项目一数字化测图(绪论部分)

数字化测图----数字化测图概述项目一：§数字化测图分类§数字化测图§基本思想§数字化测图的特点§作业流程§地面数字化测图发展概况与展望§3S与4D技术数字化测图的分类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、计算机地图制图。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。数字化测图概述大比例尺数字化测图是近几年随着电子计算机、地面测量仪器、数字测图软件和GIS技术的应用而迅速发展起来的全新内容，广泛用于测绘生产、土地管理、城市规划等部门，并成为测绘技术变革的重要标志。大比例尺数字化测图技术逐步替代传统的白纸测图，促进了测绘行业的自动化、现代化、智能化。测量的成果不仅有绘在纸上的地形图，还有方便传输、处理、共享的数字信息，即数字地形图，它将为信息时代地理信息的发展产生积极的意义。数字测图作为一种全解析机助测图方法，与模拟测图相比具有显著优势和发展前景，是测绘发展的技术前沿。1数字化测图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。数字化测图二、数字化测图的作业过程1.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接收机或其它测量仪器实地测量。精度最高，费用也高。（2）摄影和遥感数据采集（3）底图数据采集：以旧的地形图为底图，进行数字化。数字化测图2.数据处理利用测绘成图软件对数据进行处理，绘制数字地形图。3.数据输出利用打印机、绘图仪等绘图设备输出地形图图纸，或用刻录机存储为数据光盘。数字化测图二、作业准备全站仪野外数据采集控制测量碎部点采集1.作业组组织观测员1人绘草图领镜员1人跑镜员1~2人数字化测图2、准备作业（1）仪器、器材：全站仪、对讲机、电子手簿、备用电池、内存卡、花杆、反光棱镜、皮尺等。（2）成果、资料：控制测量成果、绘制草图所需的资料。3、熟悉测量仪器4、计算机与软件数字化测图四、作业计划与实施数字化测图分为草图法和编码法两种。（一）数据采集1、外业测量以控制点为测站和后视点，测量测站点周围碎部点的平面位置和高程，并存储在全站仪内存中，同时绘制出测区草图。数字化测图外业数据采集的注意事项：（1）要根据绘图软件的要求进行数据采集。（2）测等高线点时，除了测量地形特征点外，还要根据测点的密度要求尽量多测一些加密点。（3）能够测量的点尽量用仪器实测，实在无法测到的点尽量通过实地用皮尺量取。（4）尽量在测站的可视范围内进行数据采集、通视不良好地区，则引点到附近设站进行数据采集。（5）观测员应随时与绘图领镜员核对点号，确保草图上的点号与全站仪内存中的点号一致。数字化测图2.数据传输3.坐标数据格式转换（1）南方CASS软件坐标数据格式扩展名：DAT格式：点号，编码，Ｙ，Ｘ，Ｈ（２）全站仪坐标数据格式点号，Ｘ，Ｙ，Ｚ，编码（３）坐标数据格式转换数字化测图的基本思想传统的地形测图（白纸测图）是将测得的观测值用图解的方法转化为图形，这一转化过程几乎都是在野外实现的，即使是原图的室内整饰一般也要在测区驻地完成。另外白纸测图一纸难载诸多图形信息，变更修改也极不方便，实在难以适应当前经济建设的需要。数字化测图则不同，它希望尽可能缩短野外的作业时间，减轻野外的劳动强度，将大量的手工操作转化为计算机控制下的机械操作，不仅减轻了劳动强度，而且不会损失应有的观测精度。数字化测图就是将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，需要时由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图图形。这就是数字化测图的基本思想。P2图1-1是数字化测图的运行示意框图绘草图数据采集点位信息特征信息数据传输数据处理地貌模型地物模型屏幕编辑存盘地图绘图文件数字化测图的特点1、点位精度高传统的经纬仪配合平板、量角器的图解测图方法，其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差；测定地物点的视距误差和方向误差；地形图上地物点的刺点误差等影响。实际的图上点位误差可达到±0.47mm。如在1：500的地籍测量中，测绘房屋时视距的读数精度就不够，要用皮尺或钢尺量距，用坐标法展点。普及了红外测距仪和电子速测仪，虽然测距和测角的精度大大提高，但是若配合经纬仪测绘法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高。也就是说无论怎样提高测距和测角的精度，由于图解地形图的精度不高，浪费了应有的精度。这就是白纸测图致命的弱点。数字化测图则不同，若距离在300m以内时测定地物点误差约为±15mm，测定地形点高程误差约为±18mm。电子速测仪的测量数据作为电子信息可以自动传输、记录、存储、处理和成图。在这全过程中原始测量数据的精度毫无损失，从而获得高精度（与仪器测量同精度）的测量成果。数字地形图最好地反映了外业测量的高精度，也就是最好地体现了仪器发展更新、精度提高的高科技进步的价值。2、改进了作业方式传统的方式主要是通过手工操作，外业人工记录、人工绘制地形图；并且在图上人工量算坐标、距离和面积等。数字测图则使野外测量达到自动记录、自动解算处理、自动成图，并且提供了方便使用的数字地图软盘。数字测图自动化的程度高，出错（读错、记错、展错）的概率小，能自动提取坐标、距离、方位和面积等。绘制的地形图精确、规范、美观。3、便于图件的更新城镇的发展加速了城镇建筑物和结构的变化，采用地面数字测图能克服大比例尺白纸测图连续更新的困难，当实地房屋的改建扩建、变更地籍或房产时，只需输入有关的信息，经过数据处理就能方便地做到更新和修改，始终保持图面整体的可靠性和现势性。4.增加了地图的表现力计算机与显示器、打印机联机，可以显示或打印各种资料信息；与绘图机联机时，可以绘制各种比例尺的地形图，也可以分层输出各类专题地图，满足不同的用户的需要。5、方便成果的深加工利用数字化测图的成果是分层存放，不受图面负载量的限制，从而便于成果的加工利用。比如EPSW软件定义11层（用户还可以根据需要定义新层），房屋、电力线、铁路、道路、水系、地貌等存于不同的层中，通过打开或关闭不同的层得到所需的各类专题图，如管线图、水系图、道路图和房屋图等。还能综合相关的内容补充加工成城市规划图、城市建设图、房地产图、以及各类管理用图。还可以在数字图上进行各类工程设计（CAD计算机辅助设计）6、可作为GIS的重要信息源地理信息系统（GIS）具有方便的信息查询检索功能、空间分析功能、以及辅助决策功能，在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用。要建立起地理信息系统，数据采集的工作是重要的一环。数字化测图作为GIS的信息源，能及时准确地提供各类基础数据更新GIS的数据库，保证地理信息的可靠性和现势性，为GIS的辅助决策和空间分析发挥作用。数字化测图的作业过程解析测图仪或坐标量测仪数字化仪扫描仪全站仪或其它测量仪器成图软件打印机计算机电子手簿电子平板(便携机)绘图机显示屏PC卡图1-2数字化测图框图数字测图的发展概况传统的地形测量是利用测量仪器对地球表面局部区域内的各种地物、地貌特征点的空间位置进行测定，以一定的比例尺并按图示符号绘制在图纸上，即通常所称的白纸测图。这种测图方法的实质是图解法测图，在测图过程中，数字的精度由于刺点、绘图、图纸伸缩变形等因素的影响会大大降低，而且工序多、劳动强度大、质量管理难。图解法测图的最终成果是地形图，图纸是地形信息的惟一载体。随着科学技术的进步和计算机技术的迅猛发展及先进测量仪器和技术的广泛应用，促进了地形测量向自动化和数字化方向发展，数字化测图技术应运而生。数字测图与传统的图解法测图相比，以其特有的高自动化、全数字化、高精度的显著优势而具有无限广阔的发展前景。广义的数字测图包括：利用全站仪或其它测量仪器进行野外数字化测图；利用手扶数字化仪或扫描数字化仪对纸质地形图的数字化；以及利用航摄、遥感像片进行数字化测图等技术。利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机，由数字成图软件进行数据处理，经过编辑、图形处理，生成数字地形图。数字测图是一种全解析机助测图方法，数字测图地形信息的载体是计算机的存储介质(磁盘或光盘)，其提交的成果是可供计算机处理、远距离传输、多方共享的数字地形图数据文件，通过数控绘图仪可输出地形图。另外，利用数字地形图可生成电子地图和数字地面模型（DTM）。更具深远意义的是，数字地形信息作为地理空间数据的基本信息之一，成为地理信息系统(GIS)的重要组成部分。数字化测图的发展概况随着全站型电子速测仪（简称全站仪）的问世和电子计算机技术的迅猛发展，大比例尺数字测图的研究取得了可喜的成果，并且在生产中发挥了愈来愈重要的作用。从八十年初，北京市测绘院、武汉测绘大学、上海市测绘院、解放军测绘学院和清华大学等几十家单位相继开展了数字测图的应用研究工作。纵观国内外地面数字测图技术的发展，大体可分为“三个阶段”、“两种模式”。⒈数字测记模式：野外测记与室内成图第一阶段：用全站仪或测距仪配合经纬仪测量，电子手薄记录，同时配有人工草图。室内将测量数据直接由记录器传输到计算机，再由人工按草图编辑图形文件，绘图机绘制数字地形图。通常使用的电子手薄可以是全站仪原配套的电子手薄（如GRE3/4，FC5…），也可以是PC-1500或PC-E500改造的电子手薄。由于后两者价格低，操作简单，大部分单位都使用过这类记录器。初级阶段外业电子记录仍然模拟白纸测图的单点测量记录，要求野外大量绘制人工草图便于室内对照编辑图形文件，因此整体工作量比白纸测图还要大。但达到了绘制数字地形图的目标，人们看到了数字测图的美好前景。第二阶段：测记模式不变，成图软件向实用化发展。开发了智能化的外业采集软件，它不仅作单点点位记录，而且记录成图所需的全部信息，并且有一些记录内容可由软件自动记录，减少了键入数据的工作量。计算机也初步具备了自动检索编辑图形文件的功能，减免了人工画草图的工作。如果再配置一个（A3/A4）小型绘图仪，现场就可以按坐标实时展点绘图，及时检查和纠正绘图错误。2、电子平板测绘模式：内外业一体化，实时成图优化应用推广阶段九十年起，人们在数字化测图的生产的实践中不断地改进测量方法和作业手段，研制开发出不少受用户欢迎的数字化测图系统。主要有：“南方CASS内外业一体化成图系统”、“武汉瑞得RDMS数字测图系统”、“清华三维EPSW电子平板测图系统”、“广州开思SCS成图系统”等。便携式计算机的应用给数字测图提供了新的发展机遇。94年清华大学与山维开发公司联合研制电子平板测绘模式——全站仪+便携机+测图软件，并将安装了平板测绘软件的便携机命名为电子平板。电子平板测图软件既有与全站仪通信和数据记录的功能，又在测量方法、解算建模、现场实时成图和图形编辑、修正等方面超越了传统平板测图的功能，从硬件意义上讲，完全替代了图板、图纸等绘图工具。便携式计算机高分辨率的显示屏作画面，显示屏上所显即所测。数字测图真正实现了内外业一体化，测量出现的错误现场可以及时地纠正。从而使数字测图的质量与效率全面超过了白纸测图。全站仪自动跟踪测量模式测站架设自动跟踪式全站仪，如选择瑞典捷创力（Geotronic）、日本拓普康(Topcon)等相应型号的测量仪器。全站仪能自动跟踪照准立在测点上的棱镜，通过无线数字通信将测量数据自动传输给棱镜站的电子平板记录成图。最近徕卡公司（Leica）又推出TCA全站仪+RCS1000遥控器的测量模式，实现了测站无人值守的遥控测量。可以在棱镜站遥控开机测量，全站仪自动跟踪、自动照准、自动记录。TCA遥控测量系统与电子平板连接可实现自动跟踪模式的电子平板数字测图。GPS测量模式GPS是美国全球卫星定位系统的简称。它是美国组织研制的用于军事上导航定位设备，八十年代推广到民用。GPS定位方法灵活方便、精度高，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将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