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1、第三章、数字测图,概述 野外数字测量 纸质地图数字化,3.1 概 述,传统地形测图（白纸测图）是将观测值（数值）用图解的方法转化为图形。其劳动强度大，转化过程将使测得的数据精度大幅度降低。 在信息剧增，建设日新月异的今天，一纸之图变更、修改极不方便，实在难以适应当前经济建设的需要。 数字测图就是“实现地形信息和地理信息的数字化，以及作业过程的自动化”。它尽可能缩短野外测图时间，将大量手工作业转化为电子计算机控制下的机械操作。这样不仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测精度。,3.1 概 述,广义的数字测图主要包括：全野外数字测图（或称地面数字测图、内外一体化测图）、地图数字化成图、摄影测量和遥感数
2、字测图。 狭义的数字测图指野外数字测图。随着计算机技术的发展及其在测绘领域的应用，逐步形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统。,3.1 概 述,数字测图的基本思想 将地面的地形和地理要素（模拟量）转换为数字量，然后由计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由图形输出设备（如显示器、绘图仪）输出地形图或各种专题图图形。 将模拟量转换为数字这一过程通常称为数据采集。目前数据采集方法主要有：野外地面数据采集法、航片数据采集法、原图数字化法。 数字测图虽然生产成品仍然以提供图解地形图为主，但是它以数字形式保存着地形模型及地理信息。,3.1 概 述,数字测
3、图的具体实施 数字测图就是通过采集有关的绘图信息并及时记录在数据终端（或直接传输给计算机），然后在室内通过数据接口将采集的数据传输给电子计算机，并由计算机对数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑，形成绘图数据文件。最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地形图，最终由磁盘、磁带等贮存介质保存电子地图。,3.1 概 述,地图图形的描述 一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素。其中点是最基本的图形要素，一组有序的点可连成线，而线可以围成面。 要准确表示地图上点、线、面的具体内容，还要借助一些特殊符号、注记来表示。独立地物可以由定位点及其符号表示，线状地物、面状地物由各种线划、符号或注记表示，等
4、高线由高程值表达其意义。,3.1 概 述,地图图形的描述 数字测图时必须采集绘图信息，它包括点的定位信息、连接信息和属性信息。 定位信息亦称点位信息，是用仪器在外业测得的坐标。点号在测图系统中是唯一的，根据它可以提取点位坐标。 连接信息是指测点的连接关系，它包括连接点号和连接线型，据此可将相关的点连接成一个地物。 定位信息和连接信息总称为图形信息，又称几何信息。用此可以绘制房屋、道路、河流、地类界、等高统等图形。,3.1 概 述,地图图形的描述 属性信息又称为非几何信息，包括定性信息和定量信息。属性的定性信息用来描述地图图形要素的分类或对地图图形要素进行标名，一般用拟定的特征码（或称地形编码）
5、和文字表示。有了特征码就知道它是什么点，对应的图式是什么。属性的定量信息是说明地图要素的性质、特征或强度的，例如面积、楼层、人口、产量、流速等，一般用数字表示。 进行数字测图时，不仅要测定地形点的位置坐标（定位信息）；还要知道是什么点，是道路还是房屋，它们的连接关系是怎样的（连接信息）；并当场记下该点的编码（属性信息）。,3.1 概 述,地图图形的数据格式 地图图形按照数据获取和成图方法的不同，分为矢量数据和栅格数据两种数据格式。矢量数据是图形的离散点坐标(x, y)的有序集合；栅格数据是图形像元值按矩阵形式的集合。由野外采集的数据、由解析测图仪获得的数据和手扶跟踪数字化仪采集的数据是矢量数据
6、；由扫描仪和遥感获得的数据是栅格数据。 一幅地图图形的栅格数据量一般情况下比矢量数据量大得多，矢量数据更新方便。因此数字测图多用矢量数据结构和画矢量图。若采集的数据是栅格数据，要将其转换为矢量数据。,3.1 概 述,数字测图系统构成 数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入/输出设备和软件的支持下，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三部分组成。 地形数据采集 数据处理与成图 成果与图形输出,3.1 概 述,数字测图系统分类 按数据输入方法可区分为：原图数字化数字成图系统，航测数字成图系统，野外数字测图系统，综合采
7、样（集）数字测图系统； 按硬件配置可区分为：全站仪配合电子手簿测图系统，电子平板测图系统等。 按数据输出内容可区分为：大比例尺数字测图系统，地形地籍测图系统，地下管线测图系统，房地产测量管理系统，城市规划成图管理系统等等。,3.1 概 述,数字测图系统的硬件组成 测量仪器 测量仪器是获取地面信息的基本设备，包括电子速测仪（全站仪）、电子(或光学)经纬仪、测距仪、GPS等等。 电子计算机 电子计算机是进行数据采集、储存、处理的基本设备。外业数据采集所用的计算机要求计算机袖珍化，便于野外携带和使用，常用PC-1500、PC-E500及便携机。内业处理所用的计算机一般采用微型计算机，要求计算机有足够
8、的贮存容量和运算速度。,3.1 概 述,数字测图系统的硬件组成 图形输入设备 用于将地图几何图形转换为数据的专用设备称为图形输入设备。常用的图形输入设备有数字化仪。 图形输出设备 实施制图数据到图形的设备称为图形输出设备，主要有打印机、图形显示器和自动绘图机等。,3.1 概 述,数字测图的优点 测图用图自动化 图形数字化 点位精度高 便于成果更新 避免因图纸伸缩带来的各种误差 能以各种形式输出成果 方便成果的深加工利用 可作为GIS的重要信息源,3.1 概 述,数字测图的优点 测图用图自动化 传统测图方式主要是手工作业，外业测量人工记录，人工绘制地形图，在图上人工量算所需要的坐标、距离和面积等
9、等。数字测图则使野外测量自动记录，自动解算，使内业数据自动处理，自动成图，自动绘图，并向用图者提供可处理的数字地（形）图软盘，用户可自动提取图数信息。,3.1 概 述,数字测图的优点 图形数字化 用软盘保存的数字地（形）图，存储了图中具有特定含义的数字、文字、符号等各类数据信息，可方便地传输、处理和供多用户共享。数字地图不仅可以自动提取点位坐标、两点距离、方位以及地块面积等，还可以供工程规划、CAD(计算机辅助设计)使用和供GIS建库使用。数字地图的管理，既节省空间，操作又十分方便。,3.1 概 述,数字测图的优点 点位精度高 传统白纸测图，地物点平面位置误差主要有：图根点的测定和展绘误差、测
10、定地物点的视距误差、方向误差、地形图上地物点的刺点误差等。主要误差源为视距误差和刺点误差。上述综合影响，使地物点平面位置的测定误差约为图上0.5mm。 数字测图中，用全站仪采集数据，在450m内，测定地物点的误差约为22mm，测定地形点高程的误差约为21mm。野外采集的数据在制图中精度毫无损失，也与图的比例尺无关。,3.1 概 述,数字测图的优点 便于成果更新 数字测图的成果是以点的定位信息和属性信息存入计算机，当实地有变化时，只需输人变化信息的坐标、代码，经过编辑处理，很快便可以得到更新的图，从而可以确保地面的可靠性和现势性。 避免因图纸伸缩带来的各种误差 表示在图纸上的地图信息随着时间的推
11、移，会因图纸的变形而产生误差。数字测图的成果以数字信息保存，避免了对图纸的依赖性。,3.1 概 述,数字测图的优点 能以各种形式输出成果 计算机与显示器、打印机联机时，可以显示或打印各种需要的资料信息，如可打印数据表格。当对绘图精度要求不高时，可用打印机打印图形。计算机与绘图仪联机，可以绘制出各种比例尺的地形图、专题图，以满足不同用户的需要。 方便成果的深加工利用 数字地图分层存放，可无限存放地面信息（这是模拟图无法比拟的优点）。其不受图面负载量的限制，便于成果的深加工利用，拓宽测绘工作的服务面，开拓市场。,3.1 概 述,数字测图的优点 可作为GIS的重要信息源 GIS具有方便的空间信息查询
12、、检索功能，空间分析功能以及辅助决策功能。这些功能在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用。 建立一个GIS ，花在数据采集上的时间和精力约占整个工作的；GIS要发挥辅助决策的功能，需要现势性强的地理信息资料。数字测图能提供现势性强的地理基础信息，经过一定的格式转换，其成果即可直接进入GIS的数据库。,3.1 概 述,数字测图的基本过程 数字测图必须包括数据采集、数据处理和图形输出三个基本阶段。 数据采集： GPS法：通过GPS接收机采集野外碎部点的信息数据 航测法：通过航空摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据 数字仪法：通过数字化仪在已有地图上采集信息数据 大地测量仪器法：通过
13、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,3.1 概 述,数字测图的基本过程 数据处理： 实际上，数字测图的全过程都是在进行数据处理，但这里强调的数据处理阶段是指在数据采集以后到图形输出之前对图形数据的各种处理。 数据处理主要包括数据传输、数据预处理（坐标变换、各种数据资料的匹配、图比例尺的统一）、数据转换、数据计算（主要是针对地貌关系，如：为绘制等高线，需要进行插值模型建立、插值计算、等高线光滑处理三个过程的工作）、图形生成、图形编辑与整饰、图形信息的管理与应用等。,3.1 概 述,数字测图的基本过程 成果输出： 经过数据处理以后，即可得到数字地图，也就是一个图形文件，由磁
14、盘或磁带作永久性保存。也可以将数字地图转换成地理信息系统所需要的图形格式，用于建立和更新GIS图形数据库。 输出图形是数字测图的主要目的，通过对层的控制，可以编制和输出各种专题地图，包括平面图、地籍图、地形图、管网围、带状图、规划图等等，以满足不同用户的需要。,3.2 野外数字测量,野外数字测量作业过程 同传统白纸测图方式相比，野外数字测量具有的共同点： 其测图一般过程相同； 地物地貌的测绘方法相同； 地形图的测绘定点原理相同； 其不同点是： 外业操作不同； 地形图的绘制方法不同；,3.2 野外数字测量,野外数字测量作业模式 野外数字测量有不同的作业模式。归纳而言，可区分为两大作业模式，即数字
15、测记模式（简称测记式）和电子平板测绘模式（简称电子平板）。,3.2 野外数字测量,“全站仪+电子手簿”的数字测图 南方全站仪的使用 全站仪的初始设置 测量前的准备 标准测量程序模式(前视测量) 存储管理与数据通信,3.2 野外数字测量,“全站仪+电子手簿”的数字测图 使用CASS软件进行地图绘制的流程 展点 选择点位定位模式 确定测图比例尺 绘制平面图 绘制等高线 地形图的整饰 图形输出,3.2 野外数字测量,“全站仪+电子手簿”的数字测图 CASS操作注意事项： 千万别忘了存盘（在操作过程中也要不断地进行存盘，以防操作不慎导致丢失）。正式工作时，最好不要把数据文件或图形保存在CASS或其子目
16、录下，应该创建工作目录。 在执行各项命令时，每一步都要注意看下面命令区的提示，当出现“Command：”提示时，要求输入新的命令，出现“Select objects:”提示时，要求选择对象。当一个命令没执行完时最好不要执行另一个命令，若要强行终止，可按键盘左上角的“Esc”键或按“Ctrl”的同时按下“C”键，直到出现“Command：”提示为止。 坐标的输入方式 捕捉方式的选取与取消,3.2 野外数字测量,地面数字测图与传统白纸测图的比较 1白纸测图通常是在外业直接成图，外业工作除观测数据外，地形图的现场绘制和清绘占整个工作很重的比例。数字测图在外业是记录观测数据或计算出的坐标，记录中，点的编号和特征码是不可缺少的信息，特征码的记录可在实测时输入存储器或在内业根据草图输入。 2数字测图中，可以自由设站。同时测距仪在几百米距离内测距精度较高，可达1厘米。因此，一般来说地图图根点的密度相对于白纸测图的要求可减少。 3数字测图中，碎部测量不受图幅边界
