摘要：提出一種無定向點(diǎn)時利用全站儀測圖的作業(yè)方法，闡述該方法的作業(yè)過程、精度分析和注意事項(xiàng)
　　關(guān)鍵詞：自由設(shè)站；控制點(diǎn)；精度分析
　　一、 引言
　　在城鎮(zhèn)宗地圖、地籍圖、地形圖的全野外數(shù)字化測繪過程中，經(jīng)常會遇到控制點(diǎn)丟失、控制點(diǎn)位于道路的中心交通繁忙時不便于設(shè)站、為測某一宗地而控制點(diǎn)處不是最佳觀測位置、控制點(diǎn)間不通視，如何利用這樣的控制點(diǎn)測圖是我們廣大野外測繪工作者關(guān)注的問題之一。
　　二、 基本思路
　　如圖1所示，A、B是兩個已知控制點(diǎn)，相互間可以不通與其它控制點(diǎn)也可以不通視。
　                                                      　
　                                                                                  　圖1
　　
　　為了利用A、B進(jìn)行測圖，首先在便于觀測的C點(diǎn)安置儀器，要求C點(diǎn)與控制點(diǎn)A、B均通視，稱C點(diǎn)為自由設(shè)站點(diǎn)，在C點(diǎn)用全站儀測出S1、S2兩條邊和CA、CB的高差，即可求出C點(diǎn)的三維坐標(biāo)（X,Y,Z）。
　　三、 數(shù)學(xué)模型
　　如圖2所示，根據(jù)觀測值S1、S2和已知值S0,由余弦定理可求出角度a,b,c
　　
　　
　　計(jì)算檢核：a+b+c=180。
　　根據(jù)已知方位角aAB(根據(jù)已知點(diǎn)A、B反算得)和計(jì)算角a,可計(jì)算出坐標(biāo)方位角aAB
　　aAC=aAB–a
　　AC邊的坐標(biāo)方位角求得后，則C點(diǎn)的坐標(biāo)既可由下式計(jì)算的
　　Xc=xA+S1COSaAC
　　Yc=YA+S1SINaAC
　　Zc=YA+△HCA
　　四、作業(yè)過程
　　進(jìn)行自由設(shè)站測量作業(yè)時，在便于觀測的C點(diǎn)安置全站儀并量取儀器高，觀測C點(diǎn)到已知控制點(diǎn)A、B的平距和高差S1、S2、△HCA、
　　△HCB，觀測A、B點(diǎn)宜采用正、倒鏡觀測（視測圖精度而定），若全站儀支持自編程序，那么可編寫全站儀的內(nèi)置程序，在外業(yè)完成C點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算和測站的定修向，這樣從全站儀倒到測圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)不必做任何處理，否則需將外業(yè)觀測的數(shù)據(jù)通訊至計(jì)算機(jī)，利用編制好的計(jì)算程序進(jìn)行C點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算和定向，同時對本站碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
　　五、 精度分析
　　與正常情況下的碎部測量相比較，自由設(shè)站法測量的精度增加了C點(diǎn)點(diǎn)位誤差的影響因素。以測站A為例分析如下：
　　Xc=xA+S1COSaAC
　　Yc=YA+S1SINaAC
　　Zc=YA+△HCA
　　由以上公式可知C點(diǎn)的誤差由已知點(diǎn)誤差、邊長觀測誤差、坐標(biāo)方位角aAC誤差、棱鏡對中誤差等影響，與正常情況下的碎部測量相比較，自由設(shè)站法僅增加了邊長觀測和由此引起的aAC坐標(biāo)方位角誤差。
　　aAC=aAB–a
　　在不考慮已知點(diǎn)誤差的情況下坐標(biāo)方位角aAC的誤差由計(jì)算角（a）的精度決定的，角度a與邊長觀測值的關(guān)系為

                       
　　　　設(shè)S1，S2的測量中誤差分別為m1、m2，不考慮已知點(diǎn)誤差，則S0真值。角度（a）的中誤差ma為

                    
　　　由上式可知，c角的大小與c點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差存在以下對應(yīng)關(guān)系，見表1。
　　表1

                    
　　表1中的數(shù)值雖然是取用部分特殊角值計(jì)算出來的，但也可看出c角的大小與點(diǎn)位中誤差的變化規(guī)律，即當(dāng)c角為90°時，點(diǎn)位誤差最小，c角大于150°或小于30°時，點(diǎn)位誤差的精度急局下降。因此作業(yè)過程中盡量使c角在30°～150°之間。
　　當(dāng)c角為30°或150°時，取測距長度為500m，那么按全站儀測距精度（2+2ppm）則m=32.83=8.5mm
　　從以上分析可知自由設(shè)站點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差取決于c角值和測距精度，而測距精度中主要是固定誤差，因此提高點(diǎn)位精度主要是注意提高ma的值。
　　六、注意事項(xiàng)
　　1.選擇設(shè)站點(diǎn)時應(yīng)優(yōu)先選用成像清晰、便于瞄準(zhǔn)的定向點(diǎn)以減小儀器照準(zhǔn)誤差的影響，提高精度
　　2.理論證明，在測距精度一定的條件下，當(dāng)C角趨于90度時為最佳精度。因此在條件允許時應(yīng)盡量使C點(diǎn)與A、B點(diǎn)構(gòu)成的圖形中C角接近直角以最大限度的提高設(shè)站點(diǎn)的點(diǎn)位精度，特別注意避免使C角小于30度或大于150度。
　　七、結(jié)語
　　由于城市道路的破壞、修補(bǔ)較為頻繁以及北方的冬季鏟車清雪等原因，城市中的控制點(diǎn)的破壞較為嚴(yán)重形成了大量的“孤點(diǎn)”。本文提出的自由設(shè)站法能有效的解決待測小區(qū)域無控制點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集問題，這對提高了野外工作效率，保證了測繪成果的質(zhì)量都具有一定的積極作用。
　　參考文獻(xiàn)；
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　　FreedomstationinMappingApplication
　　LiuYuJiang
　　(HeilongjiangAgriculturalVocationalandTechnicalInstitute，Jiamusi154007,China)
　　Abstract:Thispaperpresentsanon-directionalpointmappingusingtotalstationoperatingmethods,themethodofoperatingtheprocess,accuracyandattentiontomatters.
　　Keywords:Freedomstation；controlpoint；precisionanalysis