摘要：由于三維數(shù)字地形圖中的特征點和特征線都是三維的,在其上面可以查詢?nèi)我馓卣鼽c的平面坐標(biāo)和高程即三維坐標(biāo),使用十分方便。本文主要闡述全站儀采集三維數(shù)據(jù)的方法,重點分析了無棱鏡測量方法,指出其適用范圍。 

　　關(guān)鍵詞：全站儀測繪；三維地圖；無棱鏡測量 　 

　　三維數(shù)字地形圖已不是一個新概念,最早的三維數(shù)字地形圖是在二維數(shù)字地形圖的等高線和高程點上帶高程,即這類數(shù)字地形圖中只有等高線和高程點是三維的。后來以此為基礎(chǔ),又在一些不突出地表的地物如公路、河流等的特征點上注上高程值,使它們也變成三維的,從而使數(shù)字地形圖更加三維化。 

　　一、全站儀測繪三維數(shù)字地形圖技術(shù)研究進展 

　　目前,國內(nèi)外研究人員對數(shù)字地球、數(shù)字城市以及三維可視化技術(shù)有著比較廣泛的研究,而且從事這方面的研究人員也越來越多。但從事三維線劃數(shù)字地形圖的研究人員卻不多,三維線劃數(shù)字地形圖有其獨特的研究方法和實際意義。隨著數(shù)字地形圖在工程應(yīng)用中的深入,為了便于進行空間方面的量測和分析,人們對它表示地物和地貌的方法和精度提出了更高的要求。 　　 

　　二、全站儀采集三維數(shù)據(jù)的方法 

　　三維數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)的采集方法較多,全站儀采集是諸多方法中的一種(一般工作量比較大,要注意各種技術(shù)人員的密切合作,來提高工作的效率和質(zhì)量),該方法適用于大比例尺、精度要求高的三維空間數(shù)據(jù),且作業(yè)面積范圍較小的工程。本章主要從利用全站儀采集三維地物數(shù)據(jù)的方面進行研究,特別是地物的頂部特征點的采集,主要分為有棱鏡測量和無棱鏡測量兩種情況。三維地形數(shù)據(jù)采集包括兩個階段,一是外業(yè)采集,主要是利用全站儀采集地形點的三維空間數(shù)據(jù)(包括平面坐標(biāo)及高程)。由于受通視條件、勞動強度等因素的影響,只能采集地形特征點的三維空間數(shù)據(jù)(它一般是指山谷點、山脊點、洼地、山腳點、山頂?shù)鹊?。由于這些特征點的密度不夠和分布不均勻,這樣在對有些地區(qū)的地表高低起伏就很難精確地表示。二是內(nèi)業(yè)加密,就是將外業(yè)采集的數(shù)據(jù),通過內(nèi)插的方法對特征點的密度和分布進行有效處理,獲得分布均勻、密度適當(dāng)?shù)牡匦吸c及高程,使其更能詳細(xì)地反映地勢的走向。在利用全站儀野外獲取三維地物數(shù)據(jù)測量時,地物底部特征點數(shù)據(jù)的獲取是比較容易的,難點在于怎樣獲取地物頂部特征點數(shù)據(jù)。以建筑物為例進行說明,其頂部特征點的數(shù)據(jù)可以通過先測量其相應(yīng)的底部特征點的平面位置和高程,然后量測其高度的方法獲取;也可以用放置棱鏡到頂部特征點上直接測量的方法獲取;還可以用無棱鏡測量進行建筑物頂部特征點的方法獲取。其中,無棱鏡測量對于沒有反射的物體不能進行測量,因此在建筑物比較密集的城鎮(zhèn)地區(qū),用無棱鏡測量會嚴(yán)重受到通視條件和反射條件的制約,使得測繪工作量大,效率低。 

　　用全站儀測量水平距離和兩個豎直角,來求地物的高度。此方法在進行測量豎直角時,由于地物很高,受到全站儀望遠(yuǎn)鏡仰角的限制,因此要將儀器架在離建筑物較遠(yuǎn)的地方,才能進行測量。用全站儀來測量地物的頂部和底部的兩個豎直角和到地物的水平距離計算地物的高度。此方法測量高度的精度取決于測距和角度測量精度,適合用在點狀地物、線狀地物和規(guī)則的面狀地物。測量兩個斜距和一個平距,來求地物的高度。 　 

　　三、無棱鏡測量 

　　隨著科技的發(fā)展,全站儀進入了激光時代,出現(xiàn)了無棱鏡測量的儀器。無棱鏡測量又叫無合作目標(biāo)測量,是不需用反射棱鏡而依靠被測物體自然表面反射光線來進行的測量。無棱鏡測量技術(shù)基于相位法原理,發(fā)出的激光束極為窄小,可以非常精確地打到目標(biāo)上,保證高精度的距離測量。與有棱鏡測量相比較,其優(yōu)點是只要測點的反射介質(zhì)符合無棱鏡測量的條件,就不需要在測點上放置棱鏡,即可測量出該點的三維坐標(biāo)。全站儀免棱鏡測量在特殊點、危險點測量中顯示出極大優(yōu)越性,解決了傳統(tǒng)測量方法解決不了的問題。不僅使作業(yè)強度和危險性大大降低,而且極大提高生產(chǎn)效率,測點精度高且均勻,對被測目標(biāo)也起到一定保護作用。即使在一般測量條件下,全站儀免棱鏡測量技術(shù)也比傳統(tǒng)測量方法優(yōu)越。 　　 

　　四、結(jié)語 

　　由于野外全站儀測量受到通視條件的限制,在地物比較稀疏的地區(qū)或者小范圍的大比例尺測量區(qū)域,可以用全站儀采集地物底部特征點的數(shù)據(jù),同時可以利用全站儀有棱鏡測量法對地物的高度進行測量,不會受到全站儀仰角的限制。在此區(qū)域的數(shù)據(jù)采集利用無棱鏡測量時,效率更高,工作量少,經(jīng)濟較低等特點。 　 

　    參考文獻： 

　　【1】王靖,師軍良.無棱鏡全站儀在數(shù)字地形圖測繪中的應(yīng)用[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報,2008(1) 

　　【2】杜殿斌.無棱鏡全站儀在滑坡測量中的應(yīng)用[J].鐵道勘察,2008(6)