全站仪大比例尺数字化测图精度分析和探讨

汪辉

【摘 要】本文依据误差传播理论，对影响全站仪平面精度和高程精度的误差进行推导和计算，并对三种常用精度指标的全站仪（2"级、6"级和10"级）测量平面精度和高程精度进行计算和分析，其结论可为全站仪大比例尺数字化测图提供参考。

【关键词】精度、中误差、比例尺、数字化测图

中图分类号： TG659 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）05-0074-002

【Abstract】Based on the error propagation theory，this paper deduces and calculates the errors that affect the plane and elevation accuracy of the total station and uses the three total stations （2"，6" and 10"）.The measurement plane accuracy and elevation accuracy are calculated and analyzed. The conclusions can provide reference for the large-scale digital mapping of the total station.

【Key words】Precision；Medium error；Scale；Digital map

随着电子技术和计算机技术的发展，现在野外数字化测图方法已成为大比例尺数字化测图的主要方法。野外数字化测图是利用全站型电子速测仪（简称全站仪）、全球导航卫星系统（简称GNSS）或其它测量仪器在野外对绘图信息进行数据采集，数据自动记录在电子手簿、磁卡或便携机内，然后在室内利用计算机对数据进行传输和处理，按一定的比例尺编辑绘制生成数字地形图。大比例尺地形图是指1：500～1：5000的比例尺地形图，其测图的特点是测区范围小、比例尺大、精度要求较高。随着数字化测图方法的应用，现在的野外碎部采集方法已由精度较高、施测方便的全站仪和GNSS代替了传统的经纬仪、水准仪、钢尺等。本文主要对利用全站仪进行野外大比例尺数字化测图的精度进行分析和探讨。

1 全站仪野外数字化测图地物点平面位置精度分析

地物点平面位置的精度可用地物点相对于邻近图根点的点位中误差（实地）来衡量。全站仪数字测图时地物点平面位置的误差主要受定向误差、对中误差、观测误差及棱镜中心与待测地物点不重合所带来误差的影响，其影响大小分别记为m定、m中、m测和m重。

因此，全站仪野外数字化测图地物点相对邻近图根点平面位置的点位中误差m物为

1.1 定向误差对地物点平面位置的影响

定向误差对地物点平面位置的影响可用下式计算

1.2 对中误差对地物点平面位置的影响m中

对中误差包括测站对中误差和定向对中误差，它通过对测角的影响而影响地物点平面位置。根据对中误差对测角的影响可推求得

式中，m1为仪器上光学对中器的对中误差，一般不超过5mm；D、D0意义同上。

1.3 观测误差对地物点平面位置的影响m测

全站仪野外数字化测图时，地物点坐標是根据所测量的距离和角度解算而得，因此观测误差主要包括测距误差和测角误差，根据误差传播理论，可推出m测（不考虑测站点起始误差）为

式中，A为测距仪固定误差，B为测距仪比例误差，m？茁为测角中误差。

1.4 棱镜中心与待测地物点不重合对地物点平面位置的影响m重

根据国家土地管理局地籍司编写出版的《地籍调查手册》中估算，此项误差的影响可控制在2cm之内，取m重=2cm。

一般情况下， ≤1.5，两个图根点之间的相对中误差mxy取2.0cm，分别代人式（6）、（7），得m定=2.1cm，m中=0.5cm。

根据不同的测距测角精度和观测平距，由式（8）计算出m测，并与上述的m定=2.1cm，m中=0.5cm，m重=2cm一起代人式（1），计算所得的地物点平面位置中误差列于表1中。

2 全站仪野外数字化测图地物点高程精度分析

全站仪野外数字化测图时，测角误差、测距误差、量测仪器高和目标高误差以及球气差是地物点高程的误差的主要来源。根据分析，全站仪通过设置参数对测距误差和球气差进行改正，此两项误差对地物点高程的影响大大降低，计算时可忽略不计。因此，可用下式来计算相对于邻近图根点地物点高程中误差

式中，mH为地物点高程中误差，D为测站至地物点间水平距离，mz为天顶距观测中误差，mi为仪器量测中误差，mv为目标高量测中误差。用钢尺量取仪器高和目标高时，中误差一般不超过0.5cm，取mi=mv=0.5cm，按式（9）计算地物点高程中误差列于表2。

3 结论

综合表1、表2可以得出，全站仪野外数字化测图在观测平距控制在300m以内时，即使用测距精度5mm+10×10-6d、测角精度10"最低精度的全站仪，所测地物点相对于邻近图根点实地的平面和高程中误差均可保证在4.5cm以内，在同样测距条件下，这样的精度是传统模拟法测图所达不到的。

全站仪野外数字化测图在数据采集、数据传输与处理、成果与图形输出及后期管理各阶段中，只有在野外数据采集阶段有误差，而在其它各个阶段中精度没有任何损失，与成图比例尺的大小也没有关系。这也是为什么测量精度要求较高的房地产测量、地籍测量及地下管网测量等项目目前均要采用野外数字化测图的主要原因。

【参考文献】

[1]国家测绘局人事司，国家测绘局职业技能鉴定指导中心.工程测量（技师版）[M].北京：测绘出版社，2009.06.

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