2.2.3 全站仪坐标数据采集操作
使用全站仪进行野外数据采集是目前应用较为广泛的一种方法。首先在已知点上安置全站仪，并量取仪器高；开机对全站仪进行参数设置，如温度、气压、使用棱镜常数等；再进行测站和后视的设置；最后进行数据采集。
下面以拓普康GTS—102n为例，介绍全站仪在数字测图外业的数据采集方法。
2.2.3.1 数据采集操作步骤
1.安置仪器
在测站上进行对中、整平后，量取仪器高，仪器高量至毫米。打开电源开关POWER键，转动望远镜，使全站仪进入观测状态，再按NEMU菜单键，进入主菜单。
2.输入数据采集文件名
在主菜单1/3下，选择“数据采集”，输入数据采集文件名（或默认上一次作业使用的文件）。若需调用坐标数据文件中的坐标作为测站点和后视点坐标用，则预先由数据采集菜单2/2选择一个坐标文件。操作如下：由数据采集菜单2/2按
（选择文件）键，再按
（坐标数据）键，输入或调用文件名后按
（回车）键，见表2.37。
表2.37 文件名输入
图2.43 数据采集菜单
3.输入测站数据
测站数据的设定有两种方法：一是调用内存中的坐标数据（作业前输入或调用测量数据）；二是直接由键盘输入坐标数据。以内存中的坐标数据为例操作如下：在数据采集菜单1/2下（图2.43），选择
（测站点输入）键，显示原有数据，按
（测站）键分别输入测站点的点号或坐标、标识符、仪器高，按
（记录）键，再按
键屏幕返回数据采集1/2。一般采用无码作业时，不输入编码。测站数据输入见表2.38。
表2.38 测站数据输入
续表
4.输入后视点数据
后视定向数据一般有三种方法：一是调用内存中的坐标数据；二是直接输入控制点坐标；三是直接键入定向边的方位角。操作步骤如下：由数据采集菜单1/2，按
（后视）键，即显示原有数据。按
（后视）键，再按
（输入）键依次输入后视点的坐标（N，E，Z），编码，镜高。后视点数据输入见表2.39。
表2.39 后视点数据输入
5.定向
当测站点和后视点设置完后按
（测量）键，再照准后视点，选择一种测量方式如
（坐标），这时定向方位角设置完毕。
6.碎部点测量
在数据采集菜单1/2下，按
（前视/侧视）键即开始碎部点采集。按
（输入）键输入点号后，按
（回车）键，以同样方法输入编码和棱镜高。按
（测量）键，照准目标，再按
（坐标）键测量开始，数据被存储。进入下一点，点号自动增加，如果不输入编码采用无码作业或镜高不变，可选
“同前”。数据采集操作见表2.40。
表2.40 数据采集操作
2.2.3.2 草图法全站仪数据采集
草图法全站仪数据采集，每作业组一般需仪器观测员（兼记录员）一名，绘草图领镜（尺）员一名，立镜（尺）员1～2名，其中绘草图的领镜员是作业组的指挥者，需技术全面的人担任。
进入测区后，绘草图领镜（尺）员首先对测站周围的地形、地物分布情况大概看一遍，认清方向，及时按近似比例勾绘一份含主要地物、地貌的草图（若在放大的旧图上会更准确的标明），便于观测时在草图上标明所测碎部点的位置及点号。仪器观测员指挥立镜员到事先选好的某点上准备立镜定向；自己快速架好仪器，选择测量状态，输入测量点号和定向点号、定向点起始方向值和仪器高；瞄准定向棱镜，定好方向后，锁定全站仪度盘，通知立镜者开始跑点。立镜员在碎部点立棱镜后，观测员及时瞄准棱镜，用对讲机联系、确定镜高（为保证测量速度，棱镜高不宜经常变化）及所立点的性质，输入镜高（镜高不变直接按回车键）、地物代码（无码作业时直接按回车键），确认准确照准棱镜后，按回车键。待仪器发出响声，即说明测点数据已进入仪器内存，测点的信息已被记录下来。
一般来讲，施测的第一个点应选在某已知点上，测后与原已知点坐标比较，若相符说明测站设置正确。否则应从以下几个方面查找出错原因：①测站点、定向点的点号是否输错；②现场坐标是否输错；③用以检测的已知点的点号、坐标是否有误。若不是这些原因造成错误，再查看所输的已知点成果是否抄错，成果计算是否有误，还有仪器、设备是否有故障等。总之，不排除错误，绝不允许往下进行。
野外数据采集通常区分为有码作业和无码作业。有码作业需要现场输入野外操作码，无码作业现场不输入数据编码，而用草图记录绘图信息。绘草图人员在镜站把所测点的属性及连接关系在草图上反映出来，以供内业绘图处理和图形编辑之用。
草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确、比例一致、属性记录完整的原则。草图示例如图2.44所示。图中为某测区在测站1、2、3上施测的部分点。测点时对同一地物要尽量连续观测（如图2.44中5～9点、12～16点），以方便草图注记和内业绘图，又要兼顾测点附近其它碎部点的测量，争取把一块块的小区域测量清楚。绘草图人员对每一测站的测量内容要心中有数，不要单纯为测量一个地物跑得太远。
图2.44 草图示例
在野外采集时，要按《城市测量规范》（CJJ/T 8—2011）的规定，对要素进行取舍。要分析地物图形的几何特征，对能用几何作图计算方法确定的点位可不予测量。对需要测量的点位则要尽可能用全站仪极坐标法或照准偏心法测出。实在观测测不到的点可用半仪器法和勘丈法测量，将量测的数据记录在草图上，室内用交互编辑方法成图。采集线状地物时，要适当增加碎部点密度，以保证曲线准确拟合。
在进行地貌采点时，可以用一站多镜的方法进行。一般在地性线上要有足够密度的点，特征点也要尽量测到。例如在山沟底测一排点，也应在山坡边再测一排点；测量陡坎时最好在坎上和坎下都测点，这样生成的等高线才没有问题。在其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。
若进行空间数据库建库项目的测绘，应根据需要或建库要求采集所需的属性数据。属性项的数据类型、代码和记录格式可自行规定，并应在技术设计书或相关技术文件中说明。
一个测站上的测量工作完成后，绘草图人员对所绘的草图要仔细检核，主要看图形与属性记录有无疏漏和差错。立镜员要找一个已知点重测进行检核，以检查施测过程中是否存在误操作、仪器碰动或出故障等原因造成的错误。检查完，确定无误后，关闭仪器电源，搬站。到下一测站，重新按上述采集方法、步骤进行施测。
2.2.3.3 编码法数据采集
在野外数据采集的工作方式中，“编码法”与“草图法”在野外测量时的不同是：每测一个地物点时都要在电子手簿或全站仪上输入地物的简编码，简编码一般由一个字母和一或两位数字组成；“编码法”与“草图法”在内业成图时的不同是：带简编码格式的坐标数据文件绘图时可以自动成图。
操作码的具体构成规则如下：
（1）对于地物的第一点，操作码＝地物代码。如图2.45中的1、5两点（点号表示测点顺序，括号中为该测点的编码，下同）。
（2）连续观测某一地物时，操作码为“＋”或“－”。其中“＋”号表示连线依测点顺序进行；“－”号表示连线依测点顺序相反的方向进行，如图2.46所示。在CASS中，连线顺序将决定类似于坎类的齿牙线的画向，齿牙线及其它类似标记总是画向连线方向的左边，因而改变连线方向就可改变其画向。
图2.45 地物起点的操作码
图2.46 连续观测点的操作码
（3）交叉观测不同地物时，操作码为“n＋”或“n－”。其中“＋”“－”号的意义同上，n表示该点应与以上n个点前面的点相连（n＝当前点号－连接点号－1，即跳点数），如图2.47所示，还可用“＋A＄”或“－A＄”标识断点。A＄是任意助记字符，当一对A＄断点出现后，可重复使用A＄字符。
图2.47 交叉观测点的操作码
（4）观测平行体时，操作码为“p”或“np”。其中，“p”的含义为通过该点所画的符号应与上点所在地物的符号平行且同类，“np”的含义为通过该点所画的符号应与以上跳过n个点后的点所在的符号画平行体，对于带齿牙线的坎类符号，将会自动识别是堤还是沟。若上点或跳过n个点后的点所在的符号不为坎类或线类，系统将会自动搜索已测过的坎类或线类符号的点。因而，用于绘平行体的点，可在平行体的一“边”未测完时测对面点，亦可在测完后接着测对面的点，还可在加测其它地物点之后，测平行体的对面点，如图2.48所示。
图2.48 平行体观测点的操作码
2.2.3.4 CASS电子平板法野外数据采集
1.概述
电子平板作业是内外业一体化的测量成图方法。它主要是将便携机和全站仪连接起来，利用测图软件，在外面边测边绘，同时给地物输入相应的属性，直接生成数字化地形图。本小节CASS电子平板作业为例，介绍电子平板的作业过程。
CASS电子平板测绘系统是在传统数字化成图系统的基础上开发而成，其数据采集与图形处理在同一环境下完成，实时处理所测数据，具有现场直接生成地形图“即测即显，所见所得”的特点，其主要作业过程如下：
（1）外业工作前准备，将控制点坐标数据输入便携机，并保存该坐标数据文件。
（2）在野外设置测站，安置全站仪，并将全站仪与便携机连接，设置通讯参数，进行数据通讯。
（3）测站准备，启动“电子平板”，确认后，输入测站点点号、定向点点号、定向起始值、检查点号、仪器高、数据通讯的参数等。
（4）开始各测站的边测边绘，如图2.49所示。
（5）经过内业编辑修改和图幅整饰，即可进行图形输出。
图2.49 电子平板作业
2.准备工作
在测区内进行电子平板测图前，应做好必要的准备工作，具体包括仪器设备准备和图根控制测量等。
（1）仪器设备。进行电子平板作业所需的仪器设备主要有：
1）安装好CASS软件的便携计算机一台。
2）全站仪一套﹙主机、三脚架、棱镜和对中杆若干﹚。
3）数据传输电缆一条。
4）对讲机若干。
（2）图根控制测量。首先，应根据测图的要求、地形的实际情况和规范布设图根控制点。布设的原则类似于常规的地形测量，尽量使控制点位于较高且通视效果良好的地方，以便测图时能将地物地貌看得更清楚、从而准确地反映出地表特征。另外，当视线比较开阔时，可将点位的边长适当放长；当地物复杂时，控制点的点位就要密些。
然后，测图人员利用已有的坐标数据和仪器设备进行图根控制测量，并用相应的平差软件处理观测数据，得到所有图根点的平面坐标和高程。测区很大时，可利用GNSS进行控制测量工作。
3.电子平板测图过程
根据电子平板的特点，一个作业小组的人员一般配置为：测站观测员1名、计算机操作员1名，跑尺员1～2名（共计3～4人）。根据测量作业熟练程度等实际情况，为了加快数据采集的速度，跑尺员可适当增加；若人员不足时，测站上可只留1人，同时进行观测和计算机操作。电子平板作业的方法概述如下：
（1）录入测区的已知坐标。当完成测区的各种等级控制测量，并得到测区的控制点成果后，要把成果（控制点坐标数据）输入全站仪和计算机中，以便野外进行测图时调用。
1）将控制点坐标手工输入计算机。在CASS系统中单击主菜单“编辑”下的“编辑文本文件”。弹出如图2.50所示输入文件对话框。
图2.50 输入文件对话框
此时应键盘输入控制点坐标数据的文件名及其完整的存储路径，并按回车键打开。假设文件名为D：＼控制点.dat。如果是新建文件名，系统便弹出如图2.51所示的对话框。如果输入的文件是先行创建好的，系统便出现记事本的文本编辑器并读入该文件内容，如图2.52所示。这样，就可以进行编辑或按照“点名，编码，Y坐标，X坐标，高程”的格式输入控制点的坐标。
图2.51 创建新文件名的对话框
图2.52 记事本的文本编辑器
值得注意的是：①控制点点号可以是点名，也可以是按1、2、3、…的顺序编号；②编码可输可不输，即便编码为空，其后的逗号也不能省略；③每个点的Y坐标、X坐标、高程的单位是m；④文件中间不能有空行；⑤输完最后一点后要敲回车键结束不输，但只能敲一次，否则系统用该文件时会出错。
输完控制点的坐标数据后，选择记事本菜单“文件”的下拉菜单“退出”，系统会弹出一个如图2.53所示的对话框，单击“是（Y）”或按回车键，即可保存并退出文件。
2）将控制点坐标输入全站仪。把控制点坐标输入全站仪有两种方法。一种方法是手工输入，另一种方法是通过CASS6.0的坐标数据发送来完成。第一种方法简单、易操作，且随时随地可以输入，但是，易发生输入错误。特别是当数据量大时，第二种方法就会显示出无比的优越性。下面就第二种方法的操作做一说明。
图2.53 保存文件的对话框
图2.54 坐标数据发送菜单
进行数据通讯操作之前。首先要用通讯电缆将计算机与全站仪连接好，然后打开CASS6.0，单击“数据（D）”下拉菜单的“坐标数据发送”的“微机→南方NTS—320 ”菜单（根据不同的全站仪单击相应的菜单），如图2.54所示。屏幕上弹出如图2.55所示的选择文件对话框，选择要发送的控制点坐标数据文件填入“文件名”栏里，如图2.55所示。单击“打开”后，命令区提示：
图2.55 选择文件对话框
请选择通讯口：1.串口COM1 2.串口COM2〈1〉：选择好通讯电缆连接的COM接口位，默认为COM1。
请设置南方NTS—320。
通讯参数为：单向（通讯协议），1200（波特率），N（校验），8（数据位），1（停止位）按要求设置好全站仪的其它通讯参数后，回车。
图2.56 数据通讯操作提示
屏幕弹出如图2.56所示的提示框。当全站仪准备好接收数据后按回车键，然后在计算机上回车，控制点坐标数据就传到全站仪上。
（2）测站安置。在完成测区的控制测量工作和输入测区的控制点坐标等准备工作后，便可以开始野外测图了。
1）安置仪器。先在控制点上安置好全站仪，对中、整平。然后用和所使用全站仪相对应的数据传输电缆将全站仪和便携机连接好，并设置好全站仪上的通讯参数。
图2.57 CASS参数设置
便携机开机后，进入CASS6.0。选取主菜单“文件”下的“CASS6.0参数配置”，选择“电子平板”页，如图2.57所示。选定所使用的全站仪类型。系统默认仪器型号是“手工输入观测值”。根据所使用的全站仪，点选后，按“确定”键确认。这项设置只需进行一次，之后只要不更换全站仪，迁站后无需重新设置。
2）定显示区。定显示区的作用是根据输入的控制点坐标数据文件的数据大小定义屏幕显示区的大小。
选择主菜单“绘图处理”下的“定显示区”，系统会弹出如图2.58所示的对话框。这时，选择控制点的坐标数据文件名后，系统就确定了显示区的大小。
图2.58 测站设置对话框
3）设置测站并输入信息。
a.单击右侧屏幕菜单区的“电子平板”项，则弹出如图2.58所示的对话框。选择测区的控制点坐标数据文件名，如D：＼控制点.dat。
b.若事前已经在屏幕上展绘出了控制点，则可以直接点“拾取”按钮，再在屏幕上捕捉作为测站、定向点的控制点；若屏幕上没有展控制点，则手工输入测站点点号及坐标、定向点点号及坐标、定向起始值，利用展点和拾取的方法输入测站信息，如图2.58所示。
c.同样的方法，在测站设置对话框中设置检查点。检查点是用来检查该测站相互关系，系统将根据测站点和检查点的坐标反算出测站点与检查点的方向值﹙该方向值等于由测站点瞄向检查点的水平角读数﹚。这样，便可以检查出坐标数据是否输错、测站点是否给错或定向点是否给错，单击“检查”按钮弹出如图2.59所示检查信息。
d.全站仪进行定向，瞄准检查点如图2.60所示。检查无误即可以进行下一步——测图。
图2.59 测站点检查对话框
图2.60 测站点的示意图
（3）实施测图。在电子平板测图的过程中，主要是利用系统屏幕的右侧菜单功能进行测图，如要测绘一条道路、一座水塔等，需要用鼠标选取相应图层的图标，也可以同时利用系统的编辑功能，如进行文字注记、移动、拷贝、删除等操作；也可以同时利用系统的辅助绘图工具，如画复合线、画圆、操作回退、查询等操作；若图面上已经存在某实体，则可用“图形复制（F）”功能绘制相同的实体。
CASS系统中所有地形符号都是根据最新国家标准地形图图式、规范编制的，并按照一定的规律分成各种图层，如所有表示控制点的符号都放在控制点层﹙导线点、三角点、GNSS点等﹚，所有表示房屋的符号都放在居民地层﹙包括房屋、楼梯、围墙、栅栏、篱笆等符号﹚。
（4）平板测图时注意事项。在野外采用电子平板的作业模式测图时，除了做好充分的准备、组员之间协调配合及按照正确的方法进行施测之外，还应注意一些问题：
1）当测量三点房时，应注意立尺的顺序，必须按顺时针或逆时针立尺；当测量陡坎时，应根据陡坎毛刺的方向在坎顶立尺，毛刺在立尺前进方向的左侧，并量取坎高，如果方向与实际相反，可用主菜单“地物编辑”下的“线型换向”进行换向。
2）跑尺员在野外立尺时，尽可能将同一地物编码的地物连续立尺，以减少在计算机处来回切换。
3）测图过程中，为防止意外应该每隔20min或40min存一下盘，这样即使在中途因特殊情况出现死机，也不致前功尽弃。
4）如果选择“手工输入观测值”，系统将提示“输入边长”“输入角度”，这时应按照提示输入正确值即可；如选择全站仪，如“南方全站仪”，系统会自动驱动全站仪进行测量，而且测量的数据会自动传送到计算机。
5）标高默认值为上一次的值。当测量某些不需参与等高线计算的地物﹙如房角点﹚时，应在系统提示输入标高时要输入0，不可直接回车。
6）测量碎部点的定点方式有全站仪定点和鼠标定点两种，两者可通过屏幕右侧菜单的“方式转换”项进行相互切换。全站仪定点方式是根据全站仪传送的数据计算出坐标成图；鼠标定点方式是利用鼠标在图形编辑区内直接绘图。
7）观测数据分为自动传输、手动传输两种情况。自动传输是由程序驱动全站仪自动测距，并自动将观测数据传至计算机，如南方全站仪；手动传输则是在全站仪上手动测距，然后人工干预传输，如徕卡全站仪。
8）当系统驱动全站仪测距后20～40s还没完成测距时，将自动中断操作，并弹出如图2.61所示的窗口。这时应检查全站仪是否瞄准目标，并按照正确的方法重新操作一遍，直到测量完成为止。
图2.61 通讯超时的窗口
9）如果某地物还没测完就中断了，转而去测另一个地物，可利用“加地物名”功能添加地物名备查，待继续测该地物时利用“测单个点”功能的“输入要连接本点地物名”项继续连接测量，即多棱镜测量。
10）右侧菜单“找测站点”使测站点出现在屏幕的中央。电子平板由于其灵活的工作方式、直观的测图效果受到了广大测绘工作者的喜爱。现在各类成图软件电子平板方面的开发都已很完善，但电子平板在硬件方面一直受到限制。便携机本身价格较贵，同样配置一般是台式机价格的两到三倍。另外，迄今为止市场上还没有防尘、防水的便携机面世，野外观测条件一旦恶劣，便携机的零部件会受到很大伤害，寿命也会大大缩短。这种方法比较直观，不易出错，但受野外条件影响较大，目前较少采用。