版权信息
省级大型综合性科技类期刊
主管部门:自治区科技厅
主办单位:自治区科学技术信息研究院 
协办单位:自治区科学技术情报学会
编辑出版:科技期刊编译室
刊社地址:呼和浩特新城西街149号本刊杂志社
邮政编码:010000
电      话:0471-2536371

E-mail  :

nmgkjzz@vip.163.com 

网站地址:www.nmgkjzz.com


往期杂志
当前位置: 首页>往期杂志>详细介绍

不要让全站仪格网因子模糊你的双眼

时间:2016-10-27来源: 作者: 点击: 139次


赵洪岩  肖海清    

摘要全站仪是工程测量中的常用测量仪器,如果使用者不了解所具有的一些特殊参数和功能,则会对测量工作造成很大的麻烦与损失。全站仪里面有关于格网因子的设置,被很多测量人员忽视,受其影响却浑然不知。本文就格网因子的概念、影响、设置等问题进行分析和探讨。

关键字:全站仪、格网因子、设置

全站仪测角、测距、坐标测量等测绘工作中的常用仪器,在测绘生产中具有重要地位。全站仪的气象参数(温度、气压)、单位设置、通讯参数设置项比较常用,一般不会出问题,但格网因子的设置在工作中往往被无视极易出现问题。

1 格网因子的概念

坐标格网因子是考虑地球表面上不同的点间平距在大地坐标系中参考椭球体表面上的标高投影后平距的变化影响。

地形图(坐标格网)上两点之间的距离与地面上相应点之间的水平距离(测站高程面上)一般是不相同的,其比值就称为格网因子(GRID  FACTOR)或格网比例因子(SCALE)。为了将地面距离归算到地形图上,以便计算平面坐标,首先将地面上的水平距离投影到平均海水面(或参考椭球面)上,然后再将海水面(或椭球面)上的距离按照地图投影的规则投影到地形图平面上(我国地形图采用高斯-克吕格投影),为了表示平距变化的大小,引入了格网因子这个参数。关于格网因子的计算公式如下:

1高程因子,表示测区高程面上的距离归算到参考椭球面的改正因数。

 

HD为测站高程面上的距离,HD0HD投影到椭球面上的距离,R为协议椭球半径,H为测区平均高程。

2比例因子,表示参考椭球面上的距离归算到高斯平面的改正因数,距离中央子午线越远,投影变形越大,数值就越大。

 

HDg为地形图上两点之间的格网距离,ym为测区内横坐标自然值(横坐标减去500km)的平均值。

3格网因子,表示参考椭球面的改正因数与归算到高斯平面的改正因数的积。

格网因子= 高程因子×比例因子

4距离计算,表示出了网格距离与地面距离的转换关系。

网格距离=地面距离×格网因子

当坐标格网因子被设定后,适用于包括放样在内的所有的涉及到坐标的测量程序。

2 格网因子的影响

根据公式对高程因子和比例因子对测距的影响分别进行分析,以全站仪测距500m1000m进行计算,得到高程因子和比例因子对距离的影响情况,详见表1和表2

1 高程因子影响                            单位:m

高程Hm

100

200

300

500

1000

3000

5000

测距500m时,高程因子引起的改正数

0.0078

0.0157

0.0235

0.0392

0.0785

0.2353

0.3921

测距1000m时,高程因子引起的改正数

0.0157

0.0314

0.0471

0.0785

0.1569

0.4707

0.7842

                                2 比例因子影响                            单位:m

测区距离中央子午线平均距离(km

10

20

30

40

50

100

200

测距500m时,比例因子引起的改正数

0.0006

0.0025

0.0055

0.0099

0.0154

0.0616

0.2454

测距1000m时,比例因子引起的改正数

0.0012

0.0049

0.0111

0.0197

0.0308

0.1232

0.4927

通过对表1和表2的数据进行分析,同时考虑工程测量的精度,不难发现:在小区域内,以中央经线50km内的测量不必考虑比例因子(高斯投影变形)的影响,超过中央经线50km的应考虑比例因子(高斯投影变形)带来的影响;高差对测量的影响比较大,100m高差以内的测量可以不考虑,100m以上所带来的影响是必须考虑的。

3 格网因子的设置

1)局部坐标系中格网因子的设置

一般来讲,为了计算和施工方便,我国设计部门很多时候会采用局部坐标系,即:视测区水准面为平面,或以测区平均高程面为投影面,以测区中央子午线为高斯投影带中央子午线的坐标系这时的H=0SCALE=1,于是格网因子=1.000000,即不改正。

2)国家坐标系中格网因子的设置

当测量平面坐标系采用54北京坐标系、80西安坐标系CGCS2000国家坐标系,且测区海拔较高、测区离高斯投影带中央子午线较远时,要考虑格网因子改正,应在全站仪上输入实际高程和比例因子。只有这样,在坐标测量时才能获得目标点的国家坐标系坐标。下面,以工程测量中一级导线为例,说明国家坐标系下格网因子的设置问题。

根据工程测量规范的规定,一级导线测距相对中误差要小于1/30000,由投影归算引起的导线边长度变形应小于允许误差的1/2,即相对中误差应小于1/60000。也就是说,每公里由格网因子引起的测距中误差不应大于0.017m,若取2倍中误差做为限差,则格网因子引起的误差不应大于0.034m。对照表1和表2的数据,不难发现,当高程大于200m或距离中央子午线距离大于50km时,应当考虑格网因子改正。测量作业前,根据测区地理位置,计算出测量区域内格网因子的数值,输入到全站仪中进行测量,可以大大提高测量精度和作业效率。

3)后方交会后格网因子的设置

在工程施工放样测量工作中,很多测绘员喜欢用后方交会(自由设站)的方法进行放样,因为后方交会可以自由设站,比较便利,而且会大大减少劳动强度在通视条件不好的情况下尤为实用。

用全站仪采用后方交会(自由设站)的方法,全站仪系统会自动进行数据处理,以确保后方交会的准确性,它能够自动修改了格网(比例)因子,修改后的格网(比例)因子可能是1.00xxxxx或者是0.99xxxxxx代表数字),并自动保留于全站仪中,而且没有任何提示,往往被忽视。由于后方交会前、后格网因子的变化,引起测量距离发生变化,从而引起测量坐标的变化。距离越远相差越大,有可能只有几毫米,也可能是2-3cm甚至会达到5cm

我们会对测量出来的成果数据感到迷茫和不解,甚至怀疑仪器操作者失误造成,而没有考虑到真正的问题在于格网因子的影响。因此,在测量中,要经常对格网因子进行校正,特别是使用后方交会放样后,以免影响正常的测量成果。

4)格网因子的关闭

测量工作最主要的就是绝不能出错,要避免一切可能出错的人为因素,提供准确可靠的成果。当我们不需要格网因子时,强烈建议将其关闭。全站仪都可以把格网因子关闭,只是各品牌的仪器的关闭方法会有所不同,我们可以参考说明书将其关闭下面以拓普康全站仪的关闭方法为例,进行说明。

拓普康全站仪一般出厂时格网因子都是设置为使用的,如果要关闭,拓普康GTS-102N系列关闭格网因子正确方法为关机状态下按住F2不动同时按开机键进入参数组,按F3进入其他设置,往下翻页找到格网因子选项,选择不使用”,回车,关机即可。

4 结束语

实际应用时,特别是小范围工程测量工作中,采用默认的值1.0000是对的无特殊要求建议不要修改当测量平面坐标系采用国家坐标系,且测区海拔较高,测区离高斯投影带中央子午线较远时,则应在全站仪上输入实际计算得到的高程和比例因子,正确顾及格网因子改正。另外,还要特别注意使用后方交会(自由设站)进行测量后,一定要对格网因子检查校正,确保不会影响后续测量成果的精度。

 

参考文献:

[1]王晓明,殷耀国.土木工程测量.武汉大学出版社,2015.8   

[2]王军德,刘绍堂.工程测量.黄河水利出版社,2010.12

[3]邹勇廉.工程测量.武汉大学出版社,2011.9

 

作者:赵洪岩,1985.4.18,山东省青州市高新技术研究所

本刊创刊于1982年,是由自治区科技厅主管、自治区科技信息研究院主办,由自治区科技情报学会协办、国内外公开发行的省级综合性科技刊物,是反映内蒙古自治区科技与经济发展的窗口。杂志入选《中国期刊全文数据(CJFD)》全文收录期刊和《中国学术期刊综合评价数据(CAJCED)统计刊源期刊,《中国核心期刊(遴选)数据库》收录。本刊是公开发行的综合性科技期刊,为月刊,大16开本。本刊坚持以科技创新为目标,融科技、经济、信息、产业、市场为一体,是促进科技成果转化、推动科技进步、加强技术创新,促进经济发展的专业性期刊。