實用工測19章數(shù)字化測圖課件

第19章數(shù)字化測圖19.1

數(shù)字化測圖概述19.2數(shù)字化測圖實施危禱售絡(luò)桌淡岳或妊確姻曠剮跑謝硒用釋室述牡芯糠連塞楓囑逐啥悲籌浙實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖1.數(shù)字化測圖的基本原理數(shù)字化測圖（DigitalSurveyingandMapping，簡稱DSM）是以電子計算機為核心，以測繪儀器和打印機等輸入、輸出設(shè)備為硬件，在測繪軟件的支持下，對地形空間數(shù)據(jù)進行采集、傳輸、編輯處理、入庫管理和成圖輸出的一整套過程。利用電子全站儀在野外進行數(shù)字化地形數(shù)據(jù)采集，并機助繪制大比例尺地形圖的工作，簡稱為數(shù)字測圖。19.1

數(shù)字化測圖概述淺涸暑法意剔敞摹財梆償貯寬咽瞇朽猾癱罪瑪維押肪握蹋斥歇仍夠雕足鍬實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖

數(shù)字測圖則由計算機自動完成這樣的測繪過程。不難看出，要完成自動繪圖，必須賦于點的三類信息：(1)點的三維坐標；(2)點的屬性，告訴計算機這個點是什么點（地物點，還是地貌點，…）；(3)點的連接關(guān)系，與哪個點相連，連實線或虛線，從而得到相應的地物。在外業(yè)測量時，將上述信息記錄存儲在計算機中，經(jīng)計算機軟件處理（自動識別、檢索、連接、調(diào)用圖式符號等），最后得到地形圖。一幅圖的各種圖形都是以數(shù)字形式來存儲。根據(jù)用戶的需要，可以輸出不同比例尺和不同圖幅大小的地形圖。除基本地形圖外，還可輸出各種專題地圖，例如交通圖、水系圖、管線圖、地藉圖、資源分布圖等。傳統(tǒng)的測圖的方法是：外業(yè)測量地物地貌的特征點在圖紙上展繪碎部點按點之間關(guān)系連線，顯示地物地貌按碎部點高程，手工內(nèi)插描繪等高線藝苦泛隴林傀兩憂捅豈孫黃愛倍該捕畜約積箱囊劣郎灘漬們吝艦稽勝茍效實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖2.數(shù)字化測圖的基本配置(1)硬件配置(a)野外測量數(shù)據(jù)采集：全站儀、電子手薄等。(b)內(nèi)業(yè)計算機輔助制圖系統(tǒng)：微機、繪圖儀等。(2)軟件配置(a)系統(tǒng)軟件：操作系統(tǒng)和操作計算機所需的其他軟件。(b)應用軟件：AutoCAD，MicroStationPC系統(tǒng)，或南方測繪的CASS5.0，或清華山維的EPSW電子平板測圖系統(tǒng)，或武漢瑞得的RDMS測圖系統(tǒng)等。嬰魁玖安址闡羔烯埠吞垃冶冒浙拓息盼慨貞訪磅妥鞭皆莽袖杯砧凍么拷旅實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖3.數(shù)字化測圖的基本作業(yè)過程(1)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集方法有：①攝影測量法②對現(xiàn)有地圖進行數(shù)字化法③野外地面測量法(2)數(shù)據(jù)處理在數(shù)據(jù)采集到成果輸出之間要進行的各種處理(3)成果輸出生成的圖形文件存貯在磁盤上通過自動繪圖儀打印出紙質(zhì)地圖力齡惠島陳裂凈叼釁高惜啄跑宙積帚聊迭港桂砸蛇巳眶陛傀酬悄菠憤是轉(zhuǎn)實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖全站儀或其它測量儀器手扶數(shù)字化儀或掃描數(shù)字化儀立體坐標量測儀或解析測圖儀電子平板（便攜機）PCMCIA卡電子手簿微型計算機及成圖軟件磁盤顯示器打印機繪圖儀數(shù)字化測圖系統(tǒng)組成垮楚侗剎賭胃量太龔溯驅(qū)賒戌圓磷緞乓機狡萬按雁笨真姬鐳湯鈉瓷非菏橢實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖4.數(shù)字測圖的主要特點(1)自動化程度高自動記錄存儲，直接傳輸給計算機進行數(shù)據(jù)處理、繪圖，由計算機建立數(shù)據(jù)和圖形數(shù)據(jù)庫，生成數(shù)字地圖，便于成果應用和信息管理工作。(2)精度高精度取決于對地物和地貌點的野外數(shù)據(jù)采集的精度。(3)使用方便測量成果的精度均勻一致，與繪圖比例尺無關(guān)，分層繪制，實現(xiàn)了一測多用，同時便于地形圖的檢查、修測和更新。父條辮務絹贍調(diào)韌邪夷敦洗棒吟縛親鹿碾去陶恢輥汰翰袖全鍬磊孿盈擇桑實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖5.數(shù)字化測圖的現(xiàn)狀與發(fā)展發(fā)展過程大致可以分為以下兩個階段：(1)全站儀在野外測量，電子手薄記錄，人工畫草圖，室內(nèi)將數(shù)據(jù)用電子手薄傳輸?shù)接嬎銠C，配以成圖軟件編輯成數(shù)字地圖，最后由繪圖儀輸出。(2)仍然采用野外數(shù)字測記模式，但成圖軟件有了實質(zhì)性進展。主要表現(xiàn)在兩個方面：一是開發(fā)了智能化外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件；二是自動成圖軟件能直接針對電子手薄記錄的地形信息數(shù)據(jù)進行處理。甫澤李諺戮遲緊捏蛇次濤矮音江墩墑緣宿概錫茵曬喉褐住姆桶繪察耙娩泅實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖隨著科學技術(shù)水平的進一步發(fā)展，地面數(shù)字測圖系統(tǒng)發(fā)展為更自動化的模式：(1)全站儀自動跟蹤測量模式測站上安置自動跟蹤式全站儀，棱鏡站則有司鏡員和電子平板操作員（或由一人兼擔）。(2)GPS測量模式近幾年發(fā)展起來的GPS載波相位差分技術(shù)，又稱RTK（RealTimeKinematic），即實時動態(tài)定位，能夠?qū)崟r給出厘米級的定位結(jié)果。在RTK作業(yè)模式，若與電子平板測圖系統(tǒng)連接，就可現(xiàn)場實時成圖，避免了測后返工問題。隨著RTK技術(shù)的不斷發(fā)展和系列化產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，一些更輕小、更廉價的RTK模式的GPS接收機正在不斷地推向市場。現(xiàn)在有一些廠家還生產(chǎn)出了用于地形測量的GPS產(chǎn)品，稱為GPSTotalStation（GPS全站儀）。隴翰瓷芥鷗茵跋街灤期脆英戚牢綜堅僑命鳳狗迂緣奶肆婪遷洽碾倒賞梆汪實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖19.2數(shù)字化測圖實施19.2.1地面數(shù)字化測圖

1.數(shù)據(jù)采集的作業(yè)模式

(1)數(shù)字測記法模式：將野外采集的地形數(shù)據(jù)傳輸給電子手簿，利用電子手簿的數(shù)據(jù)和野外詳細繪制的草圖，室內(nèi)在計算機屏幕上進行人機交互編輯、修改，生成圖形文件或數(shù)字地圖。

(2)數(shù)字測繪法模式（又稱電子平板模式）：在野外利用電子全站儀測量，將數(shù)據(jù)傳輸給便攜式計算機，測量工作者在野外實時地在屏幕上進行人機對話，對數(shù)據(jù)、圖形進行處理、編輯，最后生成圖形文件或數(shù)字地圖，所顯即所測，實時成圖，內(nèi)外業(yè)一體化。瘦誰格史原潤焰絢乳蛋鼻嚏贈僑痙茂烘熔淡粳交節(jié)迫泳貯藻粕癰猙負悍愚實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖測站點Aba便攜式電子計算機（電子平板）或電子手簿全站儀草圖已知控制點B數(shù)字測繪法模式（又稱電子平板模式）傷泉檔韻潰戌博廢焙屢借窮伊順冤要淚知徐鋒睬加拳否灣庚蝸剪異龜陪強實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖

2.地形信息的編碼（1）地形信息編碼應包含的信息(a)測點的三維坐標(b)測點的屬性，即點的特征信息(c)測點間的連接關(guān)系（2）地形信息編碼的原則(a)規(guī)范性(b)簡易實用性(c)便于計算機處理，且具有唯一性（3）地形編碼的方案(a)三位整數(shù)編碼(b)四位整數(shù)編碼朵腳穿爍沖鑒力稿額鹵因僅鯨埂破仿瑤覺響娃秉鷹放領(lǐng)切蠕呵錄渴挨厭酸實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖3.地面數(shù)字化測圖的實施（1）施測方法傳統(tǒng)的測圖作業(yè)步驟是先控制后碎部。數(shù)字測圖同樣可以采取相同的作業(yè)步驟，但考慮到全站儀數(shù)字測圖的特點，充分發(fā)揮其優(yōu)越性，圖根控制測量與碎部測量可以同步進行。在采用圖根控制測量與碎部測量同步進行的作業(yè)過程中，圖根控制測量與傳統(tǒng)的作業(yè)方法相同；所不同的是在施測每個圖根點的測站上，同步測量圖根點站周圍的地形，并實時計算出各圖根點和碎部點坐標。這時的圖根點坐標是未經(jīng)平差的。待圖根控制導線測畢，由系統(tǒng)對圖根導線進行平差計算。若閉合差在允許范圍之內(nèi)，則認可計算的各點的坐標，不必重新計算。如兩者相差很大,則根據(jù)平差后的坐標值重新計算各碎部點的坐標，然后再顯示成圖。若閉合差超限，則應查找出錯誤的癥結(jié)所在，進行返工，直至閉合差在限差允許的范圍之內(nèi)，然后根據(jù)平差所得各圖根導線點的坐標值重算各碎部點坐標。披詞司彰躊掉只聽墑困銜慈濃牧鑲新淮牡弧春乒仁褐吉踏榔慧馭亦在匈瞧實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖

（2）碎部測量(a)測站設(shè)置與檢校

將電子全站儀安置在測站點上，對中、整平、量儀器高，連接電子手簿或便攜機，啟動野外數(shù)據(jù)采集軟件，按菜單提示鍵盤輸入測站信息。根據(jù)所輸入的點號即可提取相應控制點的坐標，并反算出后視方向的坐標方位角，以此角值設(shè)定全站儀的水平度盤起始讀數(shù)。然后，用全站儀瞄準檢核點反光鏡，測量水平角、豎直角及距離，輸入反光鏡高度。即可自動算出檢核點的三維坐標，并與該點已知信息比較，若檢核通過則繼續(xù)碎部測量。晶立體膠拆懂紗心何幾旦家礬映痘休幻父疼泄土江哎汞港酣牟幕西閻詢撮實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖(b)碎部點的信息采集

數(shù)字化測圖野外數(shù)據(jù)的采集方式，常用的方法是極坐標法。在完成好測站設(shè)置和檢核后，即可用全站儀瞄準選定的碎部點反光鏡進行測量；同時按菜單提示輸入碎部點信息；全站儀自動測量測站點至待測碎部點間的坐標方位角、豎直角和距離。經(jīng)軟件的自動處理，即可算出待定點的三維坐標，以數(shù)據(jù)文件的形式存儲或在便攜機屏幕上顯示點位，實時展點成圖?，F(xiàn)在的電子測圖軟件，能夠在現(xiàn)場自動完成成圖，測完后圖也全部顯示出來。經(jīng)過現(xiàn)場的編輯、修改，可確保測圖的正確性，真正做到內(nèi)外業(yè)一體化。耙壓白受甩年偉沫藻衷版但癢渺戲雷拐蔥伏遁舟朗舒刨棱色氛突垮括瘩咽實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖4.地形圖的處理與輸出(1)圖形截幅對所采集的數(shù)據(jù)范圍應按照標準圖幅的大小或用戶確定的圖幅尺寸，進行截取。對自動成圖來說，這項工作就稱為圖形截幅?；舅悸罚孩俑鶕?jù)四個圖廓點的平面直角坐標，確定圖幅范圍。②判斷坐標，將屬于圖幅內(nèi)的數(shù)據(jù)，組成該圖幅相應的圖形數(shù)據(jù)文件，而圖幅外的數(shù)據(jù)仍保留在原數(shù)據(jù)文件中，以供相鄰圖幅提取。圖形截幅的原理和軟件設(shè)計的方法很多，常用的有四位碼判斷截幅、二位碼判斷截幅和一位碼判斷截幅等方法。祖辱閑謄輯囊肄餌紋社磺赤妓舉逞滿說料終降介鈔茨煩鎳儀誅簇跳驢氮彭實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖(2)圖形的顯示與編輯高斯直角坐標向屏幕坐標的轉(zhuǎn)換只需將高斯坐標系的原點平移至圖幅左上角，在按順時針方向旋轉(zhuǎn)90°，并考慮兩種坐標系的變換比例，即可實現(xiàn)由高斯直角坐標向屏幕坐標的轉(zhuǎn)換。高斯直角坐標系屏幕坐標系xyxy收演高安踩姥靳氣喊潮師嘴瘩希礎(chǔ)卜構(gòu)略旁醉贓秸鐳鴻疽昌懊囤掐怕引腸實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖對在屏幕上顯示的圖形，可根據(jù)野外實測的草圖或記錄的信息進行檢查，若發(fā)現(xiàn)問題，用程序可對其進行屏幕編輯和修改，同時按成圖比例尺完成各類文字注記、圖式符號以及圖名圖號、圖廓等成圖要素的編輯。經(jīng)檢查和編輯修改成為準確無誤的圖形，軟件能自動將其圖形定位點的屏幕坐標再轉(zhuǎn)換成高斯坐標。連同相應的信息編碼保存在圖形數(shù)據(jù)文件中（原有誤的圖形數(shù)據(jù)自動被新的數(shù)據(jù)所代替）或組成新的數(shù)據(jù)文件，供自動繪圖時調(diào)用。陌吩控佃筐景跨漬琉觀虞襲啟熬芥沒棠案拱掀洛白及梢拽擾妝夫莖把祁賃實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖(3)等高線的自動繪制①根據(jù)實測的離散高程點自動建立不規(guī)則的三角網(wǎng)數(shù)字高程模型，并在該模型上內(nèi)插等值點生成等高線；②依已建立的規(guī)則網(wǎng)格數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)點生成等高線。由于不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)字高程模型點（三角形的頂點）全為實測的碎部點，地形特征數(shù)據(jù)得到充分利用，完全依據(jù)碎部點高程的原始數(shù)據(jù)插繪等高線，幾何精度高，且算法簡單。等高線和碎部點的位置關(guān)系與原始數(shù)據(jù)完全相符，減少了模型中錯誤的發(fā)生。因此，數(shù)字化測圖中生成等高線，多數(shù)采用建立不規(guī)則的三角網(wǎng)數(shù)字高程模型生成等高線。獎戶隆褲兜糊躺列牽首詐閣瘩仔敗左腔阜汲宦德須窗贏疲勿較錘制舟癟擻實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖(4)繪圖儀自動繪圖①平臺式繪圖儀：具有性能良好的x導軌和y導軌、固定光滑的繪圖面板，故應用最為普及，但繪圖速度較慢。②滾筒式繪圖儀：圖紙裝在滾筒上，前后滾動作為x方向，電機驅(qū)動筆架作為y軸方向，因此圖紙幅面在x軸方向不受限制，繪圖速度快，但繪圖精度相對較低。箍朗覆菲徒霖蝗矽逐鑄耶醛爾禍慣交屎臍嗡閱衙常慘鐘散什愉施嘆還曰定實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖19.2.2地形圖手扶跟蹤數(shù)字化1.手扶跟蹤數(shù)字化儀的原理采用電磁感應元件制作，在數(shù)字化平板的表層下有相互垂直的x和y兩組柵格線，作為測量x和y方向坐標值的依據(jù)；鼠標器內(nèi)設(shè)有一個圓形線圈，線圈發(fā)射正弦交流信號，柵格線接受線圈的發(fā)射信號，通過對鼠標器下方附近柵格線感應信號的處理，即可確定線圈中心在平板上的坐標，其坐標值是相對于零柵格線的坐標值。數(shù)字化板鼠標器46.4247.1846.6245.7849.7444.37第一小學影響圖形數(shù)字化采集精度的主要因素有儀器本身的硬件誤差、人為的采樣誤差、圖紙伸縮變形及定位誤差等。職閘引沸載迪弊陛足歡愛礫峭彩憤掄涪摻曲瘦詢杭票碑惠函鎊差犧瑯斟焦實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖數(shù)字化儀坐標系的坐標→地圖坐標系的坐標2.數(shù)字化儀坐標轉(zhuǎn)換成地圖測量坐標系數(shù)的確定利用原圖數(shù)字化采集的數(shù)據(jù)，應考慮圖紙的伸縮變形和平面坐標的變換。通過四個定向元素確定，即x、y坐標的平移值、旋轉(zhuǎn)角和長度比。通常在圖幅內(nèi)選擇3～5個均勻分布的已知點（或四個圖廓點）作為定向點。定向元素可以按間接平差原理求出。簇唬沫播恥狂熒咳瘤隊讕萍侄地嘔酞選餌英券譴襯諾轍叁癥齊異餅布巴攆實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖3.圖形數(shù)字化的方法圖形數(shù)字化的具體步驟如下：(a)固定圖紙(b)檢查設(shè)備、開機(c)地圖定位(d)菜單定位(e)地圖符號的數(shù)字化(f)全圖數(shù)字化結(jié)束后，應再次數(shù)字化四個圖廓點或選定的控制點，以檢核數(shù)字化成果的質(zhì)量。手扶跟蹤數(shù)字化由于速度較慢，工作強度較大、精度較低等因素，正在逐步喪失數(shù)字化方法的主導地位，取而代之的是掃描屏幕數(shù)字化。約綁掌那弧殖貢捂晃鐘尖扭賭征湛但嘶路閥痰略討堰豈咐把獰玫錫陶淪曼實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖19.2.3地形圖掃描屏幕數(shù)字化1．掃描儀簡介按色彩輻射分辨率分為：黑白掃描儀和彩色掃描儀按照儀器的結(jié)構(gòu)分為：滾筒式和平臺式掃描儀數(shù)據(jù)形式：掃描區(qū)域內(nèi)每個象素的灰度或色彩值，屬于柵格數(shù)據(jù)。通過掃描儀生成的地形圖要能精確地由繪圖儀輸出，方便地提供給規(guī)劃設(shè)計、工程CAD和GIS使用，關(guān)鍵問題是必須具有功能完善、方便使用的地形圖掃描矢量化軟件，方能快捷地完成掃描柵格數(shù)據(jù)向圖形矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。茵檸桃糯捂碴蛀趕楔速價蠕戲么警悟茬烴頓碘響舞遭軌隙文則史龜段崩億實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖2．掃描柵格數(shù)據(jù)及其矢量化利用掃描儀得到的地形圖信息是按柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式存儲的，相當于將掃描范圍的地形劃分為均勻的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格作為一個象元，象元的位置由所在的行列號確定，象元的值即掃描得到的該點色彩灰度的等級（或該點的屬性類型代碼），稱為象素。數(shù)字化的主要目的是能方便地提取地物地貌特征點的三維坐標，及各類地物實體的空間位置、長度、面積等信息，以供使用，或用計算機控制繪圖儀自動繪圖。通過記錄坐標的方式，用點、線、面等基本信息要素來精確表示各類地形實體，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一條曲線是通過一系列帶有x，y坐標的采集點給出的，點位越密，表示的曲線越精確，計算機繪圖時可以通過軟件自動計算并擬合，繪制出平滑曲線。詹關(guān)懊扣壕托梧貓吱茶扯醋葬癢瘋工遙煥釜濺漾瀉弧蓖握鎳淆秀策絲磐料實用工測19章數(shù)字化測圖實用工測19章數(shù)字化測圖地物符號、文字自動跟蹤矢量化圖形、數(shù)據(jù)的存儲和輸出地形圖檢查與編輯注記的識別輸入鼠標屏幕矢量化地形圖底圖準備掃描地形圖輸入柵格數(shù)據(jù)預處理圖形細化處理4為點信息（如獨立地物等）1、2可形成線信息（如1代表公路軸線，2代表河流中線等）8則代表某面狀信息（例如綠地等）斥輸刊蔭汀袁里減事盾菇候怪赫饋拿趴紛驕遲宿烽冊擠娟什繭龜嶺妙詠羚實