《数字化测图》电子课件

主要内容任务1数字测图技术与原理任务2地形图基本知识任务3全站仪(RTK)数字测图任务4Cass软件操作课题1.数字测图的概念课题2.数字测图的作业过程课题3.数字测图的作业模式课题4.数字测图的特点任务1数字测图技术与原理课题1数字测图的概念一、基本概念数字化测图是以计算机为核心，在外连输入输出设备、硬件、软件的条件下，通过计算机对地形空间数据进行处理得到数字地图，需要时也可用数控绘图仪绘制所需的地形图或各种专题地图。广义的数字化测图又称为计算机成图，主要包括：地面数字测图、地图数字化成图、航测数字测图、计算机地面制图。在实际工作中，大比例尺数字化测图主要指野外实地测量即地面数字测图，也称野外数字化测图。数字化测图就是采集的各种有关的地物和地貌信息转化为数字形式，通过数据接口传输给计算机进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时电子计算机的图形输出设备(如显示器、绘图仪)绘出地形图或各种专题地图。目前数据采集的方法主要由野外地面数据采集法、原图数字化法、航片数据采集法。二、数字测图原理数据采集定位信息特征信息数据传输数据处理屏幕编辑数据输出三、数字测图系统以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、处理、绘图、输出、管理的测绘系统。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出3部分组成。地形数据采集(硬、软件)数据处理与成图(硬、软件)成果与图形输出(硬、软件)利用全站仪、GPS等获取地形数据的采集。再利用计算机传输软件将数据从外业采集设备中传输下来，利用数据处理软件、图形编辑软件完成地形数据的处理及图形的编辑，最后利用绘图仪等设备进行图形的输出。四、地图图形的描述一切地图图形可以描述为点、线、面三种图形要素。测量的基本工作是测定点位。数字测图必须采集的绘图信息：点的定位信息、连接信息、属性信息(定性、定量)。五、地图图形的数据格式基本上可分为两大类：矢量结构和栅格结构。两类结构都可用来描述地理实体的点、线、面三种基本类别。1.栅格数据结构(1)定义：栅格结构是最简单、最直接的空间数据结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素由行、列定义，并包含一个代码表示该像素的属性类型与量值或仅仅包括指向其属性记录的指针。因此，栅格结构是以规则的阵列来表示空间地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。如图所示，在栅格结构中，点用一个栅格单元表示；线状地物沿线走向的一组相邻栅格单元表示，每个栅格单元最多只有两个相邻单元在线上；面或区域用既有区域属性的相邻栅格单元的集合表示，每个栅格单元可有多于两个的相邻单元同属一个区域。遥感影像属于典型的栅格结构，每个像元的数字表示影像的灰度等级。面线点(2)图形表示在栅格结构中，地表被分成相互邻接、规则排列的矩形方块(特殊的情况下也可以是三角形或菱形、六边形等)，每个地块与一个栅格单元相对应。也就是说栅格结构用密集正方形(或三角形，多边形)将地理区域划分为网格排列。位置由行、列号定义，属性为栅格单元的值。点：由单个栅格表达。线：由沿线走向有相同属性取值的一组相邻栅格表达。面：由沿线走向有相同属性取值的一片栅格表达。2.矢量图形表示离散点坐标(x,y)有序几何。矢量结构是通过记录坐标的方式来表示点、线、面等地理实体。六、数字测图需要解决的问题1.采集的数字或图形信息为计算机识别2.由计算机按照一定的要求对这些信息进行一系列处理3.经过处理的数字和文字转换成图形，由屏幕输出或绘图仪输出各种所需的图形。4.按照一定的要求自动化实现图形数据的应用问题。课题2数字测图的作业过程一、数字测图基本过程地形数据采集(硬、软件)数据处理与成图(硬、软件)成图与图形输出(硬、软件)数字测图基本过程数字化测图由于数据的来源不同，采集的仪器和方法也不同，但不管测绘哪种数字图，都必须包括数据采集、数据处理和图形输出三个基本阶段。二、数据采集1、野外数据采集用于没有底图的地区，用全站仪、GPS接收机等测量仪器野外进行实地测量，精度最高，费用也高。根据仪器的不同分为大地测量仪器法和GPS接收机采集法。(1)大地测量仪器法即通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量仪器实现碎部点野外数据采集。(2)GPS接收机采集法即通过GPS接收机采集野外碎部点的信息应用前景广泛。2.原图数字化法以旧的地形图为地图，进行数字化。数字化的方法有两种：(1)跟踪数字化用数字化仪对原图的地形特征点逐点进行跟踪采集，将数据自动传输到计算机，处理成数字地形图的过程。它的精度比较低，现在几乎不再使用。(2)扫描数字化用扫描仪扫描原图，将数据输入计算机，存储、处理并可再回放成图。扫描数字化仪有平台仪和滚动式两种。它比使用手扶数字化仪数字化的精度要高，故在地形图数字化生产中常用之。3.航片数据采集以航空相片作数据源，在解析测图仪或立体量测仪采集地形特征点。三、数据处理四、成果输出输出图形是数字测图的主要目的，通过对图层的控制，可以编制和输出各种专题地图(包括平面图、地籍图、地形图、管网图、带状图、规划图等)，以满足不同的用户需求。侧记式电子平板式课题3数字测图的作业模式根据设备、软件、作业等不同大致细分为以下7种模式：1、“全站仪+电子手簿”测图模式2、“普通经纬仪+电子手簿”测图模式3、“平板仪测图+数字化仪”测图模式4、地图数字化测图模式5、测站电子平板模式6、镜站遥控电子平板测图模式各种作业模式的硬件连接方式和数据输出方式如图：课题4数字测图的特点1.测图作业实现自动化和智能化2.测图精度高3.测图作业劳动强度小4.图形实现数字化5.便于图件的更新和修补6.避免图纸伸缩引起的误差7.可以多种形式输出成果8.方便成果的深加工利用9.便于保存和管理10.易于发布和实现远程传输12.可作为GIS的重要信息源一、全站仪自动跟踪模式二、GPS测量模式GPS美国全球卫星定位系统，它是美国组织研制的用于军事上的导航定位设备。它定位方法灵活、方便、精度较高，目前应用非常广泛。随着科技的发展，GPS技术将在普通测量与工程测量中得到进一步的普及应用。近些年推出的GPS实时动态定位技术(RTK)，能够及时提供测点的三维坐标成果。若现场连接电子平板测图系统就可实时成图，实现一步测图。极大的提高开阔地区野外测图的准确性和劳动效率。RTK测量原理图三、3S与4D技术1、3S技术简介全球定位系统(GPS)遥感技术(RS)地理信息系统(GIS)地理信息系统是一种基于空间信息的技术手段，它萌芽于20世纪60年代初，是一种兼容存储、管理、分析、可视化表达各种空间地理数据等功能为一体的集成化计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。2、4D技术简介数字高程模型(DEM)数字正射影像(DOM)数字栅格地图(DRG)数字线划地图(DLG)DEM—可以转换等高线图、坡度图、断面图、透视图等，用于体积、面积、空间距离等。DOM—扫描处理的数字化影像，具有现势性和完善性。DLG—地形图或专题图经扫描，形成的矢量数据文件。DRG—模拟地形图的数字形式，形成的栅格数据文件。任务2地形图基本知识一、地形图基本概念地球表面复杂多样的形体，归纳起来可分为地物和地貌两大类。凡地面各种固定性的物体，如道路、房屋、铁路、江河、湖泊、森林、草地及其他各种人工建筑物等，均称之为地物。地表面的各种高低起伏形态，如高山、深谷、陡坎、悬崖峭壁和雨裂冲沟等，都称之为地貌。地形是地物和地貌的总称。地形图是按照一定的数学法则，运用符号系统表示地表上的地物、地貌平面位置及基本的地理要素且高程用等高线表示一种普通地图。地形图的内容丰富，归纳起来大致可分为三类：数学要素，比如比例尺、坐标格网；地形要素，即各种地物、地貌；注记和整饰要素，包括各类注记、说明资料和辅助图表。二、比例尺及比例尺精度1.比例尺的概念图上任一线段d与地上相应线段水平距离D之比，称为地形图的比例尺。2.比例尺的种类（1）数字比例尺用分子为1的分数式来表示的比例尺，称为数字比例尺，即式中：M称为比例尺分母，表示缩小的倍数。M愈小，比例尺愈大，图上表示的地物地貌愈详尽。通常把1:500，1:1000，1:2000，1:5000、1:10000的比例尺称为大比例尺，1:25000，1:50000，1:100000的称为中比例尺，小于1:100000的称为小比例尺。建筑类专业通常使用大比例尺地形图。（2）图示比例尺为了避免或减少由图纸伸缩而产生的误差，通常在地形图下方绘制图示比例尺，通过量取地形图上两点间的距离和图示比例尺相比较就可以确定实际地面两点间的距离。如图8-2所示为1:2000的图示比例尺，取图上2cm线段长度为比例尺的基本单位，即每一基本单位代表地面实地长度40m，再将左端的一基本单位分为20等份（或10等份），每等份的长度相当于地面上2m。3.比例尺精度正常人眼在图纸上能辨认的最小长度通常认为0.1mm，那么图上0.1mm所表示的实地水平距离，称为比例尺精度。即比例尺精度在测量工作中主要有两个用途：一是根据比例尺精度，可以在测图时确定量距的精确程度。例如，1:1000地形图的比例尺精度为0.1m，测图时量距的精度只需0.1m，小于0.1m的距离在图上表示不出来。二是当设计规定了需在图上表示实地最短距离时，根据比例尺精度可以确定测图的比例尺。例如，欲表示实地最短线段长度为0.5m，根据比例尺精度可推出测图比例尺不得小于0.1÷（0.5×1000）=1:5000。比例尺愈大，采集的数据信息愈详细，精度要求就愈高，测图工作量和投资往往成倍增加，因此使用何种比例尺测图，应从实际需要出发，不应盲目追求更大比例尺的地形图。4.比例尺精度相当于图上0.1mm的实际水平距离为比例尺精度。根据比例尺精度，课参考决定：(1)按工作需要，多大的地物须在图上表示出来或测量地物要求精度到什么程度，由此可参考决定测图的比例尺。(2)当测图比例尺决定之后，可以推算出测量地物时应精确到什么程度。三、地形图符号地形图上的地物和地貌都采用符号表示。为了测图和用图，我国颁布实施了《国家基本比例尺地图图式》，用统一的地图图式符号来表示地物和地貌。它是测图和用图的重要依据。1.地物符号在地形图上表示各种地物的形状、大小和它们位置的符号，称为地物符号，主要包括测量控制点、水系、居民地及设施、交通、管线、境界等。根据地物的特性、用途、形状大小和描绘方法的不同，地物符号分为比例符号、非比例符号、半比例符号和注记符号。（1）比例符号地物依比例尺缩小后，其长度和宽度能依比例尺表示的地物符号。如房屋、花园、草地等，此类地物的形状和大小均按测图比例尺缩小，并用规定的符号绘在图纸上，用比例尺符号表示，如图。比例符号（2）非比例尺符号地物依比例尺缩小后，其长度和宽度不能用比例尺表示，这样的地物符号称为非比例尺符号。如烟囱，窨井盖、测量控制点等。这些地物，轮廓较小，无法将其形状和大小按比例缩绘到图上，但地物又非常重要，因而采用非比例尺符号表示。非比例尺符号只表示地物的中心位置，而不能反映地物实际的大小。如图所示。非比例尺符号（3）半比例尺符号地物比例尺缩小后，其长度能按比例尺而宽度不能按比例尺表示的地物符号称为半比例尺符号。半比例尺符号一般用来表示线状地物，因此也常被称为线性符号。比如对一些带状狭长地物，如管线、公路、铁路、河流、围墙、通讯线路等，长度可按比例尺缩绘，而宽度按规定尺寸绘出，如图所示。半比例尺符号的中心线代表地物的中心线位置。半比例尺符号（4）地物注记地物注记就是用文字、数字或特有符号对地物加以说明。如城镇、工厂、河流、道路的名称；桥梁的长宽及载重量；江河的流向、流速及深度；道路的去向及森林、果树的类别等，如图所示。地物注记符号2.地貌符号地貌是指地球表面高低起伏形态，如高山、平原、丘陵、洼地等。在图上表示地貌的方法很多，而测量上常用等高线来表示地貌，因为等高线不仅能表示出地面的高低起伏形态，还能表示出地面的坡度和地面点的高程，如图所示。某地区地貌（1）等高线的概念等高线指的是地