数字测图的实施学士学位论文.docx

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数字测图的实施学士学位论文

毕业论文

内容摘要

本设计主题为：

数字测图的实施，结合实际主要从图根控制网的设计、实测和利用全站仪对碎部点进行的采集方法以及碎部点数据的处理三方面做了探讨；也非常详细的阐述了全站仪在数字测图中的运用，以及大比例尺测图的方案；最终使用全站仪测出符合武汉市规划局要求的大比例尺地形图。

关键词：

控制网设计数字化测图大比例尺全站仪

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

绪言

随着测绘科学技术的发展，全数字地形测图在现代机助制图技术支持下已经发展成为了高新的制图技术。

而全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器，是电子技术与光学技术结合发展的光电测量仪器，集测距仪、电子经纬仪的优点于一体。

因此全站仪也是目前实用的大比例尺数字化测图工具。

为满足武汉市总体规划、发展的需要以及武汉市地铁工程的建设，武汉中咨测设有限公司承担了江汉区武汉地铁三期工程金银湖修理站区域地形测量工程1：

500地形图测绘任务，总面积约为3.8K㎡。

本次测图将于夏季进行，项目完成时间要求：

合同签订之日起60历天。

由于武汉市政府在将在此处修建地铁修理站、建设工业园区，到时还会涉及大量居民拆迁等问题，而现有的地形图不单陈旧，且比例尺要求不够，所以设计院要求武汉中咨测设有限公司对测区进行全面的大比例尺测图，用以满足该地区今后的整体规划。

目录

1已有资料利用分析3

2平面及高程控制设计4

2.1平面坐标及高程系统的选择4

2.2主要精度指标4

2.3平面控制测量4

2.3.1方案一：

GPS作首级平面网，RTK加密图根点5

2.3.2方案二：

导线网作网作首级控制，全站仪加密图根点7

2.3.3平面控制两种方案的论证8

2.4高程控制测量9

2.4.1仪器设备及施测方法9

2.4.2四等水准测量要求10

3碎部点野外数据采集10

3.1全站仪测图程序11

3.2绘制测站草图及展点13

4内业数字化成图14

4.1数据传输及展点14

4.2数字化成图作业步骤15

4.3各类地物绘制要求16

5提交资料17

结束语18

致谢19

1已有资料利用分析

武汉市江汉区1:

5000地形图（如图1），可作为测区范围划定与控制测量网形设计及实地选点之用。

图1武汉市江汉区1:

5000地形图

平面控制点：

“GPS-1160”（D级）、“GPS-1151”（D级）、“GPS-1152”（D级）位于测区附近（见表1），D级GPS控制网成果。

表1已知平面控制点

点号

横坐标X（m）

纵坐标Y（m）

GPS-1160

2208747.293

501862.449

GPS-1151

2206729.539

502370.735

GPS-1152

2207222.574

504845.957

高程控制点：

国家三等水准点“BM150”、“BM062”，位于测区附近，点位保存完好，可作为本测区高程控制起算点之用。

2平面及高程控制设计

2.1平面坐标及高程系统的选择

1.平面坐标系统：

D级GPS控制网成果，投影带中央子午线经度为东经114°。

2、高程系统：

采用1985国家高程基准。

2.2主要精度指标

本测区主要精度指标如下：

1、各等级平面控网中最弱点相对于起算点的点位中误差不大于±5cm；

2、各等级水准网中最弱点相对于起算点的高程中误差不大于±2cm；3、地物点相对于邻近控制点点位中误差不大于图上±0.5mm，邻近地物点间距中误差不大于图上±0.4mm；

4、图上高程注记中误差,在铺装地面不大于图上±0.07m，在一般地面不大于±0.15m。

2.3平面控制测量

为了给地形测图提供基本控制，必须要选择一个比较完善的平面控制测量方案。

布设平面控制网要符合其布设原则：

分级布设，逐级控制；具有足够的精度；保证必要的密度；应有统一的布网方案、精度指标和作业规格。

本次平面控制测量分二级布设，先布设一级GPS网作为本测区首级平面网，再用RTK加密图根点；或者使用导线网做首级控制网，再直接全站仪加密图根点。

对两种方案进行对比论证，选择其中一个合理的方案，以满足测图需要。

2.3.1方案一：

GPS作首级平面网，RTK加密图根点

一级GPS网测量:

主要技术要求见表2

表2一级GPS网测量的基本技术要求

等级

平均边长（KM）

卫星高度角

有效观测卫星数

平均重复设站数

各时段有效观测时间长度（min）

数据采样间隔（s）

PDOP值

一级

≤1.0

≥15°

≥4

≥1.6

≥15

10

<6

注：

本技术要求出自《工程测量规范》（GB50026-2007）。

布网方案：

利用“GPS-1160”、“GPS-1151”、“GPS-1152”三个D级GPS控制点为起算点，在测区内沿主要道路布设一级GPS点，要求点位分布均匀，相邻点间平均边长约500m，网形结构为边连式的多边形网。

选点、埋石、编号及点之记:

A、选点

（1）点位应远离大功率无线电发射源（如微波站），其距离不得小于200米，并应远离高压输电线其距离不得小于50米；

（2）附近不应有强烈干扰接收卫星信号的物体；（3）点位应便于安置接收设备和操作，视野开阔，周围建筑物的高度角小于15度；（4）一级GPS点点位原则上落地布设，选择土质坚实的地方，有利于长期保存和使用；（5）一级GPS点点位应能保证至少有两个点通视良好，有利于低级网加密。

（6）GPS点位选定后，应绘制GPS网选点图。

B、埋石

视不同的埋设条件，应选择相应类型的埋设标志，可参考表3

表3各类型埋设标志各类型埋设标志

等级

埋设条件

标志类型

埋设方法

备注

一级

水泥路面

8-12cm

铸铁标志

冲击钻打孔，混凝土现浇

与路面齐

沥青路面

20cm铸铁标志

直接打入路面

与路面齐

碎石路面

土质路面

预制混凝土标石

挖坑,做20cm碎石垫层放置标石，四周捣固压实。

略高于

地面3-5cm

C、编号

一级GPS点编号采用自然数顺序编号，前面冠以罗马字母“G”。

D、点之记选点埋石后应绘制点之记，其样式应符合《GPS规程》要求。

要求点之记采用Word制作，其中的略图可采用CAD制作，但应转换为影像格式插入到Word文档中，标志面照片也转换为数字影像插入到Word文档中。

提交监理检查的资料：

点之记成果1套，首页为GPS网选点图，对应的数据拷贝。

一级GPS控制网测量完成后，应提交以下资料：

（1）GPS观测手簿；

（2）一级GPS控制网展点图；

（3）一级GPS点点之记；（4）仪器鉴定资料；（5）一级GPS网平差计算资料及成果表。

图根控制测量

在一级GPS控制网的基础上，直接布设图根控制点，图根点利用RTK技术直接采集三维坐标。

点位选择尽量避开高压线、高大建筑物、茂密树林、大面积水域等因素对测量的影响。

图根点一般采用木桩和小铁钉标志，农田、土路上采用小木桩，在水泥、沥青路面上可用8-12cm长的铁钉。

编号采用自然数顺序编号，前面冠以大写英号。

最后图根控制点测量应提交以下资料：

图根点成果表。

2.3.2方案二：

导线网作网作首级控制，全站仪加密图根点

导线测量:

考虑到本测绘院能配套使用的GPS设备不是很齐全，需要外借。

而且使用GPS做控制的费用比较大。

因此本次还可以考虑采用全站仪测一级导线做首级控制网。

为了保证精度，测量是采用带三脚架的棱镜，全站仪使用5″的拓普康全站仪。

并直接使用全站仪进行图根点加密。

导线网的设计步骤:

①、根据控制网的服务目的，确定导线中点点位中误差，并据以求出端点的点位中误差和容许闭合差。

②、确定导线总长及等级。

在直伸导线中，纵向误差由测距误差引起，故可求来算导线边的测距精度及总长。

当导线中点点位误差限值确定时，导线愈长，要求起算数据与本次测量精度愈高，所以确定了导线总长，也就确定了导线等级。

横向误差是由测角误差引起，根

据横向误差的规定值所以求得测角精度。

因为是按纵向、横向等影响来配置测角和量边精度的，故测角精度的等级一般是与按导线总长计算的等级相适应。

③、进行单线网的图上选点、选线。

并根据测角和量边的精度要求，编制导线施测细则。

选点:

（1）由于测区地形地物复杂，控制点应有足够的密度，以既能满足测图需求，但又不浪费，且控制点应有统一的规格。

（2）应按照设计好的选点图到现场选点，若两点不通视，则尽量在设计点的周围选点。

设计选点时要避开河道等处，尽量在土质坚实的地方或主干道上进行选点，这样即方便导线观测，又能做出利于长期保存的控制点。

（3）相邻点之间应通视良好，一级导线网视线超越障碍物距离要大于0.5m，以能保证成像清晰、便于观测为原则。

（4）点位选择应合理，作业安全，尽量不影响测区内的行车及其他活动，且便于图根点的加密，边缘点位应有利于日后扩展应用。

（5）在选点的同时要按要求进行做控制点的点之记。

（6）选完控制点后要绘出首级导线网。

全站仪加密图根点

在首级导线网的基础上，使用全站仪进行加密图根点。

全站仪加密时要注意支站不要超过三级，仪器操作时要严格要求精度，尤其是后视棱镜要扶准扶正，后视定向尽量对准对中杆底部。

2.3.3平面控制两种方案的论证

GPS网做首级控制网

本测区位于武汉郊区鄂江下游丘地，地形地物很复杂，测区通视条件一般，GPS信号比较好，测区有D级GPS控制点可以利用，而且GPS观测时需要时间不多，耗人力也少，精度也符合测区要求。

因此可以使用方案一做平面控制。

导线网做首级控制网

导线测量布设灵活，推进迅速，受地形限制小，边长精度分布均匀。

但导线测量控制面积小、检核条件少，方位传算误差大。

实施时消耗大量人力及时间。

且本测区内房屋较多，不宜布设导线网。

最重要的是3个已知点都是通过D级平面控制点引测过来，使用它们做一级导线精度也达不到的。

所以经过论证所以经过论证比较决定使用方案一做平面控制。

2.4高程控制测量

高程控制测量分两级施测，利用测区附近两个三等水准点“BM150”、“BM062”沿一级GPS点施测四等水准（见图2）。

图根控制点高程采用GPS-RTK技术获取。

图2四等水准路线

2.4.1仪器设备及施测方法

四等水准施测采用DS3水准仪及配套黑红面区格式标尺进行施测。

观测前应对标尺和仪器进行全面检查，测前、测后对i角各检查一次，要求i角不大于15秒。

四等水准测量采用中丝读数法，直读视距，往返观测，观测顺序为后-后-前-前，各测段的测站数为偶数。

2.4.2四等水准测量要求

布网要求：

本测区四等水准网，在测区附近两个三等水准点的基础上，沿平坦地区的D级GPS点及一级GPS点采用附合路线或结点网形式进行布设。

水准测量工作结束后水准测量工作结束后，应提交，应提交以下资料以下资料:

（1）四等水准路线略图；

（2）外业观测手簿；

（3）内业计算资料及成果表；

（4）仪器i角检验资料；

3碎部点野外数据采集

数字测图测量规范（规程）是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规，本次数字测图技术设计依据的规范（规程）有：

（1）《1：

500、1：

1000、1：

2000地形图图式》（GB/T7929-1995）；

（2）《1：

500、1：

1000、1：

2000地形图数字化规范》（GB/T17160-1997）；

（3）《1：

500、1：

1000、1：

2000地形图要素分类与代码》（GB/T14804-93）；

（4）《大比例尺地形图机助制图规范》（GB14912-94）；

（5）《工程测量规范》、《城市测量规范》、《地籍图图式》等;

测图方法与技术要求（见表4）

表4全站仪测图的最大测距长度

比例尺

最大测距长度（m）

地物点

地形点

1：

500

160

300

注：

出自于《工程测量规范》（GB50026-2007）。

本次全站仪测图采用测记法。

测图时，当布设的图根点不能满足需要时，可采用全站仪增设少量测站点。

全站仪测图的仪器安置及测站检测，应符合：

仪器对中偏差不应大于5mm，仪器高和反光镜高的量取应精确到1mm；应选择较远的图根点作为测站定向点，并施测另一图根点的坐标和高程，作为测站检核，检核点的平面位置较差不应大于图上0.2mm，高程较差不应大于等高距的1/5；作业过程中和作业结束前，应对定向方位进行检查。

当采用测记法作业时，应按测站绘制草图，并对测站进行编号，测站编号应与仪器的记录点号相一致，草图的绘制，宜简化标示地形要素的位置、属性和相互关系等。

全站仪测图，可按图幅施测，也可分区施测，按图幅施测时，每幅图应测出图廓线外5mm，分区施测时，应测出区域界线外图上5mm。

最后对采集的数据应进行检查处理，删除或标注作废数据、重测超限数据、补漏错漏数据，对检查修改后的数据，应及时与计算机联机通信，生成原始数据文件并做备份。

3.1全站仪测图程序

全站仪碎部点采集

地形测量在完成地形控制测量后，就要进行地形测图。

地形测图是以控制点为基础，按一定的要求和规则，将地面上各种地物、地貌测绘到图纸上。

地形测量中需要将地物、地貌的特征点测绘到图纸上，这些特征点又称为碎部点。

相对于地形控制而言，测绘具体的地物和地貌是测区碎部，因此称为地形碎部测绘。

大比例尺数字测图野外数据采集按碎部点测量方法，分为全站仪测量方法和GPS-RTK测量方法。

本次测图，主要采用全站仪测图方法。

地面上的地物、地貌形态虽然多种多样，但这些形态总是可以概括、分解成各种几何形体的。

而任何几何形体都是不同的面构成的，任何面又都可由一些具体决定性的点所连成的直线或曲线来确定。

可以说，各种地物、地貌的形态最终是由点决定的。

我们把决定地物、地貌形态的点称为地物特征点或地貌特征点。

地貌特征点和地物特征点统称碎部点。

碎部测量实际上就是测定地物、地貌碎部点在图上的点位及其高程，然后依次描绘出各种地物、地貌。

解析碎部点测量：

在等级控制点、图根导线点或支导线点上按极坐标法直接测定下列碎部点坐标：

（1）、永久性建、构筑物的主要拐角点，具有方位意义的独立点；

（2）、道路、河流、沟、塘的特征点，桥、闸的特征点；（3）、主要道路上的各类检修井，电力、通讯线路上的电线铁塔；

（4）、图幅拼接线上的若干明显细部位。

严禁相互抄袭图边应加强测绘，保证必要精度；

碎部点测量采用带有内存的全站仪，在正确设置好测站与定向点（包括仪器高和占标高）后，首先要对相邻已知点的边长及高差进行检核，不符值在5厘米以内可以直接采集碎部点，超过5厘米的应查明原因，选择正确点使用。

另外对高差的检核可采用附合至一级GPS点检查。

采集碎部点时，最大测距长度应该满足：

地物点≤160m、地形点≤300m。

散点高程施测采用全站仪，在碎部点采集完后，采集高程点，高程点宏观上要分布均匀，图上每10cm×10cm范围内不宜少于5个点；微观上要注意测量道路交叉口，桥，闸，宅基地等位置高程点，高程点注记取位至厘米。

对于民房密集区可采用DS3水准仪加密散点高程。

碎部点采集的特殊情况：

在进行碎部点采集时往往会遇到一些特殊情况。

对于比较复杂的地方通视一定不好，也许将棱镜举高能采到点，若就几个点还行，点多时这么采点测出的地物一定偏差很大，因此就应该找一个视野开阔的地方支一站过去再测，这样往往会事半功倍。

当对多点房屋进行采点时，有时一些拐角会被挡住，同时支站过去测有没意义，此时应在此拐角一边延长线上的某处采一点，在用钢尺量出此处到拐角的距离并及时标注到草图上。

对于一些电杆、通信杆、路灯等地物棱镜无法放置正中，此时采点时应该采用偏心去采;对于一些直径较大的烟囱、广告牌等应该在其外围采集三个点。

有时会遇到些家中长期无人在家，工厂长期关门，跑镜员无法进去摆棱镜的情况，此时应在两个测站上对其一个拐角进行水平角测量，使用方向交汇的方法交出其拐角点。

对于钢尺无法去量距时应用测距仪去测距。

此外在采集碎部点的同时要按规定将高程点进行采集，直接在编号前加上一个字母以示区别就行了。

3.2绘制测站草图及展点在采集细部点的同时，应在采集数据的现场，实时绘制测站草图。

草图内容包括：

测站点点号，细部点编号及属性，地物、地形、地貌轮廓，本测站起止细部点编号，测量时间，草图绘制人员。

只要绘制好测站草图，才有利于内业电子成图及查图。

草图应列入上交资料。

每天测完后要及时将全站仪中的坐标数据与CASS软件直接通讯到微机中，与控制点一并展绘。

4内业数字化成图数字化作业采用南方CASS7.0版地形地籍测成图系统，本系统基于AutoCAD2004平台，图式运用规范、图形美观；具备GIS国标属性代码，可拓展性强。

CASS系统为数字测图提供了多种成图方法：

简编码自动成图法，引导文件自动成图法，测点点号定位成图法，屏幕坐标定位成图法和电子平板测图法等。

在上述方法中，除电子平板测图法外，其余均为测记式成图法。

即把野外采集的数据存储在电子手簿或全站仪的内存中，同时绘制草图，回到室内后再将数据传输到计算机内，对照草图完成各种绘制编辑工作，最后形成地形图或地籍图。

其中，引导文件自动成图法、测站点点号定位成图法、屏幕坐标定位成图法适用于无码作业。

本次地形测量使用测点点号定位成图法。

4.1数据传输及展点

内业数据的处理，一般需要把数据记录设备中的数据按一定的格式传输到计算机中，形成一个供内业处理时使用的文件。

该文件用来存放从全站仪传输过来的坐标数据，即称其为“坐标数据文件”，坐标数据文件用户可按需要自行命名，但后缀应为“DAT”该文件数据格式为：

总点数N

点号1，编码1，Y1,X1,H1

点号2，编码2，Y2,X2,H2

……

点号n，编码n，Yn,Xn,Hn然后开始在CASS软件中执行。

执行下拉菜单“数据/读全站仪数据”命令，在“全站仪内存数据转换”对话框中的“全站仪内存文件”文本框中，输入需要转换的数据文件名和路径，在“CASS坐标文件”文本框中输入转换后保存的数据文件名和路径。

这两个数据文件名和路径均可以单击“选择文件”，在弹出的标准文件对话框中输入。

此外在数据传输时，计算机与全站仪双方通讯都要预置相同的通讯参数（波特率、校验位、数据位和终止符等）这样才能保证进行正常的数据通讯。

最后单击“转换”并即完成数文件格式转换。

接着再执行下拉菜单“绘图处理/定显示区”确定绘图区域；执行下拉菜单“绘图处理/展野外测点点位”,即在绘图区得到展绘好的碎部点点位并输入测图比例尺，结合野外绘制的草图绘制地物；再执行下拉菜单“绘图处理/展高程点”同时将高程点给展出.经过对所测地形图进行屏幕显示，在人机交互方式下进行绘图处理、图形编辑、修改、整饰，最后形成数字地图的图形文件。

4.2数字化成图作业步骤

1.工作草图阅读

内业作业员首先对野外绘制的工作草图进行充分阅读，了解图内各元素的来龙去脉、相互关系；各类控制点分布情况；乡村路与大车路的区分；电杆的走向、联系；地类界封闭情况；对图内有疑问的地方应及时向外业作业人员提出，予以解决。

2.数字化作业采用分层、分色的要求表示地物、地貌。

将同一类地物放在同一层次，分色统一，代码到位，尽量使用成图系统的菜单绘制图形，便于合并、缩放、接边、数据提起等再处理工作。

数字化作业时捕捉解析编辑细部点，若数据与勘丈草图不符，应及时向检查员提出，问题解决后再行作业。

数字化图按一定的顺序进行，对明显的具有分块作用的地物先输入，例如河流、道路等。

然后依元素的主次进行分块作业。

一块图全部输入后即做自查校对，清理差、错、漏。

各图块全部输入后再作通篇阅读。

对规则的地物，如住宅楼等矩形房屋，必须保证图形符合其投影规律，必要时可用辅助线方法得到正确的图形。

4.3各类地物绘制要求1.测量控制点

各等级的平面及高程控制点分别以图式规定的控制点符号表示，控制点的测点位置即为符号的几何中心，控制点必须精确表示，根据测量成果直接展绘。

2.居民地垣栅

居民地是地形图上的主要地物要素，数字化图要准确反映实地各个房屋的外围轮廓和建筑特征。

除个别情况外，一般处理为矩形，凹凸部分要直角拐弯，房屋线要闭合。

房屋的阳台线在折角处要实交。

街区与道路的衔接处应留0.2mm间隔，建筑在陡坎和斜坡上的建筑物按实际位置绘出，陡坎无法绘出时，可移位表示，间隔0.2mm，建筑物与加固石驳可以共线表示。

悬空建筑在水上的房屋与水涯线重合时，房屋照常表示，间断水涯线。

围墙不区分结构性质，用依比例尺符号表示。

直线段较短的围墙，符号无法表示出其短横线的，要用手工补绘，门墩要与围墙相垂直。

各类型的垣栅如栅栏、栏杆、篱笆、铁丝网等，均用相应的符号表示。

符号一侧有短线的，短线向里绘制。

3.交通及附属设施

道路是连接居民地的纽带，是地面交通运输的主要动脉，各等级的道路用图式规定的相应符号表示，绘制时注意线型及线宽。

双线道路与房屋、围墙、桥梁等高出地面的建筑物边线重合时，可以用建筑物边线代替道路边线，道路边线与建筑物的连接处应间隔0.2mm。

乡村小路、内部道路等用到虚线线型符号的，线型应拟合表