第四章 大比例尺数字测图(3)

1、第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 传统地形测图（白纸测图）是将观测值（数值）用图解的方法转化为图形。其劳动强度大，转化过程将使测得的数据精度大幅度降低。在信息剧增，建设日新月异的今天，一纸之图变更、修改极不方便，实在难以适应当前经济建设的需要。 数字测图就是“实现地形信息和地理信息的数字化，以及作业过程的自动化”。它尽可能缩短野外测图时间，将大量手工作业转化为电子计算机控制下的机械操作。这样不仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测精度。概概 述述广义的数字测图主要包括：全野外数字测图（或称地面数字测图、内外一体化测图）、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。狭义的数字测图

2、指野外数字测图野外数字测图。随着计算机技术的发展及其在测绘领域的应用，逐步形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的基本思想将地面的地形和地理要素（模拟量）转换为数字量，然后由计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由图形输出设备（如显示器、绘图仪）输出地形图或各种专题图图形。将模拟量转换为数字这一过程通常称为数据采集。目前数据采集方法主要有：野外地面数据采集法、航片数据采集法、原图数字化法。数字测图虽然生产成品仍然以提供图解地形图为主，但是它以数字形式保存着地形模型及地理信息。第第

3、5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 数字测图的具体实施数字测图就是通过采集有关的绘图信息并及时记录在数据终端（或直接传输给计算机），然后在室内通过数据接口将采集的数据传输给电子计算机，并由计算机对数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑，形成绘图数据文件。最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地形图，最终由磁盘、磁带等贮存介质保存电子地图。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 地图图形的描述一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素点、线、面三种图形要素。其中点是最基本的图形要素，一组有序的点可连成线，而线可以围成面。要准确表示地图上点、线、面的具体内容，

4、还要借助一些特殊符号、注记来表示。独立地物可以由定位点及其符号表示，线状地物、面状地物由各种线划、符号或注记表示，等高线由高程值表达其意义。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 地图图形的描述数字测图时必须采集绘图信息，它包括点的定位信息定位信息、连连接信息接信息和属性信息属性信息。定位信息定位信息亦称点位信息，是用仪器在外业测得的坐标。点号在测图系统中是唯一的，根据它可以提取点位坐标。连接信息连接信息是指测点的连接关系，它包括连接点号和连接线型，据此可将相关的点连接成一个地物。定位信息和连接信息总称为图形信息图形信息，又称几何信息。用此可以绘制房屋、道路、河流、地类界、等

5、高统等图形。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 地图图形的描述属性信息属性信息又称为非几何信息，包括定性信息和定量信息。属性的定性信息用来描述地图图形要素的分类或对地图图形要素进行标名，一般用拟定的特征码（或称地形编码）和文字表示。有了特征码就知道它是什么点，对应的图式是什么。属性的定量信息是说明地图要素的性质、特征或强度的，例如面积、楼层、人口、产量、流速等，一般用数字表示。进行数字测图时，不仅要测定地形点的位置坐标（定位信息）；还要知道是什么点，是道路还是房屋，它们的连接关系是怎样的（连接信息）；并当场记下该点的编码（属性信息）。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野

6、外数字测量作业模式 地图图形的数据格式地图图形按照数据获取和成图方法的不同，分为矢量数据和栅格数据两种数据格式。矢量数据是图形的离散点坐标(x, y)的有序集合；栅格数据是图形像元值按矩阵形式的集合。由野外采集的数据、由解析测图仪获得的数据和手扶跟踪数字化仪采集的数据是矢量数据；由扫描仪和遥感获得的数据是栅格数据。一幅地图图形的栅格数据量一般情况下比矢量数据量大得多，矢量数据更新方便。因此数字测图多用矢量数据结构和画矢量图。若采集的数据是栅格数据，要将其转换为矢量数据。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 数字测图系统构成数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入/输出设备和

7、软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、处理、绘图、输出、管理的测绘系统。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出三部分组成。地形数据采集 数据处理与成图 成果与图形输出第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 数字测图系统分类按数据输入方法可区分为：原图数字化数字成图系统，航测数字成图系统，野外数字测图系统，综合采样（集）数字测图系统；按硬件配置可区分为：全站仪配合电子手簿测图系统，电子平板测图系统等。按数据输出内容可区分为：大比例尺数字测图系统，地形地籍测图系统，地下管线测图系统，房地产测量管理系统，城市规划成图管理系统等等。第第5 5节节 野外数字测量作业

8、模式野外数字测量作业模式 数字测图系统的硬件组成 测量仪器测量仪器是获取地面信息的基本设备，包括电子速测仪（全站仪）、电子(或光学)经纬仪、测距仪、GPS等等。 电子计算机电子计算机是进行数据采集、储存、处理的基本设备。外业数据采集所用的计算机要求计算机袖珍化，便于野外携带和使用，常用PC-1500、PC-E500及便携机。内业处理所用的计算机一般采用微型计算机，要求计算机有足够的贮存容量和运算速度。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 数字测图系统的硬件组成 图形输入设备 用于将地图几何图形转换为数据的专用设备称为图形输入设备。常用的图形输入设备有数字化仪。 图形输出设备

9、 实施制图数据到图形的设备称为图形输出设备，主要有打印机、图形显示器和自动绘图机等。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的优点1.测图用图自动化2.图形数字化3.点位精度高4.便于成果更新5.避免因图纸伸缩带来的各种误差6.能以各种形式输出成果7.方便成果的深加工利用8.可作为GIS的重要信息源 第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的优点1.测图用图自动化 传统测图方式主要是手工作业，外业测量人工记录，人工绘制地形图，在图上人工量算所需要的坐标、距离和面积等等。数字测图则使野外测量自动记录，自动解算，使内业数据自动处理，自动成图，自动绘图

10、，并向用图者提供可处理的数字地（形）图软盘，用户可自动提取图数信息。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的优点2.图形数字化 用软盘保存的数字地（形）图，存储了图中具有特定含义的数字、文字、符号等各类数据信息，可方便地传输、处理和供多用户共享。数字地图不仅可以自动提取点位坐标、两点距离、方位以及地块面积等，还可以供工程规划、CAD(计算机辅助设计)使用和供GIS建库使用。数字地图的管理，既节省空间，操作又十分方便。 第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的优点3.点位精度高传统白纸测图，地物点平面位置误差主要有：图根点的测定和展绘误差、测定

11、地物点的视距误差、方向误差、地形图上地物点的刺点误差等。主要误差源为视距误差和刺点误差。上述综合影响，使地物点平面位置的测定误差约为图上0.5mm。数字测图中，用全站仪采集数据，在450m内，测定地物点的误差约为22mm，测定地形点高程的误差约为21mm。野外采集的数据在制图中精度毫无损失，也与图的比例尺无关。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的优点4.便于成果更新 数字测图的成果是以点的定位信息和属性信息存入计算机，当实地有变化时，只需输人变化信息的坐标、代码，经过编辑处理，很快便可以得到更新的图，从而可以确保地面的可靠性和现势性。5.避免因图纸伸缩带来的各种误

12、差 表示在图纸上的地图信息随着时间的推移，会因图纸的变形而产生误差。数字测图的成果以数字信息保存，避免了对图纸的依赖性。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的优点6.能以各种形式输出成果 计算机与显示器、打印机联机时，可以显示或打印各种需要的资料信息，如可打印数据表格。当对绘图精度要求不高时，可用打印机打印图形。计算机与绘图仪联机，可以绘制出各种比例尺的地形图、专题图，以满足不同用户的需要。7.方便成果的深加工利用 数字地图分层存放，可无限存放地面信息（这是模拟图无法比拟的优点）。其不受图面负载量的限制，便于成果的深加工利用，拓宽测绘工作的服务面，开拓市场。第第5

13、5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的优点8.可作为GIS的重要信息源 GIS具有方便的空间信息查询、检索功能，空间分析功能以及辅助决策功能。这些功能在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用。建立一个GIS ，花在数据采集上的时间和精力约占整个工作的；GIS要发挥辅助决策的功能，需要现势性强的地理信息资料。数字测图能提供现势性强的地理基础信息，经过一定的格式转换，其成果即可直接进入GIS的数据库。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的基本过程数字测图必须包括数据采集、数据处理和图形输出数据采集、数据处理和图形输出三个基本阶段。数据采集

14、数据采集：1. GPS法：通过GPS接收机采集野外碎部点的信息数据2. 航测法：通过航空摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据3. 数字仪法：通过数字化仪在已有地图上采集信息数据4. 大地测量仪器法：通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量仪器实现碎部点野外数据采集第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的基本过程数据处理数据处理：实际上，数字测图的全过程都是在进行数据处理，但这里强调的数据处理阶段是指在数据采集以后到图形输出之前对图形数据的各种处理。数据处理主要包括数据传输、数据预处理（坐标变换、各种数据资料的匹配、图比例尺的统一）、数据转换、数据计算（主要是针对地貌关系

15、，如：为绘制等高线，需要进行插值模型建立、插值计算、等高线光滑处理三个过程的工作）、图形生成、图形编辑与整饰、图形信息的管理与应用等。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式数字测图的基本过程成果输出成果输出：经过数据处理以后，即可得到数字地图，也就是一个图形文件，由磁盘或磁带作永久性保存。也可以将数字地图转换成地理信息系统所需要的图形格式，用于建立和更新GIS图形数据库。输出图形是数字测图的主要目的，通过对层的控制，可以编制和输出各种专题地图，包括平面图、地籍图、地形图、管网围、带状图、规划图等等，以满足不同用户的需要。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式

16、 野外数字测量作业过程同传统白纸测图方式相比，野外数字测量具有的共同点： 其测图一般过程相同； 地物地貌的测绘方法相同； 地形图的测绘定点原理相同；其不同点是： 外业操作不同外业操作不同； 地形图的绘制方法不同地形图的绘制方法不同；第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 野外数字测量作业模式野外数字测量有不同的作业模式。归纳而言，可区分为两大作业模式，即数字测记模式（简称测记式测记式）和电子平板测绘模式（简称电子平板电子平板）。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 “全站仪+电子手簿”的数字测图南方全站仪的使用 全站仪的初始设置 测量前的准备 标准测量程序

17、模式(前视测量) 存储管理与数据通信第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式“全站仪+电子手簿”的数字测图使用CASS软件进行地图绘制的流程展点选择点位定位模式确定测图比例尺绘制平面图绘制等高线地形图的整饰图形输出第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式“全站仪+电子手簿”的数字测图CASS操作注意事项：1. 千万别忘了存盘（在操作过程中也要不断地进行存盘，以防操作不慎导致丢失）。正式工作时，最好不要把数据文件或图形保存在CASS或其子目录下，应该创建工作目录。2. 在执行各项命令时，每一步都要注意看下面命令区的提示，当出现“Command：”提示时，要求输入新

18、的命令，出现“Select objects:”提示时，要求选择对象。当一个命令没执行完时最好不要执行另一个命令，若要强行终止，可按键盘左上角的“Esc”键或按“Ctrl”的同时按下“C”键，直到出现“Command：”提示为止。3. 坐标的输入方式4. 捕捉方式的选取与取消第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 地面数字测图与传统白纸测图的比较1白纸测图通常是在外业直接成图，外业工作除观测数据外，地形图的现场绘制和清绘占整个工作很重的比例。数字测图在外业是记录观测数据或计算出的坐标，记录中，点的编号和特征码是不可缺少的信息，特征码的记录可在实测时输入存储器或在内业根据草图输入

19、。2数字测图中，可以自由设站。同时测距仪在几百米距离内测距精度较高，可达1厘米。因此，一般来说地图图根点的密度相对于白纸测图的要求可减少。3数字测图中，碎部测量不受图幅边界的限制，外业不再分幅作业，内业图形生成时由软件根据图幅分幅表及坐标范围自动进行分幅和接边处理。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 地面数字测图与传统白纸测图的比较4白纸测图是在图根加密后进行碎部测量。数字测图的碎部测量可在图根控制加密后进行，也可和图根控制的观测同时进行，然后在内业计算图根点坐标后再进行碎部点坐标计算。5数字测图由数控绘图机绘制地形图，所有的地形轮廓转点都要有坐标才能绘出地物的轮廓点来。

20、对必须表示的细部地貌也要按实测地貌点才能绘出。因此数字测图直接测量地形点的数目比白纸测图要多。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用1.文件管理2.绘制平面图 3.绘制等高线 4.编辑与整饰 第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用1.文件管理数字化测图内业处理涉及到的数据文件较多。因此，进入CASS绘图系统后，建议采用约定的命名，以达到“见名知意”的效果。简编码坐标文件简编码坐标文件：由电子手簿传输到计算机中带简码的坐标数据文件，建议采用*JM.DAT格式；由内业编码引导后生成的坐标数据文件，建议采用*YD.DAT格式。第

21、第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用1.文件管理坐标数据文件：坐标数据文件：指由电子手簿传输到计算机的原始坐标数据文件的一种，建议采用*.DAT格式。引导文件引导文件：指由作业人员根据草图编辑的引导文件，建议采用*.YD格式。坐标点（界址点）坐标文件坐标点（界址点）坐标文件：指由电子手簿传输到计算机的原始坐标数据文件的一种，建议采用*.DAT格式。图形文件：图形文件：凡是在CASS绘图系统生成的图形文件，规定采用*.DWG格式。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用2.绘制平面图-“草图法” 要求外业除了测量员和跑尺员外，

22、还要安排一名绘草图的人员。在跑尺员跑尺时，绘图员要标注出所测的是什么地物（属性信息）及记下所测点的点号（位置信息）。在测量过程中要和测量员及时联系，使草图上标注的某点点号要和全站仪里记录的点号一致。其在测量碎部点时，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”。根据内业作业方式的不同，分为“点号定位点号定位”和“坐标坐标定位定位” 方法。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用2.绘制平面图-“草图法” “点号定位点号定位”法作业流程 定显示区：根据输入坐标数据文件的数据大小定义屏幕显示区域的大小。 选择测点点号定位成图法 绘平面图：根据野外作业

23、时绘制的草图，选择相应的地形图图式符号将所有的地物绘制出来。注意：1.当房子是不规则的图形时，可用“实线多点房屋”或“虚线多点房屋”来绘；2.绘房子时，输入的点号须要按顺时针或逆时针的顺序输入，否则绘出来房子不对。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用2.绘制平面图-“草图法” “坐标定位坐标定位”法作业流程 定显示区 选择坐标定位成图法 绘平面图：与“点号定位”法成图流程类似，需先在屏幕上展点，根据外业草图，选择相应的地图图式符号在屏幕上将平面图绘出来，区别在于不能通过测点点号来进行定位。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图

24、的应用2.绘制平面图-“简码法”工作方式也称作“带简编码格式的坐标数据文件自动绘图方式”。其与“草图法”在野外测量时的不同点是：每测一个地物点都要在电子手簿或全站仪上输入地物点的简编码，简编码一般由12位字母和12数字组成，可参考CASS软件说明书中的编码附录，用户亦可根据自己的需要通过JCODE.DEF文件定制野外操作简码。（CASS系统预先定义了一个JCODE.DEF文件，用户可以编辑JCODE.DEF文件以满足自己的需要,但要注意不能重复。）第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用2.绘制平面图-“简码法”作业流程 定显示区 简码识别：作用是将带简编码格

25、式的坐标数据文件转换成机器能识别的程序内部码（又称绘图码）。 绘平面图：因为坐标数据文件是带简编码格式的，在完成“定显示区”、“简码识别”的操作后，便可以通过“绘平面图”这步操作自动将平面图绘出来。然后在此基础上进行图形的编辑（修改、文字注记、图幅整饰等工作），便可得到规范、整洁的平面图。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用3.绘制等高线 地形图中，等高线是表示地貌起伏的一种重要手段。常规的平板测图，等高线是由手工描绘的，等高线可以描绘得比较圆滑但精度稍低。在数字化自动成图中，等高线是由计算机自动勾绘，计算机勾绘的等高线精度是相当高的。在绘等高线之前，必须

26、先将野外测的高程点建立数字地面模型，然后在数字地面模型上勾绘等高线。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用3.绘制等高线 构建三角网数字高程模型 修改三角网删除、增加、修改、过滤、重组三角形 绘制等高线 等高线的修饰删除三角网，注记等高线，切除等高线（穿建筑物、陡坎、围墙、高程注记，指定二线间、区域内）第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式CASS制图的应用4.编辑与整饰 数字测图过程中，由于实际地形、地物的复杂性，漏测、错测难以避免。这时需要对所测地图进行屏幕显示和人机交互图形编辑，在保证精度情况下消除相互矛盾的地形、地物；对于漏测或测错

27、的部分，及时进行外业补测或重测。另外，需要追加地图上的文字注记说明，如：道路、河流、街道等。图形编辑的另一重要用途是对数字化地图的更新，可以借助人机交互图形编辑，根据实测坐标和实地变化情况，随时对地图的地形、地物进行增加或删除、修改等，以保证地图具有很好的现势性。第第5 5节节 野外数字测量作业模式野外数字测量作业模式 CASS的简要操作（上机实习8hr）CASS的操作界面主要分为三部分：顶部下拉菜单、右侧屏幕菜单和工具条。几乎所有的CASS命令及AutoCAD的编辑命令都包含在顶部的下拉菜单中。1.文件文件、2.工具工具、3.编辑、4.显示；5.数据处理、6.绘图处理；7.等高线等高线、8.

28、地物编辑地物编辑；9.计算与应用、10.图纸操作纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数字化概述地图数据类型数字化方法纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数字化概述计算机图形图像技术应用于地图制作前，各部门一般都使用纸质地图或工程图纸，纸图在查阅、计算距离和标注地名符号等方面都是人工操作；另外不能对一幅纸地图进行修改、缩小比例和分层读图，至于地图局部放大只能借助于放大镜，被放大的区域很小且操作不方便。随着技术的发展，可以把纸地图经过一系列处理而转换成可以在屏幕上显示的电子化地图，可以满足人们使用地图的新的要求。纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数字化概述当纸地图经过计算机图形图像系统的“光电转换”量

29、化为点阵数字地图，经图像处理和曲线矢量化，或者直接进行手扶跟踪数字化后，生成矢量地图数据文件。纸地图点阵数字地图矢量地图纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数字化概述矢量电子地图与纸地图相比有如下优点： 计算距离和标注地名符号快速准确； 可对地图局部放大、全图缩小和移动显示、漫游功能很强； 分层显示地图（对地图上各种信息分不同层归类存放，可以显示某些层，关闭不显示的层）； 可以以图元为单位进行信息编缉修改，人机交互画线标注符号文字，删除地图上多余的信息； 可以通过计算机网络进行电子地图传递，提供信息共享，传递的速度快，保密性强； 如果能有效解决地图符号自动分割和识别问题，则能实现地图的智能矢量化

30、。这里智能化是指自动矢量化和自动标注符号，最佳路径优化选择和自动跟踪目标等。纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数字化概述矢量电子地图与点阵地图图像相比有如下优点： 相同信息量下前者的文件相对要小得多，图越复杂表现越明显； 前者可以以图元为单位进行信息编缉修改删除，人机交互画线标注符号文字；后者只能以像素为基本单位（如矩形图像块）进行拷贝，移动和删除，即它的编辑功能很差； 前者可对所有图元分层显示，后者只能做到对整图某区域（矩形区）的开窗显示控制。纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数据类型地图数据可以分为：空间数据（或图形数据）和语义数据(属性数据)。空间数据空间数据是构成地图内容要素的几何图形

31、，例如图上的井、山峰、灯塔、河流、道路、等值线、湖泊、森林界线和土壤类型界线等。为表示这些要素在二维平面上空间图形的定位特征，常用一对平面直角坐标（X,Y）来表示，这种地图数据称为矢量数据；或用其通过栅格单元的左下角坐标（行和列）来表示，称此为栅格数据。地图要素图形大致可以分为点、线、面三种基本类型。纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数据类型语义数据语义数据又称为非几何数据，包括定性数据和定量数据。定性数据用来描述要素的分类或对要素进行标名。定量数据是说明要素的性质、特征或强度的，例如距离、面积、人口、产量、收人、流速，以及温度和高程等对于语义数据，基本上是一个地理编码问题。以科学的分类分级系

32、统为基础，对地理环境中各基本实体及其联系进行编码，以便唯一地对某一系统中所有地图要素进行认别和处理，这种功能不仅在用户环境中而且在计算机系统内也是十分重要的。纸质地图数字化纸质地图数字化 地图数据类型一般来说编码的一些基本要求包括： 要素类别如地名，实体类型及等级等； 要素特征（属性）每一要素可具有与它有联系的大量的属性值，它承载关于要素特征的信息； 作用范围的描述例如，一个区域的土壤类型； 地理定义在某些情况下编码可以是一个实体集合的间接参考，而集合中的每一个实体也会被它自身的地理代码所说明，如水系、地质层的编码。在数据录入过程中，空间数据的录入更为重要，因为处理空间数据和空间信息是核心功能

33、。与属性数据录入相比，空间数据录入的工作量更大，并且需要软件工具的支持。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法数字化仪数字化尽管手扶跟踪数字化工作量非常繁重，它仍然是目前广泛采用的将已有地图数字化的手段。利用手扶跟踪数字化仪可以输入点地物、线地物以及多边形边界的坐标。其具体的输入方式与地理信息系统软件的实现有关，另外一些系统也支持用数字化仪输入非空间信息，如等高线的高度，地物的编码数值等等。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法数字化仪数字化两种数字化方式：点方式点方式和流方式流方式。1、点方式点方式是当录入人员按下游标的按键时，向计算机发送一个点的坐标。输入点状地物要素时必须使用点输入方

34、式；而线和多边形地物的录入可以使用点方式，在输入时，可以有选择地输入曲线上的采样点，而采样点必须能够反映曲线的特征。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法数字化仪数字化2、流方式流方式录入能够加快线或多边形地物的录入速度。录入过程中，当录入人员沿着曲线移动游标时，系统能够自动记录经过点的坐标。采用流方式录入往往采集点的数目要大大多于点方式，造成数据量过大。解决方案是：对记录的点进行采样，即尽管系统接收到了点的坐标，但是可以根据采样原则确定是否记录该点；也可以在整个曲线录入完毕后，使用曲线离散化算法去掉一些非特征点。目前多数系统采取两种采样原则：距离流方距离流方式式和时间流方式时间流方式。(a

35、)(b)距离流方式和时间流方式(a)距离流方式是当前接收的点与上一点距离超过一定阈值，才记录该点；(b)采用时间流方式时，按照一定时间间隔对接收的点进行采样。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法数字化仪数字化 采用时间流方式录入时，一个优点是当录入曲线比较平滑时，录入人员往往移动游标比较快，这样记录点的数目少；而曲线比较弯曲时，游标移动较慢，记录点的数目就多。而采用距离流方式时，容易遗漏曲线拐点，从而使曲线形状失真。所以在保证曲线的形状方面，时间流方式要优于距离流方式。 实际录入过程中可根据不同的录入对象选择不同的录入方式。例如，当录入地块图时，由于其边界多为直线，并且点的数据较少，可以采

36、用点方式录入；录入交通线时，因为要保证某些特征点位置的准确性，也可以使用点方式；而等高线的录入由于数据量大，使用流方式可以加快录入速度。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法数字化仪数字化曲线离散化算法数字化过程中，需要对曲线进行采样简化，即在曲线上取有限个点，将其变为折线，并且能够在一定程度上保持原有的形状。1）在曲线首尾两点A、B之间连接一条直线段AB，该直线称为曲线的弦；2）得到曲线上离该直线段距离最大的点C，并计算其与AB的距离d；3）比较该距离与预先给定阈值的大小，如果小于，则将该直线段作为曲线的近似，该段曲线处理完毕；4）如果距离大于阈值，则用C将曲线分为两段AC和BC，并分别对

37、两段曲线进行1-3步的处理。5）当所有曲线都处理完毕后，依次连接各个分割点形成的折线，即可以作为曲线的近似。该算法是一个递归算法。(a)(b)(c)(d)(e)(f)ABCd曲线的离散算法纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化由于手扶跟踪数字化需要大量的人工操作，使得它成为以数字为主体的应用项目瓶颈。扫描技术的出现无疑为空间数据录入提供了有力的工具。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化 常见的地图扫描处理的过程如图。由于扫描仪扫描幅面一般小于地图幅面，因此大的纸地图需先分块扫描，然后进行相邻图对接；当显示终端分辨率及内存有限时，拼接后的数字地图还要裁剪成若干个归一化矩

38、形块，对每个矩形块进行矢量化处理后，生成便于编辑处理的矢量地图。最后把这些矢量化的矩形图块合成为一个完整的矢量电子地图，并进行修改、标注、计算和漫游等编辑处理。纸地图扫描转换拼接子图块裁剪地图矢量图编辑矢量图合成图像处理矢量化纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化在扫描后处理中，需要进行栅格转矢量的运算栅格转矢量的运算，一般称为扫描矢量化过程。扫描矢量化可以自动进行，但是扫描地图中包含多种信息，系统难以自动识别分辨（如：在一幅地形图中有等高线、道路、河流等多种线地物，尽管不同地物有不同的线型、颜色，但是对于计算机系统而言，难以对它们进行自动区分），这使得完全自动矢量化的结果不那么“

39、可靠”，所以在实际应用中，常常采用交互跟踪矢量化，或者称为半自动矢量化。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化栅格转矢量的运算栅格转矢量的运算需要如下一系列步骤：1）图像二值化图像二值化用于从原始扫描图像计算得到黑白图像，通常将图像上的白色区域的栅格点赋值为0；而黑色区域为1，黑色区域对应了要矢量化提取的地物，又称为前景。基于二值化图像，可以方便进行逻辑和数学计算逻辑和数学计算。2）平滑图像平滑用于去除图像中的随机噪声，常表现为斑点。3）细化细化将一条线细化为只有一个像素宽，细化是矢量化过程中的重要步骤，也是矢量化的基础。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化4）链式编

40、码链式编码将细化后的图像转换成为点链的集合，其中每个点链对应于一条弧段。5）矢量线提取将每个点链转化成为一条矢量线。每条线由一系列点组成，点的数目取决于线的弯曲程度和要求的精度。除了上述五个步骤以外，还需要一些处理以方便图像矢量化过程，如图像拼接和剪裁等等。纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化二值图像平滑在将地图扫描或摄像输入时，由于线不光滑以及扫描、摄像系统分辨率的限制，使得一些曲线目标带来多余的小分支（即毛刺噪声）；此外，还有孔洞和凹陷噪声，如图所示。如果不在细化前去除这几种噪声，就会造成细化误差和失真，这样会最终影响地图跟踪和矢量化。曲线目标越宽，提取骨架和去除轮廓所需的次

41、数也越多，因此噪声影响也越大。扫描图像的“毛刺”和“凹陷孔洞” 凹陷孔洞 毛刺异或逻辑表达式BABABAZ同或逻辑表达式ZABAB AB基本逻辑运算ZAB; ZAB; ZA 纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化二值图像平滑为了去除毛刺噪声的影响，可以采用模板进行处理。处理的过程是：按点阵格式扫描图像上每一像素，只要图像相应区域与右图的去毛刺模板（包括其三次900旋转所形成的模板）相匹配（同或逻辑为1），则判定为毛刺。那么，对应于模板中心的像素数值变为0。根据需要可进行多次这种匹配运算。010000去毛刺模板X为任意数值(0, 1)纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化

42、二值图像平滑为了去除孔洞及凹陷噪声，我们采用如右图所示的去孔洞凹陷模板进行处理，只要图像对应区域与该模板（包括其三次900旋转）匹配（同或逻辑为1），则判定为孔洞。那么，对应于模板中心的像素数值变为1。根据需要可进行多次这种匹配运算。1011去孔洞凹陷模板X为任意数值(0, 1)010000去毛刺模板1011去孔洞凹陷模板纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化图像细化细化算法对二值图像进行处理，得到细化后的图像。线细化是处理包含线状地物二值图像的一种重要技术，在地图扫描处理中，由于地图上主要信息是不同粗细和不同形状的线，必须首先进行线细化，以准确、有效地提取这些线信息，并进一步完成

43、跟踪矢量化。线细化，就是不断去除曲线上不影响连通性的轮廓像素的过程，对细化的一般要求是：保证细化后曲线的连通性细化结果是原曲线的中心线保留细线端点纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化图像细化细化算法相关的几个概念和符号：1.N(p)为p的邻点的数值的和。2.图像像素联接数T(p)，如果旋转（顺时针或逆时针）着看像素周围的点，T(p)就是p周围8个点从0变成1的次数。3.pW，pE，pS，pN分别指像素左侧、右侧、下边、上边邻点的数值。pp的8个相邻像素 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

44、1 1 1 1 1 1 1 1 1 (a)T=0 (b)T=0 (c)T=1 (d)T=1 (e)T=2 (f)T=2 (g)T=2 (h)T=3 (i)T=4 像素联结数 纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化图像细化算法步骤：1.对于栅格图像中的每个点p，进行如下操作：如果2N(p)6，并且T(p)=1，并且pNpSpE=0并且pwpEpS=0，则标志p点；2.将所有被标志的栅格点赋值为0，如果没有被标志的点，则算法结束；3.对于栅格图像中的每个点p，进行如下操作：如果2N(p)6，并且T(p)=1，并且pNpSpW=0并且pwpEpN=0，则标志p点；4.步骤2的重复；5.转

45、到第1步。线状地物的细化过程和结果 纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化链码：链码是由弗里曼（Freeman）提出的用曲线出发点坐标和线的斜率来描述二值线图形的一种方法。图a所示是链码的八个方向及它们的序号。图b的细线的链码为(3,5)21100066567，其中（3,5）为起始点坐标，之后的数值序列描述了方向。任意一条细线都可用链码序列表示为下式：Ca1a2.an，0ai7。如果始点a1和终点an重合，则说明曲线是闭合的。37650p412(a)(b)012345纸质地图数字化纸质地图数字化 数字化方法扫描矢量化矢量线生成扫描矢量化的最后一步是生成矢量线。可以很方便地将链式编码

46、的每一条链转换成为一条矢量线(点坐标序列)。自然地，弯曲的矢量线比直线需要更多的点，这取决于要求的精度。目前，自动扫描矢量化还不是完全可靠的，为了提高其可靠性，需要在模式识别方面做出更多的研究。大比例尺测图除测绘地形图地形图以外，还有地籍图、房产图和地下管线图地籍图、房产图和地下管线图等，他们的基本测绘方法是相同的，并具有本地统一的平面坐标系统、高程系统和图幅分幅方法。图 8-12 地貌与等高线图地貌与等高线表示的内容有地籍要素和必要表示的内容有地籍要素和必要的地形要素。的地形要素。地籍要素包括：地籍要素包括：行政境界、土地权属界限、界行政境界、土地权属界限、界址点及编号、土地编号、房产址点及

47、编号、土地编号、房产情况、土地利用类别、土地等情况、土地利用类别、土地等级、土地面积等级、土地面积等。必要的地形要素包括：必要的地形要素包括：测量控制点、房屋道路、水系测量控制点、房屋道路、水系以及与地籍有关的地物、地理以及与地籍有关的地物、地理名称等。名称等。地籍图绘图日期：2002.03.13审核日期：2002.03.20绘图员：王卫涛审图员：马玉民1：500宗地图图例说明：1宗地内注记34-地类号1389.3宗面积 16门牌号本宗地界址线、界址点及界址点号用红色表示81011389东 风 路北宗 地 编 号 ： 0703088地 籍 标 号 ： 24.00-32.00权 利 人 ： 李

48、正5东 风 里5.55.7516.572.0639.7512.014.315.5张 家421.516231.510.25451.49734地形图和地籍图的派生图，主要内容包括：控制点、界址点、房屋权界线、房屋结构及层次、控制点、界址点、房屋权界线、房屋结构及层次、房产类别及用途、用地界线、附属设施、围护物、房产类别及用途、用地界线、附属设施、围护物、道路、水系以及与房产有关的其他地形要素等道路、水系以及与房产有关的其他地形要素等。房产图主要内容是：各类地下管线的地各类地下管线的地面特征点、地下管面特征点、地下管线探测点、地下管线探测点、地下管线尺寸及用途、地线尺寸及用途、地下管线的附属设施下管

49、线的附属设施以及地下管线周边以及地下管线周边的地形要素等的地形要素等。地下管线图在测图开始前，应编写技术设计书编写技术设计书，拟定作业计划，以保证测量工作在技术上合理、可靠，在经济上节省人力、物力，有计划、有步骤地开展工作。第第6节节 大比例尺测图的技术设计大比例尺测图的技术设计大比例尺测图的作业规范和图示主要有大比例尺测图的作业规范和图示主要有工程测量规范城市测量规范地籍测绘规范房产测量规范大比例尺地形图机助制图规范1：500 1：1 000 1：2 000地形图图式1：5 000 1：10 000地形图图式地籍图图式1：500 1：1 000 1：2 000地形图要素分类与代码等。大比例尺

50、测图的作业规范和图示主要有大比例尺测图的作业规范和图示主要有中华人民共和国行政区划代码中华人民共和国行政区划代码GB2260-1995GB2260-19951 1：500500，1 1：10001000，1 1：20002000地形要素分类与代码地形要素分类与代码GB14804-93GB14804-931 1：500500，1 1：000000，1 1：20002000地形图图式地形图图式GB7929-87GB7929-871 1：50005000，1 1：1000010000地形图图式地形图图式GB5791-86GB5791-86城市分类与规划建设用地标准城市分类与规划建设用地标准GBJ13

51、7-90GBJ137-90地理格网地理格网GB12409-90GB12409-90国土基础信息数据分类与代码国土基础信息数据分类与代码GB/T13923-92GB/T13923-92城市地理要素城市地理要素城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管理编码结构规则城市道路、道路交叉口、街坊、市政工程管理编码结构规则GB/T14395-93GB/T14395-93城市道路设计规范城市道路设计规范GBJ37-90GBJ37-90道路工程术语标准道路工程术语标准GBJ124-88GBJ124-88城镇公共交通术语标准城镇公共交通术语标准GB5655-85GB5655-85国民经济行业分类与代码国民经济行业

52、分类与代码GB/T14754-94GB/T14754-94县以下行政区划代码县以下行政区划代码GB2260-1995GB/T1390-92GB2260-1995GB/T1390-921 1：500500，1 1：10001000，1 1：20002000地形图航空摄影测量外业规范地形图航空摄影测量外业规范；GB/T7929-1995GB/T7929-19951 1：500500，1 1：10001000，1 1：20002000地形图规范地形图规范；GB/T1390-921：500，1：1000，1：2000地形图航空摄影测量内业规范地形图航空摄影测量内业规范 根据测量任务书和有关的测量规范，

53、并根据所收集的资料，其中包括测区踏勘等资料来编制技术计划。编制技术计划编制技术计划-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-检查验收计划以及安全措施等。技术计划的主要内容有：在测图开始前，应编写技术设计书编写技术设计书，拟定作业计划，以保证测量工作在技术上合理、可靠，在经济上节省人力、物力，有计划、有步骤地开展工作。编写技术设计书编写技术设计书测量任务书应明确：测量任务书应明确：工程项目或编号，设计阶段及测量目的，测区范围（附图）及工作量，对测量工作的主要技术要求和特殊要求，以及上交资料的种类和日期等内容。测量任务书在编制计划书之前，

54、应预先收集并研究测区内及测区附近已有测量成果资料，扼要说明：施测单位、施测年代、等级、精度、比例施测单位、施测年代、等级、精度、比例尺、规范依据、范围、平面和高程坐标系尺、规范依据、范围、平面和高程坐标系统、投影带号、标石保存情况及可以利用统、投影带号、标石保存情况及可以利用的程度等的程度等。收集已有测量成果资料收集已有测量成果资料在一般工程建设中，面积为几个至十几个平方公里，这时可利用国家控制网一个点的坐标方向。但特别情况下没有国家控制点可资利用，这时可采用独立坐标系统。如测区面积大于100km,则应与国家控制网连测，采用国家坐标系统。此时控制测量成果应顾及球面与平面的差别，并规划到高斯平面

55、上计算。采用3带投影时，据中央子午线最远地区的长度变形为1/2 900，这时普通导线测量影响尚不很严重。无论是无论是3带投影，或是带投影，或是1.5带投影，一个测区只能用一种坐标系统。带投影，一个测区只能用一种坐标系统。应尽量与国家高程系统一致。即采用采用“1985国家国家高程基准高程基准”的高程系统的高程系统。如测区附近没有国家水准点，或者连测工作量很大，这时可以在已有地形图上求得一个点的高程作为起算高程。对于扩建和改建的工程测土，为保持两次测图的高程一致，可以利用原来的水准点高程。高程系统凡影响到测量工作安排和进展的问题，应到测区凡影响到测量工作安排和进展的问题，应到测区进行实地调查进行实

56、地调查，其中包括人文风俗，自然地理条件，交通运输，气象情况等。踏勘时还应该对旧有的标石和点之记。初步考虑地形控制网（图根控制网）的布设方案和必须采取的措施。根据收集的资料及现场踏勘情况，在旧有地形图（或小比例尺地图）上拟定地形控制的布设方案，进行必要的精度估算。有时需要提出若干方案进行技术要求和经济核算方面的比较。对地形控制网的图形，施测，点的密度和平差计算等因素进行全面的分析，并确定最后采用的方案。实地选点时，在满足技术规定的条件下容许对方案进行局部修改。拟定计划时，还应将已有控制点展绘到图上，并拟定计划时，还应将已有控制点展绘到图上，并绘制测区地形图分幅图。梯形分幅除绘出图廓线绘制测区地形

57、图分幅图。梯形分幅除绘出图廓线外，还应绘出坐标格网线（也称公里格网线）外，还应绘出坐标格网线（也称公里格网线）。拟定地形控制的布设方案拟定地形控制的布设方案根据技术计划的方案，统计工作量，并结合规定计划提交资料的时间，编制组织措施和劳动计划，提出仪器配备计划，经费预算计划和工作计划进提出仪器配备计划，经费预算计划和工作计划进度，同时拟定检查验收计划度，同时拟定检查验收计划。在测量工作的各生产过程（如野外踏勘，选点，造埋，观测，计算）中要尽量避免工伤事故和减少仪器设备损坏，确保安全生产。测量人员要熟悉操作方法，执行安全规则，严格遵守规范，注意防病，防火，不断提高劳动生产率，为国家经济建设多做贡献

58、。测区高级控制点的密度不可能满足大比例尺测图的需要，这时应布置适当数量的图根控制点布置适当数量的图根控制点，又称图根点，直接供测图使用。图根控制布设，是在各等级控制下进行加密，一般不超过两次附合。在较小的独立测区测图时，图根控制可作为首级控制。 图根控制测量和测站点测定图根控制测量和测站点测定一、一、 图根控制测量图根控制测量图根平面控制点的布设，可采用: 1.图根导线，图根导线， 2.图根三角，图根三角， 3.交会方法交会方法 4.GPS RTK等方法。等方法。图根点的高程可采用: 1.图根水准图根水准 2.图根三角高程测定。图根三角高程测定。图根点的精度图根点的精度平面：平面：相对于邻近等

59、级控制点的点位误差，不应大于图相对于邻近等级控制点的点位误差，不应大于图上上0.1mm，高程：高程：中误差不应大于测图基本等高距的中误差不应大于测图基本等高距的1/10。图根控制点（包括已知高级点）的个数，应根据图根控制点（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决定其数量。地形复杂，破碎程度或隐蔽情况决定其数量。1.常规成图方法：常规成图方法：一般平坦而开阔地区每平方公里图一般平坦而开阔地区每平方公里图根点的密度，对于根点的密度，对于1:2000比例尺测图应不少于比例尺测图应不少于15个，个，1:1000比例尺测图应不少于比例尺测图应不少于50个，个，1:500比例尺测图不

60、少比例尺测图不少于于150个。个。2.数字测图方法：数字测图方法：每平方公里图根点的密度，对于每平方公里图根点的密度，对于1:2000比例尺测图不少于比例尺测图不少于4个，对于个，对于1:1000比例尺测图不比例尺测图不少于少于16个，对于个，对于1:500比例尺测图不少于比例尺测图不少于64个。个。 图根控制点的密度图根控制点的密度大比例尺测图的作业规范和图示主要有大比例尺测图的作业规范和图示主要有工程测量规范城市测量规范地籍测绘规范房产测量规范大比例尺地形图机助制图规范1：500 1：1 000 1：2 000地形图图式1：5 000 1：10 000地形图图式地籍图图式1：500 1：1