全站仪数据采集方案一.docx
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全站仪数据采集方案一
一、前言
本作业指导书是针对我校全站仪控制测量的特点和作业需要编写的，服务范围是常用施工平面控制网、平高控制网和控制点加密。
使用本指导书进行测量作业，应遵守《工程测量规范（GB50026-2007）》、《GBT12898-2009国家三、四等水准测量规范》、《CJJT8-2011城市测量规范》等规程规范。
如校方有特殊要求的，按校方要求执行。
二、准备工作
（一）收集资料
1、广泛收集测区及其附近已有的控制测量成果和地形图资料。
控制测量资料包括成果表、点之记、展点图、路线图、计算说明和技术总结等。
成果精度指三角网的高程、测角、点位、最弱边、相对点位中误差；水准路线中每公里偶然中误差和水准点的高程中误差等。
3、准备相应的规范：
《城市测量规范》、《工程测量规范（GB50026-2007）》、《国家三、四等水准测量规范》、
4、了解测区的交通，气象、地质情况。
例如了解地质情况，用以考虑埋石深度；雾季、雨季的起止时间，，以确定适宜的作业时间。
（二）、现场踏勘
携带收集到的测区地形图、控制展点图、点之记等资料到现场踏勘。
踏勘主要了解以下内容：
1、着重踏勘增加了哪些建筑物，为控制网图上设计做准备。
2、调查测区内交通现状，以便确定合理的高程测量方案
3、现场踏勘应作好记录。
（三）、技术设计
技术设计是根据工程建设项目的规模和测量精度的要求及合同、业主的要求，结合测区自然地理条件的特征，设计最佳布网方案和观测方案，保证在规定期限内多快好省地完成生产任务。
1、技术设计必须包括下列主要内容：
（1）任务概述：
说明工程建设项目的名称、工程规模、来源、用途、测区范围、地理位置、行政隶属、任务的内容和特点、工作量以及采用的技术依据。
（2）测区概况：
说明测区的地理特征、居民地、交通、气候等情况，并划分测区困难类别。
（3）已有资料的分析、评价和利用：
说明已有资料的作业单位、施测年代、采用的技术依据和选用的基准；分析已有资料的质量情况，并作出评价和指出利用的可能性。
（4）平面控制：
说明控制网采用的平面基准、等级划分以及各网点或导线点的点号、位置、图形、点的密度、已知点的利用与联测方案；初步确定的觇标高度与类型、标石的类型与埋设要求；观测方法及使用的仪器。
（5）高程控制：
说明采用的高程基准及高程控制网等级，附合路线长度及其构网图形，高程点或标志的类型与埋设要求；拟定观测与连测方案，观测方法及技术要求等。
（四）、控制网图上设计
依据工程设计意图及其对控制网的精度要求，拟定合理布网方案，利用测区地形地物特点在图上设计一个图形结构强的网形。
（五）、检校仪器
按规范要求在控制测量作业前对准备使用的仪器和配套的器具进行检定和校准。
三、埋建测量标志
（一）、选点
选点是把图上设计的点位落实到实地，并根据具体情况进行修改。
边角网点选在通视良好、交通方便、地基稳定且能长期保存的地方。
视线要避开障碍物。
对于能够长期保存、离施工区较远的点要考虑到图形结构和便于加密。
（二）、建标、埋点
1、埋设地面标石是将灌制好的嵌有金属中心标志的标石浇筑埋设于地面，其过程是：
挖基坑，坑底要整平夯实，再填砂石捣固，浇底层混凝土树标石并浇筑混凝土。
2、基岩层上或坚硬的混凝土路面上，可以直接钻孔，将刻有中心标志的胀锚螺栓打入孔内。
四、全站仪控制测量
（一）、全站仪控制测量注意事项
全站仪用于控制测量，可以将测水平角、竖角、斜距一次进行。
同时还可以测量平距、高差用来检核计算，在已知点上还可以测量各观测点的坐标作为平差中的近似坐标。
全站仪测控制应注意以下几点要求：
1、用于控制测量的全站仪的精度要达到相应等级控制测量的要求。
2、测量前要对仪器按要求进行检定、校准；出发前要检查仪器电池的电量。
3、必须使用与仪器配套的反射棱镜测距。
4、在等级控制测量中，不能使用气象、倾斜、常数的自动改正功能，应把这些功能关闭，而在测量数据中人工逐项改正。
5、测量前要检查仪器参数和状态设置，如角度、距离、气压、温度的单位，最小显示、测距模式、棱镜常数、水平角和垂直角形式、双轴改正等。
可提前设置好仪器，在测量过程中不再改动。
6、角度观测应遵守下列规定：
观测应在成象清晰、稳定的条件下进行。
晴天的日出、日落和中午前后，如果成象模糊或跳动剧烈，不应进行观测；
7、观测前应凉置仪器30分钟，让仪器温度与外界温度基本一致后才能开始观测。
观测过程中仪器不宜受日光直接照射；
8、仪器照准部旋转时，应平稳匀速；制动螺旋不宜拧得过紧；微动螺旋应尽量使用中间部位。
精确照目标时，微动螺旋最后应为旋进方向。
9、观测过程中，仪器气泡中心偏离值不得超过一格。
当偏移值接近限值时，应在测回之间重新整置仪器。
10、观测必须按规范要求进行，观测成果应做到记录真实,字迹工整，注记明确，观测要求及各项限差均应符合规范规定。
11、观测完后，应立即检查记录，计算各项观测误差是否在限差范围内，确认全部符合规定限差方可离去，以免造成不必要的返工与重测。
（每小组应至少有一名熟悉内业的同学，以便能迅速的检查数据是否超限）
12、内存记录用作数据计算，手工记录以便检核各项差。
（二）、测站上观测工作顺序
1、安置全站仪
（1）先将脚架安放在测站上，使脚架顶部大致水平，脚架头中心大致对准测站中心；把仪器固定在脚架上，移动脚架的两个脚，使地面测站标志中心与对中器中心大致重合；
（2）通过升降脚架使圆水准气泡居中，松开仪器连接螺丝，移动仪器，使地面测站标志中心与对中器中心精确重合，拧紧连接螺丝。
（3）用仪器脚螺旋精确整平仪器：
先将长水准管与两脚螺旋平行，调整这两个脚螺旋使水泡居中；再使长水准管垂直于这两个脚螺旋的连线方向，调整第三脚螺旋，使气泡居中。
以上对中、整平过程可能要反复进行，直到精确对中，且旋转照准部在各个方向上，长水准管气泡居中。
（4）量取仪器高度、觇标高度（注意量取的位置）、温度、气压。
2、角度观测
角度观测一般采用方向观测法进行，方向观测法一测回的操作步骤如下：
（1）将仪器照准零方向，配置好度盘；
（2）顺时针方向旋转照准部1～2周后精确照准零方向，读水平角数值；
（3）顺时针方向旋转照准部，精确照准1方向，读数。
继续顺时针方向旋转照准部依次观测2、3、4……N方向，最后闭合至零方向。
以上观测为上半测回。
（4）纵转望远镜，逆时针方向旋转照准部1～2周后，精确照准零方向，读数（重合两次、读数两次）。
（5）逆时针方向旋转照准部，按上半测回观测的相反次序N……3、2、1观测至零方向。
以上操作为一测回，当方向数小于四个时，可不闭合至零方向。
3、距离观测
（1）测线宜高出地面和离开障碍物1.3m以上，以减小折光影响。
（2）测线避免通过发热体（如散热塔、烟窗等）和较宽水面上空。
（3）测站应避开受电、磁场干扰的地方，应离开高压线5m以外。
（4）测距时避免背景部分有反光物体。
（5）在大气稳定和成像清晰的条件下观测，雾、雨、雪天气不宜观测。
（6）避免爆晒、淋湿仪器，严禁照准头对向太阳。
（7）测站、镜站不准离人；手机、对讲机应远离测线使用。
（8）同时测量干湿温度、气压。
（9）仪器高和棱镜高的量取位置一定要正确。
仪器高是标面至测距仪示高点的高度；棱镜高是标面与棱镜中心（镜框上有标志线）的高度，不是测垂直角（或天顶距）照准的觇牌标志线的高度。
4、记录检查
如有需要重测（或补测）的，应马上重（补）测，重测注意事项如下：
（1）重测一般应在基本测回（即规定的全部测回）完成以后，对全部成果进行综合分析，作出正确的取舍，并尽可能分析出影响质量的原因后再进行。
切忌不加分析，片面地、盲目地追求观测成果的表面上合格，以致最后得不到良好的结果。
（2）因对错度盘、测错方向、读错记错、碰动仪器、气泡偏离过大、上半测回归零差超限以及其它原因未测完的测回，都可以立即重测，并不算重测的测回数。
（3）一测回中2C互差超限或化归同一起始方向后，同一方向值各测回互差超限时，重测超限方向并联测零方向（起始方向的度盘位置与原测回相同）。
因测回互差超限重测时，除明显孤值外，原则上应重测观测结果中2C值最大和最小的测回。
（4）一测回中超限的方向数大于测站方向总数的1/3时，应重测整个测回。
（5）若零方向的2C互差超限或下半测回的归零差超限，则应重测整个测回。
（6）在一个测站上重测的方向测回数超过测站上方向测回总数的1/3时，应重测全部测回。
（7）基本测回成果和重测成果都要汇总于记簿中，每一测回只取一份合格成果。
5、通知镜站，仪器装箱，清点物品，搬站。
（三）、综合导线测量（平面、高程）
导线测量的作业包括图上设计、选点、建标、测水平角、测垂直角、测距及检查计算。
使用的是全站仪。
操作具体过程与前面有关测距、测角部分的要求相同。
导线测量注意事项：
（1）导线的边长、两结点间点的个数都必须满足规范要求。
（2）应在每一个导线点上安置仪器，每一条边都要往返双向观测。
（3）按相应等级水平角测量的测回数和限差要求测量导线点至前、后两点间的水平角，在结点上大于两个方向。
（4）按相应等级垂直角测量的测回数和限差要求测量导线相邻两点间的垂直角。
（5）观测斜距,逐项改正计算平距；直接测量的平距、高差可以用来检核。
（6）每站应测量温度（一、二等需要测干、湿温）、气压。
（7）测前、测后各量1次仪器高和觇牌高，2次互差不得超过2㎜。
（四）、导线测量精度指标要求
1、《城市测量规范》（CJJ8－99）
表1：
光电测距导线的主要技术要求
等级
闭合环或附合导线长度（Km）
平均边长（m）
测距中误差（mm）
测角中误差（″）
导线全长相对闭合差
三等
15
3000
≤±18
≤±1.5
≤1/60000
四等
10
1600
≤±18
≤±2.5
≤1/40000
一级
3.6
300
≤±15
≤±5
≤1/14000
二级
2.4
200
≤±15
≤±8
≤1/10000
三级
1.5
120
≤±15
≤±12
≤1/6000
表2：
导线测量水平角观测技术要求
等级
测角中误差（″）
测回数
方位角闭合差（″）
DJ1
DJ2
DJ6
三等
≤±1.5
8
12
－
≤±3
四等
≤±2.5
4
6
－
≤±5
一级
≤±5
－
2
4
≤±10
二级
≤±8
－
1
3
≤±16
三级
≤±12
－
1
2
≤±24
注：
n为测站数
表3：
水平角方向观测法的各项限差（″）
经纬仪型号
光学测微器两次重合读数差
半测回归零差
一测回2c较差
同方向各测回较差
DJ1
1
6
9
6
DJ2
3
8
13
9
DJ6
-
18
-
24
注：
当观测方向的垂直角大于±3º时，该方向2倍照准差的变动范围，可按相邻测回同方向进行比较，手簿中注明。
表4：
垂直角观测的测回数与限差
平面等级
项目
二、三等
四等，一、二级小三角
一、二、三级导线
DJ1
DJ2
DJ2
DJ6
DJ2
DJ6
测回
中丝
4
2
4
1
2
三丝
2
1
2
-
1
垂直角测回差″
10
15
15
25
15
25
指标差较差″
表5：
图根光电测距导线测量的技术要求
比例尺
附合导线长度（m）
平均边长（m）
导线相对闭合差（″）
测回数DJ6
方位角
闭合差
测距
仪器类型
方法与测回数
1：
500
900
80
≤1/4000
1
≤±40
（n为测站数）
Ⅱ级
单程观测
1次
1：
1000
1800
150
1：
2000
3000
250
表6：
图根三角高程技术要求
仪器
测回
垂直角、指标差较差（″）
对相观测高差、单向两次高差较差（m）
多方向推算的高程较差（m）
附、闭合差
（m）
DJ6
1
≤25
≤0.4S（Km）
≤0.2等高距
±40
2）、测区测图的最大比例尺为1：
1000时，一、二、三级导线的平均边长及总长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定的2倍。
导线平均边长较短时，应控制导线边数，但不得超过表5－1相应等级导线长度和平均3）、边长算得的边数；当导线长度小于表5－1规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。
4）、导线宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大。
当附合导线长度超过规定时，应布设成结点网形。
结点与结点、结点与高级点之间的导线长度，不应大于表5－1中规定长度的0.7倍。
当导线网用作首级控制时，应布设成环形网，网内不同环节上的点不宜相距过近。
五、导线控制测量内业计算
（一）、资料准备
（1）画出平面控制网的示意图，标上真实点名，并标出已知点、已知方向和固定边。
（2）把已知数据、观测等级等抄记在示意图上。
（3）从水平角观测测站平差数据中抄取每个点各个方向的方向观测值，写在示意图上。
（二）、坐标计算的基本公式
1．坐标正算
根据直线起点的坐标、直线长度及其坐标方位角计算直线终点的坐标，称为坐标正算。
如图6-10所示，已知直线AB起点A的坐标为（xA，yA），AB边的边长及坐标方位角分别为DAB和αAB，需计算直线终点B的坐标。
直线两端点A、B的坐标值之差，称为坐标增量，用ΔxAB、ΔyAB表示。
由图6-10可看出坐标增量的计算公式为：
（5-1）
根据式（5-1）计算坐标增量时，sin和cos函数值随着α角所在象限而有正负之分，因此算得的坐标增量同样具有正、负号。
坐标增量正、负号的规律如表5-1所示。
表5-1坐标增量正、负号的规律
象限
坐标方位角α
Δx
Δy
Ⅰ
0˚～90˚
＋
＋
Ⅱ
90˚～180˚
－
＋
Ⅲ
180˚～270˚
－
－
Ⅳ
270˚～360˚
＋
－
则B点坐标的计算公式为：
（5-2）
例5-1已知AB边的边长及坐标方位角为
，若A点的坐标为
，试计算终点B的坐标。
解根据式（5-2）得
2．坐标反算
根据直线起点和终点的坐标，计算直线的边长和坐标方位角，称为坐标反算。
如图5-1所示，已知直线AB两端点的坐标分别为（xA，yA）和（xB，yB），则直线边长DAB和坐标方位角αAB的计算公式为：
（5-3）
（5-4）
应该注意的是坐标方位角的角值范围在0˚～360˚间，而arctan函数的角值范围在－90˚～＋90˚间，两者是不一致的。
按式（5-4）计算坐标方位角时，计算出的是象限角，因此，应根据坐标增量Δx、Δy的正、负号，按表5-5决定其所在象限，再把象限角换算成相应的坐标方位角。
例5-2已知A、B两点的坐标分别为
试计算AB的边长及坐标方位角。
解计算A、B两点的坐标增量
根据式（5-3）和式（5-4）得
二、闭合导线的坐标计算
现以图5-2所注的数据为例（该例为图根导线），结合“闭合导线坐标计算表”的使用，说明闭合导线坐标计算的步骤。
1．准备工作
将校核过的外业观测数据及起算数据填入“闭合导线坐标计算表”中，见表5-1，起算数据用单线标明。
2．角度闭合差的计算与调整
（1）计算角度闭合差如图5-2所示，n边形闭合导线内角和的理论值为：
（5-5）
式中n——导线边数或转折角数。
由于观测水平角不可避免地含有误差，致使实测的内角之和
不等于理论值
，两者之差，称为角度闭合差，用fβ表示，
（5-6）
（2）计算角度闭合差的容许值角度闭合差的大小反映了水平角观测的质量。
各级导线角度闭合差的容许值fβp见表2和表8，其中一般图根导线角度闭合差的容许值fβp的
（5-7）
如果
＞
，说明所测水平角不符合要求，应对水平角重新检查或重测。
如果
≤
，说明所测水平角符合要求，可对所测水平角进行调整。
（3）计算水平角改正数如角度闭合差不超过角度闭合差的容许值，则将角度闭合差反符号平均分配到各观测水平角中，也就是每个水平角加相同的改正数vβ，vβ的计算公式为：
（5-8）
计算检核：
水平角改正数之和应与角度闭合差大小相等符号相反，即
（4）计算改正后的水平角改正后的水平角βi改等于所测水平角加上水平角改正数
（5-9）
计算检核：
改正后的闭合导线内角之和应为（n－2）×180˚，本例为540˚。
本例中fβ、fβp的计算见表5-1辅助计算栏，水平角的改正数和改正后的水平角见表6-6第3、4栏。
3．推算各边的坐标方位角
根据起始边的已知坐标方位角及改正后的水平角，按式（5-18）和式（5-19）推算其它各导线边的坐标方位角。
本例观测左角，按式（5-19）推算出导线各边的坐标方位角，填入表5-1的第五栏内。
计算检核：
最后推算出起始边坐标方位角，它应与原有的起始边已知坐标方位角相等，否则应重新检查计算。
4．坐标增量的计算及其闭合差的调整
（1）计算坐标增量根据已推算出的导线各边的坐标方位角和相应边的边长，按式（6-1）计算各边的坐标增量。
例如，导线边1-2的坐标增量为：
用同样的方法，计算出其它各边的坐标增量值，填入表5-1的第7、8两栏的相应格内。
（2）计算坐标增量闭合差如图5-3a所示，闭合导线，纵、横坐标增量代数和的理论值应为零，即
（5-10）
实际上由于导线边长测量误差和角度闭合差调整后的残余误差，使得实际计算所得的
、
不等于零，从而产生纵坐标增量闭合差Wx和横坐标增量闭合差Wy，即
（5-11）
（3）计算导线全长闭合差WD和导线全长相对闭合差WK从图5-3b可以看出，由于坐标增量闭合差Wx、Wy的存在，使导线不能闭合，1-1′之长度WD称为导线全长闭合差，并用下式计算
WD=
（5-12）
仅从WD值的大小还不能说明导线测量的精度，衡量导线测量的精度还应该考虑到导线的总长。
将WD与导线全长∑D相比，以分子为1的分数表示，称为导线全长相对闭合差WK，即
（5-13）
以导线全长相对闭合差WK来衡量导线测量的精度，WK的分母越大，精度越高。
不同等级的导线，其导线全长相对闭合差的容许值WKP参见表5-3和表5-4，图根导线的WKP为1/2000。
如果WK＞WKP，说明成果不合格，此时应对导线的内业计算和外业工作进行检查，必要时须重测。
如果WK≤WKP，说明测量成果符合精度要求，可以进行调整。
本例中Wx、Wy、WD及WK的计算见表5-1辅助计算栏。
（4）调整坐标标增量闭合差调整的原则是将Wx、Wy反号，并按与边长成正比的原则，分配到各边对应的纵、横坐标增量中去。
以vxi、vyi分别表示第i边的纵、横坐标增量改正数，即
（5-14）
本例中导线边1-2的坐标增量改正数为：
用同样的方法，计算出其它各导线边的纵、横坐标增量改正数，填入表5-1的第7、8栏坐标增量值相应方格的上方。
计算检核：
纵、横坐标增量改正数之和应满足下式
（5-15）
（5）计算改正后的坐标增量各边坐标增量计算值加上相应的改正数，即得各边的改正后的坐标增量。
（5-16）
本例中导线边1-2改正后的坐标增量为：
用同样的方法，计算出其它各导线边的改正后坐标增量，填入表5-1的第9、10栏内。
计算检核：
改正后纵、横坐标增量之代数和应分别为零。
5．计算各导线点的坐标
根据起始点1的已知坐标和改正后各导线边的坐标增量，按下式依次推算出各导线点的坐标：
（5-17）
将推算出的各导线点坐标，填入表5-1中的第11、12栏内。
最后还应再次推算起始点1的坐标，其值应与原有的已知值相等，以作为计算检核。
表5-1闭合导线坐标计算表
点号
观测角
（左角）
改正数
″
改正角
坐标方位角α
距离D
/m
增量计算值
改正后增量
坐标值
点
号
Δx/m
Δy/m
Δx/m
Δy/m
x/m
y/m
1
2
3
4=2+3
5
6
7
8
9
10
11
12
13
1
335°24′00″
201.60
+5
+183.30
+2
-83.92
+183.35
-83.90
500.00
500.00
1
2
108°27′18″
-10″
108°27′08″
683.35
416.10
2
263°51′08″
263.40
+7
-28.21
+2
-261.89
-28.14
-261.87
3
84°10′18″
-10″
84°10′08″
655.21
154.23
3
168°01′16″
241.00
+7
-235.75
+2
+50.02
-235.68
+50.04
4
135°49′11″
-10″
135°49′01″
419.53
204.27
4
123°50′17″
200.40
+5
-111.59
+1
+166.46
-111.54
+166.47
5
90°07′01″
-10″
90°06′51″
307.99
370.74
5
33°57′08″
231.40
+6
+191.95
+2
+129.24
+192.01
+129.26
1
121°27′02″
-10″
121°26′52″
500.00
500.00
1
335°24′00″
2
∑
540°00′50″
-50″
540°00′00″
1137.80
-0.30
-0.90
0
0
辅
助
计
算
－）
＜
三、附合导线坐标计算
附合导线的坐标计算与闭合导线的坐标计算基本相同，仅在角度闭合差的计算与坐标增量闭合差的计算方面稍有差别。
1．角度闭合差的计算与调整
（1）计算角度闭合差如图5-4所示，根据起始边AB的坐标方位角
及观测的各右角，按式（5-18）推算CD边的坐标方位角
。
写成一般公式为：
（5-18）
若观测左角，则按下式计算：
（5-19）
附合导线的角度闭合差fβ为：
（5-20）
（2）调整角度闭合差当角度闭合差在容许范围内，如果观测的是左角，则将角度闭合差反号平均分配到各左角上；如果观测的是右角，则将角度闭合差同号平均分配到各右角上。
2．坐标增量闭合差的计算
附合导线的坐标增量代数和的理论值应等于终、始两点的已知坐标值之差，即
（5-21）
纵、横坐标增量闭合差为：
（5-22）
图5-4所示附合导线坐标计算，见表5-2。
表5-2附合导线坐标计算表
点
号
观测角
（右角）
改正数
改正角
坐标方位角
α
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