奶29第4期 南家工业大学学款 Vol 29 No 4 3007年7月 JOURNAL OF NANJNG UN MERSITY OF TECHINOLOGY July 2007 全站仪测量导线中的错误分析和处理 焦建新'，沈荣林2，闫玮 (L南京工业大学上木工程学院，江苏南京21009 2江苏省省级机关房屋建设中心江苏南京21008) 滴要：会析了朵月全站仪选行导线测虽时不月作业状在下可能出错的情彩即定向点坐标输入错误定向角没置 造误测站坐怀输入细送，以方色角进行定向设置和坐标输入础误时以座标进行定向议置4种情况分析了出现 结误的螺以及误差超限的特点是日了相应的如整判康方法，并给出了导线刻量后坐标慧然刻整修上处理公式 关量词：金结仪：导线测量：和染修正 中图分类号：四21.4文献际识码：A 文章号：1671-7627120m704-0%-03 Ana lysis and correction of lightwave total station coordna te traverse errors JAO Jian-xin,SHEN Rong-lin,YAN Wei (L.Collae of Civil Engineering.Najng University of Techmobgy,Nanjing 210009.Chinz; 2 The Buiding Constructoa Cener of Jiangsu Puvin:e Ad inistration Departent,Naning 210008,Chna) Ahstraet:The reasns of survey eror,which may accur n coordiate traverse when using the lighwave btal station were analysed,the erormay he wong input fom he directing po int coordinates orientition angle wmng set oor dinnies of staton wmong iput.ene A method o figure out erors and the way correet han were presenied,and a fmula cornct the cordinate data emr after traverse survey was submnitted. Key words:lightvave bml smtion,coordinate tmverse sney,mugh ermr comectin 油着全站仪在测量工程中的广泛应用，全站仪 域来越知繁地用米进行学找测量，尤其是在数字化 1导线测量的错误特征和相应检查方法 测图过程中常常采用同步测量法即在测量图根坐 标导铁的同时进行碎部测量】，在外业测量到，出于 1.1定向点坐标输入错误副的情况 受客观条件的制约和影响，改使最后坐标闭合差不 图1为一用合导线，理论上导线应为A1248 能满足相应规范要求，若盲目返工与重测（导线点 假设在2号点设站利用后视点1号选行定向，当定 和碎部点)，其工作量劳必较人.鉴于导线测量时的 向点坐标输入发生带深时，导致从2号点以后的各 特点，若能采用一定的方法预先分析判斯出可能发 导线点坐标和所测的其也数据也相应发生错误最 生情误的地方和原因，就可登免重测工作的盲日 后使所算得的点的坐标与所用合到的另一已知 性刀因此，依据全站仪在使用过程中不同特点， 点的坐标间的闭合超.当然如任B点设站则 结合实麻工作经验，探讨其相应的错误检查方法和 也能发现方位角￡超限， 数据预处理技术是有实际意义的 检查该类错误的方法：从图财合导线可知如 收瑞日期：20703-10 作者腐介：售雀新《I6一，男，红苏秦兴人，工程师，主里乐究方南为小蛙销规以及工程测量2用：Emt点缓拟雅 0994g(A女rw同Electmni:Pblishing,A12的w9nr0w4,Tki
第 29卷第 4期 2007年 7月 南 京 工 业 大 学 学 报 JOURNAL OF NANJ ING UN IVERSITY OF TECHNOLOGY Vol. 29 No. 4 July 2007 全站仪测量导线中的错误分析和处理 焦建新 1 , 沈荣林 2 , 闫 玮 1 (1. 南京工业大学 土木工程学院 ,江苏 南京 210009; 2. 江苏省省级机关房屋建设中心 ,江苏 南京 210008) 摘 要 : 分析了采用全站仪进行导线测量时不同作业状态下可能出错的情形 ,即定向点坐标输入错误、定向角设置 错误、测站坐标输入错误 ,以方位角进行定向设置和坐标输入错误同时以坐标进行定向设置 4种情况 ,分析了出现 错误的原因及误差超限的特点 ,提出了相应的粗差判断方法 ,并给出了导线测量后坐标数据粗差修正处理公式. 关键词 : 全站仪 ;导线测量 ;粗差修正 3 中图分类号 : P221 + 14 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 - 7627 (2007) 04 - 0098 - 03 Ana lysis and correction of lightwave tota l sta tion coord ina te traverse errors J IAO Jian2xin 1 , SHEN Rong2lin 2 , YAN W ei 1 (1. College of Civil Engineering,Nanjing University of Technology, Nanjing 210009, China; 2. The Building Construction Center of Jiangsu Province Administration Department, Nanjing 210008, China) Abstract: The reasons of survey error, which may occur in coordinate traverse when using the lightwave total station were analysed, the errormay be wrong input from the directing point coordinates; orientation angle wrong set; coor2 dinates of station wrong input, etc. A method to figure out errors and the way to correct them were p resented, and a formula to correct the coordinate data error after traverse survey was subm itted . Key words: lightwave total station; coordinate traverse survey; rough error correction 随着全站仪在测量工程中的广泛应用 ,全站仪 越来越频繁地用来进行导线测量 ,尤其是在数字化 测图过程中常常采用同步测量法 (即在测量图根坐 标导线的同时进行碎部测量 ). 在外业测量时 ,由于 受客观条件的制约和影响 ,致使最后坐标闭合差不 能满足相应规范要求 ,若盲目返工与重测 (导线点 和碎部点 ) ,其工作量势必较大. 鉴于导线测量时的 特点 ,若能采用一定的方法预先分析判断出可能发 生错误的地方和原因 ,就可避免重测工作的盲目 性 [ 1 - 3 ] . 因此 ,依据全站仪在使用过程中不同特点 , 结合实际工作经验 ,探讨其相应的错误检查方法和 数据预处理技术是有实际意义的. 1 导线测量的错误特征和相应检查方法 111 定向点坐标输入错误时的情况 图 1为一附合导线 ,理论上导线应为 A1234B , 假设在 2号点设站 ,利用后视点 l号进行定向 ,当定 向点坐标输入发生错误时 ,导致从 2号点以后的各 导线点坐标和所测的其他数据也相应发生错误. 最 后使所算得的 B ′点的坐标与所附合到的另一已知 点的坐标间的闭合差超限. 当然 ,如在 B 点设站则 也能发现方位角 fβ超限. 检查该类错误的方法 :从图 l附合导线可知 ,如 3收稿日期 : 2007203210 作者简介 :焦建新 (1964—) ,男 ,江苏泰兴人 ,工程师 ,主要研究方向为小城镇规划及工程测量应用 ; E2mail: jjxzz% @ sohu. com
宽4期 德建新等：全站仪害量导使中的墙误分析和处理 9的 :b:院合导线 图2止反坐标方伦角设置量误 Fig 2 Settre enorof ooormae azmat engk 的丽合早线 图】后钱定向点储误 检在该类端误的方法是：首先依据方位角同合 F I Eme of hack sicht onentton point 差出现的特征根茹1.1中相问的方法，分剂求、 易和aμ，a1,若S×岛：且坐标闭合兆×2S× 在2号点设站时，测站点坐标输入正硝，而在向全站 2S,同时有"。"：出80的特性，测可以初步判 仪输入定向点坐标时发生进误其影响相当于在2 断是在始点上发生了此类结误 兮点上将该点以后所测的各点产生了旋转检查这 比时，各点坐标可拔式2转找来送行改正 种错误时可采用求实东所测得的B点和己知B点 2· 到各个导线点的距高玉，S,然后比较相对碗的两 12别 (2) 边边长大小，者多，一今，则可制步判断是在弟测 站上发生了错误对图1()厨示闭合导线，检查方 2测站点坐标输入错误时的情况 法相同 此时，在弟点以后的各点坐标可按式(1)转换 2.1采用配置方位角的方法进行定向 为改结后的坐标 图3中，假设在2号出设站时测站点坐标输入 发生错误卿输入结误但记录无误)，并设定向时方 -3m8 09 向值设置无误，由图3可知，不妨设在2号点输入的 1,2定向角设置结误时的情况 坐标与实际坐标值的偏移量为A,Ay则在2号点 用全始仪进行测量时，设站时也可采用设置方 上所测得的最器和以后所测得的全部数常均包含了 向情的方法选行定向.如果方向值设置时发生了错 偏移量ax、△y,从而产生平移现象，实际测量导线为 误，其影响的情形与图1相蚁，检查错误的方法也与 A12348‘出现凌类情误的原因是当附合到另一·已 1.1阳同. 知点时出现坐标闭合差￡超限，但方位角闭合差 在采用方向值进行定向时，正反方位角设置顾 不超恩 到是该类进误的一种特殊情况（见图2）.以附合导 线为例，假没在2号点设站时采用方位角进行定向， 理论上应按·，的角度值大小进行设置但在实际工 作中却绿按a进行了配置，在这种情况下，引起坐 标闭合定韬限和力位角闭合差接近10：图2中附 合挚线理论上应为41234B,当在2号点发生该类错 图3测站点坐标物入带头且配置方位角无碳的情况 误后导找变为4123雪！ Fig 3 Wong iput of suten coadnal bat concet irputof azmeath
图 1 后视定向点错误 Fig. 1 Error of back sight orientation point 在 2号点设站时 ,测站点坐标输入正确 ,而在向全站 仪输入定向点坐标时发生错误 ,其影响相当于在 2 号点上将该点以后所测的各点产生了旋转. 检查这 种错误时可采用求实际所测得的 B ′点和已知 B 点 到各个导线点的距离 SB i、SB ′i ,然后比较相对应的两 边边长大小. 若 SB i = SB ′i ,则可初步判断是在第 i测 站上发生了错误. 对图 l( b)所示闭合导线 ,检查方 法相同. 此时 ,在第 i点以后的各点坐标可按式 (1)转换 为改错后的坐标 x 正 i y 正 i = x 测 2 y 测 2 + cosδ - sinδ - sinδ cosδ · x 测 i - x2 y 测 i - y2 (1) 112 定向角设置错误时的情况 用全站仪进行测量时 ,设站时也可采用设置方 向值的方法进行定向. 如果方向值设置时发生了错 误 ,其影响的情形与图 l相似 ,检查错误的方法也与 111相同. 在采用方向值进行定向时 ,正反方位角设置颠 倒是该类错误的一种特殊情况 (见图 2). 以附合导 线为例 ,假设在 2号点设站时采用方位角进行定向 , 理论上应按 α21的角度值大小进行设置. 但在实际工 作中却误按 α12进行了配置 ,在这种情况下 ,引起坐 标闭合差超限和方位角闭合差接近 180°. 图 2中附 合导线理论上应为 A1234B ,当在 2号点发生该类错 误后导线变为 A123′4′B ′. 图 2 正、反坐标方位角设置错误 Fig. 2 Setting error of coordinate azimuth angle 检查该类错误的方法是 :首先依据方位角闭合 差出现的特征 ,根据 111中相同的方法 ,分别求 SB i、 SB ′i和 α12、α21 ,若 SB i≈ SB ′i且坐标闭合差 fs≈ 2SB i≈ 2SB ′i ,同时有 αB i≈αB ′i ±180 °的特性 ,则可以初步判 断是在第 i点上发生了此类错误. 此时 ,各点坐标可按式 (2)转换来进行改正 : x 正 i y 正 i = 2x2 - x 测 i 2y2 - y 测 i (2) 2 测站点坐标输入错误时的情况 211 采用配置方位角的方法进行定向 图 3中 ,假设在 2号点设站时测站点坐标输入 发生错误 (即输入错误但记录无误 ) ,并设定向时方 向值设置无误. 由图 3可知 ,不妨设在 2号点输入的 坐标与实际坐标值的偏移量为 Δx、Δy,则在 2号点 上所测得的数据和以后所测得的全部数据均包含了 偏移量Δx、Δy,从而产生平移现象 ,实际测量导线为 A123′4′B ′. 出现该类错误的原因是当附合到另一已 知点时 ,出现坐标闭合差 fs超限 ,但方位角闭合差 fβ 不超限. 图 3 测站点坐标输入错误且配置方位角无误的情况 Fig. 3 W rong input of station coordinate but conect input of azimuth 第 4期 焦建新等 :全站仪测量导线中的错误分析和处理 99
100 南京工业大学学推 第29春 恰有该类封深的方法：采用这科方法作业时，出 于记求了的视诗烷点的方向值坐标方位角).因 (5 此，首先依帮测量所得的各导钱点坐标反算各边的 第三步找出出结的点，重新计算闭合差并分配 方位角慎然后与记录的相应边的方位角慎选行比 较即可发见错误.图3巾的4≠，即可初 3小结与建议 判定是任2号点发生了此类抽误 针对采用全站仪进行登标测量时容易出现的几 + (3》 种错误进行了归钠提出了当存在错误时初步判断 方法以及对测量数据成果的处理方法.在实际工作 22深用坐标进行定问1 中发生类似估议，可依据在木月件业方式下的出山墙 图4中，假设在2号点上设站时测站点坐标输 特点进行用应的检楼分析，便于快速、治确地发现 入爱生错误，工作中采用按坐标进行定向.设在2号 错误. 点上输入的测站坐标与实际坐标消的偏移量为4x 白于不月类型全站仪作形式各不相同除文 Ay在2兮点上所葡得的坐标均包含了偏移量A 中门纳总站的几种常见的世说外，还会有其他类型 △y以及由方位误差引起的旋转误差.当搬站到3号 的带误发生，总之，出现常误的根深往往是由于在实 点时用错误的2号点坐标法行正确定向.在这种情 际作业过程中受工作条件的限制而没有进行必要的 况下，3号点及其以后各剃筑点上所测得的数据相 检核所政四此，在实际工作中，应尽可能在定向设 当于将对应的旺论值中移全3点冉加以：妆日角 置完成后法测量定向点的坐标，边长现与定向边 所得，最后所得导线为A1234g',导致坐标阳合差 的己知方位角并加以比较蓬免错误的发生 不方位角闭合差系超限 另外，在进行导线测量中，除了记录坐标外，最 好同时记录方向价等相关他息，这样即使发生错深 或者误整密限，也可较方便油凌上述方法或核常规 测量中学戏狸差检查方法进行检核 除利用相应的一些商用款件如清华山雄，南 方平差易等)进行导线相差校核和登帮处耳外，在 A(》中进行检核分析与处理也是计十常直 观有效的方法例 围。测站点坐标输入墙灵的情况 F号4Wgn吧n pat of gvton merdra 餐考文幫： 】根首有察，干合以.单教剂意宁的法小八湖☆道 恰查该炎苦溪的方法：由图4可知，首先依据测 报，2012：19.2 量所得导找A1234B坐标从B平移至B点后得进 【2】彭使组.式造法断厚线需猛指是站门测经遥报，186 22.15 行旋转此时旋转角大小可近似取·方)，得到号线 「】石法发，以小例.无于式锦法判新分益湖量墙武英的计并 432门以及村应各点的坐标，将惑组坐标俏与实 [11坐里，0C(71:你， 乐所测得的坐标植进行比较其中相对应坐标差崔 「41军甲.华功定4线鞋整的定爱胃小1测给依，)) 最小的郑一个点出错的可能性最大（图4中的2与 25.27 2号点).同时对应点坐标差值的方位角与桩导所得 )配饵付子歌架万岭，导规测量的用差分析及定位川地矿 ,2111.2生-24 的邻边力位角被设近，即a,:a,·1·献哲这 16]隐之军艾于闭许号线且么月园的探讨[小七行利堂.0 2点性质就可以制步判定是在该点上发生了错误 (3:1·41 第一步，以最后测的坐标为依据先平移到最后 17】正壁第察重平，用合界仪测量快连查循口)中南会鲜工程： 的闭合点即 208021.64-66 )中至林成单定内导视细公定登怕方达1！年北测坐 (4》 00111:19-22 ++m· 9]王自地.查找导线测量错误方法的连一乡报时1川大走大平 第二步以最后的闭合差反向能转熏庭转公式为 字里.30116)：4k-71
检查该类错误的方法 :采用这种方法作业时 ,由 于记录了前视导线点的方向值 (即坐标方位角 ). 因 此 ,首先依据测量所得的各导线点坐标反算各边的 方位角值 ,然后与记录的相应边的方位角值进行比 较即可发现错误. 如图 3中的 α2′3′≠α23′,即可初步 判定是在 2号点发生了此类错误. x 正 i y 正 i = x 测 i + x3 - x 测 3 y 测 i + y3 - y 测 3 (3) 212 采用坐标进行定向 [ 4 - 6 ] 图 4中 ,假设在 2号点上设站时测站点坐标输 入发生错误 ,工作中采用按坐标进行定向. 设在 2号 点上输入的测站坐标与实际坐标值的偏移量为 Δx、 Δy,在 2号点上所测得的坐标均包含了偏移量 Δx、 Δy以及由方位误差引起的旋转误差. 当搬站到 3号 点时 ,用错误的 2号点坐标进行正确定向. 在这种情 况下 , 3号点及其以后各测站点上所测得的数据相 当于将对应的理论值平移至 3′点后再加以旋转θ角 所得 ,最后所得导线为 A123′4′B ′,导致坐标闭合差 fs、方位角闭合差 fβ超限. 图 4 测站点坐标输入错误的情况 Fig. 4 W rong in put of station coordinate 检查该类错误的方法 :由图 4可知 ,首先依据测 量所得导线 A123′4′B ′坐标从 B ′平移至 B 点后再进 行旋转 (此时旋转角大小可近似取 - fβ ) ,得到导线 B 4″3″2″1 以及相应各点的坐标 ,将该组坐标值与实 际所测得的坐标值进行比较 ,其中相对应坐标差值 最小的那一个点出错的可能性最大 (图 4中的 2与 2″号点 ). 同时对应点坐标差值的方位角与推导所得 的邻边方位角值接近 ,即 α22″≈α3″2″±180 °. 根据这 2点性质就可以初步判定是在该点上发生了错误. 第一步 ,以最后测的坐标为依据 ,先平移到最后 的闭合点 ,即 x ″ i y ″ i = x 测 i + xB - x 测 B y 测 i + + yB - y 测 B (4) 第二步 ,以最后的闭合差反向旋转 fβ,旋转公式为 x 正 i y 正 i = xB yB + cosδ - sinδ - sinδ cosδ · x ″ i - xB y ″ i - yB (5) 第三步 ,找出出错的点 ,重新计算闭合差并分配. 3 小结与建议 针对采用全站仪进行坐标测量时容易出现的几 种错误进行了归纳 ,提出了当存在错误时初步判断 方法以及对测量数据成果的处理方法. 在实际工作 中 ,发生类似错误 ,可依据在不同作业方式下的出错 特点进行相应的检核分析 ,便于快速、准确地发现 错误. 由于不同类型全站仪操作形式各不相同 ,除文 中归纳总结的几种常见的错误外 ,还会有其他类型 的错误发生. 总之 ,出现错误的根源往往是由于在实 际作业过程中受工作条件的限制而没有进行必要的 检核所致. 因此 ,在实际工作中 ,应尽可能在定向设 置完成后直接测量定向点的坐标、边长或与定向边 的已知方位角并加以比较 ,避免错误的发生. 另外 ,在进行导线测量中 ,除了记录坐标外 ,最 好同时记录方向值等相关信息 ,这样即使发生错误 或者误差超限 ,也可较方便地按上述方法或按常规 测量中导线粗差检查方法进行检核 [ 7 - 8 ] . 除利用相应的一些商用软件 (如清华山维、南 方平差易等 )进行导线粗差检核和数据处理外 ,在 Auto CAD中进行检核分析与处理也是一种非常直 观有效的方法 [ 9 ] . 参考文献 : [ 1 ] 翟诩 ,龚有亮 ,王合同. 单导线粗差定位的新方法 [J ]. 测绘通 报 , 2001 (2) : 19 - 21. [ 2 ] 彭世想. 试错法判断导线测量错误站 [J ]. 测绘通报 , 1998 ( 6) : 22 - 23. [ 3 ] 石洪波 ,周小明. 关于“试错法判断导线测量错误站 ”的计算 [J ]. 测绘通报 , 2002 (7) : 66 - 67. [ 4 ] 覃辉. 单边定向导线粗差的定位定值 [J ]. 测绘通报 , 1999 ( 7) : 25 - 27. [ 5 ] 翟翊 ,付予傲 ,郭万岭. 导线测量的粗差分析及定位 [J ]. 地矿 测绘 , 2001 (1) : 22 - 24. [ 6 ] 陈志军. 关于闭合导线粗差问题的探讨 [ J ]. 北京测绘 , 2001 (3) : 40 - 41. [ 7 ] 汪建鸽 ,张亚平. 附合导线测量快速查错 [J ]. 中南公路工程 , 2000 (2) : 64 - 66. [ 8 ] 申恒林 ,何成. 单定向导线粗差定位的方法 [ J ]. 东北测绘 , 2001 (3) : 19 - 20. [ 9 ] 王旭华. 查找导线测量错误方法的进一步探讨 [J ]. 大连大学 学报 , 2002 (6) : 68 - 71. 001 南 京 工 业 大 学 学 报 第 29卷