数字测图技术

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第一章数字测图概述【教学目的】：（1）、了解数字地图，数字测图等概念；数字测图系统组成；数字测图的发展过程和动态；数字测图的作业过程及作业模式。（2）、了解数据采集方式的种类；数字测图的基本思想；数字测图与白纸测图的区别和联系；数字测图系统的分类；DTM的信息类别。【教学重点】：数字测图的概念及基本思想，数字测图与白纸测图的区别和联系、数字测图的作业模式。【教学难点】：数字测图的基本思想、数字测图与白纸测图的区别和联系【教学方法】：讲授法【授课课时】：6【教学手段】：常规教学【实施地点】：教室【教学过程】：新课导入：随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用，２０世纪８０年代产生了电子速测仪、电子数据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其与内业机助制图系统结合，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，人们通常称作为数字化测图（简称数字测图）或机助成图。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。狭义的数字测图指全野外数字测图。1.1数字测图的基本特点1.1.1数字地形表达一．地形表达的方法人们生活在地球上并与地球表面处处发生联系：建筑师在地表设计、构筑楼房；地质学家研究地表结构；地质生态学家想了解地表形态和地物形成的过程；测绘工作者则对地形起伏进行各种测量，并用各种方式如地图和正射影像图等描述地形。尽管专业领域不同，研究的侧重点各异，但所有的工作都希望能用一种既方便又准确的方法来表达实际地表现象。50数字化测图技术

1人类在很早以前就开始想方设法来描述自己所熟悉的地表现象，绘图是最古老的一种，但仅是很粗略地反映所见到的地形景观，但这些信息反映的主要是对象的形态特征和色彩特征，定量的描述则非常有限。另外一种古老而有效并一直沿用至今的精确表达地表现象的方式是地图。地图对人类社会发展的作用如同语言和文字对社会发展的作用一样，具有不言而喻的重要性。地图是记录和传达关于自然世界、社会和人文的位置与空间特性信息最卓越的工具。早期地图用半符号、半写景的方法来表示地形，实现了在各种二维介质平面上对实际的三维地形表面的表示和描述。现代地图按照一定的数学法则，运用符号系统概括地将地面上各种自然和社会现象表示在平面上。地图具有三个基本的特性：数学法则性、制图综合性和内容符号性。现代地图的最大优点在于具有可量测性。在各种地图中，用来准确描述地貌形态的是等高线地图。用等高线来表达地形表面起伏可追溯到18世纪，它的方便性和直观性使得人们认为在制图学的历史上等高线是一项最重要的发明。在等高线地形图上，所有的地形信息都正交地投影在水平面上，用线划或符号表示成比例缩小后的地物，而地物高度和地形起伏的信息则有选择地用等高线进行表达。与各种线划图形相比，影像无疑具有更大的优点，如细节丰富、成像快速、直观逼真等，因此摄影术一出现就被广泛用于记录我们生活的这个世界。1849年出现了利用地面摄影相片进行地形图的编绘，而航空摄影由于周期短、覆盖面广、现势性强而广泛采用。利用多张具有一定重迭度的像片还能重建实际地形的立体模型，并可以进行精确进行三维定位。20世纪60年代初，遥感技术随着空间科学的发展面兴起。70年代美国地球资源卫星上天后，遥感技术获得了极为广泛的应用。在遥感技术中除了使用对可见光摄影的框幅式黑白摄影机，还使用彩色或彩红外摄影机、全景摄影机、红外扫描仪、雷达、CCD推扫式行扫描仪和矩阵数字摄影机等，它们能提供比原先黑白像片更丰富的影像信息。50数字化测图技术

2从本质上讲，地图是对客观存在的特征和变化规则的一种科学的概括和抽象。对于地图中最典型也是最重要的地形图而言，由于其描述的客观世界是丰富多彩、千姿百态的三维空间实体，其二维空间的表达与所表示的三维现实世界之间有着不可逾越的鸿沟。因此，地图学者们一直致力于地形图的立体表示，试图寻求一种既能符合人们的视觉生理习惯，又能恢复真实世界的表示方法。在此过程中先后出现了写景法、地貌晕翁法、地貌晕渲法、分层设色法等，但由于这些方法缺乏严密的数学理论以及绘制复杂等而使其受到了很大局限。20世纪中叶后，伴随着计算机科学、现代数学和计算机图形学等的发展，各种数字的地形表达方式也得到迅猛的发展。电子计算机为自然科学的发展提供了进行严密计算和快速演绎的工具。使用计算机和计算机技术是当今信息时代的一个重要标志，其在测绘方面的应用使得测绘学科逐步向数字化与自动化、实时处理与多用途的方向发展。计算机技术在很大程度上改变了地图制图的生产方式，同时也改变着地图产品的样式和用图概念。借助于数字地形表达，现实世界的三维特征得到充分而真实的再现。总之：数字地形表达的方式可以分为两大类，即数学描述和图像描述。使用傅立叶级数和多项式来描述地形是常用的数学描述方法。规则格网、不规则格网、等高线、剖面图等则是图像描述的常用方式。二．数字地面模型模型是用来表现其它事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变到我们能够理解的形式的事物本体。建立模型可以有许多特定的目的，如预测、控制等。在这种情况下，模型只需要具备足够重要的细节来满足即可。同时，模型也可以用来表现系统或现象的最初状态，或者用来表现某些假定或预测的情况等。一般说来，模型可以分为三种不同的层次，即概念模型、物质模型的数学模型。概念模型是基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型，概念模型往往也形成了模拟的初级阶段。然而，如果事物非常复杂难于描述，则模拟也许只能停留在概念的形式上。物质模型通常是一个模拟的模型，如用橡胶、塑料或泥土制成的地形模型等。数学模型一般是基于数字系统的定量模型，根据问题的确定性和随机性数学模型又有函数模型和随机模型之分。采用数学模型具有以下明显的优点：1．理解现实世界和发现自然规律的工具；2．提供了考虑所有可能性、评价选择性和排除不可能的机会；3．帮助在其它领域推广或应用解决问题的结果；4．帮助明了思路，集中精力关注问题重要的方面；50数字化测图技术

35．使问题的主要成分能被更好地观察，同时确保交流、减少模糊，并提供关于问题一致看法的机会。评价数学模型的标准：精确性：模型的输出是正确的或是非常接近正确；描述的现实性：基本正确的假设；准确性：模型的预测是确定的数字、函数或几何图表等；可靠性：对输入数据中的错误具有相对免疫力；一般性：适用大多数情况；成效性：结论有用，并可以启发或指导其它好的模型。麻省理工学院教授米勒将计算机和摄影测量技术结合在一起，比较成功地解决了道路工程的计算机辅助设计问题。测绘学从地形测绘的角度来研究数字地面模型，一般仅把基本地形图中的地形要素、特别是高程信息，作为数字地面模型的内容。测绘学家心目中的数字地面模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而是通过储存在磁介质中的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。其它非测绘应用的课题，通常根据各自的具体需要，将某些地形的特性信息与地形信息结合在一起，构成数字地面模型。20世纪60年代出现了地理信息系统，由于具有众多用户共享的特点，它的数字地面模型中所包含的地面特性信息类型就更加丰富。一般可分为下列四组：1．地貌信息：高程、坡度、坡向、坡面形态及描述地表起伏情况的更为复杂的地貌因子；2．基本地物信息：水系、交通网、居民点和工矿企业及境界线；3．主要的自然资源和环境信息：土壤、植被、地质、气候；4．主要的社会经济信息：人口分布、工农业产值、国民收入。1.1.2数字高程模型一．数字高程模型的含义从最一般的形式上看，数字地面模型包括平面和地形起伏两种数据，并且从其本身导出的数据如坡度、坡向、可视性也包含其中。50数字化测图技术

4Miller于1958年提出：数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM是地形表面简单的数字表示。数字地面模型更通用的定义是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可能用二维函数系统取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式。地理空间实质是三维的，但人们往往在二维地理空间上描述并分析地面特性的空间分布，如专题图大多是平面地图。数字地面模型是对某一种或多种地面特性空间分布的数字描述，在迭加在二维地理空间上的一维或多维地面特性向量空间，是地理信息系统空间数据库的某类实体或所有这些实体的总和。数字地面模型的本质共性是二维地理空间定位和数字描述。数字高程模型是数字地面模型中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达，是表示区域D上的三维向量有限序列。二．数字高程模型的特点与传统的地形图相比，数字高程模型作为地表的一种数字表达形式有如下特点：1．容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后，比例尺不易改变，改变或绘制其它形式地形图则需要人工处理。2．精度不会损失。常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有的精度。而DEM采用数字媒介，因而能保持精度不变。另外，由常规的地图用人工的方法制作其它种类的地图，精度不会受到损失。3．容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序，劳动强度大而且周期长，不利于地图的实时更新。而DEM由于是数字形式的，所以增加和改变地形信息只需要将修改信息直接输入计算机，经软件处理后立即可产生实时化的各种地形图。概括起来，数字高程模型具有以下显着特点：便于存储、更新、传播和计算机自动处理；具有多比例尺特性；特别适合于各种定量分析与三维建模。三．数字高程模型的分类50数字化测图技术

51．根据大小和覆盖范围分类：①局部的DEMs（Local）：建立局部的模型往往源于这样的前提，即待模拟的区域非常复杂，只能对一个局部的范围进行处理。②全局的DEMs(Global)：全局性的模型一般包括大量的数据并覆盖一个很大的区域，并且该区域通常具有简单、规则的地形特征。或者为了一些特殊的目的如侦察，只需要使用地形表面最一般的信息。③地区的DEMs（Regional）：界于局部和全局两种模型之间的情况。2．根据模型的连续性分类①不连续的DEMs（Discontinuous）：一个不连续的模型表面源于这样的考虑，每一个观测点的高程都代表了其邻域范围内的值。基于这样的观点，任何待内插的点的高程都可以利用最邻近的参考点近似。这时，一系列局部的表面被用来表示整个地形。②连续的DEMs（Continuous）：与不连续的DEMs相反，连续的模型表面基于这样的思想，即每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值，而表面的一阶导数可以是连续的也可以是不连续的。但这里的定义还是限定于一阶导数不连续的情况，因为任何一阶导数或更高阶导数连续的表面将被定义为光滑表面。③光滑的DEMs(Smooth)：光滑DEMs指的是一阶导数或更高阶导数连续的表面，通常是在区域或全局的尺度上实现。创建这种模型一般基于以下假设：模型表面不必经过所有原始观测点，待构建的表面应该比原始观测数据所反映的变化要平滑得多。四．数字高程模型的应用范畴1．相关学科和技术①基础理论与技术支持计算机科学是数字高程模型产生和发展的最重要的基础之一，计算机科学的技术突破必将对数字高程模型的技术理论体系产生深远的影响。数值逼近、计算几何、图论和数学形态学等数学分支的有关理论和方法则奠定了数字高程模型的数学基础。各种数字技术如编码、数据压缩、数据结构和数据库技术等则是数字高程模型数据的理论依据。地形的三维逼真显示技术，一直是计算机图形学的重要研究内容。数字高程模型的可视表现更是依托于计算机图形的发展。50数字化测图技术

6测绘学数字高程模型的原始数据采集主要依靠测绘学的支持。对不同的数据源，可分别借助摄影测量与遥感（RS）、GPS、机助地图制图的图形数字化输入和编辑以及野外数字测图等技术，进行数字高程模型原始数据的采集工作。特别是摄影测量领域，DEM已经成为主要的新产品形式和正射影像生产的基础。DEM辅助遥感影像的处理，则可提高影像分类及解译的成功率。地理信息系统地理信息系统（GeographicInformationSystem）出现于20世纪60年代，它是在计算机软硬件支持下，对空间信息进行管理、分析、表示和应用的技术系统或系统实体。DEM作为地球空间框架数据的基本内容和其它各种地理信息的载体，是各种地学分析的基础数据，自然也是GIS的基本内容。特别是GIS中的三维可视化和虚拟现实更是离不开DEM。2．应用数字高程模型既然是地理空间定位的数字集合，因此凡牵涉到地理空间定位，在研究过程中又依靠计算机系统支持的课题，一般都要建立数字高程模型。在这个角度看，建立数字地面模型是对地面特性进行空间描述的一种数字方法途径，数字高程模型的应用可遍及整个地学领域。在测绘中可用于绘制等高线、立体匹配片、立体地形模型及地图的修测。在各种工程中可用于体积和面积的计算、种剖面图的绘制及线路的设计。军事上可用于导航、通讯、作战任务的计划等。在遥感中可用作为分类的辅助数据。在环境与规则中可用于土地现状的分析、各种规划及洪水险情预报等。随着各种相关技术的发展，数字高程模型经历了一个循序渐进的发展过程。20世纪50年代中期到60年代初，多局限于土木水利工程和地图测绘中。DEM的建立都只是为了某种特定的应用，如高速公路设计中的体积计算，遥感影像的几何纠正和正射影像生产等，这些DEM只能满足特定的行业和专业部门的应用需求，未成为一种像地图那样的标准产品。从60年代中期开始，随着数据库和环境遥感技术的迅速发展，一些发达国家在机助制图的基础上，逐步建立起国家范围和区域范围的地理信息系统，DEM作为标准的基础地理信息系统产品开始大规模的生产。如加拿大环境部的“加拿大地理信息系统（CGIS）”50数字化测图技术

7美国地质调查局的“地理信息检索和分析系统（GISAS）”。数字高程模型开始作为数据库的实体，为地理信息系统进行空间分析和辅助决策提供充实而便于操作的数据基础，同时与地理信息系统的结合也愈来愈紧密。近年来，随着空间数据基础设施的建设和“数字地球（DigitalEarth）”战略的实施，更加快了DEM与地理信息系统、遥感等的一体化进程，为DEM的应用开辟了更广阔的天地。1.1.3数字测图概念一、数字测图的基本思想数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要素（或称模拟量）转换为数字量，然后由电子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。数字测图的基本思想与过程如图所示。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（或直接传输给便携机），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。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。50数字化测图技术

8二、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，其中点是最基本的图形要素。这是因为一组有序的点可连成线，而钱可以围成面。但要准确地表示地图图形上点、线、面的具体内容，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。测量的基本工作是测定点位。传统方法是用仪器测得点的三维坐标，或者测量水牛角、竖直角及距离来确定点位，然后绘图员按坐标（或角度与距离）将点展绘到图纸上。跑尺员根据实际地形向绘图员报告测的是什幺点（如房角点），这个（房角）点应该与哪个（房角）点连接等等，绘图员则当场依据展绘的点位按图式符号将地物（房屋）描绘出来。就这样一点一点地测和绘，一幅地形图也就生成了。数字测图是经过计算机软件自动处理（自动计算、自动识别、自动连接、自动调用图式符号等），自动绘出所测的地形图。因此，数字测图时必须采集绘图信息，它包括点的定位信息、连接信息和属性信息。定位信息亦称点位信息，是用仪器在外业测量中测得的，最终以Ｘ，Ｙ，Ｚ（Ｈ）表示的三维坐标。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。上述两种信息台称为图形信息，又称为几何信息。以此可以绘制房屋、道路、河流、地类界、等高统等图形。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什幺点，对应的图式是什幺。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），还要知道是什幺点，是道路还是房屋，当场记下该测点的编码和连接信息，显示成图时，利用测图系统中的图式符号库，只要知道编码，就可以从库中调出与该编码对应的图式符号成图。50数字化测图技术

9三、地图图形的数据格式地图图形要素按照数据获取和成图方法的不同，可区分为关量数据和珊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，对应的图形表示法如图所示。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关量数据；由扫描仪和遥感获得的数据是柳格数据。据估计，一幅1:1000的一般密度的平面图只有几千个点的坐标对，一幅1：1000的地形图矢量数据多则可达几十万甚至上百万个的坐标对。矢量数据量与比例尺、地物密度有关。而一幅地形图（５０Ｘ５０cm）的栅格数据，随栅格单元（像元）的边长（一般＜０.０２ｍｍ）而不同，通常达上亿个像元点。故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。矢量数据结构是人们最熟悉的图形表达形式，从测定地形特征点位置到线划地形图中各类地物的表示以及设计用图，都是利用矢量数据。计算机辅助设计（ＣＡＤ）、图形处理及网络分析，也都是利用矢量数据和矢量算法。因此数字测图通常采用矢量数极结构和画矢量图。若采集的数据是柳梢数据，必须将其转换为矢量数据。再则由计算机控制输出的关量图形不仅美观，而且更新方便，应用非常广泛。四、数字测图需要解决的问题归纳起来，数字测图所要解决的问题是：①使采集的图形信息和属性信息为计算机识别。②由计算机按照一定的要求对这些信息进行一系列的处理。③将经过处理的数据和文字信息转换成图形，由屏幕输出或绘图仪输出各种所需的图形。④按照一定的要求自动实现图形数据的应用问题。能自动地给制地图图形是数字测图的首要任务，但这只是最基本的任务。数字测图还解决电子地图应用问题，尤其要使数字测图成果满足地理信息系统（ＧＩＳ）的需要。数字测图的最终目的是实现测图与设计和管理一体化、自动化。1.2数字测图的发展与展望50数字化测图技术

10数字测图首先是由机助地图制图（亦称自动化制图、机助制图）开始的。机助地图制图技术酝酿于20世纪50年代。1950年第一台能显示简单图形的图形显示器作为美国麻省理工学院旋风１号计算机的附件问世。1958年美国Ｃ。ｌ。。ｍＰ公司将联机的数字记录仪发展为滚筒式绘图机，Ｇｒｅｂｅｒ公司把数控机床发展成平台式绘图仪。50年代末，数控绘图仪首先在美国出现，于此同时出现了第二、第三代电子计算机，从而促进了机助制图的研究和发展，很快就形成了一种“从图上采集数据进行自动制图”的系统。1964年第一次在数控绘图仪上绘出了地图。1965-1970年第一批计算机地图制图系统开始运行，用模拟手工制图的方法绘制了一些地图产品。1970-1980年，在新技术条件下，对机助制图的理论和应用问题，如地图图形的数字表示和数学描述、地图资料的数字化和数据处理方法、地图数据库、制图综合和图形输出等方面的问题进行了深入的研究，许多国家建立了硬软件结合的交互式计算机地图制图系统，进一步推动了地理信息的发展。80年代进入推广应用阶段，各种类型的地图数据库和地理信息系统相继建立起来，计算机地图制图，尤其是机助专题地图制图得到了极大的发展和广泛的应用。70年代末和80年代初自动制图主要包括数字化仪、扫描仪、计算机及显示系统四个部分，数字化仪数字化成图成为主要的自动成图方法。20世纪50年代末，航空摄影测量都是使用立体测图仪及机械连动坐标绘图仪，采用模拟法测图原理，利用航测像对测绘出线划地形图。到60年代就有了解析测图仪，它是由精密立体坐标仪、电子计算机和数控绘图仪３个主要部分组成，将模拟测图创新为解析测图，其成果依然是图解地形图。威特（Ｗｉｌｄ）公司生成的ＢＣＺ、ＢＣ３，欧波同（ＯＰｔｏｎ）公司的ＰＺ、Ｐ３等都是后来生产的先进的解析测图仪，我国也研制和生产了解析测图仪。后来在解析测图仪直接量测并自动解算测图点坐标的基础上，再键人相关信息，经过人机交互的编辑工作，由计算机处理，便可生成数字地形图。ＳＤ年代初，为了满足数字测图的需要，我国在生产、使用解析测图仪的同时，对原有模拟立体测图仪和立体坐标量测仪，逐渐地改装成数字测图仪。将量测的模拟信息经编码器转换为数字信息，由计算机接受并处理，最终输出数字地形图。８０年代末、９０年代初，又出现了全数字摄影测量系统。我国武汉测绘科技大学张祖勋50数字化测图技术

11教授主持研制出了具有世界先进水平的全数字摄影测量系统。全数字摄影测量系统大致作业过程：将影像扫描数字化，利用立体观测系统观测立体模型（计算机视觉），利用系统提供的一系列进行量测的软件——扫描数据处理、测量数据管理、数字走向、立体显示、地物采集、自动提取（或交互采集）ＤＴＭ（数字地面模型）、自动生成正射影像等软件（其中利用了影像相关技术、核线影像匹配技术）使量测过程自动化。全数字摄影测量系统在我国迅速推广和普及，目前已基本上取代了解析摄影测量。大比例尺地面数字测图，是20世纪70年代在轻小型、自动化、多功能的电子速测仪问世后，在机助地图制图系统的基础上发展起来的。80年代全站型电子速测仪（电子速测仪十电子记录器，简称全站仪）的迅猛发展，加速了数字测图的研究与应用。我国从８０年代初开始开展大比例尺数字测图的研究与实践，有的偏重于城市大比例尺平面图的自动测绘；有的则着眼于城市及其郊区大比例尺地形图的自动测绘；有的侧重于数据采集的编码研究；有的侧重于自动化仪器的开发。现已开发出数十套从数据采集到图形编辑功能较完善的数字化测图系统。有人预测：在我国平板仪测图的时代将要结束，数字化测图设计思想和作业方法，研制出一套既能适合各种地形地物，又简单易学，易于被用户接受的数字化测图系统。这期间又有人提出了一些新的数字化测图方法，如野外数字装图法、“电子平板”法、测算法、多种编码方案采集法等。开发的比较受用户欢迎的数字化测图系统主要有：南方测绘仪器公司的“ＣＡＳＳ南方内外业一体化成图系统”、武汉瑞得公司的“ＲＤＭＳ数字测图系统”、清华山维公司的“ＥＰＳＷ电子平板测图系统”等。“八五”期间我国建立了四川、陕西、黑龙江、北京、上海、广东、湖北等七个数字化测绘生产示范基地。其间在我国南方、沿海以及内陆部分经济发达地区，已较普遍应用数字化测图手段测绘地形图、地籍图。从１９９７年后为数字测图技术全面成熟阶段。数字测图系统已跳出“测图”框框，向测图与设计一体化、自动化和数据采集与数据管理一体化、自动化发展，使数字测图系统将取代白纸测图。我国开发大比例尺数字化测图系统研究和实验，主要经历了四个阶段。80年代初至198750数字化测图技术

12年为第一阶段，该阶段主要是引进外国大比例尺测图系统的应用与开发及探讨研究阶段。这一阶段参加研究的人员和单位都比较少，人们对大比例尺地面数字测图的认识还模糊不清，属于探讨阶段。受当时测图系统硬件（包括计算机及其绘图设备、电子速测仪、电子手簿等）和软件（计算机语言、系统软件）的限制，所研究的大比例尺数字测图系统还不成熟。该阶段我国研制的数字化测图系统的代表作是北京市测绘院研制的“ＤＧＪ大比例尺工程图机助成图系统”。1988-1991年为第Ｈ阶段，在这短短的四年时间，国内开展大比例尺数字化测图研究的单位由前一阶段两三家猛增到几十家，参加研究人员也是前一时期的几十倍甚至上百倍，并举办了种类多样的培训班、研讨会、学习班等，活跃了这一研究课题的学术空气，大大推动了我国大比例尺数字化测图的发展。这一时期先后研制成功了数十套大比例尺数字化测图系统，并都或多或少地在生产中得到了推广和应用：如武汉测绘科技大学与上海市测绘院等单位研制的“ＤＪＨ大比例尺数字测图系统”、清华大学土木系推出的“ＧＡＭＡＰ机助成图系统”、解放军测绘学院的“综合采样数字地籍（形）测量系统”等。但由于忽略了我国城镇农村地形地物本身的多样性和复杂性以及用户的接受能力，给推广应用工作带来了许多意想不到的困难。1991-1997年为总结、优化和应用推广阶段。随着大范围数字化测图在生产和推广中出现的许多实际问题，人们不得不回头来重新考虑原来的成为ＧＩＳ（地理信息系统）的一个子系统。南方测绘仪器公司推出的“ＣＡＳＳ３．０地形地籍成图软件”，武汉瑞得公司推出的“ＲＤＭＳ４．０数字测图系统”，清华山维公司推出的“ＥＰＳＷ９８电子平板测绘图软件”，广州开思创力公司推出的“ＳＣＳＧ２０００成图软件”，是这一阶段的代表作。这些功能强大、操作简单、各有特色的成图软件促进了我国地面数字测图蓬勃发展。期间在我国还推出了几套操作简单、快速的扫描矢量化软件，使原图数字化成图摆脱了手扶跟踪之苦。另外，全数字摄影测量在各省测绘局的测绘院相继开展，各省都在开始建立１：10万乃至１：１万的地理信息系统。我国测绘事业开始进人数字测图时代。我国地面数字测图系统可分为三种类型：国外现成的机助成图系统；国内直接利用AutoCAD系统开发的成图系统；结合我国的实际情况，针对测绘专业特点自行研究、设计的机助成图系统。对于直接引进国外的数字成图系统，都必须投入大量精力进行二次开发工作。国外的机助成图系统除价格昂贵并要求有与之相适应的硬件配置外，更大的局限性在于它们一般与我国的测量作业方法和规范、图式符号、汉字注记等不相适应，因此很难得到推广。对于直接利用AutoCAD平台进行图形编辑的系统，由于AutoCAD50数字化测图技术

13具有丰富的非常成熟的图形处理、图形编辑功能，软件研制人员可以此为基础，较轻快地推出具有使用方便、扩充性强、接口丰富的测图系统，目前以ＡｌｌｔＯＣＡＤ为平台开发的测图软件很多。国内一些技术实力雄厚的单位，结合我国的国情和测绘专业数字成图的特点，推出完全自主版本的机助成图系统。这类系统的图形处理编辑时数据处理速度快，不仅操作简单，而且接近我国实际作业模式。但完全自主开发的测图软件，开发速度慢，成本高，维护更新较困难。目前要在我国全面实现数字测图还有许多困难，主要问题是资金问题、人才问题和观念问题，而不是技术问题。进口仪器（全站仪和自动绘图仪等）价格昂贵，使测绘成本提高。我国测绘技术人员对传统测绘技术掌握得很好，但由于缺少进修机会，很多测绘技术人员对数字测图技术很陌生，数字测图产品的使用与管理更缺乏人才。今后我国数字测绘教育和测绘技术人员数字测图技术的培训任务很重。另外在推广数字化测图过程中，一定要更新观念。数字化测图毕竟与图解测图有着本质的区别，不能受平板仪测量中某些传统观念的约束。例如，方格网在平板仪测量时是一切点位的基础，而在数字测图中，任何点位都是与方格网无关的，可以根本不需展绘方格网，展绘了也只是一般的符号，仅供使用者使用。又如测定碎部点时，有些方法（如对称点法）在图解测图时是不能引用的，但在数字化测图中却可广泛使用而提高工作效率。不能仅仅拿数字化测图的某一项指标（如野外测量速度）与传统的白纸测图相比，应该全面进行比较，应充分认识数字化测图的优点。数字测图必须突破“图”的概念，而突出“数”的概念，测量数据一定要全总保存。测量数据应全社会共享，也就是说测绘、规划、土地、房产、市政等部门应协调共同开展数字测图工作。为了规范和促进数字化测图技术的发展，国家测绘局委托其下属的测绘标准化研究所先后制订了适应我国大比例尺数字化测图的规范和图式，计有《大比例尺地形图机助制图规范》、《1:500、1:1000、1:2000地形图要素分类与代码人《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》和《1:500、1:1000、1:2000大比例尺野外数字测图数据记录格式标准》等，经国家有关部门审批后，现已在全国颁布执行。上述规范规定了野外测图的技术要求，使数字测图生产规范化；规定了统一的地形图要素分类（共分九大类）与编码（采用线性四位编码法），以便实现现有各数字化测图系统的数据转换和同一数据接口。50数字化测图技术

14为使数字化测图技术普及，必须使系统的配套价格降下来。目前一套进口系统价格在２０万元以上，使得国内很多单位无力接受，且进口系统多不适合中国国情。根本出路还是测绘仪器和软件国产化。近几年来我国的测绘仪器研究有了突破的进展，现已能批量生产全站仪和ＧＰＳ接收机（包括ＲＴＫ）。若配置国产仪器和我国开发的软件，数字化测绘系统全套价格可在１０万元之内。另外，用图单位关心的是地形特征点的坐标及其精度，至于是否绘出地图已不像过去传统的手工白纸测图那幺迫切了，因为一张数字化软盘比纸上静态线划图的用处更大，精度更高。因此，一定意义上像绘图仪、数字化仪和扫描仪，并非各个单位都需要，完全可以采取借用或租用的方法，这样数字化测图的硬件费用就更低了。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。测站上的仪器照谁镜站反光镜后，自动将经处理的以三维坐标形式的数据，用无线电传输入电子平板，并展点和注记高程。由于测量员就在镜站，熟悉现场情况，因此就可以迅速实时地把展点的空间关系在电子平板仪上描述（表示）出来。这种自动化测图系统，走出了当今困扰我们的编码困难和编码机内处理麻烦的圈子，可能成为今后数字化测图的主要系统。今后数字化测图软件接口一定很友好，操作很简单，一学就会。【教学小结】：【教学后记】：50数字化测图技术

15第一章数字测图系统及作业模式【教学目的】：（1）、掌握数据通讯的方法。（2）、理解数字测图软件系统的内涵。【教学重点】：数据通讯的方法，数字测图软件系统的内涵、了解数字测图硬件系统的构成。【教学难点】：数字测图软件系统的内涵【教学方法】：讲授法、“教学做”三合一教学法【授课课时】：18（6节理论+12节实训）【教学手段】：常规教学【实施地点】：教室、实训场地【教学过程】：2.1数字测图系统数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬件和软件的支持下，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围绕这三部分，由于硬件配置、工作方式、数据输入方法。输出成果内容的不同，可产生多种数字测图系统。接输入方法可区分为：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。校输出成果内容可区分为：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。不同的时期，不同的应用部门，如水利、物探、石油等科研院校，也研制了众多的自动成图系统。50数字化测图技术

16目前大多数数字化测图系统内容丰富，具有多种数据采集方法，具有多种功能和多种应用范围，能输出多种图形和数据资料，其结构如图１－４。数字测图系统需有一系列硬件和软件组成。用于野外采集数据的硬件设备有全站式或半站式电子速测仪；用于室内输入的设备有数字化仪、扫描仪、解析测图仪等；电子手簿、ＰＣ卡用于记表数据；用于室内输出的设备主要有磁盘、显示器、打印机和数控绘图仪等；便携机或微机是数字测图系统的硬件控制设备，既用于数据处理，又用于数据采集和成果输出。最基本的软件设备有系统软件和应用软件。应用软件主要包括控制测量计算软件、数据采集和传输软件、数据处理软件、图形编辑软件、等高线自动绘制软件、绘图散件及信息应用软件等。在计算机自动化成图过程中，主要采用野外数据采集然后由计算机自动进行数据处理，而随着计算机的袖珍化和软件功能的内外业一体化，内外业设备已没有明显的界限，就一般而言，主要由以下几部分组成。1．地面测量仪器地面测量仪器是获取地面信息的基本设备，它包括电子速测仪（全站仪）、电子(或光学)经纬仪、测距仪等。目前一些传输的机助成图系统都适用各种地面测量仪器进行采集，如CASS系统设有速测仪、经纬仪加测距仪、视距、量距等各种采集模式，能充分的利用现有的仪器设备。2．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。对于机助成图一般包括两个部分即外业数据采集的计算机和内业数据处理所用计算机。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。3．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。4．图形输出设备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。2.2数字测图的优点大比例尺数字测图有力地冲击着传统的平板仪或经纬仪的白纸测图方法，大有取代白纸测图之势，这是因为数字测图具有诸多的优点。一．测图用图自动化50数字化测图技术

17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，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。二．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、ＣＡＤ（计算机辅助设计）使用和供ＧＩＳ（地理信息系统）建库使用。数字地图的管理，即节省空间，操作又十分方便。三．点位精度高传统的经纬仪配合小平板、半圆仪白纸测图，地物点平面位置的误差主要受解析图根的测定误差和展绘误差、测定地物点的视距误差、方向误差、地形图上的地物点的刺点误差等影响，综合影响使地物点平面位置的测定误差图上约为士0.5ｍｍ（１：1000比例尺），主要误差源为视距误差和刺点误差。经纬仪视距高程法测定地形点高程时，即使在较平坦地区（0～6），视距为150ｍ。，地形点高程测定误差也达土0.06ｍ，而且随着倾斜角的增大，高程测定误差会急剧增加。用全站仪采集数据，测定地物点的误差在４５０ｍ内约为主２２ｍｍ，测定地形点的高程误差在450ｍ内约为士２１ｍｍ，若距离在３０ｏｍｍ以内，则测定地物点误差约为全１５ｍｍ，测定地形点的高程误差约为士１８ｍｍ。在数字测图中，野外采集的数据的精度毫无损失，也与图的比例尺天关。数字测图的高精度为地籍测量、管网测量、房产测量、工程规划设计等工作提供了保证。四．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，数字测图可谓“一劳永逸”。五．避免因图纸伸缩带来的各种误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。六．能以各种形式输出成果50数字化测图技术

18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，如用打印机可打印数据表格，当对绘图精度要求不高时，可用打印机打印图形。计算机与绘图议联机，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。七．方便成果的深加工利用．数字测图分层存放，可使地面信息无限存放（这是模拟图无法比拟的优点），不受图面负载量的限制，从而便于成果的深加工利用，拓宽测绘工作的服务面，开拓市场。比如ＣＡＳＳ软件中共定义２６个层（用户还可根据需要定义新居），房屋、电力线、铁路、植被、道路、水系、地貌等均存于不同的层中，通过关闭层、打开层等操作来提取相关信息，便可方便地得到所需的测区内各类专题图、综合图，如路网图、电网图、管线图、地形图等。又如在数字地籍图的基础上，可以综合相关内容，补充加工成不同用户所需要的城市规划用图、城市建设用图、房地产图以及各种管理用图和工程用图。八．可作为ＧＩＳ的重要信息源地理信息系统（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。然而，要建立一个ＧＩＳ，花在数据采集上的时间和精力约占整个工作的８０％；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，并更新＊ＩＳ的数据库。一个好的数字测图系统应该是＊ＩＳ的一个子系统。2.3数字测图的基本过程数字测图的作业过程与使用的设备和软件、数据源及图形输出的目的有关。但不论是测绘地形图，还是制作种类繁多的专题图、行业管理用图，只要是测绘数字图，都必须包括数据采集、数据处理和图形输出三个基本阶段。一、数据采集50数字化测图技术

19地形图、航空航天遥感像片、图形数据或影像数据、统计资料、野外测量数据或地理调查资料等，都可以作为数字测图的信息源。数据资料可以通过键盘或转储的方法输入计算机；图形和图像资料一定要通过图数转换装置转换成计算机能够识别和处理的数据。数据采集主要有如下几种方法：①ＧＰＳ法，即通过ＧＰＳ接收机采集野外碎部点的信息数据；②航测法，即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野外数据采集。目前我国主要采用数字化仪法、航测法和大地测量仪器法采集数据。前两者主要是室内作业采集数据，大地测量仪器法是野外采集数据。１．野外数据采集野外常规数据采集是工程测量中，尤其是工程中大比例尺测图获取数据信息的主要方法。而采集数据的方法随着野外作业的方法和使用的仪器设备不同可以分为下面三种形式。①普通地形图测图方法使用普通的测量仪器，例如经纬仪、平板仪和水准仪等，将外业观测成果人工记录于手簿中，再进行内业数据的处理，然后输入到计算机内。②使用测距经纬仪和电子手簿方法用测距经纬仪进行外业观测距离，水平方向和天顶距等，用电子手簿在野外进行观测数据的记录及必要的计算并将成果贮存。内业处理时再用电子手簿中的观测数据或经处理后的成果输入计算机中。③野外使用全站仪方法用全站仪进行外业观测，测量数据自动存入仪器的数据终端，然后将数据终端通过接口设备输入到计算机。采用这种方法则从外业观测到内业处理直至成果输出整个流程实现自动化。大比例尺地面数字测图与传统白纸测图相比，有如下特点：1．白纸测图通常是在外业直接成图，除在1：50050数字化测图技术

20的地形图上对主要建筑物轮廓点注记外，其余碎部点坐标是不保留的。外业工作处观测数据外，地形图的现场绘制、清绘占地形测量很重的比例。数字测图在外业是记录观测数据或计算的坐标。在记录中，点的编号和特征码是不可缺少的信息，特征码的记录可在该测时输入记录器或在内业根据草图输入。数字测图对于数据记录要有一定的格式，这种格式应被数字测图软件所识别，能和数据库的建立统一起来。2．数字测图中，电子手簿应具有测站点坐标计算功能，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。碎部测量时可较多采用自由设站的方法建立测站点。3．碎部测量时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。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。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。２．原图数字化采集不论从哪种比例尺的地形图上采集DEM数据，最基本的问题都是对地形图要素如等高线进行数字化处理，如手扶跟踪数字化或者半自动扫描数字化，然后再用某种数据建模方法内插DEM。而关于地形图要素的数字化处理特别是半自动扫描数字化技术已经很成熟并已成为地图数字化的主流。①手扶跟踪数字化将地图平放在数字化仪的台面上，用一个带十字丝的游标，手扶跟踪等高线或其它地物符号，按等时间间隔或等距离间隔的数据流模式记录平面坐标，或由人工按键控制平面坐标的记录，高程则需由人工从键盘输入。这种方法的优点是所获取的向量形式的数据在计算机中比较容易处理；缺点是速度慢、人工劳动强度大。②扫描数字化或称屏幕数字化利用平台式扫描仪或滚筒式扫描仪将地图扫描得到栅格形式的地图数据，即一组阵列式排列的灰度数据(数字影像)50数字化测图技术

21。将栅格数据转换成矢量数据可以充分利用图像处理的先进技术进行曲线自动跟踪和注记符号的自动识别等，因此效率很高。目前主要采用半自动化跟踪的方法，即先由计算机自动跟踪和识别，当出现错误或计算机无法完成的时候再进行人工干预，这样既可减轻人工劳动强度，又能使处理软件简单易实现。国内已有许多优秀的半自动矢量软件如GeoScan等。数字化后的等高线数据通过一定的处理如粗差的剔除、高程点的内插、高程特征的生成等便可产生最终的DEM数据。3．航片数据采集涉及DEM数据采集的摄影测量采样方法包括等高线法、规则格网点法、选择采样点、渐进采样法、剖面法、混合采样法等，这些方法可以是人机交互的或自动化的。4.关于DEM采集的几点结论1．对DEM的采集方法可以从性能、成本、时间、精度等方面进行评价。应当指出，各种采集方法都有各自的优点和缺点，因此选择DEM采集的方法要从目的需求、精度要求、设备条件、经费条件等方面考虑选择合适的采集方法。获取方式DEM的精度速度成本更新程度应用范围地面测量非常高(cm)耗时很高很困难小范围区域、特别的工程项目摄影测量比较高(cm~m)比较快比较高周期性大的工程项目、国家范围内的数据收集立体遥感低很快低很容易国家范围乃至全球范围内的数据收集GPS比较高(cm~m)很快比较高容易小范围、特别的项目手扶跟踪数字化比较低(图上精度0.2~0.4mm)比较耗时低周期性50数字化测图技术

22国家范围内以及军事上的数据采集，中小比例尺地形图的数据采集地形图屏幕数字化比较低(图上精度0.1~0.3mm)非常快比较低激光扫描干涉雷达非常高(cm)非常高很快容易高分辨率、各种范围2．摄影测量是DEM重要的数据源，采用解析测图仪或经数字化改造的精密立体测图仪在使用摄影测量方法对DEM的采集中仍占有很重要的地位。由于交互式数字摄影测量自动化程度较高，并可顾及地形特征，同时生成的DEM精度也较高，因此是进行数据库更新的最有效的方式之一。3．现在地形图是DEM的另一重要数据源，经过大量的实践证明，从等高线地形图生产DEM的方法已经相当成熟，可以广泛用于生产。4．使用全球定位系统GPS、激光扫描、干涉雷达等新型技术进行DEM数据采集是很有发展前景的采集方式，不应当忽视。5．不论从何种数据源获取DEM数据，在采集等高线或规则格网点的同时采集重要的地形特征点线是保证DEM质量和提高作业效率的重要的措施。6．利用基于不规则三角网TIN的方法进行数据建模和随机栅格转换，是快速可靠地生产高精度格网DEM切实可行的方案。二、数据处理实际上，数字测图的全过程都是在进行数据处理，但这里讲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、数据须处理、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。数据预处理包括坐标变换、各种数据资料的匹配、图比例尺的统一、不同结构数据的转换等等。数据转换内容很多，如将野外采集到的带简码的数据文件或无码数据文件转换为带绘图编码的数据文件，供自动绘图使用；将AutoCAD50数字化测图技术

23的图形数据文件转换为ＧＩＳ的交换文件。数据计算主要是针对地貌关系的。当数据输入到计算机后，为建立数字地面模型绘制等高线，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。在计算过程中，需要给计算机输入必要的数据，如插值等高距、光滑的拟会步距等。必要时需对插值模型进行修改，其余的工作都由计算机自动完成。数据计算还包括对房屋类呈直角拐弯的地物进行误差调整，消除非直角化误差等。经过数据处理后，可产生平面图形数据文件和数字地面模型文件。要想得到一幅规范的地形图，还要对数据处理后生成的“原始”图形进行修改、编辑、整理；还需要加上汉字注记、高程注记，并填充各种面状地物符号；还要进行测区图形拼接、图形分幅和图廓整饰等。数据处理还包括对图形信息的全息保存、管理、使用等。数据处理是数字测图的关键阶段。在数据处理时，既有对图形数据进行交互处理，也有批处理。数字测图系统的优劣取决于数据处理的功能。三、成果输出经过数据处理以后，即可得到数字地图，也就是形成一个图形文件，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。可采用矢量绘图仪、栅格绘图仪、图形显示器、缩微系统等绘制或显示地形图图形。为了使用方便，往往需要用绘图仪或打印机将图形或数据资料输出。在用绘图仪输出图形时，还可按层来控制线划的粗细或颜色，绘制美观、实用的图形。如果以产生出版原图为目的，可采用带有光学绘图头或刻针（刀）的平台矢量绘图仪，它们可以产生带有线划、符号、文字等高质量的地图图形。2.4数字测图作业模式由于软件设计者思路不同，使用的设备不同，数字测图有不同的作业模式。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）和电子平板测绘模式（简称电子平板）。数字测记模式就是用全站仪（或普通测量仪器）在野外测量地形特征点的点位，用电子手簿（或ＰＣ卡）记录测点的几何信息及其属性信息，或配合草图到室内将测量数据由电子手簿传输到计算机，经人机交互编辑成图。测记式外业设备轻便，操作方便，野外作业时间短。由于是“盲式”50数字化测图技术

24作业，对于较复杂的地形，通常要绘制草图。电子平板测绘模式就是全站仪十便携机十相应测图软件，实施外业测图的模式。这种模式将便携机的屏幕模拟测板在野外直接测图，可及时发现并纠正测量错误，外业工作完成，图也就出来了，实现了内外业一体化。从实际作业来看，数字测图的作业模式是多种多样的。不同软件支配不同的作业模式，一种软件可支配多种测图模式。由于用户的设备不同，要求不同，作业习惯不同，细分目前我国数字测图作业模式大致有如下几种：①全站仪十电子手簿测图模式；②普通经纬仪十电子手簿测图模式；③平板仪测图十数字化仪数字化测图模式；④旧图数字化成图模式；⑤测站电子平板测图模式；③镜站遥控电子平板测图模式；⑤航测像片量测成图模式。各种作业模式的硬件连接方式和数据传输方式如图所示第一种作业模式是测记式，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，可以较大地提高外业工作的效率。在采用这种作业模式时的主要问题是地物属性和连接关系的采集。由于全站仪的采用，测站和镜站的距离可以拉得很远，因而测站上就很难看到所测点的属性和与其它点的连接关系。属性和连接关系输入不正确，会给后期的图形编辑工作带来极大的困难。解决的方法之一，是使用对讲机加强测站与立镜（尺）点之间的联系，以保证测点编码（简码）输入的正确性。也可以为采集系统配置一个袖珍绘图仪（Ａ３／Ａ４）现场按坐标实时展点绘草图。解决的方法之二，将属性和连接关系的采集移到镜站用手工草图来完成，测站电子手簿只记录定位数据（坐标），在内业编辑时用“引导文件”导人属性和连接关系。这样，既保证了数据的可靠性又大幅度地提高了外业工作的效率，可以说是一种较理想的作业模式。第二种作业模式适合暂时还没有条件购买全站仪的用户，它采用手工键人观测数据到电子手簿，其它与第一种作业模式相同。由于用手工键人数据，其数据可靠性和工作效率显然都存在一定的问题。然而，由于它对仪器设备的要求较低，也有一些单位仍在采用。50数字化测图技术

25第三种作业模式也几乎被所有的数字测图软件所支持。该模式的基本作法是先用平板测图方法测出白纸图，可不清绘，然后在室内用数字化仪将白纸图转为数字地图。就我国的基本国情和目前测绘行业的现状（设备条件、技术力量）而言，平板测图仍然被大部分测绘单位所钟爱，而某些工程项目却又需要数字地图（例如用计算机作城市规划等），这时可采用这种折衷方式的作业模式。然而，这种作业模式所得到的数字地图的精度较低，特别是数字地图用于地籍管理等精度要求较高的工作时，精度问题就突出了。对于测绘数字地籍图，可以用第一种作业模式测量界址点，用平板仪测绘房屋、道路等平面图（不清绘），再用数字化仪将平面图数字化装绘到界址点展点图（数字图）上，即可得到实用的数字地籍图。第四种作业模式是我国早期（８０年代末、９０年代初）的数字测图的主要作业模式。由于大多数城市都有精度较高、现势性较好的地形图，要制作多功能的数字地图，这些地形图是很好的数据源。１９８７～１９９７年主要用手扶跟踪数字化仪数字化旧图。近年来随着扫描矢量化软件的成熟，扫描仪逐渐取代数字化仪数字化旧图。先用扫描仪扫描得到柳格图形，再用扫描矢量化软件将栅格图形转换成矢量图形。这一扫描矢量化作业模式，不仅速度快，劳动强度小，而且精度几乎没有损失。第五种作业模式即电子平板，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、线型生成等工作。具体作业时，将便携机移至野外，现测现画，且也可不需要作业人员记忆输入数据编码。这种模式的突出优点是现场完成绝大部分工作，因而不易漏测，在测图时观念上也不需大的改变。这种作业模式对设备要求较高，起码要求每个作业小组配备一台档次较高的便携机，但在作业环境较差（如有风沙）的情况下，便携机容易损坏。由于点位数据和连接关系都在测站采集，当测、镜站距离较远时，属性和连接关系的录入比较困难。这种作业模式适合条件较好的测绘单位，用于房屋密集的城镇地区的测图工作。50数字化测图技术

26第六种作业模式将现代化通讯手段与电子平板结合起来，从根本上改变了传统的测图作业概念。该模式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（自动跟踪或人工照谁），观测结果通过无线传输到便携机，并在屏幕上自动展点。作业员根据展点即测即绘，现场成图。由于由镜站指挥测站，能够“走到、看到、绘到”，不易漏测；能够同步地“测、量、绘、注”，以提高成图质量。镜站遥控电子平板作业模式可形成单人测图系统，只要一名测绘员在镜站立对中杆，遥控测站上带伺服马达的全站仪瞄准镜站反光镜，并将测站上测得的三维坐标用无线电传输入电子平板仪并展点和注记高程，绘图员迅速实时地把展点的空间关系在电子平板仪上描述（表示）出来。这种作业模式现已实现无编码作业，测绘准确，效率高，代表未来的野外测图发展方向。但该测图模式由于需数据传输的通讯设备，需高档便携机及带伺服马达的全站仪（非单人测图时可用一般的全站仪），设备较贵。第七种作业模式的基本方法是：用解析测图仪或经过改造的立体坐标量测仪量测像片点的坐标，并将量测结果传送到计算机，形成数字化测图软件能支持的数据文件。经验证明，这种作业模式能极大地减少外业工作量，对于平坦地区的数字化测图显然是一种可行的方法。然而，由于受航测方法本身的局限和精度方面的限制，这种作业模式对于大比例尺成图来说其应用范围会受到一定的限制。该作业模式会逐渐被全数字摄影测量所取代。【教学小结】：【教学后记】：50数字化测图技术

27第一章数字测图的准备工作【教学目的】：熟悉技术计划的目的、编制计划的依据，以及技术计划的内容【教学重点】：掌握大比例尺测图技术设计书的内容【教学难点】：掌握大比例尺测图技术设计书的内容【教学方法】：讲授法、“教学做”三合一教学法【授课课时】：6（2节理论+4节练习）【教学手段】：常规教学【实施地点】：教室【教学过程】：一、编制计划书的目的对大比例尺测图进行设计的目的是制定切实可行的技术方案，保证测绘工作科学，高效地进行，当测绘项目达到或超过限额时，须在作业前编制大比例尺测图的技术计划（也称测量纲要）。测图限额：比例尺1:500，面积为1.0平方千米：比例尺1:1000，面积为2.5平方千米：比例尺1:2000，面积为5.0平方千米：比例尺1:5000，面积为10平方千米。当测区较小或任务比较简单时，技术设计可以从简。二、编制计划书的依据项目负责人应根据工程合同和任务书的要求，以有关法规和技术标准为依据，结合测区及作业单位的实际情况，在充分分析已掌握已有资料的基础上，编制技术计划。在编制技术计划之前，应充分了解用户对产品技术质量的要求，认真研究任务书和有效地外来文件资料。项目负责人应组织工程相关人员进行现场踏勘和调查分析，实地了解测区内交通运输、人文风俗、气象、自然地理等情况，收集测区及其附近有关测量控制网点资料，核对旧有的标石和点之记，并初步考虑地形控制网的布设方案和必须采取的措施等。拟定计划时，应注意一个测区只能用一种坐标系统。在一般工程建设中，面积多为几个至几十个平方公里，当可以利用国家或城市控制网点的坐标时，可采用国家坐标系统或城市坐标系统。多数情况下没有国家或城市控制网点可利用，这时可采用独立的坐标系统。三、计划书的主要内容（1）、任务概述（2）、测区概况（3）、已有资料分析（4）、技术方案设计（5）、工作量与进度计划（6）、经费预算（7）、质量控制与保障计划50数字化测图技术

28例：某地形测量技术设计书技术设计书为满足天宁市工业园区草铺分区规划设计用图的需要，受甲方委托，国家测绘局第五地形测量队（乙方）承揽工业园区草铺分区约29平方公里的1：500、1：2000数字化地形图测量任务。为统一技术要求，以保证成果质量，特编写本技术设计书。一、测区概况测区位于天宁市以西，以草铺镇为中心，周边约29平方公里的范围，交通较为便利。测区地形以丘陵地为主，部分山坡上有树，测区内耕地大部分为旱地，有部分水稻田。二、设计及作业依据1．GJJ8—99《城市测量规范》2．GB12898—91《国家三、四等水准测量规范》3．GB/T7929—1995《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》4．CJJ73—97《全球定位系统城市测量技术规程》5．GB14912—94《大比例尺地形图机助制图规范》6．GB/T17160—1997《1：500、1：1000、1：2000地形图数字化规范》7．审批后的本技术设计书本设计书未提及的，按GJJ8—99《城市测量规范》；GB/T7929—1995《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》为准。三、已有资料情况1．控制资料①由天宁市规划局提供，Ⅱ、Ⅲ等三角点四个（大龙山、老龙窝、三一二队、三尖山）可作为测区布设首级控制测量平面控制的起算点。②由天宁市规划局提供，Ⅲ等以上水准点可作为首级控制测量高程控制的起算点（三一二队、绵昆300、东山头、小窝山）。③上述成果为1987昆明坐标系，1985国家高程基准。④测区内已有一级导线点、GPS点可利用。因坐标系不同，需经转换检测符合要求后方可使用。2．地形图资料由天宁市规划局提供的1：10000影像图，标有测区范围及1：500、1：2000地形图测图范围，1：50000地形图可作为工作计划用图。测区内有部分不同坐标系的1：500、1：1000、1：2000地形图，可进行连测转换经内业数字化后使用。四、平面坐标系统、高程系统和基本等高距50数字化测图技术

291．平面坐标采用1987昆明坐标系（1954北京坐标系参考椭球，中央子午线102°，高程抵偿投影面为1800米）。2．高程系统采用1985国家高程基准；3．基本等高距，1：500地形图为0.5m，1：2000地形图为1m。五、各等级控制点埋石、密度1．在地面或山地埋设一般普通标石（标石由甲方提供），四等点应做40cm×40cm,厚10cm的护面；并在基坑内浇铸混凝土。在建筑物楼顶埋设的标石，规格按《城市测量规范》执行，2．四等点编号前冠以Ⅳ，如Ⅳ01、Ⅳ02……。一级点以测区为单位全区统一编号，在点号前冠Ⅰ，如Ⅰ001、Ⅰ002……。3．埋石点的密度，四等点在测区内大致均匀布设30个点，。一级点的布设（包括四等点）平均每1幅图（按1：500分幅）不少于一点；1：2000区域一幅上不少于5点。在城镇和较大的建筑区内应增加埋石点的密度，在居民地附近至少保证有一对点，对点之间应通视。4．选点要求点位应选在稳固、易于设站和扩展，通视良好、能长久保存的地方。GPS观测点位应满足GPS信号接收的需要，视场内不应有高度角大于15°的成片障碍物，点位应远离高压线和大功率无线发射源。六、基础控制测量1．平面控制测量⑴GPS测量①平面控制点采用GPS施测，起算点的连测不应少于3个点。一级点也可以用测距导线施测。②四等网中最弱相邻点的相对中误差不得大于5cm。一级点最弱点中误差相对于起算点的点位中误差不得大于±5cm。③GPS作业时采用静态模式观测。主要技术要求如下：GPS网的主要技术要求等级平均距离(Km)a(mm)b(1×10-6)最弱边相对中误差四等2≤10≤101/45000一级1≤10≤101/20000注：当边长小于200米时，边长中误差应小于20mm。相邻点最小距离应为平均距离的1/2～1/3，相邻点最大距离应为平均距离的2～3倍。GPS闭合环或附合路线边数的规定等级四等一级二级50数字化测图技术

30闭合环或附合路线边数≤10≤10≤10GPS各等级观测作业的基本要求有效观测卫星数数据采样间隔卫星高度角平均重复设站数时间长度≥410～60″≥15≥1.6≥45min各等级的点位几何图形强度因子PDOP值应小于6。④观测时应量取仪器高两次，并记录于观测手簿中，两次读数差不大于3mm，取平均值作最后结果。每个点观测均要求用手簿进行记录，记录内容为：点名、点号、观测者、天气、日期、时间、天线高、时段、接收机编号，并将特殊情况记录在备注栏。原始记录应字迹清楚、整齐，不得涂改。⑤基线解算采用随机软件进行解算。数据处理应满足《全球定位系统城市测量技术规程》第9条要求。基线测量精度及所组成的异步环的坐标差分量闭合差及环闭合差应符合下式规定：、、、式中：a=10mmb：为比例误差因子，对应四等、5″、8″时分别取20、30、40ppmd：为基线长度，单位为公里Wx、Wy、Wz为坐标差分量闭合差W：为环闭合差n：为环闭合差△S：为复测基线长度差⑵光电测距导线等级附合导线长度平均边长测距中误差测角中误差导线全长相对闭合差一级3.6km300m≤±15mm≤±5″1/14000光电测距导线技术要求50数字化测图技术

31导线测量水平角观测的技术要求等级半测回归零差DJ2一测回内2c较差测距中误差同一方向值各测回较差测距测回数测角测回数DJ2方位角闭合差一级813≤±15mm9″22≤注：表中n测站数。当附合导线长度短于规定长度的1/3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。附合导线的边数不能超过12条。光电测距应满足《城市测量规范》2.4的要求。2．高程控制测量①四等点以四等水准精度连测，一级点以五等水准精度连测。四等水准测量可采用光电测距三角高程测量代替四等水准测量，也可二者交替进行。②四等水准网中最弱点的高程中误差相对于起算点不得大于20mm。③四等水准测量技术要求：四等水准测量技术要求每千米高差中数中误差附（闭）合水准路线长(Km)路线闭合差（mm）偶然中误差M△全中误差MW≤±5mm≤±10mm≤15≤注：L为附（闭）合路线长度，以公里为单位。四等水准观测技术要求视距前后视距差前后视距累积差红黑面读数差红黑面所测高差之差视线高度≤80m≤5m≤10m3.0mm5.0mm三丝能读数四等水准测量采用中丝读数法双面标尺，直读距离，观测顺序为后―后―前―前。④四等光电测距三角高程测量高程导线边长的测定，应采用不低于Ⅱ级精度的测距仪往返各观测一测回，其边长不大于1Km，测距的各项限差和要求应符合《城市测量规范》2.4的规定，每站应读取气压、温度。垂直角观测应采用DJ2级经纬仪按中丝法观测三测回，垂直角测回差和指标差均不应大于7″。高差测定应采用对向观测，对向观测高差较差不应大于±40√D(mm)。（D为测距边水平距离Km）。附合路线闭合差限差同四等水准要求，附合路线长度不大于15Km仪器高、觇牌高应在观测前后各量测一次，读至1mm，当较差不大于2mm时取中数。50数字化测图技术

32观测成果的记录、整理、检验和计算应满足《城市测量规范》3.6的要求。七、图根控制测量①图根平面控制测量图根点是直接提供地形图测绘的依据，应在以上各等级控制点基础上加密布设，图根点的密度应以满足测图需要。建筑物密集地区应适当增加，空旷地区可适当减少，但要保证测图需要的控制密度。图根点主要以光电测距导线布设，其主要技术要求如下：光电测距导线主要技术要求比例尺导线长度平均边长测距测回数测角测回数方位角闭合差导线全长相对闭合差DJ2DJ61：500900m80m1111/40001：20003000m250m1111/4000注：表中n测站数。导线长度短于表1/3时，其绝对闭合差不应大于0.15m。图根点相对于起算点的点位中误差不得大于±5cm。图根导线一般应为附合导线，不宜超过二次附合。当遇到较大单位只有一个出入口时，允许采用闭合导线。②图根高程控制测量图跟点的高程中误差不得大于测图基本等高距的1/10。水准测量的技术要求等级附（闭）合路线全长附（闭）合路线高程闭合差仪器至标尺距离观测方法五等12Km30√Lmm100m中丝单程双面读数至mm图根8Km40√Lmm100m中丝单程读数至mm光电测距三角高程导线的技术要求等级平均边长边数中丝法垂直测回数各测回垂直角及同一方向指标差较差往返测高差之差（m）路线全长线闭合差（m）DJ2DJ6DJ2DJ6五等300m182415″25″0.2S24√n500m122415″25″0.2S30√n图根121115″25″0.4S40√L50数字化测图技术

33注：S为边长，以Km为单位，不够0.1公里的按0.1公里计算；n为边数,L为路线长度Km。八、地形图测绘①成图方法：采用解析法数字化成图。②基本比例尺1：500、1：2000。③成图软件：南方CASS50成图软件。④地形图的分幅采用50×50cm正方形分幅，图幅号按图幅西南角坐标计算编号，N1+N2：1：500N1=（X-2520.0）×4N2=（Y-840.0）×41：2000N1=X-2520.0N2=Y-840.0并以图内显著名称作该图图名。⑤地形图的精度图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差不大于±0.5mm(图上)，邻近地物点间距中误差不大于±0.4mm(图上)，高程注记点建筑区相对于邻近图根点的高程中误差不大于±0.15m，其它高程注记点相对于邻近图根点的高程中误差不大于1/2等高距。隐蔽地区可放宽50%。⑥用全站仪施测地物点、地形点时，测距一次读数，当经纬仪2C差小于40″时，水平角可测半测回；每一测站测完碎部点后应归零检查，归零差应不大于40″。测站定向后需用另一已知点进行定向检查。检查精度平面小于0.15m，仪器对中偏差不大于5mm，仪器觇标高量到0.01m。地物点、地形点测距的最大长度比例尺地物点地形点1：50080m300m1：2000300m800m高程注记点的间距比例尺1：5001：2000高程注记点的间距10m30m注：高程注记点应分布均匀，注记到千米位，地形简单地区可放宽至1.5倍。⑦建筑区和不便于绘等高线的地方，可不绘等高线。⑧居民地的表示外围轮廓及街道应准确绘出，内部可做较大综合。房屋的轮廓以墙基外角为准，地下室不作专门表示。菜地、果园、旱地等农用地中以木、油毡纸、草等为材料建造的简单房，住人的应表示，对轮廓小的拐角可适当综合取舍。50数字化测图技术

34街道、公路、广场、空地上的花圃、花坛轮廓线以实线表示；以内部道路边线为轮廓线的花圃、花坛边线以虚线表示，符号配置按《地形图图式》135、137、139页图例执行。城镇内道路边的汽车候车亭实测范围用实线表示，内配《地形图图式》52页6.5.6.d符号，没有候车亭的公共汽车站可不表示。杆上变压器符号应注意表示输入高压线符号及输出低压线符号的配置。街道边的邮筒，街道名称牌，小于1米的小型广告牌不表示。交通红绿灯不表示，其支撑电杆应实测。横跨街道、公路的路标、宣传栏、广告牌用《地形图图式》30页5.4.5符号按其方向表示，当广告牌、路标、宣传栏等为双面设计时，优先选取朝向北、向西方向表示。街道中间、花圃中间单柱支撑的宣传栏、广告牌仿照《地形图图式》30页5.4.5符号表示。单柱支撑表示道路、单位通道情况的标志牌用《地形图图式》52页6.5.6c符号表示。桥梁、广场、街道、公路上的路灯用《地形图图式》32页5.5.2.1符号表示，简陋的路灯不表示。街道名称、河流名称、道路名称、管线类别等注记的字向和字序应按图式119页注记规则执行。地形图编辑时，各种注记的字体大小、字型、方向要认真按《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》规定执行。地形图上高程注记应分布均匀，一般每方格应不少于10个高程注记点（含房屋、地物的高程点），在街道交叉口中心线、道路路面、桥面、广场、地下检修井口、较大空地等位置适当加注高程，高程1：500注记到厘米，1：2000注记到分米。围墙、栅栏、栏杆、篱笆和铁丝网等围护物，均应实测，在墙基上面筑栏杆的按围墙表示。本测区不表示各类境界。⑨地形图的测绘内容及取舍按《城市测量规范》4.6的要求执行。九、保证质量主要措施和要求①为确保产品质量达到规范、设计书的要求，测区设立项目负责、技术负责、质量负责各一人，分工明确，责任到人，从生产的每一个环节抓起统一调配、相互协调、科学管理，严把产品质量关。②对参加本测区的全体作业人员进行质量意识教育和业务培训，确保施测工作顺利进展。③严格执行测绘仪器送检制度，未经检定或检定不合格的仪器、设备不得进入测区。④认真做好“第一点”、“第一幅”的生产和首检工作，及时发现并处理技术问题，项目负责、技术负责人要经常深入生产第一线及时了解和掌握生产进度和质量状况，对存在的质量问题提出改进措施，确保产品质量。50数字化测图技术

35⑤坚持二级检查，一级验收制度。经作业人员自查互校后交设在中（分）队专职检查人员进行过程检查，再向院提交最终检查申请，经院最终检查后，确认成果成图资料齐全、数据准确无误，方可提交甲方验收。十、成果资料的整理与上交成果的资料包括：①数字化地形图测量技术设计书（三份）。②检查报告及精度统计表、质量评价表（三份）。③技术总结报告（三份）。④控制资料：观测手簿、计算手簿（附控制点连测略图）、控制点成果表、等级控制点点之记。⑤1：500数字化地形图（光盘五套、纸图五份）。⑥1：2000数字化地形图（光盘五套、纸图五份）。⑦1：5000编绘地形图（光盘五套、纸图五份）。⑧野外采集的原始数据文件（附于数字化地形图的光盘内）⑨等级控制点展点略图与通视图（光盘四个、纸图四份）。⑩等级控制点成果表（四份、光盘四个）【教学小结】：【教学后记】：50数字化测图技术

36第一章数字测图外业【教学目的】：（1）、掌握数据通讯的方法。（2）、了解多种型号的全站仪操作；（3）、掌握导线测量和碎步测量【教学重点】：数据通讯的方法，多种型号的全站仪操作、导线测量和碎步测量。【教学难点】：多种型号的全站仪操作、导线测量和碎步测量【教学方法】：讲授法、“教学做”三合一教学法【授课课时】：30（6节理论+24节实训）【教学手段】：常规教学【实施地点】：教室、实训场地【教学过程】：4.1南方全站仪的使用一、仪器的结构NTS-302全站仪结构简单、功能齐全、操作简单、易学易懂。同经纬仪一致的结构：基座、基座脚螺旋、圆水准器、水平制动手轮、水平微动手轮、长水准器、目镜、望远镜调焦手轮、垂直制动手轮、垂直微动手轮、望远镜物镜、粗瞄准器、对中调焦手轮。特有的：垂直方向水准器、测距头、提把、电源开关、显示器。显示与键盘功能显示与信号标记液晶显示屏采用双行点阵式液晶显示：R/L右旋/左旋水平角REC记录HOLD水平角锁定0SET水平角置零V%斜率（百分比）MODE测量方式¤照明MEAS测量50数字化测图技术

37TRK跟踪测量▲增量键▼减量键HR右旋水平角HL左旋水平角V竖直角斜距、平距、高差各键的功能水平角右旋/左旋选择键。交替按此键，水平角测量方向从右旋变为左旋（角度数值增加），按MODE键后，执行测距功能。二、测量前的准备1．仪器的对中和整平安置仪器和三角架：①在仪器安置于三脚架上之前，调整三角架的高度，以便得到合适的观测高度，②将重锤挂在三脚架上粗略对中，此时调整好脚架，并将脚尖插入地面使其稳固。③调整三脚架各腿之长度，使其尽量水平。安装仪器将仪器放在脚架架头上，一手握住仪器，另一手旋紧中心螺旋。使用光学对中器对中整平①通过光学对中器的目镜观察地面标志，先调节目镜使十字分化板清晰。②调节光学对中器的调焦轮，直至地面清晰。③松开角架的中心螺丝，通过光学对中器观察地面标志，小心地平移仪器，勿旋转，直到分划板十字丝与地面站点标志点重合。④调整脚螺旋，使圆水准器的气泡居中。⑤通过光学对中器观察地面标志是否与十字丝中心重合，如若不重合，则重复上述操作，直到重合为止。用长水准管精确整平仪器①让一个长水准器与任意两个脚螺旋连线平行,调节这两个脚螺旋,50数字化测图技术

38使水准器的气泡居中,调节两个脚螺旋时,旋转方向应相反.②长水准器绕竖轴转动90度,用另一个脚螺旋使水准器的气泡居中.③转动水准器90度,重复1和2,使水准器移到任何方向都居中.2．目镜调节和目标照准目镜调节：取下望远镜镜盖，将望远镜对准天空,调整目镜视度圈，直至分划板十字丝最清晰。目标照准：用粗瞄准器的准星对准目标；调节望远镜调焦手轮，直至看清目标；制动望远镜制动手轮，将十字丝精确对准目标，这时眼睛左右轻微移动观察，目标相对于分划板应是静止的。注：对较近目标调焦时，顺时针方向转动调焦手轮，较远目标则逆时针方向旋转。即使不测竖直角是仍用十字丝中心位置瞄准目标。3．打开和关闭电源打开电源时，显示屏所有点阵发亮，2秒后即可开始测量。进行水平角以外的测量时，应先指示垂直零点。在10~30分钟内不进行任何操作，仪器将自动关闭电源。4．指示垂直零点开启电源后，将望远镜上下转动，当望远镜通过水平线时，将指示出垂直零点，将指示出垂直零点，垂直角显示出角值。注：不必指示垂直零点亦可测水平角。测角—‑测距模式的转换1．从测角模式转换到测距模式开机，望远镜上下转动即进行测角模式，可作角度测量的各种操作；按MODE键，仪器进行测距状态，可用距离测量的各种操作。2．从测距模式转换到测角模式仪器处于测距模式，只要按MODE键，即可进入测角模式。按键，交替显示斜距、平距、高差。角度测量1．盘左/盘右观测50数字化测图技术

39盘左是指观测者对着望远镜目镜时竖盘在望远镜的左边，同样，盘右指的是观测者对着目镜时竖盘在右边。取盘左和盘右观测值可以有效地消除仪器系统误差，因此，在可能的情况下，一定要进行盘左盘右观测。2．水平角置0(0SET)将望远镜瞄准目标A后，按0SET键两次,使水平角读数为。注：0SET只对水平角有效。除保持HOLD键状态外，任何时候水平角均可以置0，如果操作过程中误按0SET，只要不再按该键就没有关系，当鸣响停止后就可开始操作。3.水平角与竖直角测量(HR、V或HL\V)①设置水平角右旋与竖直角测量方式(HR.V).瞄准目标A,按二次0SET键,设置目标A的水平角为,瞄准目标B,则A.B间的水平角度为瞄准目标B时而显示的角度值.而A.B间的竖直角就是两次的差值.设瞄准A时显示为:按两次0SET后显示为再瞄准目标B时显示为则AB水平角为,AB竖直角为.②按R/L键后,水平角右旋变为左旋,显示如下,以后的测量方法与前一样,只是瞄准方向与之相反.R/L对竖直角无效,再按它水平角又由左转右,为(HR,V)模式.4．水平角保持(HOLD)测角过程中，若需要保持所测水平角，按HOLD键两次即可，这时再转动仪器，水平角也不发生变化。注：HOLD键对竖直角或测距无效。再按HOLD键一次，解除保持功能。若在操作过程中误按HOLD键，只要不按第二次，当鸣响声停止后便可继续以后的操作。5．水平角象限设置瞄准第一个目标按0SET键两次，使水平角置0。绕竖轴转动仪器，有鸣响时停止转动，显示：。锁紧照准部，使用微调手轮使水平读数为90度，用望远镜确定新的目标点,此时目标点象限角为90度。6．竖直角的零方向设置50数字化测图技术

40竖直角在初始设置时，可选择天顶方向为0度/水平方向0度。7．天顶距与垂直角的测量天顶距：如竖直角选择天顶方向为0，则测得的竖直角为天顶距。垂直角：如竖直角选择水平方向为0，则测得的竖直角为垂直角。8．斜率百分比在角度模式下测量，竖直角可以转换成斜率百分比，按键，显示器交替显示竖直角和斜率百分比（斜率百分比值=H/D*100%）。斜率百分比范围从水平角方向至。若超过此值则仪器不显示斜率值。距离测量1．精确测量开机，显示，上下转动望远镜,显示，按MODE键,显示，瞄准反射镜，按HOLD键,精确测量距离，显示为。2．跟踪测量开机，显示，上下转动望远镜,显示，按MODE键,显示，瞄准反射镜，按TRK键，跟踪测量距离，显示为。跟踪测量距离仅显示到厘米位，每1秒测量一次。在测距状态下，按V%键交替显示斜距、平距、高差。4.2外业工作1．控制测量和碎部测量原则50数字化测图技术

41当在一个测区内进行等级控制测量时，应该尽可能多选制高点（如山顶或楼顶），在规范或甲方允许范围内布设最大边长，以提高等级控制点的控制效率。完成等级控制测量后，可用辐射法布设图根点，点位及点之密度完全按需而测设，灵活多变。在进行碎部测量时，对于比较开阔的地方，在一个制高点上可以测完大半幅图，就不要因为距离“太远”（其实也不过几百米）而忙于搬站。对于比较复杂的地方，就不要因为“麻烦”（其实也浪费不了几分钟）而不愿搬站，要充分利用电子手簿的优势和全站仪的精度，测一个支导线点是很容易的。2．测区分幅及进程平板测图是把测区按标准图幅划分成若干幅图，再一幅一幅往下测，而数字化测图是分块测的，通常数字化测图是以路、河、山脊等为界线，以自然地块进行分块测绘。3．碎部测量数字化测图的碎部测量一般用全站仪或速测全站仪等电子仪器进行，而且应将全站仪与南方电子手簿用数据传输电缆正确地连接在一起。当地物比较规整时，可以采用“简码法”模式，在现场可输入简码(具体编码规则参见附录)，室内自动成图；当地物比较凌乱时，最好采用“草图法”模式，现场绘制草图，室内用编引导文件或用测点点号定位成图方法进行成图。当所测地物比较复杂时，为了减少镜站数，提高效率，可用皮尺丈量方法测量，室内用交互编辑方法成图。需要注意的是，待测点的高程不参加高程模型的计算时，在NFSB上，一定要把觇标高置为0，这样，待测点的高程就自动为零了。在进行地貌采点时，可以用一站多镜的方式进行，一般在地性线上要有足够密度的点，特征点也要尽量测到。例如在沟底测了一排点，也应该在沟边再测一排点，这样生成的等高线才真实；而在测量陡坎时，最好坎上坎下同时测点，这样生成的等高线才没有问题。在其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。4．人员安排根据CASS6.0的特点，一作业小组可配备：测站1人，镜站2人，领尺员250数字化测图技术

42人。根据地形情况，镜站可用单人或多人。领尺员负责画草图和室内成图，是核心成员，一般外业一天，内业一天，2人轮换，也可根据本单位实际情况自由安排。注意：领尺员必须与测站保持良好的通讯联系，使草图上的点名与NFSB上的点号相同。5．文件管理数字化测图的内业处理涉及的数据文件较多。因此，进入CASS6.0绘图系统后，您将面临输入各种各样的文件名，所以您最好养成一套较好的命名习惯，以减少内业工作中不必要的麻烦。我们建议您采用如下的命名约定。简编码坐标文件：①由电子手簿传输到计算机中带简编码的坐标数据文件，建议采用*JM.DAT格式；②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。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：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：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。权属引导信息文件：指作业人员在作权属地籍图时根据草图编辑的权属引导信息文件，建议采用*DJ.YD格式。权属信息文件：指由权属合并或由图形生成权属形成的文件，建议采用*.QS格式。图形文件：凡是在CASS4.0绘图系统生成的图形文件，规定采用*.DWG格式。【教学小结】：【教学后记】：50数字化测图技术

43第一章数字测图内业【教学目的】：（1）、掌握数据传输、处理方法；（2）、掌握平面图的绘制；（3）、了解数字地图产品的输出。【教学重点】：数据传输、处理方法。【教学难点】：地形平面图的绘制【教学方法】：讲授法、“教学做”三合一教学法【授课课时】：48（12节理论+36节实训）【教学手段】：常规教学【实施地点】：机房【教学过程】：新课导入：CASS6.0是南方测绘仪器公司在AutoCAD2004上开发的新一代数字化地形地籍成图软件。其主要特色是面向GIS，彻底打通了数字化成图系统与GIS的接口。对于这一特色的主要支撑技术包括在CASS5.0属性编码基础上进一步研究开发的骨架线实时编辑、简码用户化、GIS用户码用户化等。CASS6.0在成图效率、地物编辑、符号用户化、电子平板、DTM建模及等高线绘制、数字地图与GPS集成等诸多方面都有突破性进展。5.1CASS6.0出图的流程本节是CASS6.0的使用入门，主要介绍用CASS6.0出一幅地形图的过程。1、定显示区2、选择测点点号定位成图法3、展点4、绘平面图5、绘等高线：展高程点、建立DTM、绘等高线、等高线的修剪。6、加注记。7、加图框。8、绘图。操作过程中注意：50数字化测图技术

44千万别忘了存盘（在操作过程中要不断存盘，以防操作不慎导致丢失）。在执行各项命令时要注意看下面命令区的提示。当一个命令没执行完时不要执行另一个命令，若要强行终止，可按“Esc”键或Ctrl+C键，直到出现“Command：”提示为止。5.2用CASS6.0测制地形图在前面的一节中已经向您介绍了CASS6.0作为一个综合性数字化测图软件的特点、功能和基本操作方法，这些内容对您从整体上掌握CASS6.0是必不可少的。本节开始介绍CASS6.0在各项数字化测绘与管理工作中的具体工作方法。CASS6.0系统提供了“内外业一体化成图”、“电子平板成图”和“老图数字化成图”等多种成图作业模式。本节主要介绍“内外业一体化”的成图作业模式。本节根据数字化测图的特点介绍用CASS6.0测绘地形图的方法。内容包括测区首级控制、图根控制、测区分幅、碎部测量、人员安排等，最后利用CASS6.0作出一幅地形图。通过本节的学习将学会以下内容：1．数字化测图的准备工作（包括测区控制、碎部测量、测区分幅、人员安排等）；2．绘制平面图；3．绘制等高线（绘制地形图）；4．图形编辑（包括常用编辑、图形分幅、图幅整饰等）；5．基本技巧。一．绘制平面图对于图形的生成，CASS6.0提供了“草图法”、“简码法”、“电子平板法”、“数字化仪录入法”等多种成图作业方式，并可实时地将地物定位点和邻近地物（形）点显示在当前图形编辑窗口中，操作十分方便。首先，要确定计算机内是否有您要处理的坐标数据文件。1．数据通讯数据通讯的作用是完成电子手簿或带内存的全站仪与计算机两者之间的数据相互传输。如在传输过程中出错的要重新传输。如有数据格式不对的，要注意转换。2．内业成图50数字化测图技术

45下面分别介绍“草图法”和“简码法”的作业流程。㈠草图法”工作方式：“草图法”工作方式要求外业工作时，除了测量员和跑尺员外，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什幺地物（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，而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”在内业工作时，根据作业方式的不同，分为“点号定位”、“坐标定位”、“编码引导”几种方法。“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：根据野外作业时绘制的草图，择相应的地形图图式符号将所有的地物绘制出来。注意：⑴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；⑵.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。“坐标定位”法作业流程①定显示区②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。“编码引导”法作业流程此方式也称为“编码引导文件+无码坐标数据文件自动绘图方式”。①编辑引导文件根据野外作业草图，参考附录A的地物代码以及文件格式，编辑好此文件。注意：⑴文件名一定要有完整的路径。⑵每一行表示一个地物；⑶50数字化测图技术

46每一行的第一项为地物的“地物代码”，以后各数据为构成该地物的各测点的点号(依连接顺序的排列)；⑷同行的数据之间用逗号分隔；⑸表示地物代码的字母要大写；⑹用户可根据自己的需要定制野外操作简码，通过更改C:\CASS40\SYSTEM\JCODE.DEF文件即可实现，具体操作见本手册附录A。②定显示区③编码引导：编码引导的作用是将“引导文件”与“无码的坐标数据文件”合并生成一个新的带简编码格式的坐标数据文件。④简码识别⑤绘平面图㈠简码法”工作方式：此种工作方式也称作“带简编码格式的坐标数据文件自动绘图方式”，与“草图法”在野外测量时不同的是，每测一个地物点时都要在电子手簿或全站仪上输入地物点的简编码，简编码一般由一位字母和一或两位数字组成，可参考本手册附录A。用户可根据自己的需要通过JCODE.DEF文件定制野外操作简码。①定显示区②简码识别：作用是将带简编码格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）。③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。至此，已经将“草图法”、“简码法”工作方法介绍完毕。其中“草图法”包括点号定位法、坐标定位法、编码引导法，编码引导法的外业工作也需要绘制草图，但内业通过编辑编码引导文件，将编码引导文件与无码坐标数据文件合并生成带简码的坐标数据文件，其后的操作等效于“简码法”，可自动绘图。按照其中的任何一种作业方式操作都可将平面图绘制出来。如果在平面图的基础上绘制等高线，则参考本章的第三节绘制等高线。如果要编辑平面图（文字注记、图幅整饰等），则参考本章的第四节图形编辑。50数字化测图技术

47CASS6.0支持多种多样的作业模式，除了“草图法”、“简码法”以外，还有“白纸图数字化法”、“电子平板法”，可供灵活选择。使用“草图法”中的点号定位法工作方式可尽量减轻野外的工作量，具有直观性，在地物情况比较复杂时效率更高，如果出错在内业编辑时较容易修改。二．绘制等高线在地形图中，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。CASS6.0在绘制等高线时，充分考虑到等高线通过地性线和断裂线处理，如陡坎等。CASS4.0能自动切除通过地物、注记、陡坎的等高线。在绘等高线之前，必须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。1．建立数字地面模型（构建三角网）数字地面模型（DTM），是在一定区域范围内规则格网点或三角网点的平面坐标（x，y）和其地物性质的数据集合，如果此地物性质是该点的高程Z，则此数字地面模型又称为数字高程模型（DEM）。这个数据集合从微分角度三维地描述了该区域地形地貌的空间分布。2．修改数字地面模型（修改三角网）一般情况下，由于地形条件的限制在外业采集的碎部点很难一次性生成理想的等高线，如楼顶上控制点。另外还因现实地貌的多样性和复杂性，自动构成的数字地面模型与实际地貌不太一致，这时可以通过修改三角网来修改这些局部不合理的地方。①删除三角形：如果在某局部内没有等高线通过的，则可将其局部内相关的三角形删除。②增加三角形：如果要增加三角形时，可选择“等高线”菜单中的“增加三角形”项，依照屏幕的提示在要增加三角形的地方用鼠标点取，如果点取的地方没有高程点，系统会提示输入高程。③过滤三角形：可根据用户输入选择符合三角形中最小角的度数或三角形中最大边长最多大于最小边长的倍数等条件的三角形。④三角形内插点：选择此命令后，可根据提示输入要插入的点:50数字化测图技术

48在三角形中指定点（可输入坐标或用鼠标直接点取），提示高程(米)=时，输入此点高程。通过此功能可将此点与相邻的三角形顶点相连构成三角形，同时原三角形会自动被删除。⑤重组三角形：指定两相邻三角形的公共边，系统自动将两三角形删除，并将两三角形的另两点连接起来构成两个新的三角形，这样做可以改变不合理的三角形连接。如果因两三角形的形状无法重组，会有出错提示。⑥修改结果存盘：通过以上命令修改了三角网后，把修改后的数字地面模型存盘。这样，绘制的等高线不会内插到修改前的三角形内。否则修改无效。3．绘制等高线4．等高线的修饰删除三角网注记等高线切除穿建筑物等高线切除穿陡坎等高线切除穿围墙等高线切除指定二线间等高线切除穿高程注记等高线切除指定区域内等高线5．绘制三维模型建立了DTM之后，就可以生成三维模型，观察一下立体效果。另外利用“低级着色方式”、“高级着色方式”功能还可对三维模型进行渲染等操作，利用“显示”菜单下的“三维静态显示”的功能可以转换角度、视点、坐标轴，利用“显示”菜单下的“三维动态显示”功能可以作出更高级的三维动态效果。至此，绘等高线的过程便介绍完毕。四．编辑与整饰在大比例尺数字测图的过程中，由于实际地形、地物的复杂性，漏测、错测是难以避免的，这时必须要有一套功能强大的图形编辑系统，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，对于漏测或测错的部分，及时进行外业补测或重测。另外，对于地图上的许多文字注记说明，如：道路、河流、街道等也是很重要的。50数字化测图技术

49图形编辑的另一重要用途是对大比例尺数字化地图的更新，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。1．图形重构CASS6.0设计了骨架线的概念，复杂地物的主线一般都是含有有独立编码的骨架线。用鼠标左键点取骨架线，再点取显示蓝色方框的夹点使其变红，移动到其它位置，或者将骨架线移动位置，改变原图骨架线对所有实体进行重构功能。2．改变比例尺对各种地物包括注记、填充符号进行转变。3．查看及加入实体编码4．线型换向5．坎高的编辑6．图形分幅在图形分幅前，您应作好分幅的准备工作。您应了解您图形数据文件中的最小坐标和最大坐标。注意：在CASS6.0软件下侧信息栏显示的坐标和测量坐标是相反的，即CASS6.0系统上前面的数为Y坐标（东方向），后面的数为X坐标（北方向）。在一般情况下不要用批量分幅，因为在分幅时切边容易丢掉一部分图形信息。7．图幅整饰输入图幅的名字、邻近图名、测量员、制图员、审核员。【教学小结】：【教学后记】：50数字化测图技术