浅析EXCEL处理自由设站采集碎部点方法

浅析EXCEL处理自由设站采集碎部点方法肖明峰中铁十一局集团第一工程有限公司430015【摘要】介绍了外业碎部测量中在任意点设站进行数据采集，然后通过联测两公共点并运用EXCEL对坐标转换的方法。【关键词】自由设站；数据采集；公共点；坐标转换；计算公式1.引言在进行野外坐标数据采集测量作业中，通常采用的方法是在一个控制点上安置仪器，并利用另外一个已知点进行定向。这种方法仪器必须安置在控制点上，并且必须有另外的一个控制点作为定向点。我们有时在野外作业时，会遇到这样的情况：控制点不适宜架仪器；两个控制点不通视；或者，当我们选中了一个合适的观测位置时，而该位置并没有控制点。那么，能否在测站点坐标未知的情况下自由设站进行测量作业呢？用本文介绍的方法可以方便的解决这个问题。2.解决方案在任意点自由设站安置仪器后，随意设置测站点的坐标及任意一个方向的方位角进行定向，这样，实际上就是建立了一个自由坐标系。在野外作业中联测任意两个控制点，那么，这两个控制点就有了自由坐标系和统一坐标系中的两套坐标数据，本文称之为“公共点”，在内业处理时，利用这两个公共点就可以将所有点的自由坐标转换为统一坐标。在保证精度的情况下，还可以在第一个测站的基础上向下再发展若干个测站，在这些测站内只要有任意两公共点即可（图1）。BA231a控制点不能架仪器561342B10119T1AT2T378b两控制点不通视在手工记录作业模式中，大量的点位进行坐标转换无异是一项十分繁重的工作，但现今的计算机技术及内外业一体化的数字化测量技术使这一问题变得异常简单。我们在外业施测时，可以将坐标数据存储到仪器内存里，内业处理时按一定格式将数据传输到计算机并保存为数据文件，然后导入到Excel工作表中，运用公式运算功能，即可轻松进行转换处理。3.坐标转换的数学模型设自定义坐标系为X’O’Y’，统一坐标系为XOY，X’顺时针旋转θ角后与X平行，则某一点的自定义坐标（X，Y）转换为统一坐标（X’，Y’）的计算公式为：X=Xo+X’COSθ-Y’SINθY=Yo+X’SINθ+Y’COSθ…………………(1)⑴中的Xo、Yo为自定义坐标系的原点O’在统一坐标系中的坐标。本文将θ、Xo、Yo称为转换参数。坐标转换的关键是求解转换参数。4.求解转换参数设A、B为两公共点，那么，通过坐标反算可以求得直线AB在两个坐标系的方位角а’AB，аAB，从而可以求得参数θ(图2)XX'X''xBAY'YOO'GaABa'ABθ=аAB-а’AB…………………⑵将A点的两套坐标值XA、YA、XA’、YA’代入⑴式就可以求得参数Xo、Yo：Xo=XA-XA’COSθ+YA’SINθYo=YA-XA’SINθ-YA’COSθ……………(3)高程的转换公式很简单：Ho=HA-HA’……………(4)5.数据处理在利用全站仪或动态GPS进行作业并完成外野数据采集后，我们将采集的坐标数据传输到计算机中进行内业处理。运用Excel导入外部数据功能，将观测的数据文件导入工作表中并转换为需要的坐标数据，格式为：“点号，Y，X，H”，然后将观测数据复制到Excel表格输入区单元格，并下拉计算结果显示区单元格，观测数据自动计算并生成新的坐标数据，转换后的坐标数据显示在Excel显示区单元格中。计算结果如下图所示(图3)表中EXCEL计算公式代码为：θ：=DEGREES(((PI()*(1-SIGN(F7-F6)/2)-ATAN((E7-E6)/(F7-F6)))-(PI()*(1-SIGN(C7-C6)/2)-ATAN((B7-B6)/(C7-C6)))))X0：=E6-B6*COS(RADIANS(B10))+C6*SIN(RADIANS(B10))Y0：=F6-B6*SIN(RADIANS(B10))-C6*COS(RADIANS(B10))H0：=(G6-D6+G7-D7)/2X：=$C$10+B11*COS(RADIANS($B$10))-C11*SIN(RADIANS($B$10))Y：=$E$10+B11*SIN(RADIANS($B$10))+C11*COS(RADIANS($B$10))H：=$G$10+D116.后记用自由设站联测控制点的办法采集并转换坐标，该方法突破了“从整体到局部，先控制后碎部”的传统测量作业模式，使得外业测量的作业模式变得更加灵活，可以极大地提高工作效率。运用此方法，克服了需要先布设控制点才能测量的传统作业方法，这样我们就可以在测区暂时没有控制点的情况下先行开展碎部测量作业，事后再联测控制点进行坐标转换。这对于工期要求紧，控制测量和碎部测量同时作业的工程尤其是地形测图特别适用。参考文献：1.张凤举，张华海，赵长胜，孟鲁闽，卢秀山编.《控制测量学》19992.路国胜.《测量学》第三版1994。个人简介姓名肖明峰性别男出生年月1980年4参加工作时间作时间2001.7职称助理工程学历本科工作单位中铁十一局集团一公司何时何校何毕业2004年7月毕业于石家庄铁道学院专业工程管理地址中铁十一局集团第一工程有限公司京珠郑漯项目部邮编462600联系电话[phone]