大比例尺数字地形图测绘.ppt

数字测图,第十一章大比例尺地形图测绘,第一节大比例尺数字测图的技术设计,技术设计是数字测图最基本的工作，它是依据国家有关规定（规程）及数字图的用途、用户的要求、本单位的仪器设备状况等对数字测图工作进行具体设计。,一、数字测图技术设计的依据1、数字测图测量规范（规程）2、测量任务书二、数字测图的外业准备及技术设计书编写1、测区踏勘2、资料收集3、拟定作业计划4、仪器设备的选型及检验5、技术设计书的编写,任务概述，测区情况，已有资料及其分析，技术方案的设计，组织与劳动计划，仪器配备及供应计划，财务预算，检查验收计划及安全措施等。,测绘工程技术设计书,目录一、作业目的任务1二、测区概况1三、项目执行的技术标准3四、已有资料情况分析4五、平面控制的设计实施5六、高程控制的布设6七、1:500坝区地形图测绘7八、库区纵横断面的测绘8九、1:5000库区地形图测绘9十、工作进程时间安排.10十一、上交资料11,一、作业目的、任务,为了充分开发信丰县域内桃江的水力资源，促进信丰县经济发展，赣州优恩江源电力投资有限公司拟在桃江五洋段内建设一座水力发电站。发电站的前期工程和勘测设计任务委托给赣西土木工程勘测设计院来完成。其前期工程的测绘作业由赣西土木工程勘测设计院测绘分院主持实施。本次测绘作业主要包括以下几项：1、坝区1:500地形图约0.4平方公里。2、四等水准路线从信丰县城至赣县王母渡镇总长约50公里。3、库区内横断面23个，纵断面从信丰县城至赣县王母渡镇总长约50公里。4、库区1:5000地形图约10个平方公里。,二、测区概况,五洋电站位于江西省信丰县的东北部，信丰县与赣县交界处，西牛镇星村的小五洋村，桃江五洋滩的下游约500米处。库区位于东经11452301150352,北纬22302232,行政隶属于江西省赣州市信丰县。测区内平均海拔约145米，最高海拔约313米。测区西南部为信丰县政治、经济、文化和交通中心嘉定镇，地势较为平坦，平均海拔约150米；测区东部和北部山峦起伏，山体坡度较大，多在60以上，地势较为复杂；测区西部山地和平坦地区约为各占一半。本测区气候属亚热带，全年气候温和，年平均温度在18左右，雨量充沛，年降雨量在829毫米2339毫米，日照充足，四季分明。测区交通极为不便，没有与一条主要交通要道相邻，只有一条45米宽坑坑洼洼的简易公路与外界联接，距西牛镇的星村有11公里，距信丰县城19公里，距赣县的王母渡镇约18公里。测区内居民地密度不大，人口较为稀少。测区内植被覆盖密集，山上树木多在56米高，树林中灌木丛生，灌木高35米，这给控制选点和测绘地形图带来了很大的困难，为作业带来了不便，增加了大量清除障碍物的工作量。,三、项目执行的技术标准,1、水利水电工程测量规范（SL19797）；2、城市测量规范（建设部1996年标准）；3、全球定位系统（GPS）测量规范（GB/T183142001），中华人民共和国国家标准；4、国家测绘局颁发的1：500，1：1000，1：2000地形图图式。45、国家三、四等水准测量规范（GB12898-1991）,中华人民共和国国家标准；6、工程测量规范中华人民共和国2000年标准；7、本技术设计书。,四、已有资料情况分析,1、图件资料有对照最新航片修测出版的1:10000地形图8张，图件精度满足控制选点设计要求，可供踏勘和图上选点使用；另有测区1:50000地形图一张，可供踏勘使用。2、平面控制资料在测区范围及四周有江西省测绘局提供的四个国家三角点。其中松山下为国家三等点，其余三个芭蕉坑、新屋下和马屋为国家四等点。此四点所在图幅号为G50(19)，采用克拉索夫斯基椭球体，1954年北京坐标系，1956年黄海高程系，6带中央子午线为117,3带中央子午线为114。由于时代久远，这四点中的松山下已情况不明；芭蕉坑已找不到，可能已遭破坏；新屋下的柱石已被挖出，盘石保存较好；马屋点位完整，但标石中心标志已部分损坏，所以可供本次作业用的计有新屋下和马屋两个点，精度基本上能满足作为测区首级网的起算数据使用。以上几个点的觇标已完全被破坏，不复存在。,3、高程控制资料测区内有国家二等水准点赣桃11，有国家三等水准点赣桃111及四等国家水准点IV3T14，高程系统为1956年黄海高程系（1959年平差和东南部平差）和吴淞高程系。测区内保存较为完好的有赣桃11，IV3T20和IV314三点，且IV3T20怀疑有移动。其余各点均已破坏或丢失，另有信丰县水文站提供的一个四等国家水准点BM1，位于同益山塘茶芫水文站大门旁，但该点的黄海高程系和吴淞高程系换算混乱，不能使用。从已有的资料分析来看平面控制资料和高程控制资料完全能满足“规范要求”，上述可用的各点均可作为测区首级控制的起算点。起算数据列表如下：,五、平面控制的设计实施,1、首级控制的设计首级控制拟在四等国家三角点的基础上布设GPS网。整个网由多个同步环组成，整体平差。平面起算数据为江西省测绘局提供的四个国家三角点成果。由于原四等网采用高斯克吕格分带投影，有3带和6带两套坐标系统，6带中央子午线为117，3带中央子午线为114。本次测区中心经度约为11458，离中央子午线较远，长度变形较大，最大变形达到了约9cm/km,其变形已超过了国家规范规定的2.5cm/km的要求，故最好采用1.5带或任意投影带来限制长度变形。但由于本项工程的性质和特点，坝区范围较小，为了与其它测绘成果系统统一，还是选择中央子午线为114的国家3带，取1954年北京坐标系。GPS网的布设规格和技术要求均按规范规定的作业依据有关条款执行。首级控制点在地面均为现场混凝土浇灌约为0.5米深的标石，屋顶点为凿刻标志。控制点均选在高建筑物上或较为稳固便于使用的地面上，便于寻找和长期保存。点号编号统一采用Ni。,首级网的观测采用Trimble4000SE单频GPS接收机（三台套）进行外业观测，其标称精度为:距离：10+210-6d（mm）高程：20+210-6d（mm）方向：1+5/d（s）其中d为基线边长度（单位：公里）。全网共由9个同步环组成，每条基线观测时长5060分钟，观测方法和限差要求均按规范规定的有关条款执行。内业在笔记本电脑上利用Trimble公司的专用数据传输软件传输数据，基线解算和平差处理采用武汉大学的GPSADJGPS网与地面网平差或联合平差软件。软件均为商品化软件能确保成果计算的正确性和可靠性，计算中数字取位均按规范有关条款执行。2、加密控制加密控制拟在GPS网控制点基础上利用经严格检验的全站仪TOPCONGTS311（其标称精度为:测角2，测距2+2106mm）和NIKONDTM430E（其标称精度为:测角2，测距3+2106mm）布设12个点的支导线。支导线的距离往返观测。限差要求均按规范规定的有关条款执行。,六、高程控制的布设,高程控制拟在测区内已有二等水准点和四等水准点之间沿桃江左岸按四等水准要求布设附合水准路线。在桃江左岸的地面上的GPS点和部分支导线点联测入水准路线中，平面控制没有的地方在路线上每隔12公里凿刻一个水准标石。水准测量采用经严格检的S3型自动安平水准仪SOKKICB2和经检验的区格式木质双面水准标尺进行观测，观测方法和限差要求及数字取位均按规范有关条款执行。水准平差按测站定权和距离定权进行两次严密平差，以便检核。,七、1:500坝区地形图测绘,坝区地形图测绘，外业数据采集设备为经严格检验的全站仪TOPCONGTS311（精度:测角2，测距2+2106mm）、NIKONDTM430E（精度:测角2，测距3+2106mm）、TOPCONGTS225（精度:测角6，测距5+3106mm）、其操作严格按照1:500数字化地形图碎部测量的技术要求执行。坝区测图长约1公里，宽约0.4公里，面积约0.4平方公里，坝址处桃江两岸的山上一定测到山脊，冲沟底部测到正常高以上。内业采用南方CASS5.1成图系统数字化成图，成果由绘图仪打印和光盘刻录输出。,九、1:5000库区地形图测绘,库区地形图测绘，外业数据采集设备为经严格检验的全站仪TOPCONGTS311（精度:测角2，测距2+2106mm）、NIKONDTM430E（精度:测角2，测距3+2106mm）、TOPCONGTS225（精度:测角6，测距5+3106mm）、TOPCONGTS221D（精度:测角6，测距5+3106mm）、其操作严格按照1:5000数字化地形图碎部测量的技术要求执行。库区约10个平方公里。内业采用南方CASS5.1成图系统数字化成图，成果由绘图仪打印和光盘刻录输出。,十、工作进程、时间安排,由于时间紧任务重，为了保质保量地完成本次作业任务，安排3个测绘小组同时开工，各小组除上述各套仪器设备外，还各配备对讲机一对，电记本电脑一部等。其进度安排如下表：工程进度表时间小组任务备注2003.12.102003.12.15甲进场，联系住宿、饮食、交通等。乙进场，测区踏勘，GPS控制点、导线点和水准点选点埋石。2003.12.162003.12.31甲水准观测，检查，计算平差，数据整理。乙GPS控制点外业观测和内业数据整理，平差解算。丙2004.01.022004.01.20甲坝区1:500数字化测图，碎部点数据采集，外业检查，内业数字化成图。乙50公里纵断面测量，外业检查，数据整理。丙23个横断面测量，外业检查，数据整理。2004.01.242004.02.23甲库区10个平方公里1:5000数字化地形图的测量，绘图及检查。乙丙2004.02.242004.03.01甲内业数据和图形的检查，资料整理。乙丙,十一、检查验收,1、检查验收分三级进行。一级为作业员自检自查；二级为作业队专职检查员队作业员所交成果的检查，队专职检查外业检查不少于图幅数的30，内业检查为60；三级检查为院抽样检查，外业不少于15，内业不少于50。2、检查内容。按测量有关规定检查,十二、上交资料,1、测绘技术设计书和技术总结书各一份。2、平面控制点图一张。3、平面和高程控制点成果表一份。4、控制点点之记一份。5、1：500坝区地形图底图一份。6、1：500坝区地形图蓝图三份。7、库区纵横断面数据一份。8、成果汇总光盘一张。,第二节图根控制测量和测站点的测定,1、图根控制测量(1)图根控制点（包括已知高级点）的个数应根据地形复杂、破碎程度或隐蔽情况而决定其数量。一般平坦而开阔地区每平方千米图根点的密度，对于1/2000比例尺测图不少于4个，对于1/1000比例尺测图不少于16个，对于1/500比例尺测图不少于64个。,(2)图根控制点精度相对于邻近等级控制点位中误差，不应大于图上0.1mm；高程中误差不应大于测图基本等高距的1/10.,(3)图根平面控制点的布设可采用图根导线、图根三角、交会方法和GPSRTK等方法。还可采用“辐射法”和“一步测量法”辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用极坐标测量方法，按全圆方向观测方式，一次测定周围几个图根点。“一步测量法”就是将图根导线与碎部测量同时作业。,“一步测量法”示意图,2、测站点的测定数字测图时应尽量利用各级控制点作为测站点。增设测站点是在控制点或图根点上，采用极坐标法、支导线法、辐射法等方法测定测站点的坐标和高程。数字测图时，测站点的点位精度，相对于附近图根点的中误差不应大于图上0.2mm，高程中误差不应大于测图基本等高距的1/6。,3、全站仪的半测回观测法观测值的改正,（1）横轴误差对水平方向影响的改正设因横轴倾斜i角而产生的水平方向的读数影响为(P111)：,则正确的水平方向读数为：,，,式中L、R盘左、盘右水平方向读数；,竖直角。,（2）视准轴误差对水平方向影响的改正设因视准轴误差c对水平方向的影响为(P108)：,则正确的水平方向读数为：,式中L、R盘左、盘右水平方向读数；,竖直角。,（3）指标差对竖直角的改正设指标差为x，则一般垂直度盘竖直角的计算公式为(P105)：,或,式中L、R盘左、盘右天顶距读数；,竖直角。,第三节野外数据采集,一、仪器器材、资料准备以及人员的安排,1）仪器器材的准备,全站仪、对讲机、便携机、备用电池、通讯电缆、花杆、棱镜,2）资料的准备,“作业区”划分：一般以道路、河流、沟渠、山脊等明显线状地物为界线，将测区划分为若干个作业区。对于地籍测量来说，一般以街坊为单位划分作业区。分区的原则是各区之间的数据(地物)尽可能地独立(不相关)。工作草图：如果测区有相近比例尺的地图，裁成合适的大小（如A4幅面）作为工作草图。在没有合适的地图可作为工作草图的情况下，应在数据采集时绘制工作草图。,第三节野外数据采集,第三节野外数据采集,3）外业作业人员的组织测记法作业人员一般配置为：观测员1人，领尺员1人，跑尺员13人。领尺员负责画草图和室内成图，是核心成员。,第三节野外数据采集,采集方式全站仪测量方法GPSRTK测量方法工作程序测记法：观测碎部点坐标，绘制草图记录图形信息码（为了便于计算机识别，地形要素的名称和碎部点连接信息用数字代码或英文字母表示）,二、野外数据采集模式,第三节野外数据采集,1、测记法施测,测记法数据采集，每作业组一般需:仪器观测员（兼记录员）1名绘草图领镜（尺）员1名立镜（尺）员12名其中绘草图领镜员是作业组的指挥者，需技术全面的人担任。,测记法是在观测碎部时，绘制工作草图，在工作草图上记录地形要素名称、碎部点的连接关系。然后在室内将碎部点显示在计算机屏幕上，根据工作草图，采用人机交互方式连接碎部点，输入图形信息码和生成图形。,第三节野外数据采集,测记法测定碎部点的操作过程：（1）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。（2）安置仪器。量取仪器高，进行测站数据设置，包括：输入测站点的三维坐标和仪器高；,（3）测站定向。瞄准后视点，锁定仪器水平度盘，输入定向参数，即：输入后视点的坐标或定向边的方位角；（4）定向检核。测量某一已知点的坐标。测量结果符合后，定向结束。否则，应重新定向，以满足要求为准；（5）碎部点测量。按成图规范要求进行碎部点采集；同时进行绘图信息的采集或者绘制草图；（6）结束前的定向检查。检查方法同，如发现定向有误，应查找原因进行改正或重新进行碎步测量。,第三节野外数据采集,三、数据记录内容和格式,四、地形要素的分类和代码（数据编码）,野外数据采集仅用全站仪或其它大地测量仪器测定碎部点的位置（坐标）是不能满足计算机自动成图要求的，还必须将地物点的连接关系和地物属性信息（地物类别等）记录下来。一般用按一定规则构成的符号串来表示地物属性和连接关系等信息，这种有一定规则的符号串称为数据编码。,数据编码的基本内容,数据编码的基本内容包括：地物要素编码(或称地物特征码、地物属件码、地物代码)、连接关系码(或连接点号、连接序号、连接线型)、面状地物填充码等。数字测图系统内的数据编码一般在6一11位，有的全部用数字表示，有的用数字、字符混合表示。编码设计得好坏会直接影响到外业数据采集的难易、效率和质量，而且对后续地形(地籍)资料的交换、管理、使用和建立地理信息资料库都会产牛很大的影响。,大比例尺地形闯机助制图规范(GBl491294)规定，野外数据采集编码的总形式为：地形码十信息码。地形码是表示地形固要素的代码。GB1480493规定的地形图要素的代码肉四位数字码组成，共分为九个大类，并依次细分为小类、一级和二级。信息码是表示某一地形要素测点与测点之间的连接关系。目前国内开发的测固软件已经有很多，一般都是根据各自的需要、作业习惯、仪器设备、数据处理方法等设计自己的数据编码方案，还没有形成固定的标准。数据编码从结构和输入有全要素编码、块结构编码、简编码。,（二）地形编码设计应遵循的原则,(1)符合国标图式分类，符合地形图绘图规则；(2)简练，便于操作和记忆，比较符合测量员的习惯；(3)便于计算机处理；(4)便于GIS等软件的使用。,（三）全要素编码方案,全要素编码要求对每个碎部点都要进行详细的说明。全要素编码通常是由若干个十进制数组成。其中每一位数字都按层次分，都具有特定的含义。如；1代表测量控制点；2代表居民地；3代表独立地物；4代表道路;5代表管线和垣栅；6代表水系；7代表境界；8代表地貌；9代表植被。然后，再在每一类中进行次分类，如居民地又分为：01代表一般房屋；02代表简单房屋；03代表特种房屋等等。另外，再加上类序号(测区内同类地物的序号)、特征点序号(同一地物中特征点连接序号)。,如某一碎部点的编码为20101503，各位数字的含义如下：第一位数字（2）表示：地形要素分类；第二、第三位数字（01）表示：地形要素次分类；第四、第五、第六位数字（015）表示：类序号；第七、第八位数字（03）表示：特征点序号。这种编码方式的优点是各点编码具有唯一性计算机易识别与处理，但外业编码输入较困难，日前很少用。,（四）块结构编码方案,块结构编码将整个编码分成几大部分，如分为：点号、地形编码、连接点和连接线型四部分，分别输入。EPSW3位地形编码1，地形编码EPSW电子平板系统用3位数来表示每大类中的地形元素，第一位为类别号，代表上述十大类；第二、第三位为顺序号，即地物符号在每大类中的序号。例如，编码为105的地物，1为大类，即控制点类；05为图式符号中顺序为5的控制点，即导线点；106为埋石图根点。又如201为居民地类的一般房屋中的混凝土房。由于每一大类中的符号编码不能多于99个，而符号最多的第七类(水系及附属设施)却有130多个，符号最少的第一类(控制点)只有9个，因此EPSW系统在上述十大类的基础上作适当的调整。将水泵及附属设施的编码分为两段，由700一799和850一899表示；将植被也放在第一类编码中，编码为120一189；将绘制符号的图元放在0类。这样每个地物符号都对应一个3位地形编码(简称编码)。采用“无记亿编码”输入法，,2，连接信息连接信息可分解为连接点和连接线型当测点是独立地物时，只要用地形编码来表明它的属性即知道这个地物是什么应该用什么样的符号来表示。如果测的是一个线状或面状地物，这时需要明确本测点与哪个点相连，以什么线型相连，才能形成一个地物。所谓线型是指直线、曲线或圆弧线等。为了便于计算机的自动识别和输入，在EPSW中规定：1为直线；z为曲线；3为圆弧；空为独立点。,（五）简编码简编码就是在野外作业时仅输入简单的提示性编码。经内业简码识别后,自动转换为程序内部码。CASS系统的有码作业模式，是一个有代表性的简编码输入方案。CASS系统的野外操作码（也称为简码或简编码）可区分为：类别码、关系码和独立符号码3种，每种只由l3位字符组成。,1.类别码类别码（亦称地物代码或野外操作码），是按一定的规律设计的，不需要特别记忆。2.关系码关系码（亦称连接关系码），共有4种符号：“+”、“-”、“A$”和“P”配合来描述测点间的连接关系。其中“+”表示连接线依测点顺序进行；“-”表示连接线依相反方向顺序进行连接，“P”表示绘平行体；“A$”表示断点识别符。3.独立符号码对于只有一个定位点的独立地物，用A表示，如A14表示水井，A70表示路灯等。,五、图形信息码的输入（一）有码输入方式有码输入方式就是在野外采集数据过程中直接输入编码，以便自动绘图。,CASS系统的简码输入（1）对于地物的第一点，操作码=地物代码；（2）连续观测某一地物时，操作码为“+”或“-”。注：同一地物上的连续点号不能超过50个；（3）交叉观测不同地物时，操作码为“n+”或“n-”（n=当前点号-连接点号-1，跳点号）还可用“+A$”或“-A$”标识端点；（4）观测平行体时，操作码为“p”或“np”；（5）若要对同一点赋予两类代码信息，应重测一次或重新生成一个点，分别赋予不同的代码。,连接关系码的符号及含义,数据采集时现场对照实地输入野外操作码，图中点号旁括号内容为输入结果。,无码输入就是在野外采集数据时，不输入编码，而是通过一些快捷键和菜单的操作，或根据现场绘制的草图编制“编码引导文件”，由测图系统自动给出测点的数据编码。,编码引导文件是用户根据“草图”编辑生成的，文件的每一行描绘一个地物，数据格式为：Code，N1，N2，Nn其中：Code为该地物的地物代码；Ni为构成该地物的第i点的点号。值得注意的是：N1、N2、Nn的排列顺序应与实际顺序一致。,(二）无码输入,如：D1，53，56，165，164，163D3，52，54，55，161，160X2，51，57，58X0，13，14，181F2，46，45，127F2，67，170，171A30，137,四、数字地形图编辑和输出,野外采集的碎部数据，在计算机上显示图形，经过计算机人机交互编辑，生成数字地形图。计算机地形图编辑是操作测图软件（或菜单）来完成的。大比例尺地面数字测图软件具有以下功能：碎部数据的预处理，包括在交互方式下碎部点的坐标计算及编码、数据的检查及修改、图形显示、数据的图幅分幅等。地形图的编辑，包括地物图形文件生成、等高线文件生成、图形修改、地形图注记、图廓生成等。地形图输出，包括地形图的绘制、数字地形图数据库处理及储存。,（一）数据的图幅分幅和图形文件生成,地面数字测图的碎部记录文件，通常不是以一幅图的范围作为一个文件来记录的，这是由于作业小组的测量范围是按河流、道路的自然分界来划分，同时记录文件的大小也取决于电子手簿的记录容量。因此，一个碎部记录文件可能涉及几幅图，或者是一幅图由多个记录文件拼接生成。,一幅图的图形文件由三个碎部记录文件拼接生成，其中D01、D02、D03是碎部点记录文件。图形文件的形式，不同的测图系统有自己的设计。,11.2数字测图的作业过程,图形文件由坐标文件、图块点链文件和图块索引文件表示的图形文件。,11.2数字测图的作业过程,从表可得到绘制图块的全部信息。如图块2所对应的起始点链序号为8，图块由4个点组成，它们的点序号