算表格邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

圖3-3觀測值三、實施應(yīng)用2、EXCEL計算表格邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

3）在工作表“近似坐標(biāo)計算”中引用“起算數(shù)據(jù)表”和“觀測值”工作表中的已知坐標(biāo)和觀測量，用余弦定理（或正弦定理）和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式，計算出設(shè)站點P的近似坐標(biāo)。三條邊兩兩組合可以計算出三個近似坐標(biāo)。圖3-4近似坐標(biāo)計算三、實施應(yīng)用2、EXCEL計算表格邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

圖3-5邊長交會計算圖其中

然后用以下公式計算P點的近似坐標(biāo)。

三、實施應(yīng)用2、EXCEL計算表格邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用4）在工作表“近似邊長角度”中引用“近似坐標(biāo)計算”、“起算數(shù)據(jù)表”和“觀測值”工作表中單元格，計算出三條邊的近似邊長、邊長誤差方程式的系數(shù)和常數(shù)項，以及近似角度、角度誤差方程式系數(shù)和常數(shù)項。圖3-5近似邊長角度及方程系數(shù)計算三、實施應(yīng)用2、EXCEL計算表格邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

圖3-6法方程解算及精度評定三、實施應(yīng)用2、EXCEL計算表格邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用誤差方程：

權(quán)陣：

組成法方程：

法方程系數(shù)陣求逆得參數(shù)的協(xié)因數(shù)陣：

三、實施應(yīng)用3、計算器編程計算邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

由于計算過程比較復(fù)雜，涉及的變量多，在卡西歐fx-5800p計算器中編程較EXCEL中編公式要繁瑣的多。程序調(diào)試成功后，計算結(jié)果和精度與EXCEL中的計算一致，在互為檢核和野外集訓(xùn)現(xiàn)場評判等方面也發(fā)揮了一定的作用。圖3-7計算器程序圖片-1三、實施應(yīng)用3、計算器編程計算邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用圖3-8計算器程序圖片-2圖3-9計算器程序圖片-3四、創(chuàng)新點四、創(chuàng)新點

邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

五、結(jié)語五、結(jié)語邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用

用間接平差這種嚴(yán)密平差方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理在歷屆測量技能競賽中尚屬首次，在四十幾分鐘之內(nèi)完成如此大量的計算難度確實很大。通過對《誤差理論與測量平差基礎(chǔ)》的深入學(xué)習(xí)，歸納總結(jié)出解算技巧，并掌握了距離和角度定權(quán)這一關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，使我們的選手在一航局和集團(tuán)兩級測量技能競賽中取得了可喜的成績。我公司四位參賽選手在一航局測量技能競賽中獲得第一、第二、第四和第七名的成績，四人均被授予“一航局技術(shù)能手”稱號。其中，一級邊角交會項目唯一的一個滿分由我公司選手獲得。在中交集團(tuán)第四屆技能大賽中，一航局參賽選手奪得個人綜合成績第一名，理論單項個人第三名，三名選手包攬了一級邊角交會單項前三名，取得歷史以來最好成績。五、結(jié)語五、結(jié)語邊角交會數(shù)據(jù)處理方法在測量競賽中的應(yīng)用