數(shù)字測圖基本知識

1、大比例尺地形圖測繪,平板儀測圖知識回顧,原理：方法： 安置： 碎部點測繪： 勾繪地物\地貌：,計算機繪圖基礎知識回顧,坐標系及其轉換基本圖元的生成及裁剪地物符號的自動繪制、 點狀、線狀、面狀符號等高線的自動繪制 網(wǎng)格法和三角網(wǎng)法矢量數(shù)據(jù)和柵格數(shù)據(jù),[本章提要],1、數(shù)字測圖基本知識2、了解大比例尺測圖的技術設計3、掌握圖根控制測量的觀測

2、和數(shù)據(jù)處理方法。4、掌握利用全站儀進行野外數(shù)據(jù)采集的過程和方法。5、掌握室內(nèi)數(shù)字地形圖的編繪方法。,4,大比例尺地形圖測繪,一、數(shù)字測圖概述1、數(shù)字測圖發(fā)展:傳統(tǒng)的測量方法：圖解法, 常稱為白紙測圖。利用測量儀器對各種地物地貌缺點：精度低(刺點、繪圖、圖紙伸縮變形); 工序多；勞動強度大；質量管理難；紙質地形承載信息少，更新也極不方便。,1 數(shù)字測圖的基本知識,一、數(shù)字測圖概述,1、數(shù)字測圖的發(fā)展數(shù)字測圖： 野外數(shù)據(jù)采集

3、系統(tǒng)，與內(nèi)業(yè)機助制圖系統(tǒng)結合，形成了一套從野外數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)制圖全過程的、實現(xiàn)數(shù)字化和自動化的測量制圖系統(tǒng)，人們通常稱作為數(shù)字化測圖（簡稱數(shù)字測圖）或機助成圖。優(yōu)點：高自動化、全數(shù)字化、高精度。,1 數(shù)字測圖的基本知識,傳統(tǒng)測圖 數(shù)字測圖,2、數(shù)字地圖的獲取方法,①野外數(shù)字化測圖（祥見第11.3章） 用GPS接收機，全站儀進行實地測量，將野外采集的數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)诫娮邮植?、磁卡或便攜機內(nèi)，并在現(xiàn)

4、場繪制草圖，到室內(nèi)將數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)接嬎銠C，編輯后，由計算機自動生成數(shù)字地圖。,2、數(shù)字地圖的獲取方法,②原圖（底圖）數(shù)字化（祥見11.7）手扶跟蹤數(shù)字化：用數(shù)字化儀對原圖的地形特征點進行采集，將數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)接嬎銠C，形成數(shù)字地圖的過程。掃描矢量化：利用平臺式掃描儀或滾筒式掃描儀將地圖掃描得到柵格形式的地圖數(shù)據(jù)，即一組陣列式排列的灰度數(shù)據(jù)（影像）。利用數(shù)字化軟件將柵格數(shù)據(jù)轉換成矢量數(shù)據(jù)，形成數(shù)字地圖。,2、數(shù)字地圖的獲取方法,③航片數(shù)

5、據(jù)采集 以航空攝影獲取的航片作為數(shù)據(jù)源，即利用測區(qū)的航空攝影測量獲取的立體像對，在解析測圖儀上或立體量測儀上采集地形特征點，并自動傳輸?shù)接嬎銠C，經(jīng)過軟件處理，自動生成數(shù)字地形圖。,3、數(shù)字地圖與紙質地圖的區(qū)別,其區(qū)別主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）從載體上，紙質地圖的載體是圖紙，數(shù)字地圖的載體是磁盤等計算機存儲介質。2）從表現(xiàn)形式上，紙質地圖通過描述在圖紙上的符號、線條、文字等形式來模擬表現(xiàn)地理元素的位置、形狀、大

6、小和屬性的，而數(shù)字地圖通過數(shù)據(jù)來描述，具體如下所示：,表現(xiàn)形式比較圖示,,,,,,,3、數(shù)字地圖與紙質地圖的區(qū)別,3）從管理和維護上，紙質地圖很不方便，且易損壞和變形。數(shù)字地圖易于保管和維護。 4）從應用來看，紙質地圖對圖的比例尺、內(nèi)容無法選擇，而數(shù)字地圖比較靈活。,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,①測圖用圖自動化 數(shù)字測圖則使野外測量自動記錄，自動解算，使內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)自動處理，自動成圖，自動繪圖，并向用圖者提供可處理的數(shù)字（形）

7、圖軟盤，用戶可自動提取圖數(shù)信息。,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,②圖形數(shù)字化 用軟盤保存的數(shù)字地圖，存儲了圖中具有特定含義的數(shù)字、文字、符號等各類數(shù)據(jù)信息，可方便地傳輸、處理和供多用戶共享。數(shù)字地圖不僅可以自動提取點位坐標、兩點距離、方位以及地塊面積等，還可以供工程規(guī)劃、ＣＡＤ使用和供ＧＩＳ建庫使用。數(shù)字地圖的管理，既節(jié)省空間，操作又十分方便。,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,③點位精度高 傳統(tǒng)的平板白紙測圖，點平面位

8、置的誤差主要受圖根點的測定誤差、展繪誤差、視距誤差、方向誤差、刺點誤差等影響，使點平面位置的測定誤差圖上約為士0.5ｍｍ（１：1000比例尺），經(jīng)緯儀視距高程法測定地形點高程時，即使在較平坦地區(qū)（0～6），視距為150ｍ，地形點高程測定誤差也達土0.06ｍ，而且隨著傾斜角的增大，高程測定誤差會急劇增加 。,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,③點位精度高 用全站儀采集數(shù)據(jù)，測定地物點的誤差在450ｍ內(nèi)約為±22ｍｍ，測定地形

9、點的高程誤差在450ｍ內(nèi)約為士21ｍｍ，若距離在300ｍ以內(nèi)，則測定地物點誤差約為±15ｍｍ，測定地形點的高程誤差約為士18ｍｍ。在數(shù)字測圖中，野外采集的數(shù)據(jù)的精度毫無損失，也與圖的比例尺無關。,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,④便于成果更新 數(shù)字測圖的成果是以點的定位信息和屬性信息存入計算機，當實地有變化時，只需輸人變化信息的坐標、代碼，經(jīng)過編輯處理，很快便可以得到更新的圖，從而可以確保地面的可靠性和現(xiàn)勢性，數(shù)字測

10、圖可謂“一勞永逸”。⑤避免因圖紙伸縮帶來的各種誤差 表示在圖紙上的地圖信息隨著時間的推移，會因圖紙的變形而產(chǎn)生誤差。數(shù)字測圖的成果以數(shù)字信息保存，避免了對圖紙的依賴性 。,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,⑥能以各種形式輸出成果 計算機與顯示器、打印機聯(lián)機時，可以顯示或打印各種需要的資料信息，如用打印機可打印數(shù)據(jù)表格，當對繪圖精度要求不高時，可用打印機打印圖形。計算機與繪圖儀聯(lián)機，可以繪制出各種比例尺的地

11、形圖、專題圖，以滿足不同用戶的需要。,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,⑦方便成果的深加工利用 數(shù)字測圖分層存放，可使地面信息無限存放，不受圖面負載量的限制，從而便于成果的深加工利用，拓寬測繪工作的服務面，開拓市場。 CASS軟件中共定義26個層（用戶還可根據(jù)需要定義新層），通過關閉層、打開層等操作來提取相關信息，便可方便地得到所需的測區(qū)內(nèi)各類專題圖、綜合圖，如路網(wǎng)圖、電網(wǎng)圖、管線圖、地形圖等。,CASS圖層特

12、性管理器,4、數(shù)字測圖的優(yōu)點,⑧可作為GIS的重要信息源 地理信息系統(tǒng)具有方便的空間信息查詢檢索功能、空間分析功能以及輔助決策功能，要建立一個GIS，花在數(shù)據(jù)采集上的時間和精力約占整個工作的80％；GIS要發(fā)揮輔助決策的功能，需要現(xiàn)勢性強的地理信息資料。數(shù)字測圖能提供現(xiàn)勢性強的地理基礎信息，經(jīng)過一定的格式轉換，其成果即可直接進入GIS的數(shù)據(jù)庫，并更新GIS的數(shù)據(jù)庫。一個好的數(shù)字測圖系統(tǒng)應該是GIS的一個子系統(tǒng)。,二

13、、數(shù)字測圖工作內(nèi)容,1、 野外數(shù)據(jù)采集和編碼 用全站儀等進行野外觀測。 2、數(shù)據(jù)預處理： 刪除無用記錄，補充與修改信息。3、圖形文件生成：根據(jù)點文件生成圖形文件。4、地形圖輸出：用繪圖儀繪制地形圖。5、測量成果報表輸出：按合適的報表類型打 印測量成果。,三、數(shù)字測圖系統(tǒng),1、概念 數(shù)字測圖系統(tǒng)是

14、以計算機為核心，在外連輸入、輸出設備硬件和軟件的支持下，對地形空間數(shù)據(jù)進行采集、輸入、成圖、處理、繪圖、輸出、管理的測繪系統(tǒng)。數(shù)字測圖系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出三部分組成。 地形數(shù)據(jù)采集 數(shù)據(jù)處理與成圖 成果與圖形輸出,,,,,,,,,,,,,,,三、數(shù)字測圖系統(tǒng),2、系統(tǒng)組成 數(shù)字測圖系統(tǒng)需有一系列硬件和軟件組成。用于野外采集數(shù)據(jù)的硬件設備有全站式或半站式電子速測儀；

15、用于室內(nèi)輸入的設備有數(shù)字化儀、掃描儀、解析測圖儀等；電子手簿、ＰＣ卡用于記表數(shù)據(jù)；用于室內(nèi)輸出的設備主要有磁盤、顯示器、打印機和數(shù)控繪圖儀等；便攜機或微機是數(shù)字測圖系統(tǒng)的硬件控制設備，既用于數(shù)據(jù)處理，又用于數(shù)據(jù)采集和成果輸出。,2、系統(tǒng)組成,硬件設備一：地面測量儀器：獲取地面信息的基本設備。電子速測儀（全站儀）、經(jīng)緯儀、測距儀等。目前一些傳輸?shù)臋C助成圖系統(tǒng)都適用各種地面測量儀器進行采集，如CASS系統(tǒng)設有速測儀、經(jīng)緯儀加測距儀、視

16、距、量距等各種采集模式，能充分的利用現(xiàn)有的儀器設備。,全 站 儀 徠卡 南方,全站儀-----徠卡TPS400,硬件設備二：,電子計算機 ：進行數(shù)據(jù)采集、儲存、處理的基本設備。外業(yè)數(shù)據(jù)采集所用的計算機要求計算機袖珍化，便于野外攜帶和使用，常用PC-1500、PC-E500及便攜機。內(nèi)業(yè)處理所用的計算機一般采用微型計算機，要求計算機有足夠的貯存容量和運算速度。,2、系統(tǒng)組成,硬件設備三：

17、,圖形輸入設備 用于將地圖幾何圖形轉換為數(shù)據(jù)的專用設備。手扶跟蹤式直角坐標數(shù)字化儀：操作簡單、價格低，其圖形輸入的精度能夠滿足地圖精度的要求。自動掃描數(shù)字化儀(亦稱掃描儀)： 速度快，但由于其精度和矢量化等問題，在精度要求較高的大比例尺成圖方面，還有待進一步研究。,2、系統(tǒng)組成,手扶跟蹤數(shù)字化儀,掃 描 儀,硬件設備四：,圖形輸出設備：實施制圖數(shù)據(jù)到圖形的設備。 打印機：具有圖形輸出速度快的特點，雖然打印的

18、圖形不精致，但能為制圖人員提供概略的樣圖以供檢查。 圖形顯示器：通常把它歸屬于計算機設備，而不是一個單獨的圖形輸出設備。 自動繪圖儀：種類很多，功能各異，沒有嚴格的分類標準。有噴墨式、激光式。,2、系統(tǒng)組成,圖形輸出設備：繪 圖 儀,三、數(shù)字測圖系統(tǒng),2、系統(tǒng)組成 軟件：控制測量計算軟件、數(shù)據(jù)采集和傳輸軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形編輯軟件、等高線自動繪制軟件、繪圖軟件及信息應用軟件等。 在計算

19、機自動化成圖過程中，主要采用野外數(shù)據(jù)采集然后由計算機自動進行數(shù)據(jù)處理，而隨著計算機的袖珍化和軟件功能的內(nèi)外業(yè)一體化，內(nèi)外業(yè)設備已沒有明顯的界限。,CASS：數(shù)字化地形地籍成圖系統(tǒng),文件—打開已有圖形文件,CASS打開文件界面,全站儀或其他測量儀器,數(shù)字化儀,掃描儀,立體坐標量測儀解析測圖儀,,,,,,,,,,,,,,,,,,電子平板,PC卡,電子手簿,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,成圖軟件,,,,,,,,,,,計算機,,,,

20、,,軟盤,顯示屏,打印機,繪圖儀,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,三、數(shù)字測圖系統(tǒng),四、數(shù)字測圖的發(fā)展與展望,1、發(fā)展：經(jīng)歷“兩模式”，“三階段”數(shù)字測記模式（野外測記，室內(nèi)成圖） 用全站儀或其他測量儀器在野外測量地形特征點的點位，用電子手簿（或ＰＣ卡）記錄測點的幾何信息及其屬性信息，或配合草圖到室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)由電子手簿傳輸?shù)接嬎銠C，經(jīng)人機交互編輯成圖。,1、發(fā)展：數(shù)字測記模式優(yōu)點：測記式外業(yè)設備

21、輕便，操作方便，野 外作業(yè)時間短。缺點：由于是“盲式”作業(yè)，對于較復雜的 地形，通常要繪制草圖。,四、數(shù)字測圖的發(fā)展與展望,四、數(shù)字測圖的發(fā)展與展望,1、發(fā)展：經(jīng)歷“兩模式”，“三階段”數(shù)字測記模式（野外測記，室內(nèi)成圖）第一階段： 全站儀野外數(shù)據(jù)采集，電子手簿記錄，同時配畫圖。室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)直接由電子手簿傳輸?shù)接嬎銠C，再由人工按草圖編輯圖形文件并輸入計算機，自動成圖，人機交互編輯，最終成

22、數(shù)字地圖，由繪圖儀繪制地形圖。,數(shù)字測記模式第二階段：測記模式不變，成圖軟件有進展 開發(fā)智能化的外業(yè)采集軟件，使外業(yè)人員鍵入的數(shù)據(jù)減少。 數(shù)據(jù)被傳到計算機后，計算機自動檢索編輯圖形文件，無需人工編輯圖形文件。 外業(yè)采集軟件可以實時計算點位坐標，如配置小型繪圖儀，現(xiàn)場就可以按坐標實時展繪草圖。,四、數(shù)字測圖的發(fā)展與展望,1、發(fā)展：經(jīng)歷“兩模式”，“三階段”電子平板測繪模式 全站儀加便攜機加相應測圖軟件，

23、實施外業(yè)測圖的模式。這種模式將便攜機的屏幕模擬測板在野外直接測圖，可及時發(fā)現(xiàn)并糾正測量錯誤，外業(yè)工作完成，圖也就出來了，實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化。,,四、數(shù)字測圖的發(fā)展與展望,測記模式 電子平板模式,2、展望 全站儀自動跟蹤測量模式 GPS測量模式（RTK的應用） 全數(shù)字攝影測量,四、數(shù)字測圖的發(fā)展與展望,自動跟蹤全站儀,11.2 大比例尺測圖的技術設計,引：不同比例尺地形圖成圖方法1、大比例尺測圖

24、：1:500-1:5000比例尺； 平板儀測圖、數(shù)字測圖；2、中比例尺：1:10000-1:50000比例尺； 多用航測法成圖；3、小比例尺：小于1:50000的地形圖； 根據(jù)較大比例尺地圖及各種資料編繪而成。,48,11.2 大比例尺測圖的技術設計,一、大比例尺測圖1、地形圖：地形要素2、地籍圖：地籍要素和地形要素3、房產(chǎn)圖：與房產(chǎn)有關

25、的地形要素4、地下管線圖：地下管線及周邊的地形要素5、各種工程圖：與不同工程相關的地形要素,49,11.2 大比例尺測圖的技術設計,二、大比例尺測圖的技術設計 1、技術設計的作用 合理、可靠，節(jié)省人力、物力，有計劃、有步驟完成作業(yè)任務。 2、資料收集 測量規(guī)范和圖式；測區(qū)已有控制測量資料，包括點之記，技術總結等；城市規(guī)劃、地質、氣象、水文等方面的資料；,50,51,二、大比例尺測圖的技術設計 3

26、、技術方案設計 項目組織、工作量統(tǒng)計、儀器配備、經(jīng)濟核算、工作計劃進度等。 4、上交資料 測量任務書,11.2 大比例尺測圖的技術設計,工程測量規(guī)范,52,工程測量規(guī)范,53,,,,房產(chǎn)測量規(guī)范,54,,三、測量任務書的主要內(nèi)容,項目任務簡介 測區(qū)概況 測區(qū)已有資料及其分析 圖根控制測量方案設計 數(shù)字化測圖設計：儀器設備與軟硬件選擇，野外數(shù)據(jù)采集方案，數(shù)據(jù)處理，地形圖繪制，精度估算。 工作量

27、統(tǒng)計、作業(yè)計劃和進度、經(jīng)費預算及安全措施。,55,四、坐標系選擇,平面坐標系統(tǒng)：80國家大地坐標系 或獨立坐標系高程坐標系統(tǒng)：采用“1985國家高程基準”注：一個測區(qū)只能用一種坐標系統(tǒng)。 如測區(qū)附近沒有國家水準點，或者連測工作量很大，這時可以在已有地形圖上求得一個點的高程作為起算高程。,56,11.3 圖根控制測量和測站點測定,一、圖根控制測量

28、1、布設： 圖根點： 圖根控制測量： 線路布設： 平面：采用圖根導線、圖根三角、交會方法和GPS RTK。 高程：圖根水準和圖根三角高程,57,一、圖根控制測量1、布設：圖根導線：　　閉合、附合、支導線三角網(wǎng)： 三角鎖、三角網(wǎng)交會法： 前方、側方、后方GPS：,58,11.3 圖根控制測量和測站點測定,一、圖根控制測量,２、圖根控制點個數(shù)應根據(jù)地形復雜、破碎程度或隱蔽情

29、況而決定其數(shù)量。一般平坦而開闊地區(qū)，每平方公里圖根點的個數(shù)如下表：,59,二、 測站點的測定,測站點：架設儀器的點。 一般儀器架設在控制點上，當?shù)匦螐碗s，控制點利用受限時，要增設測站點。方法：采用極坐標法、交會法和支導線測定測站點的坐標和高程。測站點點位精度：相對于附近圖根點的中誤差不應大于圖上0.2mm，高程中誤差不應大于測圖基本等高距的1/6。,60,補充：三聯(lián)腳架法支導線觀測,使用三個既能安置全站儀又能安置帶有覘牌

30、的基座和腳架，基座應有通用的光學對中器。 將全站儀安置在測站點i的基座中, 反射棱鏡安置在后視點i-1和前視點i+1的基座中。遷站時，導線點i和i+1的腳架和基座不動，只取下全站儀和反射棱鏡，在導線點i+1上安置全站儀，在導線點i安置反射棱鏡，并將i-1點上的腳架遷至導線點i+2處并予以安置，這樣直到測完整條導線為止。,,61,三、全站儀測定方法,測回法： 盤左、盤右取平均值。 可以消除

31、儀器軸系誤差。半測回法：預先測定全站儀的軸系誤差，存儲在內(nèi)存或電子手薄中，觀測時由程序設置進行改正。橫軸誤差、視準軸誤差、指標差影響,62,南方320全站儀主界面,,63,拓普康 GTS—220系列,64,,,,,拓普康主界面操作鍵,顯示符號意義,V%：坡度顯示 N：北向坐標HR：水平角（右角）E：東向坐標HL：水平角（左角） Z：高程HD：水平距離 *：電子測距進行中VD：高差