82野外数据采集

8.2野外数据采集数字测图作业通常分为野外数据采集和内业数据处理编辑两大部分。野外数据采集通常利用全站仪或RTKGPS接收机等测量仪器在野外直接测定地形特征点的位置，并记录地物的连接关系及其属性，为内业成图提供必要的信息，它是数字测图的基础工作，直接决定成图质量与效率。8.2.1数据编码野外数据采集仅仅采集碎部点的位置(点的坐标信息)是不能满足计算机自动成图要求的，还必须将地物点的连接关系和地物诚性信息(地物类别)记录下来。通常是用按一定规则构成的符号串来表示地物属性和连接关系等信息，这种有一定规则的符号串称为数据编码。数据编码的基本内容包括：地物要素编码(或称地物特征码、地物属性码、地物代码)、连接关系码(或连接点号、连接序号、连接线型)、面状地物填充码等。一、国家标准地形要索分类与编码按照《1：5001：1OOO1：2000外业数字测图规程》(GB/T14912—2005)的规定，野外数据采集编码的总形式为：地形码+信息码。地形码是表示地形图形要素的代码。在《基础地理信息要素分类与代码》(GB/T13923—2006)和《城市基础地理信息系统技术规范》(CJJ100—2004)中对比例尺为1：500、1：1000、1：2000的代码位数的规定是6位十进制数字码，分别为按数字顺序排列的大类、中类、小类和子类码，具体代码结构如图8-16所示。左起第一位为大类码；第二位为中类码，是在大类基础上细分形成的要素码；第三、第四位为小类码，是在中类基础上细分形成的要素码；第五、第六位为子类码，是在小类基础上细分形成的要素码。代码的每一位均用0〜9表示，例如对于大类：1为定位基础(含测量控制点和数学基础)；2为水系；3为居民地及设施；4为交通；5为管线；6为境界与政区；7为地貌；8为植被与土质。表8-1为8个大类中大比例尺成图中基础地理信息要素部分代码的示例。图8-16碎部点编码规则表8-11：500、1：1000、1：2000基础地理信息要素部分代码Xmap数字测图系统的编码是在《基础地理信息要素数据字典第1部分：1：5001：10001：2000基础地理信息要素数据字典》(GB/T20258.1—2007)7位编码方式的基础上，扩展了一位的编码，这扩展用来表示要素的表示方法。Xmap的编码统一为8位数字，即前六位要素分类代码+第七位图形代码+第八位要素表示方法。要素的表示方法如下：1．点要素的表示方法点要素的表示有三种形式：标注点、定位点、有向点。标注点指无实体对应的点要素的表现形式，如高程点、比高点、特殊高程点等。定位点指有实体对应的点要素的表现形式，如灯塔、盐井等。有向点指具有方向性的点要素的表现形式，如泉、里程碑等。应在属性表中定义“方向”属性项。2．线要素的表示方法线要素的表示有三种形式：线、中心线、有向线。线指无实体对应的线要素的表现形式，如等高线、地类界、境界线等。中心线指有实体对应的线要素的表现形式，如地铁、机耕路、溜索桥、隧道等。有向线指具有方向性的线要素的表现形式，是要求依照一定方向采集的线，如单线河、田坎／路堑／沟堑／路堤、自然文化保护区界等。3．面要素的表示方法面要素的表示有两种形式，轮廓线构面和范围线构面。轮廓线构面用于表示具有明确边界的面要素，如单幢房屋。范围线构面用于表示不具有明确边界的面要素，如危险海区、自然、文化保护区域等。4．复合要素的表示方法复合要素由点、线、面或辅助制图的点、线、面组合而成，如珊瑚滩的表示由面和辅助制图的线组合而成。二、全要素编码方案全要素编码通常是由若干个十进制数组成，其中每一位数字都按层次分，都具有特定的含义。有的采用五位，有的采用六位、七位、八位，甚至十一位编码的都有。各种编码都有各自的特点，但一般都是用其中三位表示地物编码，其他是将一些不是最基本的、规律的连接及绘图信息都纳入编码。如五位数字编码规定，前三位为整数，后两位为小数。整数为地物编码，且自定义地物的类别，如把常用的地物分为点、建筑物、圆形物、地面线状地物、地上(高空)线状地物及独立地物六大类；二位小数则用来进一步说明地物的方向或流向、楼层等。如CASS数字测图系统的编码主要参照《1：5001：10001：2000地形图图式》(GB/T7929—1995)的章节号为所有的地形符号进行了编码。编码统一为6位数字，其规则是“1(或2、3)+图式序号+顺序号+次类号”。其中3〜9章的内容第一位数字为1，10〜12章的内容第一位数字为2，对于地籍测量的内容第一位数字为3；“图式序号”指GB/T7929—1995版中符号的章节号(去除点)，如三角点章节为3.1.1，则其图式序号为311，示坡线的章节号为10.1.3，则其图式序号为013；“顺序号”为此类符号顺序号，从零开始；“次类号”指同一图式章节号中不同图式符号，从零开始。如简单房屋、陡坎(未加固)、水井在图式上的章节号分别为4.1.2，10.4.2，8.5.1，CASS赋予它们的编码分别为141200，204201，185102。因为在图式的8.5.1下又将水井划分为依比例尺的水井和不依比例尺的水井，所以CASS依比例尺的水井编号为185101，不依比例尺的水井编号为185102。对于有辅助符号位的编码，在其骨架线编码后加“-顺序号”，如围墙辅助符号位的边线编码为144301-1，围墙辅助符号位的短线编码为144301-2。全要素编码方式的优点是各点编码具有唯一性，计算机易识别与处理，但外业直接编码输入较困难。目前多数测图系统采用图标菜单自动给出地形符号编码，即选定屏幕菜单的绘图图标，就给定了对应的地形符号编码。三、简编码方案由于国家标准地形要素分类与编码推出得比较晚，且记忆与使用不方便，目前的数字测图系统多采用以前各自设计的编码方案，其中简编码就是比较实用易行的方案。简编码是在野外作业时仅输入简单的提示性编码，经内业简码识别后，自动转换为程序内部码。南方CASS测图系统的有码作业模式，是一个有代表性的简码输入方案。CASS系统的野外操作码(也称为简码或简编码)可区分为类别码(表8-2)、关系码(表8-3)和独立符号码(表8-4)3种，每种只由1〜3位字符组成。其形式简单、规律性强、易记忆，并能同时采集测点的地物要素和拓扑关系，能够适应多人跑尺(镜)、交叉观测不同地物等复杂情况。1．类别码类别码(亦称地物代码或野外操作码)如表8-2所示，是按一定的规律设计的，不需要特别记忆。有1〜3位，第一位是英文字母，大小写等价，后面是范围为O〜99的数字，如代码F0，F1，F2，…，F6分别表示坚固房，普通房，一般房屋……简易房。F取“房”字的汉语拼音首字母，0〜6表示房屋类型由“主”到“次”。另外，KO表示直折线型的陡坎，UO表示曲线型的陡坎；Xl表示直折线型内部道路，Ql表示曲线型内部道路。由U、Q的外形很容易想象到曲线。类别码后面可跟参数，如野外操作码不到3位，与参数间应有连接符“—”，如有3位，后面可紧跟参数，参数有下面几种：控制点的点名、房屋的层数、陡坎的坎高等，如Y012.5表示以该点为圆心，半径为12.5m的圆。表8-2类别码符号及含义2．关系码关系码(亦称连接关系码)，共有4种符号：“+”、“-”、“A$”和“P”配合来描述测点间的连接关系。其中“+”表示连接线依测点顺序进行；”-”表示连接线依测点相反顺序进行连接，“P”表示绘平行体；“A$”表示断点识别符，如表8-3所示。表8-3连接关系码的符号及含义3．独立符号码对于只有一个定位点的独立地物，用AXX表示，如表8-4所示，如A14表示水井，A70表示路灯等。表8-4部分独立地物(点状地物)编码及符号含义四、其他编码方案块结构编码将整个编码分成几个部分，如分为点号、地形编码、连接点和连接线型四部分，分别输入。其中，地形编码是参考图式的分类，用3位整数将地形要素分类编码。每一个地形要素都赋予一个编码，使编码和图式符号一一对应。如：100代表测量控制点类；104代表导线点；200代表居民地类，又代表坚固房屋；210代表建筑中的房屋。清华山维的EPSW测绘系统就是采用这种数据编码。由于每个测点都要输入地形编码，需要绘图员较熟练记住地形编码，这给绘图员带来一定困难(尽管采用了“无记忆编码”输入法)二维编码方案是在GB/T14804—1993规定的地形要索代码的基础上进行了扩充，以反映图形的框架线、轴线、骨架线、标识点(Label点)等。它对地形要素进行了更详细的描述，一般由6〜7位代码组成。二维编码没有包含连接信息，连接信息码由绘图操作顺序反映，二维编码数位多，观测员很难记住这些编码，故广州开思SCSG2000测图系统的电子平板采用无码作业。测图时对照实地现场利用屏幕菜单和绘图专用工具或用鼠标提取地物属性编码，绘制图形。8.2.2测图前的准备工作测图前的准备工作主要有：控制测量、仪器器材与资料准备、测区划分、人员配备等。一、控制测量数字测图既可采用传统的先控制测量后碎部测图、从整体到局部的作业方法，也可采用图根控制测量与碎部测量同步进行的“一步测量法”。但对于大面积的高等级控制测量，一般仍遵循从整体到局部、分级布设、逐级加密的测量原则。控制测量包括平面控制测量和高程控制测量。其作业方法、精度要求与白纸测图法中的控制测量基本相同。由于数字测图主要采用全站仪采集数据，测站点到地形点的距离即使1km，也能保证测量精度，故对图根点密度要求已不很严格，大大低于白纸测图的要求，一般以在500m以内能测到碎部点为原则。通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些。在实际作业中，采用全站仪采集数据，通常用“辐射法”直接测定图根控制点。辐射法就是在某一通视良好的等级控制点上安置全站仪，用极坐标测量方法，按全圆方向观测方式直接测定周围几个图根点坐标，点位精度可在1cm以内。该法最后测定的一个点必须与第一个点重合，以检査仪器是否变动。重合误差应小于图根点精度。另外，对于小面积或局部区域，有些数据采集软件有“一步测量法”功能，不需要单独进行图根控制测量，这样在一定程度上提高外业的工作效率，如图8-17所示，A，B，C，D为已知点，1，2，3…为图根导线，1'，2'，3'…为碎部点，一步测量法作业步骤如下：(1)全站仪置于B点，先后视A点，再照准1点测水平角、垂直角和距离，可求得1点坐标。(2)不搬运仪器，再施测B站周围的碎部点1'，2'，3'…。根据B点坐标可得到碎部点的坐标。(3)B站测量完毕，仪器搬到1点，后视B点，前视2点，测角、测距，得2点坐标(近似坐标)，再施测1点周围碎部点，根据1点坐标可得周围碎部点坐标(近似坐标)。同理，可依次测得各导线点坐标和该站周围的碎部点坐标，但要注意及时勾绘草图、标注点号。(4)待测至C点，则可由B点起至C点的导线数据计算附合导线闭合差，并对导线进行平差处理，然后利用平差后的导线坐标，再重新改算各碎部点的坐标。图8-17一步测量法二、仪器器材与资料准备实施数字测图前，应根据作业单位的具体情况和相应的作业方法准备好仪器、器材、控制成果和技术资料。仪器、器材主要包括全站仪、对讲机、充电器、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆、反光棱镜、皮尺或钢尺、草图本、工作底图等。出测前应为全站仪、对讲机充足电。目前数字测图系统在野外进行数据采集时，若采用测记法时要求绘制较详细的草图。绘制草图采取现场绘制，也可以在工作底图上进行，底图可以用旧地形图、晒蓝图或航片放大影像图。在数据采集之前，最好提前将测区的全部已知成果输入电子手簿、全站仪或便携机，以方便调用。若采用简码作业或者电子平板测图，可省去绘制草图。三、测区划分为了便于多个作业组作业，在野外采集数据之前，通常要对测区进行“作业区”划分。数字测图不需按图幅测绘，而是以道路、河流、沟渠、山脊线等明显线状地物为界，将测区划分为若干个作业区，分块测绘。对于地籍测量来说，一般以街坊为单位划分作业区。分区的原则是各区之间的数据(地物)尽可能地独立(不相关)。对于跨区的地物，如电力线等，应测定其方向线，供内业编绘。四、人员配备一个作业小组