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1、浅谈全站仪数字测图设站错误的可视化处理-（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑 完整版实用资料，欢迎下载）浅谈全站仪数字测图设站错误的可视化处理彭维吉1,彭奇娟1,朱明建2(1.黄河水利职业技术学院测绘工程系,河南开封475000;2.河南省测绘质检站,河南郑州450052摘要测绘生产和教学中,时常出现测站、定向点坐标设置与实际位置不一致,出现地形图测绘错误。通过错误分析,应用平面坐标变换原理,基于AutoCAD 图形平台进行直观、可视化的计算机处理,给出EXCEL 处理代码和lisp 程序,进行错误的批量处理。该方法将在应急工程控制测量后置的地形图测绘工作中得到广泛应用。关键词全站仪;测图
2、;错误;可视化;处理中图分类号P221文献标识码B文章编号1007-3000(202104-4 收稿日期2021-05-21作者简介彭维吉(1964,男,汉族,甘肃兰州人,高级工程师,主要从事测绘工程与教学工作。在进行全站仪数字测图实践教学或测绘生产时,由于违反“时时处处离不开检查”的基本要求,事先不进行测站检查、定向点检查、第三点(已知点或重合点检查,导致碎部点坐标测量错误,导致地形图与实地不一致的情况发生。因此,我们在实践教学、职业培训、技能鉴定工作中,有针对性的开发设计体现实践性、职业性和开放性要求的生产性实训项目,在校内测绘实训基地多功能实训场建成了能同时容纳20个组进行数字测图实训的
3、生产性实训项目。图1建筑物为露地标志,即用于测定又用于测设。该实训场不仅能进行单站角度测量、距离测量、高程测量等基本的测量、测设工作,还能进行比测检验测量和错误修正处理等工作,已经在实践教学、技能鉴定工作中发挥作用,取得了显著成效。全站仪数字测图错误修正处理是为实训室开放、职业培训、技能鉴定开发设计的内、外业一体化测绘实训项目。该实训项目通过采用事后检查比对的方法,进行发现错误、修正错误的训练,旨在提高学生和测绘从业人员解决全站仪数字测图生产实际问题的能力。图1多功能测绘实训场1错误类型图1是测站点、定向点设置与实际位置一致,正确无误时测绘的地形图(高程略。若出现全站仪设置坐标与实地位置不一致
4、的情况,都会出现测量错误的情况,其错误类型可分为三种:测站正确,定向点坐标设置与实地位置不一致;定向点正确,测站点坐标设置与实地位置不一致;测站点、定向点设置坐标与实地位置均不一致。第一种情况属于以测站为基点的坐标系旋转问题,第二种、第三种情景即有坐标系的平移问题,又有坐标系的旋转问题。2坐标系旋转平移的数学原理无论何种错误类型导致的测量坐标错误,归根结底,都要通过平面坐标系的变换1-2加以解决。在一般情况下,由旧坐标系O -xy 变成新坐标系O -x y ,总可以分两步来完成.即先移轴使坐标原点与新坐标系的原点O 重合,变成坐标系O -,然后再由辅助坐标系O -x y 转轴而成新坐标系O -
5、x y ( 图2.设平面上任一点P 的旧坐标与新坐标分别为(x ,y 与(x ,y ,而在辅助坐标系O -x y 中的坐标为(x ,y ,则得x =x +x 0y =y +x 0!与x =x cos -y sin y =x sin -y cos !由上两式得一般坐标变换公式为x =x 0+x cos -y sin y =y 0+x sin -y cos !平面直角坐标变换公式是由新坐标系原点在旧坐标系中的坐标(x 0,y 0与坐标轴的旋转角决定的。这里,将错误坐标为新坐标,正确坐标为旧坐标。除采用EXCEL 、LISP 或其它程序设计语言进行坐标或图形的批量改正外,这里详细介绍基于AutoCA
6、D 平台进行图形变换的可视化处理3,以便帮助学生或工程技术人员正确理解、掌握错误处理的方法和步骤4。3基于AutoCAD 的错误处理步骤3.1测站正确,定向点坐标设置与实地位置不一致测站点S 1坐标设置与实地位置一致,定向点坐标设置为M 1的坐标,但实地照准位置为M 2,导致细部点坐标错误,出现如图3所示的地形图测绘错误情况。该错误属于单一的坐标系旋转问题,基于AutoCAD 的错误修正步骤为:。用图层将正确信息锁定,用旋转命令选取错误信息;捕捉测站点S 1位置为旋转基点,按参照方式,将错误定向边S 1M 2为准的图形信息旋转,直至S 1M 2边与正确定向边S 1M 1重合,即可完成图形改正,
7、见图4。图2 图3定向点错误图4修正后成果3.2定向点正确,测站点坐标设置与实地位置不一致定向点M 1坐标设置与实地位置一致,测站点坐标设置为S 1的坐标,但实地设站位置为S 2,导致测图错误。该错误即有坐标系的平移,也有旋转问题,在AutoCAD 平台下的处理步骤为:用图层将正确信息锁定,用平移命令选取错误信息;以错误测站点S 1为平移基点,平移至实际测站点S 2,见图6;以实际测站S 2为基点,用旋转命令将选取的错误信息,按参照方式旋转,使错误定向边的平行线与正确定向边S 2M 1重合,完成错误修正处理,见图7。3.3测站点、定向点设置坐标与实地位置均不一致测站点坐标设置为S 1的坐标,定
8、向点坐标设置为M 2的坐标,但实地设站位置为S 2,照准位置为M 1,出现图8所示的错误地形图成果。该错误不仅包含坐标系的旋转问题,还包含坐标系的平移,处理步骤大致按两步进行。首先,将以S 1为基准的错误测绘信息进行平移,平移至使S 1与实际测站S 2重合;第二步,以实际测站S 2为基准,将错误定向边为准的测绘信息旋转至正确定向边S 2M 1为准的测绘成果。在AutoCAD 平台下的处理步骤为:用图层将正确信息锁定,用平移命令选取错误测绘信息;以错误测站S1为平移基点,将错误信息进行平移,使错误测站S1与实际测站S2重合,见图9;以实际测站S2为基点,以错误定向边的平行线为转轴,将选取的错误信
9、息按参照方式旋转,使错误定向边的平行线与正确定向边S2M1重合,完成错误修正处理,见图10 。图5测站点错误图6平移后图7修正后成果图8测站点、定向点错误图9平移图10修正后成果可见,无论错误情景属于哪一类,都能通过坐标系的平移和旋转原理,基于AutoCAD平台“图解”变换为以实际测站、实际定向边为基准的正确测绘成果。在实际工作中,为便于存储、管理和批量处理数据,通常对测站数据进行单独保存,先按“测站点名+定向点名称+年月日”来命名文件后进行数据获取,如保存文件名为“S2M1091212.dat”,若出现错误,仅对该文件的错误数据进行处理,最后将处理后的成果叠加合成,形成测区数字地形图测绘成果
10、。4批量处理通常,在批量处理前,首先求2个平移参数、1个旋转参数,然后编写一个小程序,自动完成地形图错误改正。4.1EXCEL处理以南方CASS为例,将扩展名为.dat的CASS原始文件重命名为EXCEL5的逗号分割文件.CSV,然后打开该数据文件,并在第一行插入新行。在单元格A1、B1输入坐标变换后平移基点的参数值,即实际测站的坐标,如A1= 144.065,B1=10.000,单元格C1输入六十进制的旋转角,逆时针旋转为正、顺时针为负,并在D1单元格转换为弧度,D1单元格转换代码为:D1=IF(C10,-RADIANS(INT(ABS(C1+INT(ABS(C1-INT(ABS(C1*10
11、0/60+(ABS(C1*100-INT(ABS(C1*100/ 36,RADIANS(INT(C1+INT(C1-INT(C1*100/60+ (C1*100-INT(C1*100/36在F2至J2单元格进行以下操作,生成坐标变换后的CASS格式数据,见图11。F2=A2;G2=B2;H2=$A$1+(C2-“X”*COS($D$1-(D2-“Y”*SIN($D$1I2=$B$1+(C2-“X”*SIN($D$1+(D2-“Y”*COS($D $1;J2=E2“X”、“Y”为坐标变换前平移基点的坐标值,即全站仪设置的测站坐标。计算完后,重命名为逗号分割的EXCEL文件.CSV,并删除单元格A
12、E列的数据。将生成的.CSV文件扩展名改为CASS格式,用于CASS软件批量展点。4.2LISP处理通过上述分析过程,编制了错误处理的LISP程序6-7。该程序采用人机交互方式,采用坐标输入方式或捕捉方式,依次输入测站设置坐标、定向点设置坐标、测站实际坐标、定向点实际坐标后,自动完成图形的改正。处理前要锁定控制点图层和其它正确信息图层。(DEFUN C:ZBBH(COMMANDUCS(setq P1(getpointn设置测站坐标:(setq P3(getpointn设置定向点坐标:(setq P2(getpointn实际测站坐标:(setq P4(getpointn实际定向点坐标:(setq
13、 a1(angle p1p3计算错误定向边坐标方位角(setq a2(angle p2p4计算正确定向边坐标方位角(setq xzj(-a2a1计算以弧度为单位的旋转角(setq dta(*xzj57.2957795计算以十进制度为单位的旋转角(SETQ S9(SSGETX选择元素(COMMANDBLOCKTUP1S9以错误测站为基点制作随文件图块(COMMANDINSERTTUP211dta以实际测站为基点进行图形转换5结语通过直观、可视化的坐标变换分析,不仅能帮助学生和工程技术人员灵活运用知识,提高发现问题、分析问题和解决实际问题的能力,还能在应急工程地形图测绘工作控制测量后置条件下,进行
14、小区域数字地图的接边拼接,将在全站仪、GPS-RTK数字测图无控制条件下,为数字地形图拼接发挥重要作用。参考文献1吴向阳.城镇独立坐标系转换方法探讨J,测绘通报,2000,(1:33-34.2韩剑虹,王振国,毛卫民,等.地方坐标系与1980西安坐标系之间的转换J,城市勘测,2021,(3:78-80. 3杨国清,祝国瑞,喻国荣,等.可视化与现代地图学的发展J,测绘通报,2004,(6:40-42.4杨明存.数字化测图在地籍补测中的两种应用技巧J,测绘通报,2006,(9:67-68.5葛蕴珊,陈微.Excel在科研与工程中的应用M,北京:中国林业出版社,2003.6彭维吉,彭秋云,等.Auto
15、CAD平台下不同坐标系图形数据的转换J,城市勘测,2007,(3:40-41.7吴永进,林美樱.AutoLISP&DCL基础篇M,北京:中国铁道出版社,2003 .图9EXCEL坐标变换数据处理Total Station Digital Mapping Station Error Analysis of theVisual ProcessingPENG Wei-ji1,PENG Qi-juan1,ZHU Ming-jian2(1.Yellow River Conservancy Technical Institute,Kaifeng City,Henan Province475000;2.Ma
16、pping Product QualitySupervision Station of Henan Province,Zhenzhou City,Henan Province450052Abstract:At mapping the production and the teaching process,it usually occurs stations,directional point coordinate set and the actual position is inconsistent,at the same time,an error occurred topographic
17、map.Through error analysis,applied principles of plane coordinate transformation,AutoCAD-based graphics platform for intuitive visualization of computer processing,list processing code of EXCEL and lisp program for batch processing errors.This method works in the Emergency Control Survey topographic
18、 maps post has been widely used in surveying and mapping work.Key words:Total Station;Mapping;Error;Visualization;ProcessYuanshangdu Field Archaeological Surveying and MappingCHAO Chun-hao,LI Yi(Beijing Institute of Surveying and Mapping,Beijing100038,ChinaAbstract:This paper descusses Yuanshangdu field archaeological Survey.The methods and forms of plans,elevations and sections are analyzed.It also discusses the similarities and differences between topographic survey and the archaeological survey.Key words:archaeological survey;plan;elevation;section(上接第32页