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野外数字化测图的一种新方法

孙海山孟爱国

摘要：数字化测图是现在地形图测绘广泛推广的一种测量新技术，其过程包括野外测量数据采集和内业计算机成图两部分。本文主要根据数字化测图的原理，就野外控制测量和碎步测量数据的采集的方法做了比较全面的说明，对数字化测图的推广应用具有一定的理论指导意义和实用价值。

关键词：数字化测图；控制测量；碎步测量

数字化测图与传统的白纸测图相比野外作业过程基本相同，都是先控制测量，后碎步测量，先整体后局部。碎步测量都是在图根点设站，地形、地物特征点都要跑点或立镜，但是由于数字化测图中，测绘仪器及内业处理手段先进，因此，在某些测量方法上有一些改进，以更大限度的发挥数字化测图的优势，提高工作效率。下面重点介绍一种数字化测

图中数

据采集

的特点及测量方法。

一、控制测量数据采集

[1、2]

大比例尺地面数字测图的控制与传统的白纸测量控制相比有其明显的不同：

1、打破了分级布网、逐级控制的原则，一般一个测区一次性整体布网、整体平差，所需的少量已知控制点可以用GPS确定。这就保证了测区各控制点精度比较均匀。

尺数字测图系统相匹配的

都有一套地面控制数字测量数据采集与处理一体化系统，如武汉科技大学和武汉瑞得测绘自动化公司联合研制的（COSA）系统，EPSW 的控制测量数据采集系统（NASEW）等，从而使得地面控制测量的数据采集、预处理、平差、精度评定及分析、成果输出与管理等全部实现了一体化和自动化。控制网的网形可以是任意混合、如测边网、测角网、导线网、线形锁、多边形等。

3、测区控制点的密度与传统白纸测图相比可以大大减少，图根控制的加密可以与碎步测量同步进行，随时应用自由设站法或导线法（外业电子手簿包括图根控制加密程序）进行加密。

（一）自由设站法

自由设站是大比例尺地面测图常用的建立测站的一种方法，使用全站仪及具有设站程序功能的电子手簿，在一个未知坐标的测站上2~5个控制点进行方向和距离进行观测，便可自动计算出测站点的坐标，接着即进行地形点的测量工作。自由设站的优点在于：自由设站要求的控制点数目少，设站基本不受图形限制；自由设站的平面坐标按间接平差计算，具有较高的平面坐标精度，其高程可按测距三角高程测量方法求得。

设在一个自由设站点p 上观测了N个控制点，（观测方向数受电子手簿提供的程序限制，

一般不超过5个方向）根据观测值（方向值及距离）和控制点坐标先计算出设站点P的近似坐标，然后列出方向和边长的误差方程式，再组成法方程结算法方程式，计算坐标。

进行自由设站时，根据连测控制点数目的不同，分为三种情况：一是用方向和距离两个控制点；二是用方向连测三个控制点；三是用多余观测进行自由设站（如图1）。只连测三个控制点的方向进行自由设站和通常的后方交会相同，没有多余观测和检查条件，一般不宜采用。

（二）一步测量法

图1 自由设站法示意图在电子平板测图中提出了图根控制与碎步测量同步进行的测量方法，称为“一步测量法”。

在一个测站上，先测导线的数据（角度、边长等）紧接着在该测站进行碎步测量。一步测量法也同时满足现场实时成图的需要，如图2。

现以附和导线为例加以说明。图2中J,K,Q,T为已知点，m,n,o,p为图根点，1，2，3…为碎步点，其作业步骤如下：

图2 一步测量法示意图

1、全站仪安置在K点（已知坐标），后视J点，前视m点，测水平角βk及前视天顶距、斜距和站标高。由k点坐标即可算得m 点的坐标(xm,ym,zm)。

2、仪器不动，后视J 点作零方向，施测K测站周围的碎步点1、2、3…，并根据K点坐标，算得各碎步点的坐标。根据碎步点的坐标、编码及连接信息，显示屏上实时展绘碎步点并连接成图。

3、仪器搬至m点，此测站点坐标已知（xm，ym，zm），后视k点，测得水平角及前视天顶距、斜距和站标高，可算得n点坐标（xn，yn，zn），紧接着后视k点做为零方向，进行本站的碎步测量，如施测碎步点8，9，10…，并根据m点的坐标，算得各碎步点的坐标，实时展绘碎步点成图。同理，依次测得各导线点和碎步点坐标。一步测量法的步骤归结为：先在已知坐标的控制点上设测站，在该测站上先测出下一导线点（图根点）的坐标，然后再施测本测站的碎步点坐标，并可实施展点绘图。搬到下一测站，其坐标已知，测出下一导线点的坐标，再测本站碎步点…。

4、待导线点测到p测站，可测得Q点坐标，记做Q点。Q坐标与Q点已知坐标之差，即为该附和导线的闭合差。若闭合差在限差范