測繪新技術介紹備課講稿

測繪(cèhuì)新技術介紹第一頁，共37頁。隨著測量技術的不斷發(fā)展和各種制造工藝水平的不斷提高，測量中使用的各種技術和新儀器愈來愈多，它們不僅(bùjǐn)提高了測量的速度和精度，而且有的從根本上更新了測量的觀念和理念。下面我們就對當前在工程測繪方面的一些新技術進行介紹！第二頁，共37頁。目前在測繪技術方面較為先進(xiānjìn)的主要有全站儀、數(shù)字化測圖和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），下面我們分別來介紹：全站儀數(shù)字化測圖全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）第三頁，共37頁。全站儀一、全站儀的概念隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展和計算機的廣泛應用，一種(yīzhǒnɡ)集測距裝置、測角裝置和微處理器為一體的新型測量儀器應運而生。這種能自動測量和計算，并通過電子手簿或直接實現(xiàn)自動記錄、存儲和輸出的測量儀器，稱為全站型電子速測儀（GeneralTotalStation），簡稱全站儀（GTS）。第四頁，共37頁。二、全站儀的組成部分全站儀由以下兩大部分組成：l）采集數(shù)據(jù)設備：主要有電子測角系統(tǒng)、電子測距系統(tǒng)、還有自動補償設備等。

2）微處理器：微處理器是全站儀的核心裝置,主要由中央處理器,隨機儲存器和只讀存儲器等構(gòu)成,測量時,微處理器根據(jù)鍵盤或程序的指令(zhǐlìng)控制各分系統(tǒng)的測量工作,進行必要的邏輯和數(shù)值運算以及數(shù)字存儲、處理、管理、傳輸、顯示等。第五頁，共37頁。顯示器鍵盤只讀存儲器隨機存儲器輸入/輸出I/O單元微處理器水平角測量單元垂直角測量單元距離測量單元自動補償單元光電測量系統(tǒng)微處理器及軟件全站儀的組成(zǔchénɡ)第六頁，共37頁。三、全站儀的分類積木式（Modular），也稱組合式，它是指電子經(jīng)緯儀和測距儀可以分離開使用，照準部與測距軸不共軸。作業(yè)時，測距儀安裝在電子經(jīng)緯儀上，相互之間用電纜實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，作業(yè)結(jié)束后卸下分別裝箱。這種儀器可根據(jù)作業(yè)精度要求，用戶可以選擇不同(bùtónɡ)測角、測距設備進行組合，靈活性較好。整體式（integrated），也稱集成式，它是將電子經(jīng)緯儀和測距儀融為一體，共用一個光學望遠鏡，使用起來更方便。

第七頁，共37頁。常見的有日本(rìběn)（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPOCON）GTS系列、尼康（NIKON）DTM系列、瑞士徠卡（LEICA）TPS系列，我國的NTS和ETD系列。隨著計算機技術的不斷發(fā)展與應用以及用戶的特殊要求，出現(xiàn)了帶內(nèi)存、防水型、防爆型、電腦型、馬達驅(qū)動型等等各種類型的全站儀，使得這一最常規(guī)的測量儀器越來越滿足各項測繪工作的需求，發(fā)揮更大的作用。第八頁，共37頁。

19821986199119941999TC2000單軸補償彩色組合(zǔhé)功能鍵操作（DOS方式）T3000雙軸補償彩色組合功能鍵操作(cāozuò)（DOS方式）TC1610雙軸補償(bǔcháng)菜單功能鍵操作TPS1000雙軸補償軟功能鍵操作(圖標操作)自動目標識別TPS1100雙軸補償軟功能鍵操作(圖標操作)自動目標識別

無合作目標測距徠卡全站儀第九頁，共37頁。四、全站儀的基本功能1.測角功能：測量水平角、豎直角或天頂距；2.測距功能：測量平距、斜距或高差；3.跟蹤測量：即跟蹤測距和跟蹤測角；4.連續(xù)測量：角度或距離分別連續(xù)測量或同時連續(xù)測量。5.坐標測量：在已知點上架設儀器(yíqì)，根據(jù)測站點和定向點的坐標或定向方位角，對任一目標點進行觀測，獲得目標點的三維坐標值。6.懸高測量[REM]：可將反射鏡立于懸物的垂點下，觀測棱鏡，再抬高望遠鏡瞄準懸物，即可得到懸物到地面的高度。第十頁，共37頁。7.對邊測量[MLM]：可迅速測出棱鏡點到測站點的平距、斜距和高差。8.后方交會：儀器測站點坐標可以通過觀測兩坐標值存儲于內(nèi)存中的已知點求得。9.距離放樣：可將設計距離與實際距離進行差值比較迅速將設計距離放到實地。10.坐標放樣：已知儀器點坐標和后視點坐標或已知儀器點坐標和后視方位角，即可進行三維坐標放樣，需要時也可進行坐標變換。11.預置參數(shù)：可預置溫度、氣壓、棱鏡常數(shù)等參數(shù)。12.測量的記錄、通訊傳輸功能。以上是全站儀所必須(bìxū)具備的基本功能。當然，不同廠家和不同系列的儀器產(chǎn)品，在外形和功能上略有區(qū)別，這里不再詳細列出。第十一頁，共37頁。五、全站儀的特點〈1〉、儀器操作簡單，高效。全站儀具有現(xiàn)代測量工作所需的所有功能?！?〉、快速安置：簡單地整平和對中后，儀器一開機后便可工作。儀器具有專門的動態(tài)角掃描系統(tǒng)，因此無需初始化。關機后，仍會保留水平和垂直度盤的方向值。電子“氣泡”有圖示顯示并能使儀器始終保持精密置平。〈3〉、適應性強：全站儀是為適應惡劣環(huán)境操作所制造的儀器。它們經(jīng)受過全面的測試以便適應各種作業(yè)條件，例如，雨天、潮濕、沖撞、塵土和高溫等，因此，它們能在最苛刻(kēkè)的環(huán)境下完成作業(yè)任務。第十二頁，共37頁。<4>、全站儀設有雙向傾斜補償器,可以自動對水平和豎直方向進行修正,以消除豎軸傾斜誤差的影響(yǐngxiǎng)。還可進行地球曲率改正、折光誤差以及溫度、氣壓改正。<5>、控制面板具有人機對話功能?？刂泼姘逵涉I盤和主,副顯示窗組成。除照準以外的各種測量功能和參數(shù)均可通過鍵盤來實現(xiàn),儀器的兩側(cè)均有控制面板,操作十分方便。<6>、具有雙向通訊功能,可將測量數(shù)據(jù)傳輸給電子手簿或外部計算機,也可接受電子手簿和外部計算機的指令和數(shù)據(jù)。第十三頁，共37頁。六、全站儀與經(jīng)緯儀相比具有以下優(yōu)點:1、測量(cèliáng)結(jié)果自動記錄在"電子手簿"中,減少了讀數(shù)的錯誤和記錄的粗差,提高了功效。2、利用全站儀中的微處理器,通過傳感器可以自動的改正儀器軸系誤差,提高測量(cèliáng)精度;3、距離改正,高差計算和坐標計算在儀器上自動完成,減少了內(nèi)業(yè)計算工作量;4、角度測量(cèliáng)中自動掃描整個度盤,并求出平均值作為結(jié)果,消除了度盤的刻劃誤差和偏心差。第十四頁，共37頁。七、進口電子全站儀簡介

以下列舉幾個國外知名廠家的部分型號的電子全站儀，這些儀器包含許多先進的功能，如激光對中、自動調(diào)焦、跟蹤測量等，供學習(xuéxí)參考。也可以從相關網(wǎng)站上查詢所需信息。1、拓普康電子全站儀GTS-600系列第十五頁，共37頁。2、索佳電子(diànzǐ)全站儀SET-030R系列3、徠卡電子(diànzǐ)全站儀TPS-700R系列第十六頁，共37頁。八、電子全站儀的未來發(fā)展

電子全站儀正以驚人的速度發(fā)展，集控制(kòngzhì)測量、測圖、工程放樣于一體，外業(yè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和繪圖相結(jié)合，操作更加方便。

南方正在研制的電子全站儀NTS-WIN第十七頁，共37頁。數(shù)字化測圖

一、數(shù)字化測圖的概念數(shù)字化測圖(DigitalSurveyingandMapping)是以計算機為核心，在外連輸入輸出設備(shèbèi)硬件、軟件的條件下，通過計算機對地形空間數(shù)據(jù)進行處理得到數(shù)字地圖,需要時也可用數(shù)控繪圖儀繪制所需的地形圖或各種專題地圖。第十八頁，共37頁。二、數(shù)字化測圖的基本(jīběn)思想傳統(tǒng)的地形測圖（白紙測圖）是將測得的觀測值用圖解的方法轉(zhuǎn)化為圖形，這一轉(zhuǎn)化過程幾乎都是在野外實現(xiàn)的，即使是原圖的室內(nèi)整飾一般也要在測區(qū)駐地完成。另外白紙測圖一紙(yīzhǐ)難載諸多圖形信息，變更修改也極不方便，實在難以適應當前經(jīng)濟建設的需要。數(shù)字化測圖則不同，它希望盡可能縮短野外的作業(yè)時間，減輕野外的勞動強度，將大量的手工操作轉(zhuǎn)化為計算機控制下的機械操作，不僅減輕了勞動強度，而且不會損失應有的觀測精度。數(shù)字化測圖就是將采集的各種有關的地物和地貌信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式，通過數(shù)據(jù)接口傳輸給計算機進行處理，得到內(nèi)容豐富的電子地圖，需要時由計算機的圖形輸出設備（如顯示器、繪圖儀）繪出地形圖或各種專題圖圖形。這就是數(shù)字化測圖的基本思想。如數(shù)字化測圖的運行示意框圖第十九頁，共37頁。繪草圖數(shù)據(jù)采集點位信息特征信息數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)處理地貌模型地物模型屏幕編輯存盤地圖繪圖文件數(shù)字化測圖示意圖第二十頁，共37頁。三、數(shù)字化測圖的特點(tèdiǎn)1、點位精度高傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀配合(pèihé)平板、量角器的圖解測圖方法，其地物點的平面位置誤差主要受展繪誤差和測定誤差；測定地物點的視距誤差和方向誤差；地形圖上地物點的刺點誤差等影響。實際的圖上點位誤差可達到±0.47mm。如在1：500的地籍測量中，測繪房屋時視距的讀數(shù)精度就不夠，要用皮尺或鋼尺量距，用坐標法展點。普及了紅外測距儀和電子速測儀，雖然測距和測角的精度大大提高，但是若配合(pèihé)經(jīng)緯儀測繪法繪制的地形圖卻體現(xiàn)不出儀器精度的提高。也就是說無論怎樣提高測距和測角的精度，由于圖解地形圖的精度不高，浪費了應有的精度。這就是白紙測圖致命的弱點。數(shù)字化測圖則不同，若距離在300m以內(nèi)時測定地物點誤差約為±15mm，測定地形點高程誤差約為±18mm。電子速測儀的測量數(shù)據(jù)作為電子信息可以自動傳輸、記錄、存儲、處理和成圖。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（與儀器測量同精度）的測量成果。數(shù)字地形圖最好地反映了外業(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。第二十一頁，共37頁。2、改進了作業(yè)方式傳統(tǒng)的方式主要是通過手工操作，外業(yè)人工記錄、人工繪制地形圖；并且在圖上人工量算坐標、距離和面積等。數(shù)字測圖則使野外測量達到自動記錄、自動解算處理、自動成圖，并且提供了方便使用的數(shù)字地圖軟盤。數(shù)字測圖自動化的程度高，出錯（讀錯、記錯、展錯）的概率小，能自動提取坐標、距離、方位和面積等。繪制的地形圖精確、規(guī)范、美觀(měiguān)。3、便于圖件的更新城鎮(zhèn)的發(fā)展加速了城鎮(zhèn)建筑物和結(jié)構(gòu)的變化，采用地面數(shù)字測圖能克服大比例尺白紙測圖連續(xù)更新的困難，當實地房屋的改建擴建、變更地籍或房產(chǎn)時，只需輸入有關的信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理就能方便地做到更新和修改，始終保持圖面整體的可靠性和現(xiàn)勢性。第二十二頁，共37頁。4.增加了地圖的表現(xiàn)力計算機與顯示器、打印機聯(lián)機，可以顯示或打印各種資料信息；與繪圖機聯(lián)機時，可以繪制各種比例尺的地形圖，也可以分層輸出各類專題地圖，滿足不同的用戶的需要。5、方便成果的深加工利用數(shù)字化測圖的成果是分層存放，不受圖面負載量的限制，從而便于成果的加工利用。比如EPSW軟件定義11層（用戶還可以根據(jù)需要定義新層），房屋、電力線、鐵路、道路、水系、地貌等存于不同的層中，通過打開或關閉不同的層得到所需的各類專題圖，如管線圖、水系圖、道路圖和房屋圖等。還能綜合相關的內(nèi)容補充加工成城市(chéngshì)規(guī)劃圖、城市(chéngshì)建設圖、房地產(chǎn)圖、以及各類管理用圖。還可以在數(shù)字圖上進行各類工程設計（CAD計算機輔助設計）

第二十三頁，共37頁。6、可作為GIS的重要信息源

地理信息系統(tǒng)（GIS）具有方便的信息查詢檢索功能、空間分析功能、以及輔助決策功能，在國民經(jīng)濟、辦公自動化及人們?nèi)粘Ｉ钪卸加袕V泛的應用。要建立起地理信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集的工作是重要的一環(huán)。數(shù)字化測圖作為GIS的信息源，能及時準確(zhǔnquè)地提供各類基礎數(shù)據(jù)更新GIS的數(shù)據(jù)庫，保證地理信息的可靠性和現(xiàn)勢性，為GIS的輔助決策和空間分析發(fā)揮作用。第二十四頁，共37頁。四、數(shù)字化測圖的作業(yè)(zuòyè)過程解析測圖儀或坐標量測儀數(shù)字化儀掃描儀全站儀或其它測量儀器成圖軟件打印機計算機電子手簿電子平板(便攜機)繪圖機顯示屏PC卡第二十五頁，共37頁。五、數(shù)字化測圖的發(fā)展(fāzhǎn)隨著全站型電子速測儀（簡稱全站儀）的問世和電子計算機技術的迅猛發(fā)展，大比例尺數(shù)字測圖的研究(yánjiū)取得了可喜的成果，并且在生產(chǎn)中發(fā)揮了愈來愈重要的作用。從八十年初，北京市測繪院、武漢測繪大學、上海市測繪院、解放軍測繪學院和清華大學等幾十家單位相繼開展了數(shù)字測圖的應用研究(yánjiū)工作?？v觀國內(nèi)外地面數(shù)字測圖技術的發(fā)展，大體可分為“三個階段”、“兩種模式”。第二十六頁，共37頁。1、三個階段：第一階段：用全站儀或測距儀配合經(jīng)緯儀測量，電子手薄記錄，同時配有人工草圖。

室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)直接由記錄器傳輸?shù)接嬎銠C，再由人工按草圖編輯圖形文件，繪圖機繪制數(shù)字地形圖。通常使用的電子手薄可以(kěyǐ)是全站儀原配套的電子手?。ㄈ鏕RE3/4，F(xiàn)C5…），也可以(kěyǐ)是PC-1500或PC-E500改造的電子手薄。由于后兩者價格低，操作簡單，大部分單位都使用過這類記錄器。初級階段外業(yè)電子記錄仍然模擬白紙測圖的單點測量記錄，要求野外大量繪制人工草圖便于室內(nèi)對照編輯圖形文件，因此整體工作量比白紙測圖還要大。但達到了繪制數(shù)字地形圖的目標，人們看到了數(shù)字測圖的美好前景。

第二階段：測記模式不變，成圖軟件向?qū)嵱没l(fā)展。

開發(fā)了智能化的外業(yè)采集軟件，它不僅作單點點位記錄，而且記錄成圖所需的全部信息，并且有一些記錄內(nèi)容可由軟件自動記錄，減少了鍵入數(shù)據(jù)的工作量。計算機也初步具備了自動檢索編輯圖形文件的功能，減免了人工畫草圖的工作。如果再配置一個（A3/A4）小型繪圖儀，現(xiàn)場就可以(kěyǐ)按坐標實時展點繪圖，及時檢查和糾正繪圖錯誤。

第二十七頁，共37頁。第三階段：優(yōu)化應用推廣階段九十年起，人們在數(shù)字化測圖的生產(chǎn)的實踐中不斷地改進測量方法和作業(yè)手段，研制開發(fā)出不少受用戶歡迎的數(shù)字化測圖系統(tǒng)。主要有：“南方CASS內(nèi)外業(yè)一體化成圖系統(tǒng)”、“武漢瑞得RDMS數(shù)字測圖系統(tǒng)”、“清華三維EPSW電子平板(píngbǎn)測圖系統(tǒng)”、“廣州開思SCS成圖系統(tǒng)”等。便攜式計算機的應用給數(shù)字測圖提供了新的發(fā)展機遇。94年清華大學與山維開發(fā)公司聯(lián)合研制電子平板(píngbǎn)測繪模式——全站儀+便攜機+測圖軟件，并將安裝了平板(píngbǎn)測繪軟件的便攜機命名為電子平板(píngbǎn)。電子平板(píngbǎn)測圖軟件既有與全站儀通信和數(shù)據(jù)記錄的功能，又在測量方法、解算建模、現(xiàn)場實時成圖和圖形編輯、修正等方面超越了傳統(tǒng)平板(píngbǎn)測圖的功能，從硬件意義上講，完全替代了圖板、圖紙等繪圖工具。便攜式計算機高分辨率的顯示屏作畫面，顯示屏上所顯即所測。數(shù)字測圖真正實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化，測量出現(xiàn)的錯誤現(xiàn)場可以及時地糾正。從而使數(shù)字測圖的質(zhì)量與效率全面超過了白紙測圖。第二十八頁，共37頁。2、兩種模式：全站儀自動跟蹤測量模式測站架設自動跟蹤式全站儀，如選擇瑞典捷創(chuàng)力（Geotronic）、日本拓普康(Topcon)等相應型號的測量儀器。全站儀能自動跟蹤照準立在測點上的棱鏡，通過無線數(shù)字通信將測量數(shù)據(jù)自動傳輸給棱鏡站的電子平板記錄成圖。最近徠卡公司（Leica）又推出TCA全站儀+RCS1000遙控器的測量模式，實現(xiàn)了測站無人值守的遙控測量?？梢栽诶忡R站遙控開機測量，全站儀自動跟蹤、自動照準、自動記錄。TCA遙控測量系統(tǒng)與電子平板連接可實現(xiàn)自動跟蹤模式的電子平板數(shù)字測圖。GPS測量模式GPS是美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡稱。它是美國組織研制的用于軍事上導航定位設備，八十年代推廣到民用。GPS定位方法靈活方便、精度高，目前應用非常廣泛。隨著科技的發(fā)展，GPS技術將在普通測量與工程測量中將得到進一步的普及應用。近些年推出的GPS實時動態(tài)定位技術（RTK），能夠?qū)崟r提供測點在指定坐標系的三維坐標成果。在RTK作業(yè)模式下，測程可達到10km--30km。通常(tōngcháng)基準站的GPS接收機安置于測區(qū)的高點以保證數(shù)字通信的暢通。通過數(shù)據(jù)鏈將基準站的觀測值及站點坐標信息一起發(fā)給流動站的GPS接收機。此時流動站的GPS不僅接收來自基準站的數(shù)據(jù)，還要同時接收衛(wèi)星發(fā)射的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)組成相位差分觀測值，經(jīng)處理隨時得到厘米級的定位結(jié)果。若現(xiàn)場連接電子平板測圖系統(tǒng)就可實時成圖，及時解決測圖中的問題，實現(xiàn)一步測圖。這將極大的提高開闊地區(qū)野外測圖的準確性和勞動效率。第二十九頁，共37頁。全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）一、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）概述全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem，簡稱GPS）是美國從20世紀70年代開始研制的用于軍事部門的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)，歷時20年，耗資200多億美元，分三階段研制，陸續(xù)投入使用，并于1994年全面建成。GPS是以衛(wèi)星為基礎的無線電衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，它具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性的精密三維導航與定位功能，而且具有良好的抗干擾性和保密性。因此，GPS技術率先在大地測量、工程測量、航空攝影測量、海洋測量、城市測量等測繪領域得到了應用，并在軍事、交通、通信、資源、管理等領域展開(zhǎnkāi)了研究并得到廣泛應用。第三十頁，共37頁。二、GPS的構(gòu)成(gòuchéng)GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控(jiānkònɡ)站及用戶設備三部分構(gòu)成。（1）GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。（2）GPS地面監(jiān)控(jiānkònɡ)站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站組成。（3）GPS用戶設備由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設備（如計算機）等組成。第三十一頁，共37頁。三、GPS定位(dìngwèi)原理GPS定位是根據(jù)測量中的距離交會定點原理實現(xiàn)的。如圖所示，在待測點Q設置GPS接收機，在某一時刻tk同時(tóngshí)接收到3顆（或3顆以上）衛(wèi)星S1、S2、S3所發(fā)出的信號。通過數(shù)據(jù)處理和計算，可求得該時刻接收機天線中心（測站點）至衛(wèi)星的距離ρ1、ρ2、ρ3。根據(jù)衛(wèi)星星歷可查到該時刻3顆衛(wèi)星的三維坐標（Xj，Yj，Zj），j＝1，2，3，從而由下式解算出Q點的三維坐標（X，Y，Z）（參考）第三十二頁，共37頁。四、GPS測量(cèliáng)的特點相對于常規(guī)測量來說，GPS測量主要有以下特點：①測量精度高。GPS觀測的精度明顯高于一般常規(guī)測量，在小于50km的基線上，其相對定位精度可達1×10－6，在大于1000km的基線上可達1×10－8。②測站間無需通視。GPS測量不需要測站間相互通視，可根據(jù)實際需要確定點位，使得選點工作更加靈活方便。③觀測時間短。隨著GPS測量技術的不斷完善，軟件的不斷更新，在進行GPS測量時，靜態(tài)相對定位每站僅需20min左右，動態(tài)相對定位僅需幾秒鐘。④儀器操作簡便。目前GPS接收機自動化程度越來越高，操作智能化，觀測人員只需對中、整平、量取天線高及開機后設定參數(shù)，接收機即可進行自動觀測和記錄。⑤全天候作業(yè)。GPS衛(wèi)星(wèixīng)數(shù)目多，且分布均勻，可保證在任何時間、任何地點連續(xù)進行觀測，一般不受天氣狀況的影響。⑥提供三維坐標。GPS測量可同時精確測定測站點的三維坐標，其高程精度已可滿足四等水準測量的要求。第三十三頁，共37頁。五、進口高精度GPS全球(quánqiú)定位儀系列介紹品牌型號精度參考價（元）諾瓦泰POINT2100AS單頻GPS接收機靜態(tài)：平面5MM+1PPM，

高程10MM+1PPM三臺套：86000POINTSMART3100IS單頻接收機靜態(tài)：平面5MM+1PPM，

高程10MM+1PPM三臺套：98000SMART6100IS雙頻RTKGPS接收機靜態(tài)：平面5MM+1PPM，

高程10MM+1PPM

RTK定位精度：

平面10MM+1PPM

高程20