测绘仪篇(1)

【关键词】测绘仪器；特性；应用

我国的地质事业在社会主义经济快速发展的今天，地质工作取得了越来越多的进步，在地质工作中，需要的专业技术是非常精深的，需要科学人员具备严谨的科学态度，当然更重要的是要同保持地质工作与时俱进的技术。在科学高速发展的今天，测绘仪器的和测绘技术方法都得到了很大的改善。测绘也的发展一定意义上促进了地质业的进步。我国地大物博，需要勘测的地质环境多种多样，在地质工作中，地址测绘特别重要，很多地质工作都是依据地址测绘来实现的，所以测绘需要的技术手段必须能够满足任何测绘需求，当代测绘仪器在测绘工程中的应用有以下几个方面。

1.在采用数字化技术对原图进行处理

测绘工程的关键在于绘制，绘制的原图是将实际地理事物通过科学数据绘制的原图数据，测绘中绘制出的原图要确保它的准确和符合专业，过去的年代，进行工程测绘，也是需要原图绘制的，但是当时原图绘制的技术都是采用人工进行手工处理相关数据，再绘制出来，最大的缺点是成图效率低，准确性低，在现在的测绘工作中，原始的测量方式已经不符合现今测绘对技术的要求，现今的测绘工程，以高精准的数字技术，在对原图的绘制和数据处理中，既能保证效率又能保证精度，所以数字化技术的应用对现代的测绘工程有着非常重要的地位。

地理信息系统，简称GIS，测绘时进行数据原图的处理必不可少，只要保证需要对原有地图进行数字化处理，反映原始地图，保持精度和等比例尺绘制就可以，进行这些操作的仪器可以选用数字化仪进行数字化工作。使用方法有以下三种，包括扫描矢量化、手扶跟踪数字化和GPS数据输入三种方法，通过计算机工作的是手扶式跟踪数字化而比较落后的是数字化仪及相关软件，因为它的输入方法很落伍，速度也不快，效率很低。扫描矢量化的目的是确定物体的空间位置，它是通过扫描仪进行扫描，并将扫描得到的图像进行输入，最后进行矢量跟踪，而进行定位。

GPS输入是依据GPS技术手段准确的对地面事物进行定位，每个事物处在地球表面都会有它所在的位置，这个位置，通过GPS手段反映出的就是空间位置，以数字形式体现，最大的好处是它进入数据库不需要其他的转换，直接就能加以利用。目前通过GPS发展的RTK技术可以不间断的为流动站提供需要的定位数据。因为RTK技术的先进在于实时性、精准性，所以它能够精确到厘米，通过将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量，流动站的GPS接收机再利用0TF（运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。

绘制数字化原图有它自身的作业流程，由于MAPCAD软件扫描矢量化输入方法有图像清晰、编辑方便、易于转换等特点，由于一般外设精度都能满足，所以再绘制地形图时，精度的把控需要有专业人员进行实时跟踪和输出，这就需要加强对作业人员和专业内业人员提高专业技能，并熟练操作和提高对工作的态度。作业人员要严格按矢量化方案作业，这样才能保证原图件的准确度和高质量的超过国家对测绘行业的规范规定。同时，外业作业时，进行实地测点和内业图像数字化一定要有效结合。测绘工程的好坏直接影响原图在工程中的应用，做好各种图像处理好各种符号图层、线型符号库设计等的操作既能节省项目经费，又能使图像简单易懂，且整洁美观。

2.数字化绘图

2.1数字化绘图的特性

数字化绘图在测绘工程中，表现的优越性是明显超过其他绘图方式的，大体分为几个方面。

（1）数字化绘图拥有多种用途，由于在测绘工程中，需要的数据不尽相同，所以需要反映的数据需要不同的比例来绘制，比例尺的大小决定事物的详尽程度，只要得到大比例尺的数字化原图就可以在此基础上进行补充，得到不同专业人员需要的地形图原图。数字化绘图只需要简单的对比例尺进行设定，就可以方便高效的提取有效的数据，而以往的平板绘图法，需要手工的方式，更具不同的比例尺，重复的绘制相同的原图，费事耗力。

（2）数字化绘图还有精度高的优点：在进行外业测绘时，数字化成图系统在采集数据时，全站仪能够自动采集现场地形测样点的三维坐标，并自动生成存储，采集过后进行内业处理时，不仅保持了数据精度的准确也能避免作业人员操作失误带来的风险，这样可以减少操作人员的数量，省时省力，为外业测绘节省了人工成本，缩短了生产周期，及时为客户提供高质无误的服务。

（3）便于保存管理及更新方便：数字化产品既可以存储在软盘上，也可以通过绘图仪绘在所需的图纸上，线条、线划粗细均匀，注记、字体工整，图面整齐、美观。且便于修改，能更好地保证图形的现势性和不变形性，避免重复测绘造成的浪费，增加地形图的实用性和用户的广泛性。

2.2外业数据的采集

进行外业数据采集的过程中，对测样点数据采集人员要准确应用地物代码，以免在内业成图时出现错误；在对现场测绘开始时，专业工作人员需要严格按照要求对测站点进行检查，在自动成图作业时，跑尺人员应具备严谨的工作态度，按照专业操作规程进行跑尺测绘，尽可能的确保能完整地描述地形地貌的特征点，必须通过绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系，测量坎子时，要量取坎子比高，坎下也要进行地形点采集。当一个测区完成后，如果有必要可把数据备份。

2.3绘制内业数据处理

无论是工程进程各阶段的测量工作，还是不同工程的测量工作，都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析。

3.工程测量中的数字摄影测量技术

数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法。就摄影测量本身而言，从测绘的角度上来看数字摄影测量还是利用影像来进行测绘的科学与技术；而从信息科学和计算机视觉科学的角度来看，它是利用影像来重建三维表面模型的科学与技术，也就是在“室内”重建地形的三维表面模型，然后在模型上进行测绘。在当前的数字摄影测量技术中，主要是利于摄影机所得的图文影像，通过一定的软件对其进行分析处理，使其在计算机上表现出相应的数字模型，而后再利用专业软件将其绘制成数字地图。

4.总结

在测绘工程高速发展的今天，地质测绘工作非常重要，提升测绘水品，改良测绘条件增强测绘手段，研制新仪器，发展新科技，才能促进测绘工作的更好进行，为我国地质测绘事业的美好明天增添新的生机。 [科]

【参考文献】

测绘仪篇(2)

关键词：三维激光扫描仪；古建筑测绘；应用

引言

古建筑的艺术价值、文化价值及历史价值较高，是中国几千年来的文化沉淀和劳动人民智慧的结晶。随着社会经济的发展，人们对古文物建筑保护的重视度日益提升，在古建筑保护中，古建筑测绘是一项基本工作，具有深远的意义。随着科学技术的不断发展和计算机技术的发展，空间数据采集的手段和方法不断创新，三维激光扫描仪产生。作为空间数据获取的有效手段，它能够对事物的客观事实进行迅速的反映，对古建筑的测绘具有重要作用。

1三维激光扫描仪和古建筑测绘

1.1三维激光扫描仪的测量原理

三维激光扫描仪是新兴的测量技术，能够对大范围区域的信息进行高精度、直接、快速以及全天候的采集，它利用激光测距的原理，通过点云集密集的目标物表面的纹理信息、反射率和三维空间坐标对其空间进行三维记录。

1.2古建筑测绘

古建筑测绘是将测绘学直接应用于文化遗产保护领域，对建筑遗产进行记录、监测和保护。在古建筑保护中，对保护对象进行完整的测绘并存档，为日后的修复和重建提供参考依据是最基本的工作任务。传统的古建筑测绘所用到的测量工具是垂球、直尺和角尺等，最终获取的数据多用图纸和文字记录，对古建筑的现状和尺寸表达不准确，也容易出现遗漏，对后期的工作产生不利影响，造成资源的浪费。

2古建筑测绘中三维激光扫描仪应用的误区

2.1对三维激光扫描仪的精度认识存在误区

误差和错误不同，错误可以避免而误差是不可避免的。在多数情况下，物体的真实值无法知道，测量只是对某个量真值的描述，即使多次重复测量的平均值也只是接近真值。而精度和误差又是两个不同的概念，精度是在测量中误差分布的程度，即为概率；误差是测量值和真实值的差异。测量的精度高仅说明测量中误差分布的大小较为集中，并不是测量的误差值。在古建筑测绘中，数据的获取和二维线划图的精度，不仅受扫描仪精度的影响，点捕捉的误差、点云的厚度的因素也会对其造成影响。因此，在应用三维激光扫描仪进行古建筑测绘时，不能过分相信仪器的精度，应当对误差产生的来源进行细致的分析，从而确定结果的实际精度[1]。

2.2在测绘中不分对象追求高精度

测绘的目的是对事物的本质规律通过数据进行揭示。测绘的数据杂乱，隐藏着事物的内部规律。对繁乱的数据进行一定处理后才能对其中隐藏的信息和规律进行解读。揭示事物的内部规律是测量数据的原则，而过高的测量精度却掩盖了规律性，反而对测绘数据的处理造成不利影响，增加了数据处理的难度和复杂性；测量的精度过低又无法反映事物内部的规律。在平面图的绘制中，一般要求测绘的精度达到5mm即可，精度过低无法反映对象的本来面目，精度过高则是对资源的浪费。因此，在进行古建筑测绘时，应当对其内部的规律进行分析，从而确定测量的精度。

2.3仪器代替手工测绘

三维激光扫描仪在古建筑测绘中的应用，极大的提高了测绘的精度，特别是对于大尺寸的建筑。而对于屋檐、门窗等细小构建的测量，由于扫描的分辨率和扫描精度的限制，利用三维激光扫描仪进行测绘无法达到精度要求；同时，利用三维激光扫描仪进行测绘，只能对有效距离内能够直观感受到的物体进行扫描，对于不易看见的物体采用扫描仪进行测绘，则会大大增加测绘的工作量；而且，相对误差用于衡量长度测量的误差，在细小构建的测绘中，相对于仪器测绘，手工测绘的精度更高。因此，在古建筑的测绘中，仪器测绘是对手工测绘的有效补充，而不能取代手工测绘[2]。

3古建筑测绘中三维激光扫描仪的应用

测绘实例：本次测绘以某文物考古研究所对福建武夷山市某祠堂利用三维激光扫描仪进行测绘为例（如图1）。该仪器扫描速度可达5万点/s，理论上最大测绘值为300m，扫描精度可达2mm，内置摄像机像素为500万，可对测绘目标的影像进行同步记录，为后期点云数据处理提供参考依据。

3.1对古建筑的数据进行采集

由于受到扫描盲区、物体遮挡等因素的影响，在进行数据采集时采取多方位、多测站的方式进行扫描。首先，对测量标靶和测站的位置和数量进行确定。测量标靶的位置依据“服务于下一个测站”的原则进行确定，尽量达到“多站兼顾”的效果，尽可能让多个测站能够对标靶的数据进行采集，从而降低后期数据处理的误差；测站的位置和数量则根据测量对象的数据需求、复杂度、外观及大小进行确定。本次测量中测量标靶和测站各设置8个，在设好测站和测量标靶后，根据测量对象的采光情况和特征进行扫描仪曝光度和精度的确定，让后进行建筑的数据采集[3]。

3.2对获取的测绘数据进行处理

由于受到现场实体间遮蔽和现场视角等因素的限制，在统一测站内三维激光扫描仪无法获得建筑全面的空间数据信息，因此，需要对建筑物进行多视角扫描，并将得到的各个视角的三维数据进行拼接处理，然后转换到同一坐标系中，此过程为点云数据的拼接。从而满足（1）中目标函数的旋转变换矩阵R、T和平移矢量T。f（R，T）＝min∑［R×pi＋T－qi］2（1）其中，需要变换的点云用pi和qi表示，从（1）中可以看出，其核心为求得坐标的变换参数，即旋转矩阵R和平移矢量T。受到测量对象被遮挡、行人和车辆等的影响，在利用三维激光扫描仪进行数据采集时会产生少量不规则、不清晰的点云，称之为噪点。后期CAD绘制图形以及计算机的存储器和系统资源都会受到噪点的影响，因此，需要对噪点进行处理（如图2）。

3.3利用CAD生成测绘图纸

古建筑测绘的目的是进行古建筑真实、客观的反映，得到反映古建筑遇原貌的图纸，并进行古建筑数据的存档，因此在测绘时应当保障采集数据的详细度和完整度，为后期的重建和修复提供可靠的参考依据。为了使得点云数据模型得到优化，应对拼接后的古建筑点云数据在Cyclone软件中进行处理，然后将点云数据模型通过Cloudworx插件导入CAD中进行切片处理，最后利用CAD根据点云数据和切片的特征进行绘图，得到祠堂的带点云数据的立面图，隐藏点云后得到最终的立面图。

3.4此次测绘的思考

在此次测绘中，采用了三维激光扫描仪，与传统的测绘相比，扫描仪从工作效率、测量的完整性以及精准度等方面都具有明显的优势。在本次测绘中，用“球形标靶”代替了传统的“黑白标靶”，进行数据处理时发现精度相比之下有了很大的提高，误差降低。同时，为了提升计算机数据处理的能力，采取了“分组处理、整合拼接”的方式，将测得的数据进行分组，分别进行拼接和去噪，然后利用CAD进行合并。

4结语

综上所述，作物古建筑测绘中的新型技术手段，三维激光扫描仪由于其高精确度、完整性和效率高等优势，在古建筑测绘中得到了广泛的应用，在古建筑的保护、修复和重建中具有重要意义。在实际的应用过程中发现，在点云数据转化为CAD图纸的过程中，其自动化程度较低，因此，应当加强相关研究，不断完善和创新测绘技术，促进中国传统建筑理论研究的发展。

参考文献

[1]白成军，吴葱.文物建筑测绘中三维激光扫描技术的核心问题研究[J].测绘通报，2012（01）.

[2]刘慎栋，张成林，徐耀汉，孔凡合，王文忠.三维激光扫描仪在土方量估算中的应用[J].测绘通报，2015（10）.

测绘仪篇(3)

关键词：测绘技术；矿山测量

Abstract: along with the rapid economic development of our country, computer application, satellite technology, electronic technology has followed the development, our country surveying and mapping instruments also played a huge role, and the related technical means also had the very big enhancement, formed the surveying and mapping instruments and surveying and mapping technology now the new system, this article mainly aims at the modern surveying and mapping instruments in technology and its application to the measurement of the mine was analyzed.

Key words: surveying and mapping technology; Mine survey

中图分类号：TD17文献标识码：A 文章编号：

1前言

随着电子技术和激光技术的发展，光电结合型的测绘仪器(如测距仪、全站仪、陀螺仪)对传统的测绘仪器方法产生了深刻的影响。矿山测量服务于矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段，为此矿山测量必须将先进的现代技术同矿山测量的实际工作、具体特点相结合，拓宽矿山测量的生存空间和业务范围，促进矿山测量的改进和发展，适应市场经济体制和矿山体制改革的需要。

2 现代测绘仪器、技术及其在矿山测量中的应用

2．1 全站仪及其在矿山测量中的应用

全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器是电子技术与光学技术发展结合的光电测量仪器、也是集测距仪、电子经纬仪优点于一体的、应用前途广泛的仪器。智能化的全站仪是集光、电、磁、机的最新科学成果，集测距、测角为一体的先进仪器。国际上先进的全站仪均以存储卡、内部存储器或电子手簿的方式记录数据，具有双路传输的通讯功能，能接收外部计算机的指令、由计算机输入数据，也能向外部计算机输出数据。目前国际上较先进的全站仪有 FI本索佳 SET030系列、10k系列全站仪，瑞士 Leica公司生产的TCR402全站仪等，我国目前有南方测绘仪器公司生产的KTS-440系列、KTS-550系列、智能型全站仪 NTS-662系列全站仪等。

全站仪由于兼具有经纬仪和测距仪的优点，且以数字形式提供测量成果，操作简便、性能稳定、数据可通过电子手簿与计算机进行通讯等优点，使其在矿山测量中得到了广泛的应用。地面控制测量、地形测量、工程测量、井下测量均可用全站仪进行。

以全站仪为代表的智能化、数字化仪器是矿山测量仪器今后的发展方向之一。基于全站仪和现代计算机技术可建立矿山三维数据自动采集、传输、处理的矿山测量数据处理系统，取代传统的手簿记录、手工录入、繁琐计算等大量的重复性的工作。此外，全站仪在矿山地表移动监测、矿区土地复垦工程实施、矿区施工等方面也都得到应用，既提高了效益，加快了速度，又保证了精度。

2．1．1 前方测角交会

以某开发矿业有限公司矿60万 t／a选矿厂工程为实例，来说明全站仪结合南方CASS成图系统在工程测量中的应用，使用的是瑞士 Leica公司生产的TCR402全站仪。

圈 1 前方测角交会法求P点坐标

如图1所示，A、 为坐标已知的控制点，P为待求点，在A、 两点已观测了角度 口和 b。

利用南方CASS成图系统，根据A、 两点坐标在桌面上绘制出A、两个点，连接 AB点得到 AB线段，然后分别以A点和点为基点旋转 口，b角(从图1中可直观地分辩方向)。使用ID命令选择交点P，就可以得出P点坐标了。如果图形有检校条件，可以进行坐标差的计算。如果在近似平差的情况下能满足需要，则可以在图形上进行平均计算并作出标记。

2．1．2 前方距离交会

如图2所示，A、 为已知坐标的控制点，P为待求点，在A、 两点已分别利用全站仪测量了距离S和 Sb。

图2 前方距离交会测P点坐标

同样可以利用南方CASS成图系统，根据A、 两点坐标绘制出A、 两个点，连接AB点得到AB线段，然后分别以A点和 点为圆心，以S。和 S 为半径作圆，则得到P点和P点 (对照现场的方位情况从图上可直观地分辩出P为所求点)。使用 ID命令选择交点 P，就可以得出P点坐标了。在实际工作过程中，通常会将前方测角交会与前方距离交会进行组合应用。

2．2 空间信息技术及其在矿山测量中的应用

2．2．1 空间信息简介

空间信息技术的核心和主体是“3s”技术，即遥感(Remote Sensing：RS)、全球定位系统(Global Po―sition―inn System GPS)、地理信息系统 (GrographieInforma―tion System：GIS)。

遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间，并积累了丰富的经验，航空遥感资料可作为矿区地形图测绘的资料来源，通过像片校正、目视判读、野外调绘等工作，完成地形图的测绘。较之传统的测图方法，利用遥感资料进行测图速度快、成本低、精度高，是一种应用极为广泛的测图方法。航天遥感在矿山测量中应用的关键理论与技术也正处于研究之中。应用遥感资料，可获取矿区实时、动态、综合的信息源，对矿区环境进行监测，为矿区环境保护提供决策支持。遥感资料用于找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面都已得到应用。

南方CASS成图系统在矿山测量中的应用主要是取代传统的地面测绘工作。如利用南方CASS成图系统进行矿区地表移动监测、水文观测孔高程监测、矿区控制网建立或复测、改造等。随着 GPS接收机性能价格比的不断上升，已成为现代矿山测量的一项重要支撑技术。

应用于矿区的地理信息系统称为矿区资料源环境信息系统(MRIES)。MREIS已成为矿山测录的重要发展方向。以矿区资源环境信息系统为平台，以各种测量技术为数据获取的途径，可以建立集数据采集、处理、管理、分析、输出于一体的自动化、智能化的技术系统，作为矿山可持续发展的决策支持系统。矿山测量工作是建立 MRRIS的前提性工作，而建立 MRRIS则是矿山测录发展的必然趋势。因此，南方CASS成图系统首先应用于矿山测量，建立矿山测量信息系统，然后以此为基础，建立矿区资源环境信息系统。

2．2．2 矿山南方CASS成图系统的建立

建立矿山南方CASS成图系统的目的，主要是建立高精度施工控制网，以便利用这些网点的坐标直接得到并能达到施工所需要的精度要求。在处理 南方CASS成图系统各种数据过程中，首先在 WGS-84坐标系中进行三维无约束平差，保证了南方CASS成图系统差分的相对定位精度。而且在各种坐标转换中，没有涉及到由 wGS 4坐标转换为我国参心坐标系的问题，因此，不会受到“转换参数”求定误差的影响。另外该网也没有与国家平面控制网联测，所以，也不会受到地面控制网测量误差的影响，仍然保持原来 南方CASS成图系统差分相对定位的高精度。因此，用这种方法所建立的独立坐标系工程平面控制网，经过一系列的数据处理和坐标转换，是能达到贯通测量和各种施工测量精度要求的。

空间信息技术是矿山测量的技术支撑和保证，以“3s”技术和其他测量仪器技术的有机结合，根据现场具体情况，对该网作以下设计：

(1)矿山测量主要是解决井下贯通和井下各种施工问题。所以网的布设必须以井(坑)口为主进行布设，以便向井下传递坐标。

(2)根据国家测绘局 1992年颁发的全球定位系统(GPS)测量规范以及矿山测量规范有关精度，确定该网为 D级，定位的方式为相对静态定位，网形结构为边连式。

2．2．3 惯性测量系统及其在矿山测量中的应用

惯性测量系统(Inertial Surveying System：ISS) 是一种导航定位技术，具有全天候、自主式、快速多能和机动灵活等优点，为大地测量、工程测量和矿山测量作业的自动化和全能提供了另一种新的技术手段。它是利用惯性导航的原理，以同时获取大地多种测量数据(经纬度，高程、方位角、重力异常和垂线偏差等)的一种技术系统。ISS可分为两大类：平台式系统和捷联式系统，ISS在测绘领域的主要应用目标包括：①控制测量，如对已有控制点的检核、加密、航测控制等；②管线监测、定位、地壳形变、地表沉陷观测；③井下定位，各种工程和建筑测量；④地震、重力测量，地球物理研究；⑤井筒和罐道梁的垂直性监测等。GPS／ISS组合系统是满足高精度导航和定位要求的发展方向之一。这种组合系统可使CPS与ISS的性能得到很多互补，能够以整体大地测量模型进行数据处理，同时确定三维坐标和大地水准面，使定位和导航的精度提高且稳定。

ISS在我国矿山测量中应用的工作尚未深入开展，以GPS+ISS组合系统应用于矿山测量则是较有发展前途的一项技术。

2．2．4 其他测绘新仪器新技术的应用

其他的现代测绘仪器如激光指向仪、陀螺经纬仪、数字式水准仪及相关的测绘技术等都在矿山测量中得到了应用，并以这些仪器技术为基础，形成了许多矿山测量的专用仪器，作为矿山测量应用的现代仪器和技术。

3.结束语

测绘仪篇(4)

关键词；全站仪；测量；误差；研究

中图分类号：F291.1文献标识码：A 文章编号：

前言

全站仪是一种光机电算一体化的高新技术测量仪，测距部分有发射，接收与瞄准组成共轴系统，测角部分由电子测角系统完成，是一种具有高精度，高效率，各种测量功能的外业数据采集设备，其大大减轻外业人员的劳动强度。

1.全站仪的测量原理

电子测距技术

电子测距的基本原理是利用电磁波在空气中传播的速度为已知这一特性，测定电磁波在被测距离上往返传播的时间来求得距离值。但是，这种直接测距的方法实现起来非常困难，当我们要求较高的测量精度时，对测量时间的要求很高，这在实践过程中是非常困难的。因此，我们在实际的测距过程中可以根据此原理采取改进的方法进行测距。在实际过程中主要用脉冲法：

测距使用的光源为激光器，它发射一束极窄的光脉冲射向目标，同时输出一电脉冲信号，打开电子门让标准频率发生器产生的时标脉冲通过并对其进行计数。

光脉冲被目标反射后回到发射器，同样产生一电脉冲，关闭电子门终止时标脉冲通过。徕卡

DI3000即是采用了脉冲法的测距原理，经过技术革新，脉冲法测距的精度得到了极大地提高。实践表明，其测量精度并不低于相位法测距的精度。

电子测角技术

电子测角，即角度测量的数字化，也就是自动数字显示角度测量结果，其实质是用一套角码转换系统来代替传统的光学读数系统。目前，这套转换系统有两类：一类是采用编码度盘的所谓“绝对法”测角，一类是采用光栅度盘的所谓“增量法”测角。光栅度盘测角原理光栅就是具有刻制成许多宽度和间隔都相等的直线条纹的光学器件，即它是由许多等间隔的透光的缝隙和不透光的刻划线所组成。光通过光栅时会产生光的衍射效应。用于透射衍射的光栅称为透射光栅，用于反射光衍射的光栅称为反射光栅。光栅有两个基本参数，一是

毫米长度范围内的条纹数，称为条纹密度；二是相临条纹之间的距离，称为间距。根据测量对象不同，有长度测量用的光栅，刻在一直尺上，称为直线光栅。另一种是用于角度测量的光栅，是在度盘径向按等角距离刻制的辐射状的径向光栅。如有两片参数相同的光栅重叠在一起，并使他们的栅缝间有较小的夹角，那么，在光照明下就会出现与光栅栅缝相垂直的明暗相间的条纹———莫尔条纹。

随着分析光栅对于度盘光栅的角移，便产生了莫尔干涉条纹在径向的移动，这种移动使得在某固定点上接受到的莫尔条纹的光强呈现正弦形的变化。若在该点上设置光电探测器进行光电转换。则会输出正弦电信号。正弦信号一周即为一个莫尔条纹宽m。这相应于分析光

栅和度盘光栅间相对移动一个栅距d.将正弦电信号经过放大，整形并由微分电路变成脉冲信号，则一脉冲就与一定的角度值相当。计算脉冲个数便得到角度。由此看出，光栅度盘的测角是在相对运动中读出角度的变化量，因此这种测角方法属于“增量法”的测角。

编码度盘测角原理。编码度盘类似于普通光学度盘的玻璃码盘，在此平面上分着若干宽度相同的同心圆环，而每一圆环又被刻制成若干等长的透光和不透光区，这种圆环称为编码度盘的“码道”。每条码道代表一个二进制的数位，有里到外，位数由高到低。在码道数目一定的条件下，整个编码盘可以分成数目一定，面积相等的扇形区，称为编码盘码区。处于同一码区内的各码道的透光区与不透光区的排列，构成编码盘的一个编码，这一码区所显示的角度范围，称为编码度盘的角度分辨率。为了读取各码区的编码数，需要编码度盘的码道一测设置光源。而在对应的码盘另一侧设置光电探测器。每一检测器对应一个光源。码盘上的发光二极管和码盘下的光敏二极管组成测角的读定标志。把码盘的透光和不透光，由光电二极管转换成电信号。以透光表示“1”，不透光表示“o”。这样码盘上每一格就对应一个二进制数，经过译码即成十进制数，从而能显示一个度盘上读出的方位或角度数值。因此，

编码度盘的测角方式为绝对法测角。

2.全站仪与RTK在城市测量中的应用

城市密集地区和小面积测区（GPS无法使用的测区），可以使用全站仪进行测绘，并用其相应的软件进行坐标计算，大大的提高了成果的精度和效率，比传统的测绘方法更加的快捷、方便。其原理是：以三角形的图形把它们连接起来，构成三角网每一个点设置一套棱镜，准确的观测三角形的内角，并至少测定三角网中的一条边的长度和方位角，用一定的投影计算公式，将这些观测成果化算到某一投影面上，使地面上的三角网转化为投影面上的三角网，以化算后的平面边长为起始边，用平面三角形的正弦定理，依次解算各个三角形，算出的所有边长；以化算后的平面坐标方位角为起始坐标方位角，用化算后的平面角，依次解算出各边的平面坐标方位角。算出各相邻点间的坐标增量。已知点的平面直角坐标和坐标增量，逐个求出平面直角坐标。

为能够满足城市测量的需求，以及在短时间内完成作业任务，使用RTK+全站仪可以满足这些需求，并且能够保持更好的精度。城市中高等级控制点距离远、不通视，普通等级点城市中破坏大、测量过程中通视不方便(车、人容易阻挡视线)。完全利用全站仪耗时间、

耗人力，无法快速测量。利用RTK+全站仪的方法可以很好的解决这些问题。在测区范围内利用RTK布设控制点、在RTK不容易到达或局限性较大的地方可在附近布设控制点在利用全站仪进行测量，这样可以快速完成各种测量任务切精度也可保证。在某学校的测量任务中，由于测区地形复杂、控制点离测区较远、恢复点附近高层建筑物多。使用了该方法进行楼点位恢复作业。在通过RTK测量中在受干扰较大的点位上，采取在其附近布设控制点然后利用全站仪进行了点位恢复，在开阔区域附近直接利用RTK进行了点位的恢复。然后又直接利用全站仪布导线在放点的方法进行了作业。在完成测量任务后对少数点利用静态GPS

接受机进行了长大6 0分钟的复测，结果表明利用RTK+全站仪的方法所放点位精度优于全站仪布导线放点位的精度。

3.全站仪在测图点位中误差分析测角误差分析

检验合格的全站仪水平角观测的误差来源主要有：仪器本身的误差(系统误差)。这种误差一般可采用适当的观测方法来消除或减低其影响，但在全站仪测图中对角度的观测都是半测回，因此，这里还是要考虑其对测角精度的影响。

在今后的若干年内，仪器的开发和使用将主要表现在软件技术中。在来全站仪的发展可能将有以下突破。 1)仪器采集数据的能力将加强。 2)仪器的自我诊断和改正能力将进一步完善，观测数据的精度将进一步提高。 3)仪器的实时处理数据的能力将提高，内置应用程序将增多。4)系统集成将受到开发者和使用者的关注。5)仪器间的数据直接交换和共享将成为现实，内业工作将更多的在观测的同时予以完成。

【参考文献】

［1］徐忠阳．全站仪原理与应用，出版社，2003．

测绘仪篇(5)

关键词：测绘仪器；管理；软件设计

引言：测绘在国民经济和社会发展中是一个不可或缺的一项计量事业。近年来，随着我国社会经济和现代化的不断发展，测绘在城市环境中的建设也发挥着越来越重要的作用，为地理基础信息的获得提供了重要的保障，那么随着我国经济水平和科技水平的高速发展，测绘技术也面临着重大的技术变革和创新，同时也充斥着前所未有的挑战。在信息科技现代化的今天，信息在社会的发展过程中已经占有一席之地，那么对信息进行有效的运用和管理不仅会大大提高企业的市场竞争力而且可以更多的满足市场的需求。那么，与此同时测绘行业只有更好的利用信息技术的发展，研制出适合自己发展的测绘管理信息系统，才能更加自信的面对来自社会各界的竞争压力。目前，在我国科技不断发展渐变的过程中，国内已经开发出许多实验室器材管理信息系统，在技术层面和应用结构方面都有着相当完善的理论管理，但在系统的建设管理方面并没有得到比较完美的推广和应用。

一、对于不同测绘仪器功能的需求分析

测绘仪器种类繁多，即使同一类型的仪器也包含着不同的名称，相同功能的仪器设备也有着不同的类型多样编码号，同一类型包含不同名称的仪器，同一名称的仪器还可以有多台不同编号的仪器。为能研制出符合客户需要的仪器软件，首先要获得勘测信息，如规章制度、统计报表等相关资料来了解整个仪器软件的管理情况。然后，取得仪器管理人员对软件功能的需求，进而划分不同的软件功能管理模块。最后，最以上步骤做出总结并对相关技术人员进行功能模块灌输，由相关责任人提出异议或者做出进一步的改进，从而得到功能发挥。那么具体操作方法有如下几项：

（1）对所有测绘仪器设备进行系统查询，以便迅速的获得此仪器的相关操作信息，包括仪器本身的操作状态和维修信息。

（2对测绘仪器设备使用情况进行明细清单，包括测绘仪器的借出时间，归还时间以及一台仪器对应相应的责任人，责任人进行负责以便及时统计仪器的损坏和维修状态。

（3）定期对仪器进行检查维修，明细每次检查情况及维修方法，需要列清每次检查维修的时间，问题原因等为下次检查做出数据参考。

（4）对仪器软件界面的系统管理，保持系统软件界面图形清晰简单明了，使技术人员更加直观的获取相关数据信息。

（5）在获取仪器中的各种信息时，要详细登记此仪器的出产厂家、仪器类型、型号以及购买时间等，完善落实仪器的保管。

那么如何更好更快的完成一套仪器管理系统，从而能减少仪器资源的浪费，此时就要抛弃传统的认知结构方式，如大量的采用纸张管理的模式，减少技术人员的数量等。使用计算机软件存储和查询功能能够更为现代、科学方便的提高仪器的管理效率。从而还可以有效的防止技术人员在工作出现不必要的失误等，由此看来计算机软件系统在对仪器管理上是具有一定科学性、效益性、节约性的。

二、对仪器管理的系统规划设计

（1）软件系统模块设计

测绘仪器管理系统要求仪器具有以下步骤：

a、仪器录入、借出、归还、维修、报废

b、仪器信息的查询、数据统计、数据分析、数据拷贝和数据保存

按照以上工作流程要求再结合实际业务的需求来进一步完善系统的逻辑板块，具体进行信息的数据划分等，把整个系统模块化，使每一个模块更加的细化、清晰。最后则把每一个模块统一的结合起来以更好的满足仪器的操作和客户的相应需求。

（2）系统模式设计

根据客户的需求来设置软件系统的信息结构，将可以得以实现的信息结构以及相关的抽象信息数据来构建相应的模型系统。利用“实体=联系”的方法。那么测绘仪器则围绕着信息管理系统的工作流程而展开，从新仪器的购买、使用、定期检测和维修等，最后将损坏的不可在进行维修的仪器进行报废，也就是根据整个系统的流程与各个技术工作子流程之间的相互联系来构建模型设计图。

（3）数据清单列项

数据清单的罗列应按照规整性、整体性、便于修改的原则来进行设计，尽量减小信息数据与软件程序之间的过于依赖性，同时也应顾及到便于修改和信息扩展之间的相互联系及一起储存数据系统的关联性。例如，以其所包含的基础信息（出厂日期，购买日期，维修频次等）、使用信息、用户信息等。按照整个程序来罗列出系统的数据清单和总提数据表格及仪器信息表。仪器信息表的内容主要包括：仪器的名称、仪器的序列号、条形编码、厂家品牌、购买日期、使用频率、是否借出、维修次数、以及说明性备注等详情信息。

（4）具体运用软件

运用红线划拨软件完成大比例尺度的征地、拆迁红线等，具体操作过程首先进行表坐标和红线面积的数字化量算，然后进行图文标注，最后得出十几所要求的比例出图，随之运用计算机软件地籍测图软件如CA、SS等完整标准制图。

三、测绘仪器系统的完成实现

根据客户的不同需求和对仪器系统的详细评估设计，主要进行了一下工作任务：

a、完成系统的输入和输出界面，明细每个任务板块的职责功能以便完成下阶段的设计任务。在数据的修改方面要做到结构优化、效率优先。

b、进行软件系统的详细设计首要环节就是系统的研制开发，这个环节要紧扣“功能”的需求，在功能完善的基础上尽可能的提高软件系统的操作性能。

c、系统检测，软件系统界面赢操作简单、图像直观，应与Windows保持统一的风格特征，那么对于整个软件系统的测试也操作步骤应从程序语法、输入输出、板块功能、界面设计等几个方面来检测，如检测完成没有问题出现则证明该系统初步完善，并能满足使用者的需求以便更好的完成工作。

结语：

在对测绘仪器进行系统软件化管理分析的基础上，能够提供一套较完善的信息管理系统，结合客户实际进行操作管理设计和建立测绘仪器管理系统。目的是更好的建立测绘仪器的资源管理，便于实现计量仪器系统开发和管理的科学价值，为相关技术人员的系统开发和操作方式提供相对的方便，并为测绘仪器在今后科学社会中的发展和实际生产效率的提高，并以此产生出生产效益做出薄弱的贡献。

参考文献：

[1]朱辉；周亚建；钮心忻；；数据库SQL注入攻击与防御研究[A]；2011年通信与信息技术新进展――第八届中国通信学会学术年会论文集[C]；2011年

[2]刘丽； 《Visual FoxPro数据库程序设计》教材改革[A]；探索的脚步――“十一五”北京高等教育教材建设论文集[C]；2010年

[3]姚彦辉；余锦松；；测绘仪器计量检定档案管理系统[J]；江西测绘；2005年S1期

[4]解晨；李明峰；徐燕；欧江霞；；基于二维码的测绘仪器设备管理系统设计[A]；2013年度江苏省测绘学会年会论文集[C]；2013年

测绘仪篇(6)

关键词 全站仪；数字绘图；碎部测量；误差

中图分类号TB2 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）104-0125-02

1 全站仪组成及特点

全站仪基本上包括以下部分：一是数据采集设备（电子测距、电子测角、数据处理系统、自动补偿设备等）；二是过程控制机（外用设备、微处理机等）。其工作特点有：1）快速准确地处理数据：仪器自带数据处理系统，能够快速并准确地处理空间数据，计算出放样点的方位角与该点到测站点的距离；2）快速定方位角：根据输入点的坐标值计算出放样点的方位角，并显示当前镜头方向与计算方位角的差值，将差值调为0，就确定了要放样点的方向，然后可以进行测距定位；3）自动测距：将棱镜对准全站仪的镜头，全站仪可以快速读出实测距离，与计算所得理论数据比较，根据二者的差值，判断棱镜应如何移动，移动幅度，至差值为0 时，棱镜所在位置即为放样点的实际位置；4）适应性强，在恶劣环境中，如雨天、潮湿、冲撞、尘土和高温等环境中也可以使用。由于全站仪体积小重量轻，操作灵活方便，较少受到地形限制，且不易受外界因素的影响。

全站仪应用于数字绘图的优势：1）精度保证——通过全站仪采集的数据以电子信息的形式体现，在对数据进行处理的过程中能够保证原始数据的精度不受影响，使得测量结果的精度能达到满意。对精度的保证符合目前科技进步的要求；2）数字化产品——与以往的测图相比，数字测图以数字地图为产品，比纸质地图更方便使用和更新，同时有利于对其进行深加工，输出方便，有利于建立地图数据库和地理信息系统；3）自动化作业——无论是记录、处理、成图、绘图，均实现自动化作业，方便用户提取所需信息。

2 全站仪在数字测图中的测量方法

数字测图中外业工作质量尤为重要，对最终结果影响最大。外业采集主要包括控制测量和碎部测量。本文主要研究全站仪碎部点数据采集，获取数字化成图所必需的数据信息，包括描述地图实体的空间位置和属性信息。

在完成控制测量后，由已测控制点开始进行碎部测量。通过全站仪对碎部点的点位信息进行采集的做法包括：在测站点上架设仪器，经建站、定向后，观测者照准定向点位上的棱镜，确定点位的坐标信息，同时编辑该点的属性信息记录到全站仪，另外还需要在草图上记录该点的连接信息。如果已经得到大半碎部点的坐标，下一步尽量通过软件中的各种测量法来获取另外各点的坐标，同时在软件所包含的各种功能帮助下最终成图。内业人员在外业提供的各点编码基础上，利用计算机进行展绘，由跑尺人员联系作业路线与点号编码，将所有的点进行连接；也可以在编码引导文件的帮助下，进行自动连接。将连接后所得到的图与实地进行比较，补充未测数据，最后通过计算机进行编辑，以形成完整的地形图。

对全站仪所测数据进行检验，通过计算机展绘出点位，与实物进行对比，如果二者存在较大差异，代表绘图过程中可能有操作不当之处，应该及时进行重测，避免错误的传播。或者在野外直接将全站仪与便携计算机连接，实时传输观测数据，同时添加地理属性和连接关系并随之成图，有效防止错误产生。

3 全站仪测量误差分析

全站仪测量误差来源主要包括：仪器误差、观测误差、以及环境影响带来的误差，现对这些误差分别进行分析。

首先是仪器误差，在测角中主要包括视准轴误差（通过四分之一法或读数法进行检验）、竖轴误差一般是由于仪器安置不正确造成的，横轴误差、竖轴误差可以由倾斜传感器进行校正；在测距中包括加常数误差、乘常数误差、周期误差。

其次是观测误差，在测距时主要包括对中误差（公式，表明对中误差对测角精度的影响与两目标之间的距离SAB成正比）、对点误差（二者应

第三是环境影响造成的误差，如大气折光（注意防止旁折光）、空气透光率、背景反射，电磁场干扰会对测距造成影响，因此在精确测距时需要进行气象改正，即输入实时气温、气压，自动修正测距结果；而大气的情况、温度变化会对测角产生影响，因此在观测时要注意使用遮阳伞，避免仪器出现不均匀变形。

另外如图1所示，单向高程测量误差由中误差平方关系式分析式中变量的范围：以竖角测量为例，测图中竖角的半测回中误差M半测=2M标，其中M标为全站仪的标称精度；其次对于大气垂直折光差，按照规范中所提到的，可知Mk=+0.05；另外对于仪器高i与目标高v，两次量取时二者之间的差值需要保持在3mm以内，根据误差传播定律同精度双观测求中误差公式则Mi=Mv= =±2.1mm；需要注意的是在城市数字测图中地形的起伏一般不会超过25°，一般取αv=25°，由于测图中地面点高程H的精度是相对于图根控制点而言的，即图根制点高程可视为真值，则MH=Mh 。

参考文献

[1]巩彬，李平，吴向阳.RTK配合全站仪在数字化测图中的应用[J].现代测绘，2009（4）.

[2]盛鸣.全站仪快速设站法在数字测图中的应用[J].科技资讯. 2011（4）.

[3]王伟国，韩雅芳，孙景云.全站仪常数引起的测量事故及其常数测定[J].科技创新导报， 2011（13）.

测绘仪篇(7)

关键词：全站仪;测绘;数据处理

Abstract: with the development of social economy, the city is no longer just big reconstruction of demolishing old buildings, urban design techniques using urban renewal, through the selectively to the urban environment internal functions, building, space, environment and other necessary adjustment and change, pay attention to the protection of historical and architectural and historical blocks and capture the city culture, and extended city inside information to guide urban development, restore the urban energy, improve the urban environment purpose.

Keywords: tachometer; Surveying and mapping; Data processing

中图分类号：G267文献标识码：A 文章编号：

1.引言

佛山名镇项目创造性地提出“神态、形态、生态、业态和生活状态的五态融合”，让古镇古城保护与开发既成为城市转型、产业升级的载体，更成为市民幸福生活的依托。改造规划中要求修复古建筑，恢复岭南文化街区，工程中一项很重要的前期工作就是将这些古建筑物的外墙立面测绘成图，以供设计规划参考。本单位承担了此项任务。

2．建筑立面图的施测方法

建筑立面图，是将建筑的不同侧表面，投影到铅直投影面上而得到的正投影图。它主要表现建筑的外貌形状，反映屋面、门窗、阳台、雨篷、台阶等的形式和位置，建筑垂直方向各部分高度，建筑的艺术造型效果和外部装饰做法等。一般分为正立面、背立面和侧立面，也可按建筑的朝向分为南立面、北立面、东立面、西立面等。

建筑立面图的测绘，最初级的方法是用竹竿和皮卷尺、铅垂球等来测量高度和长度等数据然后成图。随着精度及效率要求的提高，这样的初级方法早已被摒弃，现在常用的方法有全站仪测量、三维激光扫描仪测量和近景摄影测量。

常规全站仪测量，用带免棱镜测量功能的全站仪测量建筑物立面上特征点的三维坐标，通过计算机软件处理转换为建筑物立面平面上的坐标，编辑后得到建筑物立面图。

三维激光扫描测量，是利用三维激光雷达获取目标空间三维点坐标及灰度信息的一种高新测绘技术，它利用激光扫描装置自动、系统、快速获取对象表面的三维坐标，是一种高精度的测量手段，其单点定位精度在微米至厘米之间。激光扫描与传统的单点测量不同，可以获取被扫对象表面成千上万个空间点的三维坐标。相对于传统的文物测绘方式，三维激光扫描技术有如下优势：非接触式（无损，对文物和人均安全）；数据全面、生动；精度高；采集速度快；直观性及现势性强；可全天候作业等。

近景摄影测量，采用空间交会三角测量模型，在近距离（一般指100米以内）拍摄目标图像，经过加工处理，确定其大小、形状和几何位置的技术，是一种非接触性量测手段，不伤及测量目标，不干扰被测物的自然状态，瞬间获取被测物体大量的物理信息和几何信息，又基于严谨的理论和现代化的数据处理软件，可大大提高作业效率和测量精度。

3.方法选择

三种立面测量方法的优劣比较

结合测区的实际状况：测区面积近九千亩，其中需要测量立面的古建筑三百多间，分散在十几条窄小的街巷中，多数都很破旧，多有招牌雨蓬等异物遮挡，不适宜车辆通行和正面拍照，所以三维激光扫描测量和近景摄影测量两种方法显然都不适合，我们确定了用全站仪的无棱镜测量来完成这次立面测量工作。

4.外业测量

因为已有此片区现势性很好的1：500地形图，所以无需做控制，可以自由设站。开启全站仪的无棱镜模式，瞄准建筑物外墙的各个特征点测量其三维坐标。在狭小的街巷，人工无法通过望远镜瞄准目标，可以开启激光指示器瞄准。有的建筑立面由于有异物遮挡，或者是太高等原因，无法用一个测站测完，可以用多个测站完成，数据处理时再将多个测站的数据拼接。

外业测量中另一项重要的工作就是草图记录，以方便后期的图形编辑。如果象普通地形测量一样画草图记录,因为古建筑的复杂性而会非常费时。我们的做法是事先对需要测绘的古建拍照，然后将照片在photoshop下做腿色，抽稀等处理，再将照片打印出来作为草图，经过photoshop处理后的照片是黑白的，与彩色的照片比起来更方便记录,还可以节约打印耗材。

5.数据处理

测量完毕后将数据导出在CAD中处理，数据处理的重点就是如何将全站仪测得的平面图转化为立面图。

按普通的做法，展点后得到的是平面图，不是我们所需要的立面图。可以利用CAD2007自带的三维视图功能作旋转得到立面视图，但是经过旋转后的数据的点号注记也变成了一个点，无法目视判读，由于古建筑物的立面测量很精细，没有点号注记会给后面的图形编辑工作带来很大困难。有一个解决方法，将这些注记再导入到其它的软件处理，然后再导回CAD，不过这样会增加步骤降低效率。

通过以上分析，要得到立面图，需要对数据做下面三步处理：

图1立面示意图

建筑立面是个竖直方向的面，因此只要确定它的水平方向就可以确定这个立面，如图1

所示，确定了立面的X轴就可以确定这个立面了。我们确定立面的X轴的方法就是在测量时在这个立面上测2个水平方向的点，这两个点的连线即是立面的X轴。

确定了立面的X轴后，将数据的X轴旋转到立面的X轴。如图所示，这两个X轴是不一致的，如果不对数据做这步旋转处理，绘出来的立面图的X方向上的长度实际是 （θ为两个X轴的夹角）。

数据旋转完后，数据的Y轴垂直于立面，再交换数据的Y、Z坐标，将数据展开就得到了立面图。

6.CAD编程

以上过程比较繁琐，我们在AOTUCAD下编程处理，只要根据程序提示输入确定立面的两个点号，程序即可完成旋转，交换Y、Z坐标，展点等工作。

程序如下：

……

/*定向点号输入*/

(setq p1 (getstring "请输入房屋定向点号（左侧）:"))

(setq p2(getstring "请输入房屋定向点号（右侧）:"))

……

/*点号搜索程序*/

略……