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第七章地形图测绘 地形测绘是利用平板仪 经纬仪 全站仪等仪器 在某一测站点上测量各种地物 地貌的平面位置和高程 并将地面物体及地形起伏形态绘制成图的工作 按技术手段不同 地形测绘有模拟方法和数字化方法两类 两类方法的基本原理是一样的 本章分别介绍经纬仪测图和全站仪测图两种方法 7 1经纬仪法测图 为了测绘地物 地貌 首先必须确定这些地物 地貌的特征点 又称碎部点 的平面位置和高程 在测定足够数量碎部点的基础上 以相应的符号在图上绘制各种地物 地貌 因此 地形图测绘的工作主要包括两个过程 一个是测定碎部点的平面位置和高程 一个是在图上绘制地物和地貌 模拟方法主要采用常规测量仪器 如平板仪 经纬仪等经行野外数据采集 并在图纸上模拟测量的过程 绘制地形图 观测立尺方向与某控制方向的水平角测定立尺点与测站间的平距测定立尺点与测站间的高差 极坐标法 视距测量 一 经纬仪测绘法原理 二 视距测量 利用经纬仪望远镜的视距丝 上 下丝 根据几何光学原理 同时测定地面两点间的水平距离和高差的方法 优点 操作简单 快速 受地形条件限制小 量距精度为1 200 1 300 但能满足地形测量中碎部测量的精度要求 仪器中心至物镜光心的距离 常数 物镜焦距 常数 焦点至水准尺的距离 变量 1 视线水平时的视距公式 m n A B F N M p n m 水平距离 p 上 下视距丝的实际距离 l 上 下视距丝在尺上的读数差 称为尺间隔 m n A B F N M p d f n m 望远镜设计时 一般取K 100 C 0 所以 平距计算公式 i 仪器高 v 中横丝在尺上的读数 觇标高 m n A B D F N M p d f l n m 高差 N M M N 2 视线倾斜时的视距公式 视线倾斜时 设视线长度 斜距 为D 竖直角为 则 O D M Q N B A J N l D M 斜距的计算 M M Q N N h 初算高差 高差主部 h D tan O D M Q N B A J N l D M 高差 竖盘读数 安置仪器 量仪高i 照准v i 计算D h 视距测量方法 13 14 15 16 读尺间隔数l 例 l 45 3cm 2 31 用SHARP 5812计算器计算 视距测量计算 输入l 输入 DEG 2 51666666 COS 平距 0 99903549 0 998071910 45 21265762 x2 x M RM TAN 2 516666666 0 043952389 1 98720433 高差主部 45 3 2 31 45 3 2 51666666 45 21265762 三 图根控制测量 根据 从整体到局部 的原则 在测绘地形图之前要先在测区布设一定数量的控制点 并以较高精度测定其平面位置和高程 作为施测地形图的依据 这些预先布置的测绘地形图的控制点称为图根点 测定图根点坐标和高程的工作就是图根控制测量 铁路 公路等带状地带 50 400m一个城市 15个 km2 1 2000 50个 km2 1 1000 150个 km2 1 500 方法 1 平面GPS测量 导线测量 交会定点2 高程水准测量 三角高程测量 图根点的密度 图纸 聚酯薄膜 绘图纸 四 底图的准备 1970 285 A1 控制点的展绘 B1 1972 711 仪器设备 经纬仪 视距尺 小平板 半圆仪准备工作安置仪器 测定MO 定向 量i 计算v 人员分工观测选点 观测 记录 计算 绘图地形点的密度 图上2cm左右一个点 五 一个测站的工作 半圆仪 起始方向0 00 六 立尺点选择 地形特征点地物 平面轮廓转折点 地貌 坡度 坡向变化处 1 山脊 山脊是山体延伸的最高棱线 山脊的等高线均向下坡方向凸出 两侧基本对称 山地地貌显示得像不像 主要看山脊与山谷 如果山脊测绘得真实 形象 整个山形就较逼真 测绘山脊要真实地表现其坡度和走向 特别是大的分水线 坡度变换点和山脊 山谷转折点 应形象地表示出来 2 山谷 山谷等高线表示的特点与山脊等高线所表示的相反 尖底谷底部尖窄 等高线通过谷底时呈尖状 圆底谷底部近于圆弧状 等高线通过谷底时呈圆弧状 平底谷谷底较宽 底坡平缓两侧较陡 等高线通过谷底时在其两侧近于直角状 测绘时 标尺点应选择在等高线的转弯处 3 鞍部 鞍部属于山脊上的一个特殊部位 是相邻两个山顶之间呈马鞍形的地方 鞍部往往是山区道路通过的地方 有重要的方位作用 测绘时在鞍部的最低点必须有立尺点 以便使等高线的形状正确 鞍部附近的立尺点应视坡度变化情况选择 鞍部的中心位于分水线的最低位置上 鞍部有两对同高程的等高线 即一对高于鞍部的山脊等高线 另一对低于鞍部的山谷等高线 这两对等高线近似地对称 4 山坡 山坡是山脊与山谷连接的部分 山坡虽都是倾斜的面 但坡度并不是没有变化的 测绘山坡时 标尺位置应选择在坡度变化的地方 坡面上的地形变化实际也就是一些不明显的小山脊 小山谷 等高线的弯曲也不大 因此 必须特别注意选择标尺点的位置 以显示出微小地貌来 5 梯田 梯田是在高山上 山坡上及山谷中经人工改造了的地貌 有水平梯田和倾斜梯田两种 梯田测绘时沿田坎立标尺 在地形图上一般以等高线 梯田坎符号和高程注记 或比高注记 相结合的形式来表示 6 不用等高线表示的地貌 除了用等高线表示的地貌以外 还有些地貌如陡坎 悬崖 陡壁 冲沟 砂崩崖 土崩崖等等都不能用等高线表示 对这些地貌 用测绘地物的方法 测绘出这些地貌的轮廓位置 用图式规定的符号表示 地物描绘按图式规定的比例符号 非比例符号 半比例符号和注记符号绘制地貌描绘 即勾绘等高线直线内插法目估法 七 地形图的绘制 例 47 2 56 3 48 5 42 5 50 8 42 3 40 6 45 2 38 0 39 1 42 6 35 2 目的 当地形复杂 建 构 筑物较多 比较隐蔽时 原有图根点不敷使用时 应增设地形转点 以满足测图需要 通常采用视距支导线 八 增设地形转点 拼接相应坐标格网对齐 检查地物 地貌的拼接误差检查室内检查 外业巡视检查 外业设站检查清绘整饰原则 先图内后图外 先地物后地貌 先注记后符号严格按图式符号绘制和注记 九 地形图的拼接 检查和整饰 校园部分平面图 7 2全站仪数字测图的外业 地形测量是利用测量仪器对地球表面局部区域内各种地物地貌 统称地形 的空间位置和几何形状进行测定 并按一定的比例尺缩小 绘制成地形图的过程 与传统的模拟法测图相比 数字测图以其特有的高自动化 全数字化 高精度的显著优势而具有广阔的发展前景 按测绘学科的发展阶段 地形测量可分为白纸测图和数字测图两个阶段 一 白纸测图 传统的地形测量是根据已知控制点 用仪器在野外测量地物 地貌的角度 距离 高差 再利用分度器 比例尺等工具模拟观测过程 将测量数据以一定的比例尺并按图式符号展绘到白纸 绘图纸或聚酯簿膜 上 俗称白纸测图或模拟法测图 白纸测图的缺点 工序多 劳动强度大 质量管理难 在测图的过程中 点位精度由于刺点 绘图 图纸伸缩变形等因素的影响会大大降低 纸质地形图难以承载诸多图形信息更新极不方便 数字测图包括地面数字测图 地图数字化和数字摄影测量 地面数字测图是利用电子全站仪 GPS等数字化测量仪器在野外进行数字化地形数据采集 在成图软件的支持下 通过计算机加工处理 获得数字地形图的方法 二 数字测图 digitalmapping 地图数字化方法是对已有地形图利用手扶跟踪数字化仪或扫描数字化仪将其数字化 转化成计算机能存储 处理的数字地形图 数字摄影测量是把摄影所获得的影象进行数字化得到数字化影象 由计算机进行数字处理 从而提供数字地形图或专题图 数字地面模型等各种数字化产品 广义的数字测图包括 利用全站仪或其他测量仪器进行野外数字化测图 或利用航空摄影相片 遥感图像进行数字化测图等技术 利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机 由数字成图软件进行数据处理 经过编辑 图形处理 生成数字地形图 数字测图是一种解析 机助的测图方法 它以野外观测数据为基础 通过解析计算 将地物地貌特征点用数字的形式表达 测量成果是地形特征点的数字集合 信息的载体是计算机的存储介质 是提交可供传输 处理 共享的数字地形信息 数字地形图更便于管理和更新 利用数字地形图可生成电子地图和数字地面模型 成为地理信息系统的重要组成部分 三 数字测图的特点 四 数字测图系统 数字测图系统是以计算机为核心 在输入输出设备硬 软件的支持下 对地形空间数据进行采集 输入 成图 绘图 输出 管理的测绘系统 五 地面数字测图的模式 全野外数字测图的模式有 平板仪测图 数字化仪数字化 经纬仪测量 外业记录器手工记录 全站仪观测 电子手簿自动记录 全站仪观测 手绘草图记录 全站仪观测 电子平板绘图 GPS观测 手绘草图记录 GPS观测 电子平板记录 全站仪观测 电子平板测图 全站仪 袖珍电子平板 六 草图法工作方式 测量外业工作是一件非常辛苦的事 因此要尽量减轻野外的工作量 尽可能把成图的工作安排在办公室内进行 草图法测绘地形图直观方便 设备要求和成本比较低 应用广泛 如果出错在内业编辑时较容易修改 因而更适合初学者 草图法测图的人员组织 草图法外业工作时 除了观测员和跑尺员外 还有一名绘草图的人员 在跑尺员跑尺时 绘图员要标注出所测地物的属性信息 并记下所测点的点号 位置信息 测量过程中草图上标注的点号和全站仪里记录的点号一致 这种方法在测量每一个碎部点时不用在电子手簿或全站仪里输入地物编码 故又称为 无码方式 草图法测绘地形图的外业工作步骤 1 控制点数据录入2 测站设置3 观测 记录和绘制草图4 测站检查 1 控制点数据录入 MENU QUICKSETTINGS ALLSETTINGS DATAMANAGER CALIBRATION SYSTEMINFO 1 打开电源 按SHIFT PROG键 调用主菜单 选择DATAMANAGER DATAMANAGERVIEW EDITDATAINITIALIZEMEMORYDATADOWNLOADMEMORYSTATISTIC DATAMANAGER界面 选择VIEW EDITDATA VIEW EDITDATA1 2JobFixpointMeasurementCodelist EXIT 选择JOB VIEWJOB1 2Job ABC01Oper SAN ZDate 25 01 01Time 15 25 45 EXIT DEL NEW 选择 NEW NEWJOBJob DL1Oper LIDate 25 10 05Time 15 30 12 EXIT PREV SAVE 定义新文件 文件名 使用者 后 选 SAVE 存储 再选 EXIT 返回上一级子目录 VIEW EDITDATA1 2JobFixpointMeasurementCodelist EXIT 选Fixpoint进入VIEWFIXPOINT窗口 VIEWFIXPOINTJob DL1Oper LI SIDate 25 10 05Time 15 35 15 EXIT DEL NEW 选择 NEW 输入点号 坐标和高程等数据 NEWFIXPOINTJob DL1PtID E 123 456mN 234 567mH 345 678m EXIT PREV SAVE 选择 SAVE 保存 所有点输入完成后 连续选择 EXIT 退回到起始界面 2 测站设置 ApplicationsSURVEYINGSETTINGOUTTIEDISTANCEAREA plan EXIT 按PORG键进入程序菜单 选SURVEYING启动测量程序 SURVEYING SetJob SetStation SetOrientationStart EXIT SETJOB1 2Job DL1Oper SAN ZDate 25 10 05Time 15 25 45 EXIT NEW SET 选择SET后返回测量菜单 选择作业文件设置 再选测站设置 SETSTATIONStn C102hi 1 500mE0 1234 546mN0 1000 000mH0 1536 421m EXIT SET 输入测站号和仪器高 选择SET后又返回测量菜单 再选起始方向设置 SURVEYING SetJob SetStation SetOrientationStart EXIT ORIENTATION setneworconfirm BsPt C102BsBrg 28 06 11 EXIT Hz0 COORD SET 选择SET EXIT 退回到测量界面 开始测量碎部点 3 碎部测量 在测量界面中 将光标调到PtID 按CE键进行点号编辑 然后将光标调到hr 输入棱镜高 选EXIT退出编辑状态 开始测量碎部点 SURVEYINGPtID 001hr 1 750mCode Hz 225 12 36 V 78 56 31 HD 89 125m EXIT 观测以后的地形点时 如果棱镜高没有变化 可以不再进入编辑状态 直接测量 全站仪将自动按步长为1的增量改变点号的值 7 3数字化测图的内业工作 数字化测图主要利用测图软件进行地形图的编辑绘制的 数字化测图软件以 制图学 和 计算机图形学 为基础 经过一段时间的综合 解决了 DTM建立 数据结构 符号处理 线型生成 等一些具体问题后 已经发展得相当成熟 国内许多单位都推出了颇有特色的软件 目前比较有影响的有南方测绘仪器公司的CASS 清华大学山维公司的EPWS和武汉瑞得公司的RDMS 南方测绘仪器公司CASS以AutoCAD为开发和运行平台 使用方便 扩充性强 接口丰富 清华山维公司的EPWS在Windows环境下开发和运行 界面美观 现场操作直观 方便 武汉瑞得公司的RDMS全部用高级语言开发 直接在DOS或Windows环境下运行 结构紧凑 速度较快 南方公司推出的CASS软件 支持 无码作业 模式 该模式的基本做法是 将属性和连接关系的采集用草图来完成 测站电子手薄或全站仪内存只记录几何数据 坐标 在内业编辑时用引导文件或人工干预的方法导入属性和连接关系 在这种作业模式下 外业测图每组只需要3人即可 一人观测 一人跑点 一人绘草图 这样 既保证了数据的可靠度又大幅度地提高了外业工作的效率 是一种比较的理想的作业模式 一 外业数据处理的一般流程 野外观测数据 数据下载 建立TDM 属性编辑 绘制地形图 检查修改 二 全站仪数据通信 全站仪数据通信指全站仪和计算机之间的数据交换 目前全站仪主要有两种方法与计算机进行通信 一是全站仪原配置的PCMCIA卡 一是利用全站仪的输出接口 通过电缆传输数据 在利用电缆进行通行时 为了保证发送端与接受端的正常通信 全站仪与计算机的通信参数设置必须一致 一般通信参数包括下列基本项 波特率 表示信号传输的速度 数据位 指单向传送的 测量 数据位数 校检位 又称奇偶校检位 是一种检查传输数据正确与否的方法 None Even Odd 4 停止位 在检验位之后再设置一位 或二位 停止位 用来表示字符的结束 通讯参数 数据传输界面 Leica全站仪记录格式 110008 000000C421 004 1683439022 004 0894716031 0 0002944551 0048 00087 0 0000170088 0 00001495110009 000000C521 004 1675326022 0