图根导线的测算方法介绍及改进意见

图根导线的测算方法介绍及改进意见

摘要:图根导线在地形图根控制测量中取到了至关重要的作用,由于实际的作业环境千变万化,布设导线的形式就不是一成不变的,但是我们要选择最优化的方案来解决问题,尽可能地提高图根点的精度。

关键词:图根导线施测内业计算环形附合导线

导线测量是建立小区域平面控制网最常用的一种方法,导线的布设等级有多种,要根据测区面积、现有控制点情况、测量服务对象的具体要求来选择。本文介绍图根导线测量。

1 图根导线在地形图根控制测量中的重要性

地形图根控制测量采用的方法有小三角测量、导线测量和GPS测量。随着光电技术的不断发展,全站仪在测绘领域中得到广泛应用,导线测量已作为地形图根控制测量的主要方法,导线因只需要相邻导线点互相通视,受通视要求的限制较小(和小三角测量比较),图形非常灵活,选点时可以根据具体情况随时改变。特别适用于地物分布较复杂的建筑区,视线障碍较多的隐蔽区和带状地区(公路、铁路、隧道等)的控制测量。

RTK(GPS)测量,比导线测量更灵活,更快捷,是目前正在推广使用的新方法。但是由于受地理条件的限制,在建筑物密集区、受到光电信号干扰区或者植被茂密区卫星信号接收不到,在一定程度上受到局限,加之设备价格昂贵,成本较高,因此只能在有条件的情况下采用此法。在不能使用RTK进行图根测量时,导线测量能克服以上问题,解决实际工作中的困难。

2 图根导线的布设与施测

2.1图根导线的布设

图根导线的布设形式有闭合导线、附合导线和支导线。

闭合导线是从一条已知边的一个点出发,经过若干个导线点,最后又回到起始点,形成一个闭合的多边形称为闭合导线。

附合导线是从一条已知边的一个点出发,经过若干导线点,附合到另一条已知

边的一个点上,形成伸展的折线称为附合导线。

支导线是从一条已知边出发,经过各导线点后,既不回到起始点,也不附合到另一已知点,形成一直伸的导线称为支导线。

2.2图根导线的施测方法与技巧

图根导线在具体的实施过程中布设何种形式,主要还是取决于当地的地形条件,更高级控制点的数量和位置。在这些已知控制点的基础上,根据实际的地形条件,选择布置合适的导线形式,然后进行导线的外业观测和内业计算。导线的外业工作包括测角和边长丈量。具体针对不同的导线形式,采用不同的观测方法。

闭合导线在水平角度测量过程中,除了已知点有三个观测方向,其它点上都只有两个方向,针对有三个观测方向的采用方向观测法,其余方向上一律采用测回法进行观测。最后可以根据几何多边形的图形条件来检核测角的精度是否达到要求。特别需要加以注意的是,为了计算方便,我们在施测的过程中,统一都测内角。

附合导线的水平角测量,不论是在已知点上还是在导线点上,都只有两个方向,所以所有的角都是采用测回法来进行,最后根据方位角的推算方法就可以检核测角精度是否达到要求,为了计算方便,我们在施测的过程中统一测左角,或者统一测右角。

支导线的水平角测量,在已知点和导线点上都只有两个方向,都采用测回法来进行观测,由于布设成支导线没有检核的条件,顾我们施测过程中对各点上的左、右角都进行观测,通过圆周角来检查测角的粗差并以此同时提高精度。

导线边长的测量可以使用多种方法,根据设备的不同有钢尺量距、光电测距仪测距,因为钢尺量距受到地形条件的限制,目前已经逐渐被全站仪光电测距给取代。要提高测距精度,可以进行往返多次精测,最后取平均值的方法。

3 图根导线的内业计算

导线测量的最终目的是得到各导线点的坐标,由此需要根据外业观测量来推算各点的坐标,即进行导线的内业计算。

3.1闭合导线的内业计算步骤:

先对观测的水平角进行检查,看是否满足精度要求,在这个过程中可以通过几何多边形的图形条件来完成,(1)计算出角度闭合差

(2)计算出角度闭合差的限值

(3)角度闭合差的分配:当小于时,精度合格,可以进行角度闭合差的分配。

(4)推算各边的坐标方位角

(5)计算各边的坐标增量

(6)坐标增量闭合差的计算及调整

导线存在坐标增量,反映了导线没有闭合,出现了导线全长相对闭合差,用表示,导线愈长,误差累积愈大,不能用来衡量导线的精度,通常用导线全长相对闭合差K来衡量导线的精度,K一般不超过,若超限,应首先重测边长,因为角度已经平差过,对坐标增量的影响相对较小。

坐标闭合差的调整消除观测结果与理论的不符值,采取的措施是将坐标增量闭合差反符号并与边长成比例分配到各边的坐标增量中。

(7)根据已知点的坐标和改正后的坐标增量推算出各点的坐标

3.2附合导线的内业计算

在附合导线的内业计算过程中,与闭合导线相同之处不在讲述,重点介绍不同之处:

角度闭合差的计算不同:

若外业观测角都为左角时:

若外业观测角都为左角时:

附合导线的坐标闭合差的计算也不同。

3.3支导线的内业计算

支导线由于即没有角度检核的条件,又没有坐标检核的条件,因此就没有办法进行方位角闭合差和坐标闭合差的计算及分配,只能进行简单的比较,由于它没有严格的检核条件,所以布设支导线主要用于图根导线布设的图根点不能满足测图时,对测站点进行增补的一种方法,考虑到精度的影响,所以要求只能延伸两级,具体的计算如下:

首先对单个角度进行分配,在观测过程中,我们对角度进行了左、右角的观测,左右角之和与圆周角比较,进行简单的分配,然后检查边长情况,若往返边长相对误差不超限,取边长的平均值作为最后的结果,利用坐标正算就可以计算出各点的

坐标。

3.4几种图根导线的优缺点及改进措施

在闭合导线中,进行角度闭合差的平差时,参与分配的角度是多边形的全部内角,把角度测量过程中出现的不符值平均分配到各内角中,这里特别要加以注意的是,在已知点上测了一个连接角,这个不参与角度闭合差的分配,在坐标计算时是当作不存在误差,而实际的作业过程中是不可避免地存在误差,但不能通过角度闭合差和导线全长相对闭合差来检核的准确性,由此的准确与否,在进行坐标的推算过程中取着非常重要的作用,若误差较大时,会使整条闭合导线发生一个旋转(如下图所示),最终影响各导线点坐标的准确性,由于没有办法检核的准确性,所以布设成闭合导线存在一定的弊端,我们在实际的操作过程中,只能对角增加观测的测回数,在该点上安置仪器时减小对中误差并且精确地瞄准目标,尽量减小测定该角的误差,更准确地测出该角。

附合导线就不会出现前面闭合导线的问题,在标准附合导线中,两个连接角都参与角度平差,坐标闭合差的出现可以近似地看作是由于测边误差引起的,测角误差已经分配了,对坐标无影响。

支导线由于本身就没有检核的条件,所以布设成这种形式的精度不高,只能作为一种测站点增补的方法,并且要严格控制只能延伸两级。

从以上情况可以看出,三种导线的布设形式,当高级已知控制点的精度相同时,布设成附合导线能很好的把测角过程中出现的误差和量边当中存在的误差很好地进行分配,布设成闭合导线时由于定向角没有参与角度闭合差的分配,会使整个导线出现一定角度的旋转,导致坐标误差较大。支导线主要是对测站点进行增补。在已知条件允许的情况下,我们尽可能地布设成附合导线,这样能更准确地测算出导线点的坐标,但是在有两个已知点的情况下,只能布设成闭合导线时,我们可以进行一些改进,可以布设成附合在两个已知点上的闭合导线,可以把它称作环形附合导线,来避免前一种闭合导线的不足,导线的形式如下图所示,这样既可以满足测角检查,又可以满足边长测量的检查。对角度进行平差时,采用闭合导线的方法来完成,对于坐标进行平差时,当作附合导线来完成,这样就可以克服闭合导线连接角不能检查的缺陷,同时又能很好地根据已知条件解决实际问题。

4 结语

针对以上三种导线的内外业工作进行介绍,我们可以看出在有条件的情况下,优先选择布设成附合导线,当高级控制点数量较少时,必须布设成闭合导线时,我们可以采取一些灵活的办法,布设成附合在两个已知点上的闭合导线来克服闭合导线的弊端,同时又能兼顾实地的实际情况。

参考文献