随着现代科技的发展，同时也促进了测绘科技的发展，测绘手段，测绘结果的表现形式及测绘成果的应用等方面都发生了质的变化。现代全站仪以其精确高效灵活的特点，在各种测量工作中得到了普及和运用。但是，按照全站仪传统方法进行外业操作时，必须先根据两个已知坐标点进行定向，然后才能开展下步工作，然而在野外操作时，我们经常会遇到两个控制点不通视或者地形不方便，为了不影响工作的进度，本文提出了使用全站仪自由设站的方法，快速计算出第三个点的坐标来完成测量工作，传统的后方交会方法是指在未知点设站，向三个已知点观测得到两个水平夹角和边长，根据所得角度边长和三个已知点坐标来计算未知点的坐标。自由设站法是指在待定控制点设站或者临时设站，向多个已知控制点观测方向和距离，并按间接平差方法来计算待定点坐标的种控制测量方法。测站点的坐标根据方向观测值和边长观测值建立方向误差方程式和边长误差方程，然后根据最小二乘法原理计算待定点坐标平差值关键词全站仪，自由设站，平差，最小二乘前言全站仪自由设站的原理研究范围研究的意义和目的全站仪自由设站的发展趋势和存在问题全站仪的特点全站仪的发展全站仪自由设站的发展趋势存在的问题全站仪自由设站的理论与方法全站仪自由设站的特点全站仪两点边角后方交会原理计算方法般计算法精度分析平差法计算平面坐标全站仪自由设站实验及精度分析实验内容实验方案设计实验数据实验数据分析提高全站仪自由设站精度测量误差精度的提高结论和展望结论全站仪自由设站的展望参考文献指导教师简介致谢前言前言全站仪自由设站的原理在实际的测量中，由于控制点数量有限，或者是已知控制点无法通视，仅仅在控制点设站无法顺利测得所有点，此时需要利用全站仪依据需要进行自由设站，来满足测图的需求。全站仪自由设站法又称为边角后方交会，这种交会法的全站仪已经成为测绘地形图等的重要工具之，测绘地形图需要控制点，原理是在待定点安置全站仪，测出待定点到已知控制点之间的距离和角度，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。研究范围全站仪自由设站可以在便于安置仪器的任意地方架设仪器，操作简单便捷，结果精确，但是也存在不足之处，测量时，所选后方交会点位角度都会对测量结果有直接的影响，这就限制了测量的精度，本文主要研究所选临时控制点角度对全站仪自由设站精度的影响。在试验中，已有三个已知控制点，在不同方向选取临时控制点，应用极坐标法直接测定所选点位的平面坐标，然后再使用全站仪边角后方交会功能测定出所选点位的坐标，将两组坐标进行比较，得出全站仪自由设站点位的交会角度对精度的影响，讨论全站仪自由设站的可行性。研究的意义和目的全站仪自由设站的精度受仪器精度观测条件观测误差已知控制点位精度和数目，交会角度等的影响，为了提高观测精度，测量中应严格对仪器进行对中整平，了解仪器精度，选择多个已知点进行观测。本文主要研究后方交会点位角度对测量精度的影响，进而比较出更好的交会角度，提高测量精度以满足测图的要求。前言全站仪自由设站的发展趋势和存在问题全站仪的特点随着测绘仪器的不断更新和发展，全站仪近年来已经迅速普及，。它具有自动，快速三维坐标测量与定位的功能，以及外野数据自动化采集和电子记录薄等特点，深受测绘工作者的青睐，生产实践也证明了，它在实现外业数据采集处理自动化方面有明显优势。在平面测量，规划放样大比例尺数字测图等领域，大大提高了观测精度，更加减轻了外业工作量。全站仪的特点体现在全站仪具有整体式得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以互换，竖直角测量有百分度模式粗测模式跟踪测量模式。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。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出输入，可以外接数据采集器，并与计算机进行数据通讯。测量精度高仪器内部设置了大气改正和棱镜数值，在距离观测时，已顾及到大气折光和地球曲率改正。仪器内设双轴补偿器，提高了角度测量精度。全站仪的发展全站仪是当今地面测量工作走向自动化数字化的核心测量仪器，其发展趋势体现在下面几个方面全站仪的小型化系列化的发展趋势。自从全站仪诞生以来，全站仪的小型化工作就从未间断过。从最初的多千克前言到现在的几千克，全站仪的小型化工作已取得重大成果，作为外业测量设备，全站仪要在保证精度的前提下进步实现小型化轻型化，对减轻野外测量的劳动强度具有十分重要的意义。全站仪的功能不断增加操作系统和软件的本地化。随着全站仪的功能不断增加，同时为了让全站仪的使用不受语言的影响，许多全站仪生产厂家正在不断的加强其产品的本地化工作，使全站仪的使用更具有地域化和个性化。当然，全站仪的本地化不仅体现在语言上，同时还要让全站仪的操作使用更加接近本地用户和系统的作业规范。全站仪的功能集成化发展趋势。全站仪的另发展是要实现全站仪与非全站仪观测量设备之间的数据共享，形成不间断的数据流。随着各项技术的发展，已出现超站仪的概念，它是在全站仪的基础上添加接收机，实现空间定位，而且自带自动定向的陀螺仪，实现正北方向定向，然后由全站仪实现对目标坐标的测量。超站仪的出现和使用，能在没有已知点的位置上实现对目标点的测量或放样，即所谓的无标石无控制的测量。全站仪的自动化智能化发展，把地面测量仪器带入了测量机器人时代。全站仪自由设站的发展趋势全站仪设站主要采用两种方法种是极坐标支点设站，另种是边角后方交会自由设站。由于边角交会不需要在已知控制点上设站，同时只需要测量出两个已知控制点的条边和个夹角就可快速计算出设站坐标，然后再采用极坐标法原理测设细部放样点，这就大大提高了测量效率，还避免了两个已知控制点不通视或者由于地形原因不方便测设的难题。传统的后方交会方法待定点不能位于由已知三点所决定的外界圆的圆周上，否则无法确定的唯性，而且越靠近该危险圆，待定点的可靠性越低，而利用全站仪的自由设站功能无需过多顾虑危险圆，所以随着全站仪发展和应用的普遍，自由前言设站的优势就脱颖而出，这种方法能方便进行插点，切精度良好，在测量中采用次性同时观测，综上所述，全站仪自由设站无论在测量速度和工作效率还是精度方面都是可行的，因此自由设站将被广泛应用于道路桥梁搞笑建设水利矿石地籍和隧道测量中。存在的问题全站仪自由设站精度受交会角度，交会距离和已知控制点数目的影响，需要根据实际情况结合理论进行测量方案布设，不能盲目的进行测量，选择合适的计算方法以满足测图需要。全站仪自由设站的理论与方法全站仪自由设站的理论与方法全站仪自由设站的特点交会测量是加密控制点常用的方法，它可以在数个已知控制点上设站，分别向待定点观测方向和距离，也可以在待定点上设站向数个已知控制点观测方向和距离，而后计算待定点坐标。常用的交会方法有前方交会后方交会测边交会和自由设站法。前方交会是在已知控制点上设站观测待定点水平角，再根据已知点坐标和观测角值，计算待定点坐标。后方交会仅在待定点设站，向三个已知控制点观测两个水平夹角，从而计算待定点坐标。除了观察水平角外，也可以测量边长交会定点，通常采用三边进行交会，这就是测边交会。自由设站法是在待定点上设站，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种控制测量方法，间接平差以待定点的坐标平差值作为位置参数，根据方向观测值和边长观测值建立误差方程式，然后按最小二乘原理计算待定点坐标平差值。自由设站法只需在待定点上架设仪器，通过过观测角度和边长便可得到测站左边，并可立即进行下步测量工作，因而工作量小，速度快。方便灵活，当原有控制点位不理想时，自由设站可以在任意点位安置仪器，使测量人员可以选择最佳位置进行测量，通视条件得到改善，外界影响减低。采用边角同测的方法，联测多点的方式进行，增加了多余观测，保证了测量成果的可靠性，同时自由设站法在地面不设点位标志，不须对中，去掉了测量加密控制点的些中间步骤，减少了误差的传递和积累，提高了测点的精度。全站仪两点边角后方交会原理野外测量中，我们会遇到在已知导线点设站，但是由于种原因看不到后视方向无法进行定向，而该区域恰好没有卫星信号，不能使用得到其他点位坐标，全站仪自由设站的理论与方法我们就可以采用全站仪自由设站边角后方交会的方法，在现场选择个能看到已知点的位置作为设站点，如图测出两点间夹角和的水平距离，应用相关公式即可求出点坐标。图两点边角后方交会图由于这种交会是在未知点上进行，且仅观测了条变和个角，故称为边角后方交会。计算方法般计算法如图，的水平边长已知为，再求得的方位角，可得边的坐标增量，于是可求得点坐标由于式中为水平距离观测值，为已知边边长。于是−，则有全站仪自由设站的理论与方法−−坐标增量则点坐标为，精度分析由公式和得点坐标计算公式如下−−若不考虑起始数据误差及全站仪误差的影响，点的点位精度受测角误差和测距误差的影响。其测角误差使点产生横向误差测距误差使得产生纵向误差为则测角和测距误差的联合影响为式中平差法计算平面坐标计算原理如图全站仪自由设站的理论与方法图全站仪自由设站测量原理图图中，为已知点，为待定点，在上安置全站仪，瞄准，方向，测出各自的方向值或及距离，为了获得点的平面坐标，纯在多余观测量，需要平差计算坐标，计算中采用间接平差模型，建立方向误差和距离误差，结合最小二乘定理解算。间接平差在个问题中，当所选的参数ˆ的个数等于必要观测数时，可将每个观测值表达成这个参数的函数，组成观测方程，这种以观测方程为函数模型的平差方法就叫间接平差间接平差的函数模型为ˆ平差时，般对参