【正文】 包括數(shù)字測(cè)圖概述、數(shù)字測(cè)圖的基本工程、數(shù)字測(cè)圖的作業(yè)方法、數(shù)字測(cè)圖的優(yōu)缺點(diǎn)、數(shù)字測(cè)圖軟件功能以及全站儀的使用等。其主要包括 :地面數(shù)字測(cè)圖、地圖數(shù)字化成圖、航測(cè)數(shù)字測(cè)圖、計(jì)算機(jī)地圖制圖。 I 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 畢業(yè)生姓名 ： 王 娟 專業(yè) ： 工程測(cè)量 學(xué)號(hào) ： 070422037 指 導(dǎo) 教 師 陳 勝 華 所屬系（部） ： 資 源 系 二〇一 〇年五月 II 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱書(shū) 題目： 陽(yáng)泉鳳凰城住宅小區(qū)數(shù)字化地形圖的測(cè)繪 資源 系 07 工程測(cè)量 專業(yè) 姓名 王 娟 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2020 年 3 月 14 日 ~2020 年 5 月 19 日 評(píng)閱意見(jiàn)： 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： （簽字） 職 務(wù)： 200 年 月 日 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 III 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄卡 資源開(kāi)發(fā) 系 07 工程測(cè)量 專業(yè) 姓名 王 娟 答 辯 內(nèi) 容 問(wèn) 題 摘 要 評(píng) 議 情 況 記錄員： （簽名） 成 績(jī) 評(píng) 定 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 答辯組評(píng)定成績(jī) 綜合成績(jī) 注：評(píng)定成績(jī)?yōu)?100 分制，指導(dǎo)教師為 30%，答辯組為 70%。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。第二部分介紹了對(duì) 陽(yáng)泉鳳凰城住宅小區(qū)數(shù)字化地形圖的測(cè)繪 過(guò)程 ，包括技術(shù)方案、作業(yè)實(shí)施、 GPSRTK 在陽(yáng)泉鳳凰城住宅小區(qū)地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用 以及資料整理。 廣義的數(shù)字化測(cè)圖又稱為計(jì)算機(jī)成圖。 二、數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)的組成 數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出三部分組成流程如下圖 111: 圖 111 數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)概念框圖 廣義地理解數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)如圖 112所示。 圖 112 廣義數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)框圖 三、數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)的硬件設(shè)備 (一 ) 地面測(cè)量?jī)x器 地面測(cè)量?jī)x器是獲取地面信息的基本設(shè)備，它包括電子速測(cè)儀（全站儀）、電子(或光學(xué) )經(jīng)緯儀、測(cè)距儀等。外業(yè)數(shù)據(jù)采集所用的計(jì)算機(jī)要求計(jì)算機(jī)袖珍化，便于野外攜帶和使用，常用 PC1500、 PCE500 及便攜機(jī)。數(shù)字化儀的類(lèi)型按不同指標(biāo)或性能有不同的分類(lèi)。 圖形顯示器通常把它歸屬于計(jì)算機(jī)設(shè)備，而不是一個(gè)單獨(dú)的圖形輸出設(shè)備。但不論是測(cè)繪地形圖，還是制作種類(lèi)繁多的專題圖、行業(yè)管理用圖，只要是測(cè)繪數(shù)字圖，都必須包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和圖形輸出三個(gè)基本階段。 目前我國(guó)主要采用數(shù)字化儀法、航測(cè)法和大地測(cè)量?jī)x器法采集數(shù)據(jù)。 (二 ) 原圖 (底圖 )數(shù)據(jù)采集 不論從哪種比例尺的地形圖上采集 DEM 數(shù)據(jù)，最基本的問(wèn)題都是對(duì)地形圖要素如等高線進(jìn)行數(shù)字化處理，如手扶跟蹤數(shù)字化或者半自動(dòng)掃描數(shù)字化，然后再用某種數(shù)據(jù)建模方法內(nèi)插 DEM。數(shù)字化的圖還可通過(guò)繪圖儀繪制圖解地形圖（即白紙上的可視地形圖）。掃描數(shù)字化儀有平臺(tái)式和滾動(dòng)式兩種。沿等高線采樣可按等距離間隔記錄數(shù)據(jù)或按等時(shí)間間隔記錄數(shù)據(jù)。在這樣測(cè)量方法中，量測(cè)點(diǎn)在 X 或 Y 方向的移動(dòng)由微處理器自動(dòng)控制，不需要手工的操作。因此從速度方面 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 具有較高的效率。 4. 漸進(jìn)采樣 為了使采樣分布合理，即平坦地區(qū)樣點(diǎn)較少，地形復(fù)雜地區(qū) 的樣點(diǎn)較多，采用漸近采樣方法。 5. 選擇性采樣 為了準(zhǔn)確反映地形，可根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇性的采樣，例如沿山脊線、山谷線、斷裂線以及離散特征點(diǎn)進(jìn)行采集。這種方法在地形突變處以選擇采樣的方式進(jìn)行，然后這些特征線和另外一些特征點(diǎn)如山頂點(diǎn)、谷底點(diǎn)等，被加入規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)中。特別是在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站中，混合采樣的方法既能達(dá)到較高的作業(yè)效率，又可取得較好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。全數(shù)字化攝影測(cè)量系統(tǒng)在市場(chǎng)上已有成熟的產(chǎn)品。 (四 ) 關(guān)于 DEM 采集的幾點(diǎn)結(jié)論 1. 對(duì) DEM 的采集方法可以從性能、成本、時(shí)間、精度等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。 3．現(xiàn)在地形圖是 DEM 的另一重要數(shù)據(jù)源，經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐證明，從等高線地形圖生產(chǎn) DEM 的方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以廣泛用于生產(chǎn)。 二、數(shù)據(jù)處理 實(shí)際上，數(shù)字測(cè)圖的全過(guò)程都是在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，但這里講的數(shù)據(jù)處理階段是指在數(shù)據(jù)采集以后到圖形輸出之前對(duì)圖形數(shù)據(jù)的各種處理。數(shù)據(jù)計(jì)算主要是針對(duì)地貌關(guān)系的。數(shù)據(jù)計(jì)算還包括對(duì)房屋類(lèi)呈直角拐彎的地物進(jìn)行誤差調(diào)整，消除非直角化誤差等。 數(shù)據(jù)處理是數(shù)字測(cè)圖的關(guān)鍵階段。也可以將數(shù)字地圖轉(zhuǎn)換成地理信息系統(tǒng)所需要的圖形格式，用于建立和更新 GIS圖形數(shù)據(jù)庫(kù)。為了使用方便，往往需要用繪圖儀或打印機(jī)將圖形或數(shù)據(jù)資料輸出。 數(shù)字化作業(yè)流程圖如下 圖 113： 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 圖 113 數(shù)字化作業(yè)流程 目前在我國(guó)，獲得數(shù)字地圖的主要方法有三種：地圖數(shù)字化成圖 、航 測(cè) 數(shù)字測(cè)圖、地面數(shù)字測(cè)圖（也稱野外數(shù)字化測(cè)圖）。當(dāng)然可通過(guò)修測(cè)、補(bǔ) 測(cè)等方法進(jìn)行一些彌補(bǔ)，實(shí)測(cè)一部分地物點(diǎn)的精確坐標(biāo)，再用這些點(diǎn)的坐標(biāo)代替原來(lái)的坐標(biāo)，可在一定的程度上提高原有圖的精度。 隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字影像的直接獲取在我國(guó)的某些地區(qū) 成功運(yùn)用 。 大范圍地形圖測(cè)繪成本低、成圖快， 確實(shí)值得推廣應(yīng)用。 。全站儀的測(cè)量數(shù)據(jù)作為電子信息可以自動(dòng)傳輸、記錄、存儲(chǔ)、處理和成圖。 二、野外數(shù)字化測(cè)圖作業(yè)模式 (一 ) 全站儀自動(dòng)跟蹤測(cè)量模式 測(cè)站架設(shè)自動(dòng)跟蹤式全站儀，如可以選擇日本拓普康（ Topcon）等相應(yīng)型號(hào)的測(cè)量?jī)x器。測(cè)程可達(dá)到 10km— 30km。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理編輯成圖。 三、數(shù)字化方法 (一 ) 手扶跟蹤地形圖數(shù)字化 手扶跟蹤地形圖數(shù)字化是利用數(shù)字化儀和相應(yīng)的圖形處理軟件進(jìn)行的 ,其工作原理是 :首先將數(shù)字化板正確地與計(jì)算機(jī)連接 ,把準(zhǔn)備數(shù)字化的工作底圖放置于數(shù)字化板上并固定 ,用手持定標(biāo)設(shè)備 (鼠標(biāo) ),對(duì)地形圖進(jìn)行定向和確定圖幅范圍 ,然后跟蹤每一個(gè)地圖特征 ,由數(shù)字化儀和相應(yīng)數(shù)字化軟件在工作底圖上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集 ,將經(jīng)過(guò)圖紙定位后被數(shù)字化儀采集并由相關(guān)軟件轉(zhuǎn)換后的屬于地形圖坐標(biāo)系的圖形坐標(biāo)數(shù)據(jù)(矢量數(shù)據(jù) )發(fā)送給計(jì)算機(jī) ,經(jīng)軟件編輯后獲得最終的矢量化數(shù)據(jù)即數(shù)字化地形圖。因而，手扶跟蹤地形圖數(shù)字化適用于時(shí)間要求不緊迫，地形圖所包含信息不太復(fù)雜的情況。 2. 開(kāi)關(guān)流式。這種方式省去了開(kāi)關(guān)流式按鍵的動(dòng)作，但要求有較高的操作技巧。送入任何一 條增量式指令后，便將鼠標(biāo)在數(shù)字化板上的位置，以當(dāng)前位置相對(duì)于上一點(diǎn)位置的坐標(biāo)增量形式送入計(jì)算機(jī)，其速率跟連續(xù)式一樣，分為 7個(gè)檔。圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的格式為柵格（ raster） 或網(wǎng)格（ grid） 數(shù)據(jù)格式。 2. 圖象的顯示是逐行、逐列、逐像元的顯示，與內(nèi)容無(wú)關(guān)；圖形的顯示是逐個(gè)圖形要素按順序 地顯示，顯示位置的先后沒(méi)有規(guī)律。跟蹤數(shù)字化過(guò)程中引起的誤差比較復(fù)雜，它包括圖紙定位誤差、采樣誤差、儀器誤差等。 (二 ) 采樣誤差 采樣誤差主要有采點(diǎn)時(shí)的對(duì)中誤差和取點(diǎn)的代表性誤差。目前數(shù)字化儀的精度一般能達(dá)到 ～ ，這是可以滿足數(shù)字化圖的精度要求的。地形 數(shù)據(jù)庫(kù)中保存有全部地物、地貌特征的準(zhǔn)確描述數(shù)據(jù)，但提交給用戶應(yīng)用的測(cè)量成果，一般還是采取可視的地形圖的形式。所以，一個(gè)完善的數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)，既要能存儲(chǔ)或輸出完整的測(cè)量定位及圖形和屬性信息，又要能繪制精美、規(guī)范的紙質(zhì)（聚酯薄膜）地形圖。數(shù)字地圖不僅可以自動(dòng)提取點(diǎn)位坐標(biāo)、兩點(diǎn)距離、方位以及地塊面積等，還可以供工程、規(guī)化、 CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）使用和供 GIS（地理信息系統(tǒng)）建庫(kù)使用。 ㎜。 米，而且隨著傾斜角的增大高程測(cè)定誤差會(huì)急劇增加。 6．能以各種形式輸出成果 計(jì)算機(jī)與顯示器、打印機(jī)聯(lián)機(jī) ,可以顯示或打印各種資料信息；與繪圖機(jī)聯(lián)機(jī)時(shí) ,可以繪制各種比例尺的地形，也可以分層輸出各類(lèi)專題地圖 ,滿足不同的用戶的需要。 8．可作為 GIS 的重要信息源 地理信息系統(tǒng)具有方便的信息查詢功能、空間分析功能、以及輔助決策功能 ,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、辦公自動(dòng)化及人們?nèi)粘Ｉ钪卸加袕V泛的應(yīng)用。 2. 計(jì)算機(jī)必須按照一定的要求對(duì)所獲得的信息進(jìn)行處理。尤其要使數(shù)字測(cè)圖成果滿足地 理信息系統(tǒng) (GIS)的需要。綜觀近年來(lái)全站儀的發(fā)展，人們會(huì)發(fā)現(xiàn)，電子技術(shù)和傳統(tǒng)的光機(jī)技術(shù)的結(jié)合是如此的緊密，以至于從某種程度上說(shuō)，它改變了測(cè)量工作的作業(yè)習(xí)慣和方式。全站儀的發(fā)展經(jīng)歷了從組合式即光電測(cè)距儀與光學(xué)經(jīng)緯儀組合，或光電測(cè)距儀與電子經(jīng)緯儀組合，到整體式即將光電測(cè)距儀的光波發(fā)射接受系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀等幾個(gè)階段。這樣，不僅使測(cè)量的外業(yè)工作高效化、而且可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)量作業(yè)的高度自動(dòng)化。 測(cè)距部 分：相當(dāng)于光電測(cè)距儀，一般用紅外光源，測(cè)定到目標(biāo)點(diǎn)的斜距，可歸算為平距和高差。加之全站儀強(qiáng)大、便捷的數(shù)據(jù)處理功能，使全站儀使用極其方便。 (四 )存儲(chǔ)器 1．內(nèi)存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的內(nèi)存 (RAM)，其作用是暫時(shí)性存儲(chǔ)或讀出實(shí)時(shí)采集的測(cè)量數(shù)據(jù)。遷站、裝箱時(shí)只能握住儀器的支架，而不能握住鏡筒，以免損害儀器精度。 C～70176。 (六 ) 運(yùn)輸儀器時(shí)應(yīng)有防震墊，以防震動(dòng)和沖撞。 二、全站儀的檢驗(yàn)和校正 (一 ) 照準(zhǔn)部水準(zhǔn)軸垂直于豎軸的檢驗(yàn)和校正 檢驗(yàn)時(shí)先將儀器大致整平 ,轉(zhuǎn)動(dòng)照準(zhǔn)部使其水準(zhǔn)管與任意兩個(gè)腳螺旋的連線平行 ,調(diào)整腳螺旋使氣泡居中 ,然后將照準(zhǔn)部旋轉(zhuǎn) 180 度 ,若氣泡仍然居中則說(shuō)明條件滿足 ,否則應(yīng)進(jìn)行校正。此項(xiàng)檢驗(yàn)與校正必須反復(fù)進(jìn)行，直到滿足條件為止。轉(zhuǎn)動(dòng)目鏡筒使小點(diǎn)始終在十字絲豎絲上移動(dòng)，校好后將壓環(huán)螺釘旋緊。如果 1m 與 2m 重合，則條件滿足，否則需要校正。以上四項(xiàng)檢驗(yàn)校正，以一、三、四項(xiàng)最為重要，在觀測(cè)期間最好經(jīng)常進(jìn)行。成熟的數(shù)字測(cè)圖軟件的操作界面一般都很友好，通常都是采用屏幕菜單和對(duì)話框進(jìn)行人機(jī)交互操作，可以完成數(shù)據(jù)傳輸（通訊）、數(shù)據(jù)處理、圖形生成、圖形處理、錯(cuò)誤檢查及誤差校正、投影變換、圖形編輯、圖形輸出及圖形管理等 功能。在某些情況下，電子手簿不僅是簡(jiǎn)單的記錄工具，還可能要求它具有一定的處理功能，例如記錄圖根或其它控制觀測(cè)時(shí)，就必須對(duì)測(cè)站上的觀測(cè)數(shù)據(jù)作一些簡(jiǎn)單的處理和檢核。例如：當(dāng)測(cè)區(qū)內(nèi)已有測(cè)繪過(guò)精度、比例尺、現(xiàn)勢(shì)性等均符合要求的地形圖時(shí)，應(yīng)該充分地加以利用以減少繁重的外業(yè)工作，提高作業(yè)效率。另外，對(duì)地物屬性的外業(yè)編碼和內(nèi)業(yè)處理的編碼的不一致、不同觀測(cè)組之間的數(shù)據(jù)合并、較大范圍觀測(cè)后的數(shù)據(jù)分幅以及規(guī)則地物由于測(cè)量誤差而造成的變形都要求數(shù)字測(cè)圖軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)加工處理功能。數(shù)據(jù)計(jì)算主要是針對(duì)地貌關(guān)系的，它的作用是等高線的插值計(jì)算與等高線的光滑。數(shù)據(jù)計(jì)算還包括對(duì)房屋類(lèi)呈直角拐彎的地物進(jìn)行 誤差調(diào)整，消除非直角化誤差。生成的圖形一方面可供用戶瀏覽，另一方面它也是圖形編輯的基礎(chǔ)。最后編輯好的圖形即為我們所需要的地形圖。 (八 ) 投影變換 數(shù)字測(cè)圖軟件必須具備多種不同投影間的相互轉(zhuǎn) 換， 5 80坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換，大地、經(jīng)緯坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，標(biāo)準(zhǔn)圖框和非標(biāo)準(zhǔn)圖框自動(dòng)生成功能。 圖幅裁剪：用戶任意構(gòu)造剪取框，系統(tǒng)自動(dòng)剪取框內(nèi)的各幅圖件，并生成新圖件。 圖 131 數(shù)字測(cè)圖軟件的基本框架 二 、字測(cè)圖軟件的結(jié)構(gòu) 與其它圖形軟件一樣，數(shù)字測(cè)圖軟件從結(jié)構(gòu)上一般可以被劃分為四個(gè)層次：零級(jí)圖形軟件、一級(jí)圖形軟件、二級(jí)圖形軟件和三級(jí)圖形軟件。由于使用頻繁，程序 質(zhì)量應(yīng)該盡可能高，因此常用匯編語(yǔ)言，甚至機(jī)器語(yǔ)言，或接近機(jī)器語(yǔ)言的高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)。它可以用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，也可以用運(yùn)行速度較快的高級(jí)語(yǔ)言（例如 C語(yǔ)言）編寫(xiě)。其主要任務(wù)是建 立圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定義、編輯和輸出圖形，以及建立各圖形設(shè)備之間的聯(lián)系。它的主要功能是在統(tǒng)一的界面下協(xié)調(diào)上述各級(jí)軟件的工 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 作。開(kāi)發(fā)實(shí)踐中，零級(jí)圖形軟件一般由系統(tǒng)軟件提供，一級(jí)圖形軟件一般由所選擇的開(kāi)發(fā)工具或語(yǔ)言提供，二級(jí)和三級(jí)圖形軟件才是數(shù)字測(cè)圖軟件開(kāi)發(fā)的主要工作。 在成圖效率、地物編輯、符號(hào)用戶化、電子平板、 DTM 建模及等高線繪制、地籍應(yīng)用、工程應(yīng)用、數(shù)字地圖與 GPS集成等諸多方面都有突破性進(jìn)展。 (2)完善、實(shí)用的電子平板。 (6)豐富的 DTM 建模與等高線繪