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1、全站仪自由设站法的应用研究摘要：全站仪自由设站是目前常用的测量方法之一，本文介绍了全站仪自由设站的基本原理，以及利用全站仪进行自由设站的基本方法。结合实例分别利用自由设站方法和普通架设法进行施测。并对测量结果进行精度分析。关键词全站仪；测量精度；自由设站;对比分析；0引言将仪器架设到可以通视两个已知点的地方，输入两个已知点坐标，然后对已知点进行测量，最后求出仪器架设点坐标。架设的站越多，精度越高。当在工程测量时有无法架设的站或是已知站无法通视时，运用全站仪自由设站既能方便快速进行测量又能达到要求的精度
2、。1.基本原理1.1边角后方交会全站仪自由设站法又称为边角后方交会，这种交会法的原理是：即将仪器架在待定点上,观测两个或两个以上已知点,求解得待定点坐标的测量方法。自由设站法在运用中非常方便，在你想要设站的地方直接设站，可免去转站耽误的时间。在两已知点相互不通视时，自由设站就发挥它的优势了，可以选一个能后视到两已知点的地方设站定向，具体如下：第一，整体测盆功能更加完善。仪器设站不再是必需架设在已知点上，而且也不需要进行对中、测仪高等繁琐的步聚。它让全站仪可以更自由的架设在你工作方便的位置，给测绘作业带
3、来了极大的便利。可以大幅提高效率。第二，自由设站功能可以通过对尽可能多的后视已知点的观测，通过机载软件的平差处理，得到精度可靠的仪器架设的精度，最终保证了测量成果的精度。由于全站仪自由设站功能具有如上的优越性，所以在当前的公路、铁路、矿山、桥梁、水利等各行各业的工程建设中，得到了广泛的应用。全站仪的自由设站可以有两种方式实现，其一是测边测角的后方交会；其二是仅进行测角的后方交会[1]。第12页（共13页）1.2全站仪的测量方法（1）整体式的测量功能角度测量和距离测量同时进行。水平角左角和右角测量模式可
4、以互换，竖直角测量有百分度模式。距离测量有连续测量模式单次/n次测量模式,粗测模式,跟踪测量等模式。（2）程序模式功能仪器内存储了各种程序模式，能进行三维坐标测量导线测量后方交会测量放样测量悬高测量对边测量面积测量角度重复测量等。（3）存储管理模式和数据通讯模式全站仪有大容量内存和输入/输出接口，可以进行各种数据文件的存储和输入/输出，可以外接数据采集器，并与计算机进行数据通信[2]。（4）测量精度高仪器内部设置了大气改正(气压温度)和棱镜常数值.在距离观测时，已顾及到大气折光和地球曲率改正。仪器内设
5、双轴补偿器，提高了角度测量精度[3]。自由设站法是在待定控制点上设站,向多个已知控制点观测方向和距离。并按间接平差方法计算待定点坐标的一种控制测量方法。间接平差以待定点的坐标平差值作为未知参数。根据方向观测值和边长观测值建立方向误差方程式与边长误差方程式,然后按最小二乘原理计算待定点的坐标,在施工测量中当对待定点精度要求不高时。也可以采用近似平差的方法求得待定点坐标。根据已知的两个控制点。解算一个中间加密点坐标，是自由设站法最典型的解算条件，实际工作中可以观测多个已知点，观测量可以是角度距离.也可以同
6、时观测角度和距离,如果测量中仅仅在待定点上安置仪器，观测点到各已知点ABC之间的夹角,通过公式计算出P点平面坐标的方法称为后方交会自由设站(见图1).传统的交会法主要有测角前方交会侧方交会后方交会。自测距仪问世以来.又增加了边角交会，随着全站仪在测量中的广泛应用。边角交会也得到了更大的发展，全站仪的精确高效灵活加上自由设站的特点可以解决测量中出现的各种问题[4]。第12页（共13页）图1后方交会自由设站1.3坐标转换原理当同时观测角度和距离时自由设站的基本原理为设XOY为施工坐标系,A为已知控制点,P
7、为自由设站的测站点(即待定点);是以P为原点,以仪器度盘零向为轴的局部坐标系,为X与方向的夹角.当在P点上观测到A点的水平距离SA和水平方向之后,即可得出A点在坐标系中的局部坐标()为：(1)由式（1）计算得到的是局部坐标系下的A点的坐标,需要转换到施工坐标系XOY下,利用坐标转换原理得[5]:(2)其中,()为控制点A在XOY坐标系中的坐标()为测站点P在XOY坐标系中的待求坐标,为水平度盘零方向的坐标方位角,K是比例误差系数.令则代入(2)得:(3)式（3）中()均为已知,而均为未知数，为了求出上
8、述四个未知数，必须有两组上述方程组，即必须观测P点到两个控制点的距离和方向。第12页（共13页）2基本方法2.1 外业测量（1）在没有已知成果,而点位已选定并埋设的情况下,在已埋设的控制点上设站,后视已埋设的控制点。假定设站点的三维坐标及后视点的后视方位角,利用这些假定成果进行测站及后视方位角设置。然后即可观测后视点的三维坐标以及进行细部测量[6]。（2）在控制点位已选定而没有埋设的情况下,在已选点位能通视的位置选择临时控制点位作为测站及后视点(方便将来
