全站仪任意设站直接测图方法

李芨涛 李富翔

【摘 要】本文对某些暂时不方便得到控制点坐标的情况下先行测图，然后内业数据的传输、格式转换，最后再进坐标转换方法的探讨。

【关键词】测图；独立坐标系；北京坐标系；数据传输；数据格式转换；坐标系转换

一、引言

在地形图的测量中，一般的作业方法是在已知点上架站，或是在未知点上架站，利用附近的已知点通过边角前方交会或是后方交会等求出架站点坐标，再在仪器上进行测站设置，角度后视，全部完成后再开始地形图的测量。在附近有足够的已知点的情况下这种方法是可行实用的，但是在某些不利条件下实行起来却比较麻烦，例如：假设驻扎在河的左岸，要测量河右岸的一片地形图，为了方便观测，仪器架设于河左岸，但左岸没有已知控制点，在可见的右岸也只有两个控制点A和B且此两个控制点不易于到达（如图1）。一般的方法是要不我们将测站架设于右岸已知点上将控制点传到左岸；要不就是将仪器架设于左岸，右岸去一个人带棱镱到已知点上，用边角交会求出架站点坐标。这都需要不少的时间，效率不高，下面探讨一种效率相对较高的作业方法。

二、全站仪任意设站直接测图具体操作过程

假设最后需要提供的是北京坐标系、吴凇高程系图，已知控制点A、B也为北京坐标系、吴凇高程系坐标，我们以上面的例子来说明具体的作业操作过程。

首先，将全站仪架站于左岸合适的位置（架站位置安全、方便测量对面的地形）；其次，在全站仪上将测站三维坐标设置成（0，0，0），以一个将要派人去后视的已知标（假设是A）为零度进行后视，将架站点C投影至地面并作好标志，量取仪器高并记录（以便最后计算出C点的三维坐标）；第三，司棱员到了测图区后即可以开始进行数据采集，同时派一个人带棱镜到刚后视的已知标A上去（一般测图司镜员是几人），由于已知标的遥远不易于到达，或许这个司镜员到达那个已知标需要一段不短的时间，但是在这个过程中，其它的司镜员可以开始跑点，测站可以开始进行数据采集了（注：此时采集的数据为以测站C为原点，测站C至A为前进方位角的独立坐标系坐标）；第四，当那个司镜员到达已知标后，测站上利用边角交会法求出测站北京坐标系坐标并记录下来，同时测量A点的独立三维坐标并记录下来；第五，继续进行数据采集直到作业完毕（独立坐标）。

三、内业处理

1、数据传输

数据传输是将仪器内存里的数据传至计算机内。数据传输的方法跟使用的全站仪类型有关，大致有如下几种：带PC卡的全站仪（如徕卡TCA1100）可用笔记本电脑将PC卡内数据直接读出来；直接存于全站仪内存中的数据可用超级终端进行数据传输（如拓普康GTS-602、DTM-530等）；也可用全站仪配套软件进行数据读取，如徕卡大多数的全站仪（像TCR802等）可用徕卡测量办公室软件包进行数据的读取；另外也可用绘图软件南方CASS进行数据的读取。数据传输中有两个问题值得重点注意：一是要确保全站仪与计算机的联通，这方面有时会因为数据传输线没有连接好或是损坏而导致无法传输，可通过超级终端进行简单的检查，主要就是在全站仪上进行数据发送后查看计算机上是否收到信息；二是确保全站仪内的通讯参数与计算机上的能讯参数一致。

2、数据格式转换

我们野外采集的测量数据，在内业绘图时需要的一般是测点三维坐标、数据编码等，有的全站仪野外采集数据时保存的格式直接为三维坐标、编码等可以直接绘图的数据格式，这种情况就不需要进行数据格式转换；有的全站仪保存的数据为其它的格式，如徕卡TCR802保存为GSI的数据格式，传输后的数据不能直接进行绘图，因而我们要将其转换成可以绘图的数据格式。一般的数据格式转换可以用全站仪配套软件进行转换，如徕卡GSI格式数据可以用徕卡测量办公室进行数据格式转换；也可以利用绘图软件南方CASS进行数据格式转换（具体方法查阅南方CASS操作说明书）；当然我们还可以利用QBASE、VB等自己编制一个小程序来进行数据格式的转换。

3、坐标系的转换

这是十分重要的一步。在外业时，我们是以独立坐标系的方法进行野外数据采集，经过内业数据格式转换后所得的三维坐标数据是以C为原点、C至A为方向的独立坐标系坐标，但绘图需要的是北京坐标系坐标成图，因而需要将这些数据转换成相应的坐标系坐标。

高程需要的是吴凇高程，转换起来相对十分简单：将每个测点的独立坐标高程加上A点的吴凇高程值减去A点的独立坐标高程所得的数值即可，这个转换可用Excel电子表格轻松实现。任意一点P的吴凇高程算法用公式表示如下：

HP吴=HP独+（HA吴-HA独）

平面坐标的转换可用两种方法来实现：一是用公式进行转换；二是在AutoCAD上通过命令来转换。

设C至A的北京坐标系方位角为α（可用C、A的北京坐标计算出具体数值），C点的北京坐标为（Xc，Yc），则北京坐标系原点的独立坐标系坐标（x0，y0）为：

x0=（0-Xc）*cosα+（0-Yc）*sinα

y0=（0-Yc）*cosα-（0-Xc）*sinα

设任意一点P的独立坐标系坐标为P（x，y），则其北京坐标系坐标P（X，Y）计算方法为：

X=（x-x0）*cos（360-α）+（y-y0）*sin（360-α）

Y=（y-y0）*cos（360-α）-（x-x0）*sin（360-α）

将此公式输入到Excel电子表格内，可以轻松实现由独立坐标系坐标到北京坐标系坐标的转换。

AutoCAD上的转换方法如下：

①、将所有的测点按独立坐标系坐标展绘于图上（高程已改为吴凇高程），包括A、C两点；

②、将A、C两点按其北京坐标展绘于同一图上；

③、利用命令ALIGN进行坐标转换：输入命令ALIGN，回车，按提示选中所有的独立坐标测点后回车，按提示分别将指定第一、第二个源点为独立坐标的点A、点C，第一、第二个目标点分别为北京坐标系的点A、点C，回车后即可完成坐标的转换，其实也就是平移加旋转；

④、由转换后的图形生成坐标数据文件，生成的即为北京坐标系数据文件。

4、绘图

绘图一般用繪图软件进行，如CASS、清华三维等，根据各自的需要或习惯选择相应的绘图软件，这里不详说。

四、结束语

本文所探讨的先用独立坐标系坐标进行测图，在方便时再测量出某两个独立坐标系测点所对应的北京坐标系坐标，再在内业时将所测独立坐标系坐标转换成北京坐标系坐标，某些情况下可以在一定程度上提高作业效率。

（作者单位：河南省洛阳市偃师市规划局）