摘 要：全站儀目前已經(jīng)成為測(cè)繪領(lǐng)域重要的測(cè)量?jī)x器，特別是在地形圖碎部測(cè)量中，它以速度快、操作簡(jiǎn)單、成圖方便的優(yōu)點(diǎn)在測(cè)量界得到了廣泛應(yīng)用。但是，如果在操作過(guò)程中出錯(cuò)，造成的重復(fù)工作量也是極大的。本文采用了計(jì)算機(jī)編程的方法來(lái)解決在全站儀碎部測(cè)量過(guò)程中將坐標(biāo)值輸反造成的測(cè)量坐標(biāo)與真值之間的解算問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：VB6.0；全站儀；三維坐標(biāo)；數(shù)據(jù)解算
全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（Electronic Total Station），是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。
隨著全站儀的普及，全站儀在地形圖測(cè)繪工作中得到了廣泛的應(yīng)用。在已知平面控制網(wǎng)點(diǎn)上安設(shè)儀器，后視另外已知平面控制網(wǎng)點(diǎn)，便可完成設(shè)站，設(shè)站完成后便可進(jìn)行碎部點(diǎn)的測(cè)量。如果在全站儀設(shè)站過(guò)程中將坐標(biāo)的X、Y值輸反，在地形圖測(cè)繪過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)，只有在地形圖測(cè)繪完成后，將全站儀內(nèi)的碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)展繪到成圖軟件上才會(huì)發(fā)現(xiàn)。
X、Y值輸反后測(cè)量出的碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)值到底與該碎部點(diǎn)的真實(shí)三維坐標(biāo)值存在什么樣的關(guān)系呢？我們假設(shè)在A點(diǎn)安設(shè)全站儀，B點(diǎn)作為后視點(diǎn)，C點(diǎn)是我們的目標(biāo)點(diǎn)，在X、Y值輸反的情況下，A點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離、天頂距、高差以及后視點(diǎn)、設(shè)站點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的水平角都是正確的，也就是說(shuō)在這種情況下我們測(cè)得的C點(diǎn)高程是沒(méi)有問(wèn)題的，剩下的就是X值與Y值得關(guān)系了。
我們知道我們由A點(diǎn)測(cè)量C點(diǎn)的坐標(biāo)的過(guò)程是這樣的：
Cx=Ax+△x
Cy=Ay+△y
其中△x=lAC×cosαaAC
△y=lAC×sinαAC
也就是說(shuō)只要找出在X、Y值輸反情況下測(cè)得的A-C的方位角與正常情況下測(cè)得的A-C之間的方位角之間的關(guān)系就可接算出正確的碎部點(diǎn)坐標(biāo)。
αAC=Αba+βBAC±180°
�。ㄔ谒鶞y(cè)水平角為左角的情況下，上式成立。）
我們假設(shè)在X、Y輸反的情況下得到的A、B、C點(diǎn)分別為A’、B’、C’。
根據(jù)A’、B’、C’三點(diǎn)的平面坐標(biāo)我們可以反算它們之間的水平距離及方位角。
βB`A`C`= αA`C`-αB`A`±180°
根據(jù)以上公式，我們便可求出正常情況下A點(diǎn)到C點(diǎn)的方位角 。
αAC=αBA+βB`A`C`±180
另lA`C`=lAC
根據(jù)求得的αAC和lAC即可求出相應(yīng)的坐標(biāo)增量，從而求出C點(diǎn)的正確坐標(biāo)。通過(guò)VB6.0能夠很好的實(shí)現(xiàn)上述解算過(guò)程。
首先我們編程實(shí)現(xiàn)根據(jù)兩點(diǎn)坐標(biāo)反算方位的函數(shù)，函數(shù)內(nèi)容如下：
Public Function direct（px1 As Double， py1 As Double， px2 As Double， py2 As Double） As Double
If （py2 - py1） >= 0 And （px2 - px1） > 0 Then direct = Atn（Abs（（py2 - py1）） / Abs（（px2 - px1）））
If （py2 - py1） > 0 And （px2 - px1） < 0 Then direct = Pi - Atn（Abs（（py2 - py1）） / Abs（（px2 - px1）））
If （py2 - py1） < 0 And （px2 - px1） > 0 Then direct = 2 * Pi - Atn（Abs（（py2 - py1）） / Abs（（px2 - px1）））
If （py2 - py1） <= 0 And （px2 - px1） < 0 Then direct = Atn（（（py2 - py1）） / （（px2 - px1））） + Pi
If （py2 - py1） > 0 And （px2 - px1） = 0 Then direct = Pi / 2
If （py2 - py1） < 0 And （px2 - px1） = 0 Then direct = 3 * Pi / 2
End Function
在程序中根據(jù)上述函數(shù)首先求出αA`C`、αB`A`以及αB`A`，再根據(jù)以下公式求出αAC
βB`A`C`=αA`C`-αB`A`±180°
αAC=αBA+βB`A`C`±180
最后在程序里根據(jù)以下公式求出最終的C點(diǎn)正確坐標(biāo)。
△x=lAC×cosαAC
△y=lAC×sinαAC
Cx=Ax+△x
Cy=Ay+△y
下面以一個(gè)實(shí)際例子來(lái)說(shuō)明程序運(yùn)行過(guò)程及結(jié)算結(jié)果：
在Q1（3966947.745，20567254.362，183.5）點(diǎn)支設(shè)全站儀，后視點(diǎn)Q4（3967070.213，20567350.114，181.3），共觀測(cè)HB1、HB2、HB3、HB4、HB5 共5個(gè)碎部點(diǎn)。
HB1，3966919.202，20567296.396，183.269
HB2，3966894.958，20567318.871，183.110
HB3，3966862.615，20567391.897，182.958
HB4，3966781.122，20567533.938，182.583
HB5，3966746.157，20567577.353，182.435
解算后的碎部點(diǎn)坐標(biāo)為：
HB1，3966981.652，20567216.522，183.269
HB2，3966997.615，20567187.572，183.110
HB3，3967060.681，20567138.568，182.958
HB4，3967178.868，20567025.216，182.583
HB5，3967212.566，20566980.81，182.435
實(shí)驗(yàn)證明該程序解算后的碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)完全正確，利用Vb6.0進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的方法來(lái)解決全站儀碎部測(cè)量過(guò)程中坐標(biāo)值輸反造成的碎部點(diǎn)測(cè)量值與真值之間的解算是可行的。
參考文獻(xiàn)：
[1]李曉娥，張慶勇.利用VB編程實(shí)現(xiàn)全站儀數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，17.
關(guān)鍵詞：VB6.0；全站儀；三維坐標(biāo)；數(shù)據(jù)解算
全站儀，即全站型電子速測(cè)儀（Electronic Total Station），是一種集光、機(jī)、電為一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器，是集水平角、垂直角、距離（斜距、平距）、高差測(cè)量功能于一體的測(cè)繪儀器系統(tǒng)。因其一次安置儀器就可完成該測(cè)站上全部測(cè)量工作，所以稱之為全站儀。
隨著全站儀的普及，全站儀在地形圖測(cè)繪工作中得到了廣泛的應(yīng)用。在已知平面控制網(wǎng)點(diǎn)上安設(shè)儀器，后視另外已知平面控制網(wǎng)點(diǎn)，便可完成設(shè)站，設(shè)站完成后便可進(jìn)行碎部點(diǎn)的測(cè)量。如果在全站儀設(shè)站過(guò)程中將坐標(biāo)的X、Y值輸反，在地形圖測(cè)繪過(guò)程中很難發(fā)現(xiàn)，只有在地形圖測(cè)繪完成后，將全站儀內(nèi)的碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)展繪到成圖軟件上才會(huì)發(fā)現(xiàn)。
X、Y值輸反后測(cè)量出的碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)值到底與該碎部點(diǎn)的真實(shí)三維坐標(biāo)值存在什么樣的關(guān)系呢？我們假設(shè)在A點(diǎn)安設(shè)全站儀，B點(diǎn)作為后視點(diǎn)，C點(diǎn)是我們的目標(biāo)點(diǎn)，在X、Y值輸反的情況下，A點(diǎn)到C點(diǎn)的水平距離、天頂距、高差以及后視點(diǎn)、設(shè)站點(diǎn)與目標(biāo)點(diǎn)之間的水平角都是正確的，也就是說(shuō)在這種情況下我們測(cè)得的C點(diǎn)高程是沒(méi)有問(wèn)題的，剩下的就是X值與Y值得關(guān)系了。
我們知道我們由A點(diǎn)測(cè)量C點(diǎn)的坐標(biāo)的過(guò)程是這樣的：
Cx=Ax+△x
Cy=Ay+△y
其中△x=lAC×cosαaAC
△y=lAC×sinαAC
也就是說(shuō)只要找出在X、Y值輸反情況下測(cè)得的A-C的方位角與正常情況下測(cè)得的A-C之間的方位角之間的關(guān)系就可接算出正確的碎部點(diǎn)坐標(biāo)。
αAC=Αba+βBAC±180°
�。ㄔ谒鶞y(cè)水平角為左角的情況下，上式成立。）
我們假設(shè)在X、Y輸反的情況下得到的A、B、C點(diǎn)分別為A’、B’、C’。
根據(jù)A’、B’、C’三點(diǎn)的平面坐標(biāo)我們可以反算它們之間的水平距離及方位角。
βB`A`C`= αA`C`-αB`A`±180°
根據(jù)以上公式，我們便可求出正常情況下A點(diǎn)到C點(diǎn)的方位角 。
αAC=αBA+βB`A`C`±180
另lA`C`=lAC
根據(jù)求得的αAC和lAC即可求出相應(yīng)的坐標(biāo)增量，從而求出C點(diǎn)的正確坐標(biāo)。通過(guò)VB6.0能夠很好的實(shí)現(xiàn)上述解算過(guò)程。
首先我們編程實(shí)現(xiàn)根據(jù)兩點(diǎn)坐標(biāo)反算方位的函數(shù)，函數(shù)內(nèi)容如下：
Public Function direct（px1 As Double， py1 As Double， px2 As Double， py2 As Double） As Double
If （py2 - py1） >= 0 And （px2 - px1） > 0 Then direct = Atn（Abs（（py2 - py1）） / Abs（（px2 - px1）））
If （py2 - py1） > 0 And （px2 - px1） < 0 Then direct = Pi - Atn（Abs（（py2 - py1）） / Abs（（px2 - px1）））
If （py2 - py1） < 0 And （px2 - px1） > 0 Then direct = 2 * Pi - Atn（Abs（（py2 - py1）） / Abs（（px2 - px1）））
If （py2 - py1） <= 0 And （px2 - px1） < 0 Then direct = Atn（（（py2 - py1）） / （（px2 - px1））） + Pi
If （py2 - py1） > 0 And （px2 - px1） = 0 Then direct = Pi / 2
If （py2 - py1） < 0 And （px2 - px1） = 0 Then direct = 3 * Pi / 2
End Function
在程序中根據(jù)上述函數(shù)首先求出αA`C`、αB`A`以及αB`A`，再根據(jù)以下公式求出αAC
βB`A`C`=αA`C`-αB`A`±180°
αAC=αBA+βB`A`C`±180
最后在程序里根據(jù)以下公式求出最終的C點(diǎn)正確坐標(biāo)。
△x=lAC×cosαAC
△y=lAC×sinαAC
Cx=Ax+△x
Cy=Ay+△y
下面以一個(gè)實(shí)際例子來(lái)說(shuō)明程序運(yùn)行過(guò)程及結(jié)算結(jié)果：
在Q1（3966947.745，20567254.362，183.5）點(diǎn)支設(shè)全站儀，后視點(diǎn)Q4（3967070.213，20567350.114，181.3），共觀測(cè)HB1、HB2、HB3、HB4、HB5 共5個(gè)碎部點(diǎn)。
HB1，3966919.202，20567296.396，183.269
HB2，3966894.958，20567318.871，183.110
HB3，3966862.615，20567391.897，182.958
HB4，3966781.122，20567533.938，182.583
HB5，3966746.157，20567577.353，182.435
解算后的碎部點(diǎn)坐標(biāo)為：
HB1，3966981.652，20567216.522，183.269
HB2，3966997.615，20567187.572，183.110
HB3，3967060.681，20567138.568，182.958
HB4，3967178.868，20567025.216，182.583
HB5，3967212.566，20566980.81，182.435
實(shí)驗(yàn)證明該程序解算后的碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)完全正確，利用Vb6.0進(jìn)行計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)的方法來(lái)解決全站儀碎部測(cè)量過(guò)程中坐標(biāo)值輸反造成的碎部點(diǎn)測(cè)量值與真值之間的解算是可行的。
參考文獻(xiàn)：
[1]李曉娥，張慶勇.利用VB編程實(shí)現(xiàn)全站儀數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2005，17.
