工程测量-十地面数字化测图

测量学实用教程第二部分提高篇第十章地面数字化测图1.教学提纲第十章地面数字化测图原理概念外业数据采集

1地图模拟地图纸模拟法测图数字地图电子数字化法测图

2

数字地图a定义地形信息在数据库中的有序集合b数字地图的组成要素1一定的坐标系统

2数据(有确定的坐标,属性)3有序的集合

3数字化测图系统定义分类组成

数字化测图的基本原理将模拟量转换为数字量,并用计算机处理

4野外数据采集2.10.2外业数据采集一准备

控制测量确定采集方式准备仪器,资料二采集三地理数据编码

1定义

2应遵循的原则3编码的种类

全要素编码块结构编码

无编码系统无记忆编码

4二级编码四CASS系统

数据文件引导文件10.3计算机制图10.4成果输出3.第十章地面数字化测图内容提要：§10.1地面数字化测图概述§10.2外业数据采集§10.3

计算机地图制图原理§10.4

成果输出4.引言地图作为表达客观世界的一种数据模型，一个重要特征是功用，地图要实用就必须能将信息有效地传递给读者。信息的介质可以是纸，也可以是电子媒介。相应的地图分为纸质图和数字地图。地形信息在数据库中为一种有序的空间数据，就是数字地图。数字地图是在一定的坐标系统内具有确定坐标和属性标志的制图要素和离散数据在计算机可识别的存储介质上概括而有序的集合。数据处理系统包括：数据采集---数据处理---数据存储---数据应用数字测图就是数据采集的过程5.

20世纪80年代产生的电子速测仪、电子数据，并逐步地构成了外业数据采集系统，将其与内外业数字地图制图系统结合，形成了一套从外业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，称为数字化测图(简称数字测图)或机助成图。广义的数字化测图主要包括：全野外数字测图(或称地面数字化测图、内外业一体化测图)地图数字化成图摄影测量和遥感数字测图。本章所讲的大比例尺数字化测图是指地面数字化测图§10.1地面数字化测图概述6.一、数字化测图的基本原理

1数字测图的基本思想将地面上的地理要素（模拟量）转换为数字量，然后用计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，并可由图形输出设备输出各种地图。模拟量转换为数字量---该过程称为数据采集采集的方法

1地面数据采集法

2航片数据采集法

3原图数字化法7.2数字化测图与传统的地面模拟法测图比较一数字化测图的特点实现测图自动化、数字化；点位精度高；便于成果更新、补测和修测；避免因图纸伸缩带来的各种误差；能以各种形式输出成果,增加了地图的表现力；成果的深加工利用；具有自由比例尺；作为GIS的重要信息源二成图原理上的不同地面模拟法测图

根据模拟量(比例尺,方向角,距离)求出数据数字化测图

根据已知点数据和待测点的定位元素,先解算出待测点的坐标,再展点8.三主要优点1地面模拟法测图（白纸测图）

将观测值用图解的方法转化为图形，具有明显的缺陷：

野外工作强度大

比例尺精度决定了图的最高精度，所以转化过程使测得数据精度降低由于图面限制，地形信息的取舍，难以承载诸多信息

变更修改不方便2数字化测图实现了丰富的地形信息，地理信息的数字化和作业过程,其优点：

将大量手工作业转化为计算机控制下的机械操作（具体见155页）缩短了野外测图时间，减轻了野外工作强度数字化测图基本过程的改变

传统的测量程序为“先控制后碎部”，而现在可以用一步测绘法9.3数字测图必需采集的测图信息

测图的最基本信息仍然是地面点位信息。数字化测图必须采集属性信息（地理编码）和关系信息。测得地图图形，具有相应的数据格式。10.使采集的图形信息和属性信息能为计算机识别。能够由计算机按照一定的要求对这些信息进行各种处理。将经过处理的数据和文字信息转换成图形，再由屏幕输出或绘图仪输出各种所需的图形。按照一定的要求自动实现图形数据的应用问题。4数字化测图需要解决的问题11.二、

数字化测图的系统1.数字化测图系统的定义

数字化测图系统是以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬件和数据处理软件的支持下，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。2.数字化测图系统的分类按输入方法分类按硬件配置分类按输出成果内容分类12.数字测图系统的组成及配置

系统配置包括：

硬件（各种测量仪器、电子手簿（记录和存储器）、数据通讯接口、计算机、绘图仪、打印机等）软件（系统软件、应用软件）13.三.野外数据采集外业数据采集仅仅测定碎部点的位置（坐标、高程）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。

1一般采用按一定规则构成的符号串来表示地物属性信息和连接信息。

2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包括：

地物要素编码（或称地物特征码、地物属性码、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。14.

连接信息可分解为连接点和连接线型两种类型。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地物，就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、曲线或圆弧等。在EPSW中规定：代码１为直线；代码２为曲线；代码３为圆弧；空为独立点。15.因此,野外测量的任务就是:测点的三维坐标；测点的属性，即地形点的特征信息，绘图时必须知道该点是什么点：地貌点？地物点（屋角、电线杆…）？有什么特征等等；测点的连接关系，据此可将相关的点连成一个地物。16.四、数字测图的基本过程1.数据采集

1)GPS法，即通过GPS接收机采集外业碎部点的信息数据；2)摄影测量法，即通过摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据；

3)数字化仪法，即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，即通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量仪器实现碎部点外业数据采集。数据采集数据处理数据输出17.2.数据处理

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，主要包括数据传输、数据预处理、数据转换、数据计算、图形生成、图形编辑与整饰、图形信息的管理与应用等。

3.成果输出

成果输出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、管网图、带状图、规划图等）以及数据文件，以满足不同用户的需要。18.五、

数字化测图的现状与发展1、主要作业模式

1）数字测记模式：为绝大部分软件所支持。该模式使用电子手簿自动记录观测数据，作业自动化程度较高，可以较大地提高作业工作的效率。2）电子平板模式：它的基本思想是用计算机屏幕来模拟图板，用软件中内置的功能来模拟铅笔、直线笔、曲线笔，完成曲线光滑、符号绘制、线性生成等工作。3）全数字化模式：将现代通讯手段与电子平板结合起来，由持便携式电脑的作业员在跑点现场指挥立镜员跑点，并发出指令遥控驱动全站仪观测，观测结果通过无线传输到便携机，并在屏幕上自动展点。19.

4）人工数据记录模式：

它采用人工键入观测数据到电子手簿，其它与第一种作业模式相同。

5）人工图形数字化模式：

先用模拟法测出白纸图，然后在室内用数字化仪将白纸图转为数字地图。

6）数字摄影测量模式：

用数字摄影测量系统量测影像点的坐标，记录测图信息，形成数字化测图软件能支持的数据文件。20.2、我国地面数字测图主要作业模式

1)全站仪+电子手簿测图模式

2)普通经纬仪+电子手簿测图模式

3)平板仪测图+数字化仪数字化测图模式

4)测站电子平板测图模式3、未来发展的数字测图作业模式

1)镜站遥控电子平板测图模式

2)摄影测量成图模式21.4、数字测图的发展数字测图发展概述我国大比例尺数字化测图系统的发展历程目前在我国已逐步实现数字化测图，但存在的问题是资金短缺、人才匮乏和观念陈旧，而不是技术问题。今后数字化测图软件的发展方向应该是一种无点号、无编码的镜站电子平板测图系统。测－编－绘－管理一体化22.§10.2外业数据采集

数据采集就是采集供自动绘图用的绘图信息，是数字化测图的一项重要工作。不同的数据源、不同的作业模式有不同的数据采集方式，有内业数据采集与外业数据采集之分，有手工输入、半自动输入、自动输入之分。一个优秀的数字化测图系统通常支持多种数据采集方式。目前大比例尺外业数字化测图主要采用使用全站仪或GPS系统采集数据，本课程只介绍使用全站仪实施外业数据采集的方法。23.一测图前的准备工作1控制测量2仪器器材与资料准备仪器、器材主要包括：全站仪、对讲机、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆（若使用全站仪的内存或内插式记录磁卡，不用此电缆）、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺等。全站仪、对讲机应提前充电。在外业采集数据之前，通常要对测区进行“作业区”划分。在数据采集之前，最好提前将测区的全部已知成果输入电子手簿或便携机，以方便调用。

24.（一）测量前的准备1．电池的安装与检查2．垂直度盘和水平度盘指标的设置3．倾角的自动补偿与使用倾角显示进行整平4．参数设置25.（二）野外数据采集一施测的方法1）

测记法施测2）电子平板法施测3）一步测量法

二测量的元素地面点的相对位置，在传统的地面模拟法测量中都是通过测量点与点之间的方位（角度）、距离和高差，根据几何图形来确定，因此地面测量的几何要素就是方位、距离和高差。26.测量的方法全站仪数据采集数据采集前的准备1)测站设置、2)参数设置、3)检查内存空间。

数据采集操作步骤输入控制点坐标、2)整置仪器、3)输入数据采集文件名、4)输入测站点数据、5)输入后视点数据、6)定向、7)碎部测量、8)数据记录。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1--2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。27.电子平板法施测电子平板法测图时，作业人员一般配置为：观测员1名电子平板（便携机）操作人员1名跑尺员1--2名其中电子平板操作员为测图小组的指挥。28.一步测量法

利用电子平板测图，还可以采用图根导线与碎部测量同时作业的“一步测量法”。即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部点。这是一种少安置一轮仪器、少跑一轮路，大大提高外业工作效率的测量方法。29.30.（三）地理数据编码1数据编码概念2地形编码设计应遵循的原则3编码方案全要素编码方案块结构编码方案无编码系统无记忆编码系统二级编码方案4CASS系统31.1、地理数据编码概念外业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。32.2、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。33.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。34.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分别输入。

EPSW3位地形编码MAPSUV4位整数编码CASS的编码体系其它编码35.36.37.38.39.坎类(曲)：K(U)+数(0-陡坎，1-加固陡坎，2-斜坡，3-加固斜坡，4-垄，5-陡崖，6-干沟)线类(曲)：X(Q)+数(0-实线，1-内部道路，2-小路，3-大车路，4-建筑公路，5-地类界，6-乡.镇界，7-县.县级市界，8-地区.地级市界，9-省界线)

垣栅类：W+数(0,1-宽为0.5米的围墙，2-栅栏，3-铁丝网，4-篱笆，5-活树篱笆，6-不依比例围墙，不拟合，7-不依比例围墙，拟合)

铁路类：T+数(0-标准铁路(大比例尺)，1-标(小)，2-窄轨铁路(大)，3-窄(小)，4-轻轨铁路(大)，5-轻(小)，6-缆车道(大)，7-缆车道(小)，8-架空索道，9-过河电缆)电力线类：D+数(0-电线塔，1-高压线，2-低压线，3-通讯线)

房屋类：F+数(0-坚固房，1-普通房，2-一般房屋，3-建筑中房，4-破坏房，5-棚房，6-简单房)

管线类：G+数(0-架空(大)，1-架空(小)，2-地面上的，3-地下的，4-有管堤的)植被土质：拟合边界：B-数(0-旱地，1-水稻，2-菜地，3-天然草地，4-有林地，5-行树，6-狭长灌木林，7-盐碱地，8-沙地，9-花圃)

不拟合边界：H-数(0-旱地，1-水稻，2-菜地，3-天然草地，4-有林地，5-行树，6-狭长灌木林，7-盐碱地，8-沙地，9-花圃)

圆形物：Y+数(0半径，1-直径两端点，2-圆周三点)

平行体:P+(X(0-9)，Q(0-9)，K(0-6)，U(0-6)…)

控制点：C+数(0-图根点，1-埋石图根点，2-导线点，3-小三角点，4-三角点，5-土堆上的三角点，6-土堆上的小三角点，7-天文点，8-水准点，9-界址点)CASS系统中线面状地物符号代码表40.CASS系统中点状地物（独立地物）符号代码表符号类别编码及符号名称水系设施A00水文站A01停泊场A02航行灯塔A03航行灯桩A04航行灯船A05左航行浮标A06右航行浮标A07系船浮筒A08急流A09过江管线标A10信号标A11露出的沉船A12淹没的沉船A13泉A14水井土质A15石堆居民地A16学校A17肥气池A18卫生所A19地上窑洞A20

电视发射塔A21地下窑洞A22窑A23蒙古包管线设施A24上水检修井A25下水雨水检修井A26圆形污水蓖子A27下水暗井A28煤气天然气检修井A29热力检修井A30电信入孔A31电信手孔A32电力检修井A33工业、石油检修井41.符号类别编码及符号名称管线设施A34液体气体储存设备A35不明用途检修井A36消火栓A37阀门A38水龙头A39长形污水蓖子电力设施A40变电室A41无线电杆.塔A42电杆军事设施A43旧碉堡A44雷达站道路设施A45里程碑A46坡度表A47路标A48汽车站A49臂板信号机

独立树A50阔叶独立树A51针叶独立树A52果树独立树A53椰子独立树工矿设施A54烟囱A55露天设备A56地磅A57起重机A58探井A59钻孔A60石油.天然气井A61盐井A62废弃的小矿井A63废弃的平峒洞口42.符号类别编码及符号名称工矿设施A64废弃的竖井井口A65开采的小矿井A66开采的平峒洞口A67开采的竖井井口公共设施A68加油站A69气象站A70路灯A71照射灯A72喷水池A73垃圾台A74旗杆A75亭A76岗亭.岗楼A77钟楼.鼓楼.城楼A78水塔A79水塔烟囱A80环保监测点A81粮仓A82风车A83水磨房.水车A84避雷针A85抽水机站A86地下建筑物天窗宗教设施A87纪念像碑A88碑.柱.墩A89塑像A90庙宇A91土地庙A92教堂A93清真寺A94敖包.经堆A95宝塔.经塔A96假石山A97

塔形建筑物A98

独立坟A99

坟地43.描述连接关系的符号含义符号

含义+本点与上一点相连，连线依测点顺序进行-本点与下一点相连，连线依测点顺序相反方向进行n+本点与上n点相连，连线依测点顺序进行n-本点与下n点相连，连线依测点顺序相反方向进行P本点与上一点所在地物平行Np本点与上n点所在地物平行+A$断点标识符,本点与上点连-A$断点标识符,本点与下点连其中“+”、“-”符号的意义：（“+”、“-”表示连线方向）1（F1）2-2144.操作码的具体构成规则1．对于地物的第一点，操作码=地物代码。如图中的1、5两点（点号表示测点顺序，括号中为该测点的编码，下同）。地物起点的操作码45.2．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，如图所示。连续观测点的操作码46.3．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），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。交叉观测点的操作码47.4．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。平形体观测点的操作码48.无编码系统外业不用编码，通过相应的符号图标或菜单逐级索引，由系统内部转换为编码。这种方法虽然不用记忆编码，但每次都去逐级搜索图标，菜单也太繁琐。对数字测图作业员来讲，对编码没有概念，也不利于以后的处理。49.无记忆编码系统在测图系统中，将每一个地物编码和它的图式符号及汉字说明都编写在一个图块里，形成一个图式符号编码表，存储在计算机内。只要按一个键，编码表就可以显示出来。用光笔或鼠标点中所要的符号，其编码将自动送人测量记录中。用户无需记忆编码，随时可以查找。50.51.7、二级编码方案GB14804-93规定的地形图要素代码只能满足制图的需要，不能满足GIS图形分析的需要。因此有些测图系统在GB14804-93规定的地形要素代码的基础上进行扩充，以反映图形的框架线、轴线、骨架线、标识点（Label点）等。二维编码（亦称主附编码）对地形要素进行了更详细的描述，一般由6--7位代码组成。52.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。53.（四）CASS系统的数据文件CASS的坐标数据文件；CASS的数据引导文件；CASS的原始测量数据文件。54.CASS系统的坐标数据文件CASS的坐标数据文件扩展名是“DAT”，无论是从电子手簿传输到计算机还是用电子平板在野外直接记录数据，都生成一个坐标数据文件。其文件格式为：N（总点数）点号，编码，Y（东）坐标，X（北）坐标，高程（回车）

………点号，编码，Y（东）坐标，X（北）坐标，高程（回车）

说明:

文件内除第一行是总点数外，每一行代表一个点；

每个点Y坐标、X坐标、高程的单位是米；

编码内不能含有逗号，即使编码为空，其后的逗号也不能省略。

所有的逗号不能在全角方式下输入。55.CASS系统的数据编码引导文件CASS的数据编码引导文件扩展名是“.YD”；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；数据编码引导文件的格式为：

Code，N1，N2，……，Nn说明：

Code为该地物的地物的地理编码；

Ni为构成该地物的第i点的点号；引导文件是对无码坐标数据文件的补充，二者结合即可完备地描述地图上的各个地物。值得注意的是：

N1、N2、……、Nn的排列顺序应与地物特征点的实际顺序一致。56.§10.3

计算机地图制图原理一、坐标变换测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算和测量坐标系到绘图仪坐标系的换算，是计算机地图制图中的两个最基本的数学变换。57.1、测量坐标系到计算机屏幕坐标系的换算大比例尺数字测图中的测量坐标系采用高斯-克吕格坐标系或者是独立坐标系。计算机屏幕坐标系和笛卡尔