数字测量全部合并

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1、第1章 绪论,1.1 数字测图的发展概况,1.3 学习本课程的目的和要求,1.2 数字测图的基本原理,第1章绪论,1.1 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。,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

2、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。,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。,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。

3、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。,大比例尺地面数字测图是20世纪70年代电子速测仪问世后发展起来的，目前，数字测图技术在国内已趋成熟，它已作为主要的成图方法取代了传统的图解法测图。其发展过程大体上可分为两阶段。,第一阶段主要利用全站仪采集数据，电子手簿记录，同时人工绘制标注测点点号的草图，到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，并键入计算机自动成图，经人机交互编辑修改，最终生成数字地形图，由绘图仪绘制地形图。,第二阶段开发了智能化的外

4、业数据采集软件；计算机成图软件能直接对接收的地形信息数据进行处理。利用全站仪配合便携式计算机或掌上电脑，以及直接利用全站仪内存的大比例尺地面数字测图方法已得到广泛应用。,GPS数字测图系统能够实时提供测点在指定坐标系的三维坐标成果，在数字测图领域有着广阔的发展前景。,第1章 绪论 1.1 数字测图的发展概况,第1章 绪论 1.2 数字测图的基本原理,将地面上的地形和地理要素转换为数字量，然后由电子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输出地形图或各种专题地图。,数字化测图系统的组成,地形数据采集 数据处理与成图 成果与图形输出,数字化测图的优势,1、测图劳动强度低、效

5、率高 2、成果能满足信息化、数字化时代的要求 3、点位精度高，精度与比例尺无关 4、成果便于保存与更新 5、数据利用率高,第1章 绪论 1.3 学习本课程的目的和要求,本课程是测绘工程专业的专业技术基础课，学习本课程的主要目的是：1）掌握测量的基本知识和基本理论，具有使用常规测量仪器的操作技能； 2）学习大比例尺数字测图的原理、方法，掌握全站仪数字测图的全过程；3）掌握处理测量数据的基本理论和方法；4）在工程建设的规划、设计和施工中能正确使用地形图和测绘资料；5）掌握施工测设过程中最基本的测量方法，能正确使用测量仪器进行一般工程的施工放样工作。,数字测图原理和方法是一门实践性很强的课程，在教学

6、过程中，除课堂讲授外，还有实验课和教学实习。要认真参加实验课，以巩固和验证所学理论。要自始至终完成各项实习任务，通过实习培养理论联系实际、分析问题与解决问题的能力以及实际动手能力，为今后从事测绘工作打下良好基础。,1.3 学习本课程的目的和要求,第一章 数字测图,1.1 数字测图概述 比例尺：图上长度与相应的实地水平长度之比，称为该图的比例尺。 白纸测图：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（总称地形）的空间位置和几何形状进行测定，以一定的比例尺并按图式符号绘制在图纸上，即通常所称的白纸测图。,数字测图：广义地讲，生产数字地图的方法和过程就是数字测图。数字测图实质上

7、是一种全解析机助测图方法。它以计算机为核心，在相关输入输出设备的支持下，对地形空间数据进行采集、存贮、处理、输出和管理。 （1）比例尺的分类小比例尺：1:25万、1:50万、1:100万中比例尺：1:2.5万、1:5万、1:10万大比例尺：1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:1万,数字测图的概念,（2）白纸测图 图解地图 平板仪测图 经纬仪测图,（3）数字测图 数字地图 测量仪器计算机等硬件系统自动化成图软件系统 （4）大比例尺数字地图贮存在数据载体(磁带、磁盘或光盘)上的数字形式的大比例尺地图。,数字地图是以数字的形式表达地形特征点的集合形态，数字测图实质是一种全解析机

8、助测图的方法。与模拟测图相比，具有显而易见的优势和广阔的发展前景，是地形测绘发展的技术前沿。1.数字测图使大比例尺测图走向自动化2.数字测图使大比例尺测图走向数字化3.数字测图使大比例尺测图实现了高精度4.数字测图使大比例尺测图进入了新时期,一、数字测图的优点,精度高 自动化程度高、劳动强度小 更新方便、快捷 便于保存与管理 便于应用 易于发布和实现远程传输,二、数字测图技术特点,50年代初期，机助成图技术蓬勃发展； 50年代到60年代中期，图数转换装置和数控绘图机问世； 70年代，计算机地图制图系统迅猛发展及电子速测仪面世； 80年代后，计算机技术和信息技术迅速发展，地图数据库和地理信息系统

9、相继建立，全数字化测图系统面世，遥感（RS）和全球定位系统（GPS）广泛应用，数字化测图必将朝自动化、数字化、智能化和信息化方向发展。,二、数字化测图的发展历程,综观国际、国内地面数字测图技术，其发展的进程大体是“两模式”、“三阶段”。 （1）数字测记模式：野外测记，室内成图。 第一阶段（20世纪70年代末至80年代初） 第二阶段（80年代中后期） （2）电子平板测绘模式：内外业一体化，所显即所测，实时成图。（第三阶段）,两模式、三阶段,全站仪自动跟踪测量模式 GPS测量模式 数字摄影测量模式,三、数字测图技术的发展趋势,1-1. 全站仪自动跟踪测量模式,1-2. 全站仪自动跟踪测量模式,1-

10、3. 全站仪自动跟踪测量模式,徕卡TPS1100系列全站仪 马达驱动与自动目标识别。 自动跟踪。 镜站遥控测量。 无反射棱镜测量。 支持用户自编应用程序。,1. 全站仪自动跟踪测量模式,GPS(global positioning system)是全球定位系统的简称。它是美国国防部于1973年组织研制的军用导航定位系统，80年代商品化并推广到民用，引起各界广泛的注意。GPS定位方法精度高，方便灵活。GPS定位技术在测绘中的应用和普及，是测绘科技的一个重大的突破性进展。,2-1. GPS测量模式,2-2. RTK 作业模式,20世纪90年代出现了载波相位差分技术，又称RTK（Real Time

11、Kinematic）实时动态定位技术，能够实时提供测点（用户站）在指定坐标系的三维坐标成果，在20km测程内可以达到厘米级的精度。RTK作业模式的测程（基准点与流动站的距离）可以达到10-20km，适用于视野开阔的区域。,2-3. RTK 作业模式,利用全站仪进行数据采集时，每次只能测定一个点，而利用摄影测量的方法则可同时测定多个点，这是摄影测量方法的最大优点。,3-1.数字摄影测量模式,3D激光扫描仪采用主动式激光发射，所以它不受周围光线的影响，可以实现白天和黑夜作业，被广泛应用于军事侦察、变形监测、地质灾害防治等方面，它必将在目标数据的采集及快速成图方面愈发显示出其它测量方法不可替代的优势

12、。总之，野外数字测图系统未来的发展主要在改进野外数据采集手段方面，从而不断提高野外数字测图的作业效率。,3-2.数字摄影测量模式,大比例尺数字地图以数字形式表示地图的内容。 大比例尺数字地图具有良好的现势性。 大比例尺数字地图是以数字形式贮存的1:1的数字地图，不受比例尺和图幅的限制。 大比例尺数字地图具有较高的位置精度且精度均匀。,四、大比例尺数字地图的特点,大比例尺数字地图为与空间位置有关的信息系统提供基础数据。 大比例尺数字地图的建立需要较大的费用和较长的时间。 大比例尺数字地图的读写需要相应的软硬件的支持。,四、大比例尺数字地图的特点,数字测图（digital surveying an

13、d mapping，简称DSM）系统是以计算机为核心，在外连输入输出设备硬、软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统(图1-1)。大比例尺数字测图分为三个阶段：数据采集、数据处理和地图数据的输出。,五、大比例尺数字测图系统,图1-1 数字测图系统概念框图,图1-2 广义数字测图系统框图,数字测图系统由于空间数据的来源不同，采集的仪器和方法也不同，目前有如下几种方法：(1)地面数字测图法(2)地图数字化法(3)数字摄影测量法,1.地形数据的采集,用全站仪、测距经纬仪（或GPS接收机）进行实地测量，将野外采集的数据自动传输到电子手簿、磁卡或便携机内记录，并在现场

14、绘制地形（草）图，到室内将数据自动传输到计算机，人机交互编辑后，由计算机自动生成数字地图，并控制绘图仪自动绘制地形图，这种测图方法称为地面数字测图法。,1.1 地面数字测图法,(1)手扶跟踪数字化精度低、速度慢、劳动强度大和自动化程度低，一般只用于小批量或比较简单的地形图的数字化。(2)扫描数字化精度高、速度快和自动化程度高，对大批量、复杂度高的地形图更具有明显的优势。,1.2 地图数字化法,利用摄影测量与遥感的方法获得测区的影像并构成立体像对，在解析测图仪上采集地形特征点并自动传输到计算机中或直接用数字摄影测量方法进行数据采集，经过软件进行数据处理，自动生成数字地形图，并由数控绘图仪进行绘图

15、输出。一般适用于中、小比例尺测图，对于大面积1:2000比例尺测图也多采用这种方法。,1.3 数字摄影测量法,综上所述，广义地理解数字测图系统如图1-2所示。采集地形数据输入计算机，由机内的成图软件进行处理、成图、显示，经过编辑修改，生成符合国标的地形图，并控制数控绘图仪出图(以后各章将作详细论述)。在实际工作中，大比例尺数字测图(或数字地形测图)一般是指地面数字测图，也称全野外数字测图。传统的地形测量也是指地面测量(野外实地测量)。,借助于计算机程序在人机交互方式下进行复杂的处理，如坐标变换、地图符号的生成和注记的配置等，将采集的数据转化为地图数据。,2.数据处理,地图数据的输出以图解和数字

16、方式进行。图解方式是用自动绘图仪绘图，数字方式是数据的贮存，建立数据库。,3.地图数据的输出,1.数据库的基本概念数据库是数据的一种管理技术，即对数据的组织、编目、定位、存储、检索和维护以便随时提供使用的各种数据的集合。 2.数据库的组成数据库一般由三个基本部分组成：（1）数据集。（2）物理存储介质。（3）数据库软件。,六、大比例尺地图数据库,（1）可管理复杂的数据结构 （2）数据冗余度小，易扩充 （3）数据具有独立性 （4）数据可以共享，有统一的数据控制功能,3.空间数据库的特点,将地图内容以数字形式通过数据库管理程序进行组织和存储，并具有直接存取和快速检索功能的制图数据集合或文件称为地图制图数据库。,4.地图制图数据库,图1-3 地图数据库系统,(1)数据库应具备的功能； (2)数据库的内容及采用的数据结构； (3)采用的构造模型； (4)输入资料采用的数字化方法和编码系统； (5)输入输出的数据达到什么样的精度； (6)数据的使用方式、范围； (7)数据库适用的硬、软件系统。此外，还应考虑数据库系统的开放性和与其他系统交换数据的能力。,