【正文】 不同的地圖要素；點與點的連接關(guān)系，標明了哪些點按何種連接順序構(gòu)成個一個有意義的實體，通常采用 繪草圖的方式來確定。 在利用全站儀進行野外數(shù)據(jù)采集的過程中，既可以像常規(guī)測圖那樣，先進行圖根控制測量，再進行碎部測量，也可以采取圖根控制測量和碎部測量同時進行的方法，充分體現(xiàn)了數(shù)字測圖數(shù)據(jù)采集過程的靈活性。由于全站儀具有很搞的測量精度，一般在幾百米的范圍內(nèi)測量誤差均在 1cm 左右。因此，在通視良好、定向邊較長的情況下，一個測站的測圖范圍可以比常規(guī)測圖時大。野外數(shù)據(jù)采集的碎部測量方法仍以極坐標法為主，同時在有關(guān)軟件支持下，也可以靈活采用其他方法，如方向直線交會法、單交會法、正交內(nèi)插法、導(dǎo)線法、對稱點法和填充法等 。 數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)處理是數(shù)字測圖過程中的中心環(huán)節(jié)，它直接影響最后輸出地形圖的質(zhì)量和數(shù)字地圖在數(shù)據(jù)庫中的管理。數(shù)據(jù)處理是通過相應(yīng)的計算機軟件來完成的，計算機軟件主要包括地圖符號庫、地物要素繪制、文子注記、圖形編輯、圖形顯示、圖形裁剪、圖形接邊和地圖整飾等功能。通過計算機軟件進行數(shù)據(jù)處理，生成可進行繪圖輸出的圖形文件。 繪圖輸出 繪圖輸出是數(shù)字測圖的最后階段，可在計算機控制下通過數(shù)控繪圖儀繪制完整的紙質(zhì)地形圖。除此之外，還可根據(jù)需要繪制不同規(guī)格和不同形式的圖件，如開窗輸出、分層輸出和變 化輸出等。 全站儀野外數(shù)字測圖系統(tǒng) 全站儀野外數(shù)字測圖系統(tǒng)是利用全站儀在野外直接采集有關(guān)地形信息并將其傳輸?shù)接嬎銠C中，經(jīng)過測圖軟件進行數(shù)據(jù)處理形成繪圖數(shù)據(jù)文件，最后輸出地形圖。由于全站儀具有較高的測量精度和方便靈活的特點，一般適用于小范圍、大比例尺測圖。目前我國 1： 1000 和 1： 500 比例尺的數(shù)字測圖主要采用這種方法。 第二節(jié) 全站儀數(shù)字測圖的特點 數(shù)字測圖過程中的自動化 傳統(tǒng)測圖方式主要是手工作業(yè)，外業(yè)測量人工記錄，人工繪制地形圖，在圖上人工量算所需要的坐標、距離和面積等。數(shù)字 測圖則是野外測量自動記錄，自動解算處理，自動成圖、繪圖，并向用圖者提供可供處理的數(shù)字地圖，用戶可自動提取圖數(shù)信息，實現(xiàn)了測圖過程的自動化。 4 數(shù)字測圖產(chǎn)品的數(shù)字化 傳統(tǒng)白紙測圖的主要產(chǎn)品的紙質(zhì)地形圖，而數(shù)字測圖的主要產(chǎn)品是數(shù)字地圖。數(shù)字地圖具有以下優(yōu)點： （ 1）便于成果使用和更新。 （ 2）方便成果的深加工。 （ 3）便于數(shù)據(jù)輸出。 （ 4）便于建立地圖數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)。 數(shù)字測圖成果的高精度 全站儀測量的數(shù)據(jù)作為電子信息，可自動傳輸、記錄、存儲、處理、成圖、繪圖。在這全過程中，原始測量 數(shù)據(jù)的精度毫無損失，從而獲得高精度的測量成果。數(shù)字地形圖最好地體現(xiàn)了外業(yè)測量的高精度，也就是最好地體現(xiàn)了儀器發(fā)展更新、精度提高的高科技進步的價值。它不僅適應(yīng)了當(dāng)今科技發(fā)展的需要，也適應(yīng)了現(xiàn)代科學(xué)管理的需要，如地籍測量、房產(chǎn)測量等，既保證了高精度，又提供了數(shù)字化信息，可以滿足建立各專業(yè)管理信息系統(tǒng)的需要。 數(shù)字測圖理論的先進性 隨著科技時代的到來，全站儀和計算機的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)字地形測量的理論和實踐不斷得到發(fā)展，諸如大比例尺數(shù)字地面模型的建模理論，等高線的插值和擬合理論，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與計算機圖 形學(xué)，數(shù)字地形圖內(nèi)外業(yè)一體化理論，數(shù)字地圖應(yīng)用的理論，電子測繪儀器的原理、檢核和使用方法，一步測量法等。 目前全站儀數(shù)字測圖正處于蓬勃發(fā)展時期，還需不斷地研究它的理論和方法，使之在廣泛的實踐中得到創(chuàng)新和完善。數(shù)字測圖已經(jīng)成為地形測繪的主流，代替了白紙測圖，形成了自身的新的學(xué)科體系。 第三節(jié) 全站儀數(shù)字測圖的發(fā)展與展望 全站儀數(shù)字測圖技術(shù)的發(fā)展 內(nèi)外業(yè)獨立作業(yè)階段 20 世紀 70年代末 80 年代初，電子速測儀問世，大比例尺地面數(shù)字測圖發(fā)展起來，限于當(dāng)時全站儀的普及和計算機技術(shù)的發(fā)展水平，數(shù) 字測圖采取內(nèi)外業(yè)獨立作業(yè)的模式。先用全站儀測定實地地形數(shù)據(jù)，并用電子手簿記錄，同時配合人工繪制的草圖來記錄點號、點與點之間的相關(guān)位置和連接關(guān)系，再到室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)由電子手簿傳輸?shù)接嬎銠C，并由人工按草圖輸入和編輯生成圖形文件，經(jīng)計算機數(shù)據(jù)處理后，生成數(shù)字地形圖，最后由繪圖儀繪圖輸出地形圖。在這一時期，由于全站儀的價格昂貴，應(yīng)用還很不普及，有些研究單位甚至采用了由光學(xué)經(jīng)緯儀、測距儀和 PC1500 袖珍計算機作為野外數(shù)據(jù)采集的設(shè)備。到了 80 年代中后期，隨著計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字測圖的軟件在性能上得到了明顯提 高。利用野外數(shù)據(jù)采集軟件，不僅可以對單點點位進行自動記 5 錄，還可以記錄繪圖所需的其它信息，并且一些記錄項可由軟件自動缺省記錄，使必須由工作人員輸入的數(shù)據(jù)大為減少。 內(nèi)外業(yè)一體化階段 20 世紀 90年代，便攜式計算機的應(yīng)用得到普及，這給數(shù)字測圖技術(shù)提供了發(fā)展機遇，國內(nèi)外數(shù)字測圖的研究人員抓住了這一機遇，將便攜式計算機及時地應(yīng)用到數(shù)字測圖中，形成了由全站儀、便攜機和測圖軟件組成的數(shù)字測圖系統(tǒng)，為數(shù)字測圖一體化創(chuàng)造了條件。內(nèi)外業(yè)一體化的數(shù)字測圖模式克服了前一階段內(nèi)外業(yè)獨立作業(yè)模式的缺點，實現(xiàn)了現(xiàn)場實時成 圖，保證了測量成果的正確性。由于這一數(shù)字測圖模式在自動成圖的基礎(chǔ)上，同時也體現(xiàn)了傳統(tǒng)平板儀現(xiàn)場成圖的特點，人們習(xí)慣將這種數(shù)字測圖系統(tǒng)成為電子平板。 1993 年以后，內(nèi)外業(yè)一體化的數(shù)字測圖系統(tǒng)相繼問世，具有代表性的產(chǎn)品主要有清華大學(xué)的 EPSW 系統(tǒng)和南方測繪儀器公司的 CASS 系統(tǒng)等。同一時期，瑞士徠卡、日本杰科等公司也都推出了類似的數(shù)字測圖系統(tǒng)，電子平板已成為數(shù)字測圖系統(tǒng)的主流。 在數(shù)字測圖系統(tǒng)發(fā)展的過程中，日本杰科公司和我國廣州開思公司還對野外測圖方式進行了改進，把便攜機放在棱鏡站，通過在測站與棱鏡站之間建立的 無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，將全站儀的測量數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖銛y機中。 全站儀數(shù)字測圖技術(shù)的展望 今后全站儀數(shù)字測圖技術(shù)的發(fā)展趨勢體現(xiàn)在全站儀自動跟蹤測量模式。普通的全站儀在進行點位測量時，測站上仍要靠作業(yè)員來完成尋找目標和照準，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，瑞士創(chuàng)力、日本拓普康等公司推出了自動跟蹤全站儀，瑞士徠卡公司推出了遙控測量。利用自動跟蹤全站儀，可以實現(xiàn)測站的無人操作，測量的數(shù)據(jù)由測站自動無線傳輸?shù)轿挥诶忡R站的便攜機中，這樣就可減少野外數(shù)字測圖人員的數(shù)量。從理論上講，按照這種全站儀自動跟蹤測量方法，可以實現(xiàn)單人數(shù) 字測圖。盡管目前這種儀器價格昂貴，還僅適用于特定的場合，但隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，它必將在數(shù)字測圖中得到廣泛應(yīng)用。 6 第二章 全站儀數(shù)字測圖系統(tǒng)及作業(yè)模式 隨著全站儀和數(shù)字化成圖軟件的迅速發(fā)展，數(shù)字測圖的作業(yè)模式也在不斷發(fā)展。本章主要介紹全站儀數(shù)字成圖系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備和作業(yè)模式。 第一節(jié) 全站儀數(shù)字測圖系統(tǒng) 全站儀數(shù)字測圖系統(tǒng)是利用計算機技術(shù)將全站儀野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與內(nèi)業(yè)機助制圖系統(tǒng)相結(jié)合，對地形空間數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)輸出的系統(tǒng)。它包括硬件和軟件兩個部分。 全站儀數(shù)字測圖系統(tǒng)硬 件 計算機 計算機作為全站儀數(shù)字測圖系統(tǒng)中的一個主要設(shè)備，具有數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)保存及修改、圖形輸出等功能，是數(shù)字測圖系統(tǒng)中不可缺少的一部分。 計算機硬件由中央處理器（ CPU）、存儲器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、總線等幾部分組成，每一部分分別按要求執(zhí)行特定的基本功能。計算機軟件由系統(tǒng)軟件和各種各樣的應(yīng)用軟件組成，在全站儀數(shù)字測圖系統(tǒng)中，應(yīng)用軟件就是指數(shù)字化成圖軟件，論文將在后面詳細介紹。 全站儀 全站儀，即全站型電子速測儀（ Electronic Total Station）。它是 由電子測角、電子測距、電子計算和數(shù)據(jù)存儲單元等組成的三維坐標測量系統(tǒng)，其測量成果能自動顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息。 近年來，全站儀的發(fā)展異常迅猛，以至于從某種意義上說，改變了測量工作的作業(yè)習(xí)慣和方式，也拓展了測量技術(shù)的一些概念和手段，使全站儀的應(yīng)用前景更加廣闊。在全站儀數(shù)字測圖中，全站儀是野外數(shù)據(jù)采集的重要的儀器設(shè)備。 全站儀的基本組成 （ 1）為采集數(shù)據(jù)而設(shè)置的專用設(shè)備：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)和自動補償系統(tǒng)等。 （ 2）過程控制機：主要用于有序地實現(xiàn)上述每一專用設(shè)備 的功能。 全站儀的分類 從結(jié)構(gòu)形式上分，全站儀可分為“組合式”和“整體式”兩種類型。 組合式，也成積木式，它是指電子經(jīng)緯儀和紅外測距儀、微處理器和電子記錄裝置既可分離也可組合，現(xiàn)在基本淘汰。 整體式，也稱集成式，它是把電子經(jīng)緯儀和紅外測距儀、微處理器和存儲設(shè)備做成一個整體。這種儀器的優(yōu)點是電子經(jīng)緯儀和紅外測距儀使用共同的光學(xué)望遠鏡，方向和距離只需要瞄準一次。整體式全站儀一般都具有雙軸補償系統(tǒng)，并且都帶內(nèi)存，操作十分方便。 全站儀基本向著整體式發(fā)展。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展與應(yīng)用以及用戶的特殊 要求與其它工業(yè)技術(shù)的應(yīng)用，全站儀出現(xiàn)了一個新的發(fā)展時期，出現(xiàn)了防水型、防爆型、 7 電腦型等全站儀，一些型號的全站儀能自動跟蹤和識別目標，自動完成測量工作，自動化程度高，這種全站儀叫做測量機器人，代表全站儀的發(fā)展方向。 全站儀的角度測量 全站儀測角是由儀器內(nèi)集成的電子經(jīng)緯儀完成的。電子經(jīng)緯儀的測角系統(tǒng)有三類，即絕對式編碼度盤測角、增量式光柵度盤測角以及動態(tài)式測角。 在開始角度測量前務(wù)必做三項檢查： （ 1）全站儀準確地安置在測站點上。 （ 2）垂直和水平度盤指標已設(shè)置好。 （ 3）儀器參數(shù)已設(shè)置完成。 全站儀的距離測量 目前，全站儀內(nèi)置的測距儀大都采用相位式紅外測距儀。相位式紅外測距儀是通過測量調(diào)制光在側(cè)線上往返傳播所產(chǎn)生的相位移，間接地測定時間 t，然后按下式求出距離 D： D=t c/2 （式 ） 全站儀的基本功能 （ 1）自檢功能。 （ 2）自動調(diào)節(jié)光強。 （ 3）單位換算。 （ 4）預(yù)設(shè)功能。 （ 5）運算功能。 （ 6）跟蹤測量。 （ 7）電子手簿。 （ 8）傾斜補償。 （ 9）內(nèi)存軟件。 此外，還有紅光導(dǎo)向、背光照明、十字絲照明、無線遙控、單向通信、空間數(shù)據(jù)傳輸、自編程序、自動尋找目標、藍牙通信技術(shù)等功能，為用戶提供了極大的方便，使內(nèi)外業(yè)的測量工作一體化。 全站儀操作的注意事項 （ 1）儀器應(yīng)由專人使用、保管。遷站、裝箱時只能握住儀器支架，而不能握住鏡筒，以免對儀器造成損傷，影像觀測精度。 （ 2）日光下測量應(yīng)避免將目鏡瞄準太陽。若在太陽下作業(yè)應(yīng)安裝濾光器。 （ 3）避免在高溫和低溫下存放儀器，亦避免溫度驟變。在高溫天氣作業(yè)時，必須撐傘。 （ 4）儀器不使用時，應(yīng) 將其裝入箱內(nèi)，置于干燥出，注意防震、防塵和防潮。 （ 5）若儀器工作處溫度與存放處溫度差異過大，應(yīng)先將儀器留在箱內(nèi)，直至它適應(yīng)環(huán)境后再使用儀器。 （ 6）儀器長時間不用時，應(yīng)將儀器上的電池卸下分開存放。電池應(yīng)每月充電一次。 （ 7）儀器運輸應(yīng)將儀器裝于箱內(nèi)進行，運輸時應(yīng)小心避免擠壓、碰撞和劇烈震動，長途運輸最好在箱子周圍使用軟墊。 （ 8）外露光學(xué)元件需要清潔時，應(yīng)用脫脂棉或鏡頭紙輕輕擦凈。儀器被雨水淋濕后，切勿通電開機，應(yīng)用干凈軟布擦干并在通風(fēng)處放一段時間。 （ 9）作業(yè)前應(yīng)仔細全面檢查儀器，確定各項指標、功能、設(shè) 置和參數(shù)均符合要求時再進行作業(yè)。 （ 10）非專業(yè)維修人員不可擅自拆開儀器。 8 全站儀數(shù)字測圖系統(tǒng)軟件 計算機系統(tǒng)軟件 計算機系統(tǒng)軟件是指管理、控制和維護計算機及其外部設(shè)備，提供用戶與計算機之間界面等方面的軟件。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)和操作計算機所需的其它軟件。 數(shù)字成圖軟件 數(shù)字成圖軟件有很多種，在我國應(yīng)用最為廣泛的是 CASS 軟件，本論文主要介紹這款軟件。 南方地形地籍成圖軟件 CASS是廣州南方測繪儀器公司基于 AutoCAD平臺開發(fā)的 GIS前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。主要應(yīng)用于地形成 圖、地籍成圖、工程測量應(yīng)用三大領(lǐng)域。它全面面向 GIS，打通了數(shù)字化成圖系統(tǒng)與 GIS 的接口。 CASS 以 AutoCAD 為平臺，充分利用 AutoCAD 的最新技術(shù)，采用真色彩 XP 風(fēng)格界面，重新編寫和優(yōu)化了程序代碼，加強了等高線、電子平板、斷面設(shè)計等技術(shù)，系統(tǒng)運行更高效、更穩(wěn)定。同時其大量使用快捷工具，使數(shù)據(jù)瀏覽編輯和系統(tǒng)設(shè)置更加方便快捷。 成圖軟件技術(shù)特色如下： （ 1）采用 CELL 技術(shù)的人機交互界面，數(shù)據(jù)編輯管理、系統(tǒng)設(shè)置更方便快捷。 （ 2）方便靈活的電子平板多測尺功能，更符合測量習(xí)慣。 （ 3）完全 可視化的斷面設(shè)計功能，圖數(shù)互動、設(shè)計過程更直觀。 （ 4）方便的圖幅管理功能，地形圖分幅更規(guī)范省心。 （ 5）數(shù)據(jù)質(zhì)量全程控制，與主流 GIS 無縫接口。