【正文】 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 I 數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在工程中的應(yīng)用 摘 要 本文首先論述數(shù)字化測(cè)圖的概率及方法、發(fā)展史，進(jìn)而論述數(shù)字化地形圖在工程中的應(yīng)用，然后在舉例說(shuō)明數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的作業(yè)流程、在工程中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)；最后分析數(shù)字化側(cè)與技術(shù)的注意事項(xiàng)。 ABSTRACT （ Abstract: This paper first discusses the digital measure of probability and method, history, and then discusses the application of digital topographic map in engineering, and then illustrate the digital mapping technology processes, in engineering application advantages and disadvantages。 finally analysis note side and digital technology.） 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 II 目 錄 1引言 ...........................................................................................................................1 數(shù)字化測(cè)圖的目的和意義 ..................................... 1 數(shù)字化測(cè)圖的現(xiàn)狀 ........................................... 2 數(shù)字測(cè)圖的技術(shù)方法和特點(diǎn) ................................... 3 2 數(shù)字測(cè)圖技術(shù)的理論基礎(chǔ) ......................................................................................4 坐標(biāo)變換 ................................................... 4 曲線的平滑處理 .............................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 3 數(shù)字化測(cè)圖方法、數(shù)據(jù)采集和成圖 ......................................................................6 地形圖的數(shù)字化的方法 ....................................... 6 數(shù)字測(cè)圖的數(shù)據(jù)采集 ......................................... 6 數(shù)字化成圖 ................................................. 7 地圖數(shù)字化成圖的作業(yè)方法 ................................... 8 4 數(shù)字測(cè)圖中的控制測(cè)量 ..........................................................................................9 控制測(cè)量的意義 ............................................. 9 控制測(cè)量的方法 ............................................ 10 5數(shù)字測(cè)圖與傳統(tǒng)測(cè)圖優(yōu)點(diǎn)以及 數(shù)字化成圖的應(yīng)用 .............................................24 數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)圖的比較 ............................ 24 數(shù)字測(cè)圖的特點(diǎn) ............................................ 24 數(shù)字測(cè)圖的幾個(gè)缺陷 ........................................ 26 數(shù)字測(cè)圖的應(yīng)用 ............................................ 26 6 總結(jié) ........................................................................................................................31 致 謝 ......................................................................................................................32 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................33 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 1 1 引言 近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和數(shù)字時(shí)代的來(lái)臨，在公路、電力、石油、房屋建設(shè)等諸多領(lǐng)域出現(xiàn)了一種新的設(shè)計(jì)概論，即利用數(shù)字地形圖進(jìn)行勘測(cè)成為一個(gè)全新的設(shè)計(jì)課程。將數(shù)字地形圖應(yīng)用于各種工程勘測(cè)設(shè)計(jì)，可是工程測(cè)設(shè)過(guò)程發(fā)生質(zhì)的變化，可減少野外工作量、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)水平等，使各種工程設(shè)計(jì)從采集數(shù)據(jù)的處理到設(shè)計(jì)的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，從而推進(jìn)測(cè)量設(shè)計(jì)科技化進(jìn)程。 數(shù)字化測(cè)圖的目的和意義 數(shù)字化測(cè)圖又稱為計(jì)算機(jī)成圖。主要包括：利用全站儀或其他測(cè)量?jī)x器進(jìn)行野外數(shù)字化測(cè)圖；利 用手扶數(shù)字化儀或掃描儀對(duì)紙質(zhì)地形圖的數(shù)字化；利用航攝、遙感像片進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖等技術(shù)。利用上述技術(shù)將采集到的地形數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，由數(shù)字成圖軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過(guò)編輯、圖形處理，生成數(shù)字地形圖。在實(shí)際工作中，大比例尺數(shù)字化測(cè)圖主要指野外實(shí)地測(cè)量即地面數(shù)字測(cè)圖，也稱野外數(shù)字化測(cè)圖。 圖解法進(jìn)行地形測(cè)圖的傳統(tǒng)測(cè)圖，在當(dāng)今飛速發(fā)展的信息時(shí)代，它已難以承載諸多圖形信息，而且更新極為不便，難以適應(yīng)信息時(shí)代經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其各個(gè)領(lǐng)域的滲透，以及電子全站儀、 GPSRTK 技術(shù)等先進(jìn) 測(cè)量?jī)x器和技術(shù)的廣泛應(yīng)用，地形測(cè)量向自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)字測(cè)圖與圖解法測(cè)圖相比，具有的高自動(dòng)化、全數(shù)字化、高精度的顯著優(yōu)勢(shì)，因而具有廣闊的發(fā)展前景。 隨著時(shí)代的不斷前進(jìn)，人類必將進(jìn)入信息時(shí)代 。 信息時(shí)代的特征就是數(shù)字化，而數(shù)字化技術(shù)是信息時(shí)代的基礎(chǔ)平臺(tái)。數(shù)字化就是實(shí)現(xiàn)信息采集、處理、傳輸和再現(xiàn)的關(guān)鍵。數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)對(duì)測(cè)繪學(xué)科也產(chǎn)生了深刻的影響：它使測(cè) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 2 量的數(shù)據(jù)采集和繪圖方法發(fā)生了重大的變化，使地形測(cè)量從傳統(tǒng)的白紙法測(cè)圖變革為數(shù)字化測(cè)圖，使測(cè)量的成果不僅是繪制在紙上的地形圖，更重要的 是提交可供傳輸、處理、共享的數(shù)字地形信息，這將成為信息時(shí)代不可缺少的地理信息的重要組成部分。 目前，數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)已越來(lái)越多的廣泛用于測(cè)繪生產(chǎn)中，數(shù)字地形圖在地理信息、水利水電工程、土地管理、城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和軍事工程等部門得到廣泛應(yīng)用，而且許多測(cè)繪部門已經(jīng)形成了數(shù)字化圖的規(guī)模生產(chǎn)。數(shù)字測(cè)圖技術(shù)成為反映測(cè)繪技術(shù)現(xiàn)代化水平的標(biāo)志之一，將成為地形測(cè)圖的主流，它將為信息時(shí)代地理信息的應(yīng)用發(fā)展提供最可靠的保障。因此，學(xué)習(xí)大比例尺數(shù)字測(cè)圖的原理、方法，掌握數(shù)字測(cè)圖的過(guò)程，對(duì)今后從事測(cè)繪事業(yè)工作打下良好基礎(chǔ)那是很必要 的，也是很有意義的。 數(shù)字化測(cè)圖的現(xiàn)狀 數(shù)字化成圖是由制圖自動(dòng)化開(kāi)始的。 20 世紀(jì) 50 年代美國(guó)國(guó)防部制圖局開(kāi)始研究制圖自動(dòng)化問(wèn)題，這一研究同時(shí)推動(dòng)了制圖自動(dòng)化配套設(shè)備的研制與開(kāi)發(fā)。20 世紀(jì) 70 年代初，制圖自動(dòng)化已經(jīng)形成規(guī)模生產(chǎn)，在美國(guó)、加拿大及歐洲各國(guó)，在相關(guān)重要部門都建立了自動(dòng)化制圖系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)的自動(dòng)化制圖主要包括數(shù)字化儀、掃描儀、計(jì)算機(jī)及顯示系統(tǒng)四個(gè)部分。其成圖過(guò)程是：將地形圖數(shù)字化，再由繪圖儀在透明塑料片上回放出地形圖，并與原始地形圖疊置以修正錯(cuò)誤。 大比例尺地面數(shù)字化測(cè)圖是 20世紀(jì) 70年代電子速測(cè) 儀問(wèn)世后發(fā)展起來(lái)的，80 年代初全站儀型數(shù)字速測(cè)儀的迅猛發(fā)展加速了數(shù)字測(cè)圖的研究和應(yīng)用。我國(guó)從 1983 年開(kāi)始開(kāi)展數(shù)字測(cè)圖的研究工作。目前，數(shù)字測(cè)圖技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)趨于成熟，它已經(jīng)作為主要的成圖方法取代了傳統(tǒng)的圖解法測(cè)圖。其發(fā)展過(guò)程大體上可以分為兩個(gè)階段。 第一階段主要是利用全站儀采集數(shù)據(jù)，電子手簿記錄，同時(shí)人工繪制標(biāo)注測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)的草圖到室內(nèi)將測(cè)量數(shù)據(jù)直接由記錄器傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，再由人工按草圖編輯圖形文件，并鍵入計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成圖形，經(jīng)人機(jī)交互編輯修改，最終生成數(shù)字地形圖，由繪圖儀繪制地形圖。 第二階段仍采用野外測(cè)記模 式，但是成圖軟件有了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。一是開(kāi)發(fā)出了智能化的外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件；二是計(jì)算機(jī)成圖軟件能直接對(duì)接收的地形信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 3 數(shù)字測(cè)圖的技術(shù)方法和特點(diǎn) 數(shù)字測(cè)圖 現(xiàn)有的作業(yè) 模式 電子平板作業(yè)模式 。 該模式是將筆記本電腦通過(guò)電纜與全站儀連接 ， 觀測(cè)數(shù)據(jù)直接進(jìn)入電子平板在成圖軟件的支持下 ， 現(xiàn)場(chǎng)連線成圖 。 繪制草圖作業(yè)模式 。 該模式是在全站儀采集數(shù)據(jù)的同時(shí) ， 繪制觀測(cè)草圖 ，記錄所測(cè)地物的形狀并注記測(cè)點(diǎn)編號(hào) ， 內(nèi)業(yè)將觀測(cè)數(shù)據(jù)輸入電腦 ， 在測(cè)圖軟件的支持下對(duì)照草圖進(jìn)行連線及圖形編輯 。 碎部點(diǎn)編碼 作業(yè)模式 。 該模式是按照一定的規(guī)則給每個(gè)所測(cè)碎部點(diǎn)一個(gè)編號(hào) ， 即一個(gè)編號(hào)對(duì)應(yīng)一組坐標(biāo) (x、 y、 z)， 內(nèi)業(yè)將數(shù)據(jù)輸入電腦 ， 在成圖軟件的支持下 ， 由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成測(cè)點(diǎn)連線形成圖形 。 不同數(shù)字測(cè)圖模式的特點(diǎn) 以上三種數(shù)字化測(cè)圖模式既有相同點(diǎn)又存在差異 ， 就碎布點(diǎn)的測(cè)定精度而言 ， 三者基本相同 。 只要觀測(cè)方法正確 ， 測(cè)站點(diǎn)與定向點(diǎn)正確 ， 所測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位誤差均能達(dá)到厘米精度 。 但由于數(shù)據(jù)記錄方式的不同 ， 各種方法在成圖質(zhì)量 、作業(yè)效率以及對(duì)作業(yè)人員的要求等方面各有不同 。 電子平板模式簡(jiǎn)單直觀 ， 每測(cè)完一個(gè)點(diǎn) ， 計(jì)算機(jī)就會(huì)將點(diǎn)位 在屏幕上顯示出來(lái) ， 作業(yè)人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)連線 。 但由于筆記本電腦不能很好地適應(yīng)野外作業(yè)的環(huán)境條件 (如防塵 、 防潮 、 電池容量 、 屏幕亮度等等 )， 因此在專業(yè)測(cè)繪隊(duì)伍中難以推廣 。 繪制草圖模式 ， 成本低 ， 作業(yè)簡(jiǎn)單 ， 繪草圖者與立鏡者同行 ， 所繪草圖能清楚地反映所測(cè)碎部點(diǎn)的連線關(guān)系 ， 只要草圖上標(biāo)注的點(diǎn)號(hào)與記錄器中儲(chǔ)存的點(diǎn)號(hào)一致 ，則內(nèi)業(yè)連線就不會(huì)出現(xiàn)連錯(cuò)現(xiàn)象 。 但此方法突出缺點(diǎn)是白天作業(yè)人員在野外工作一天 ， 晚上還要花幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間進(jìn)行連線 ， 此外一旦出現(xiàn)錯(cuò)號(hào)還會(huì)引發(fā)很多麻煩 。 碎部點(diǎn)編號(hào)作業(yè)模式 ， 可減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度 ， 但繁瑣 的編碼規(guī)則 ， 使作業(yè)人員難以記憶掌握 ， 同時(shí)每測(cè)定一個(gè)點(diǎn)都要通過(guò)鍵盤輸入一個(gè)至少 7位數(shù)字的編碼 ， 無(wú)疑會(huì)降低作業(yè)速度 。 綜上所述 ， 目前所采用的各種全野外數(shù)字測(cè)圖方法就其碎部點(diǎn)測(cè)定精度而言 ， 均可達(dá)到較高精度 ， 且與成圖比例尺無(wú)關(guān) 。 但由于具體作業(yè)模式的不同 ，使得各種作業(yè)方法在設(shè)備成本 、 作業(yè)效率 、 勞動(dòng)強(qiáng)度以及質(zhì)量等方面存在一定差異 ， 各有利弊 ，有待于進(jìn)一步的改革完善。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 4 2 數(shù) 字測(cè)圖技術(shù)的理論基礎(chǔ) 坐標(biāo)變換 在數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)中，需要用到圖形顯示設(shè)備（顯示器）、圖形輸出設(shè)備（繪圖儀、打印機(jī)）和圖形錄入設(shè)備（數(shù)字化儀、掃描 儀）等，這些設(shè)備都具有定位（點(diǎn)）的功能，都涉及坐標(biāo)系的概念。但是，這些通用設(shè)備由于不是專門為測(cè)繪行業(yè)設(shè)計(jì)的，因而都是用于測(cè)量坐標(biāo)系（一般稱為用戶坐標(biāo)系）不同的設(shè)備坐標(biāo)系，這就導(dǎo)致在利用這些設(shè)備錄入、顯示或輸出圖形時(shí)需要進(jìn)行不同坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換。另外，在利用不同坐標(biāo)系或不同比例尺的已有資料進(jìn)行地形圖編繪過(guò)程中，也需要將不同坐標(biāo)系中的數(shù)據(jù)變換到新的統(tǒng)一的坐標(biāo)系中來(lái)。這就說(shuō)明，坐標(biāo)變換問(wèn)題是數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)