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成人教育学生毕业设计

浅谈地形测量和测绘技术自动化技术

系部名称：

汽车工程系

专业班级：

交通运输B02-2班

学生姓名：

郭峰

指导教师：

张锦乾

职称：

副教授

黑龙江工程学院成人教育学院

二○一二年六月·哈尔滨

毕业设计（论文）任务书

题目

一、设计（论文）内容

打印文字用楷体小四号字（以下同）

二、设计（论文）要求

三、设计完成后应提交的文件和图表

（一）计算说明部分

（二）图纸部分

四、设计进度分配及最后完成日期

五、主要参考资料

六、备注

指导教师

教研室主任

教研室地址

通讯联系方式

固定指导时间

固定指导地点

摘要

该文阐述了地形测量和测绘技术相关概念及目前地形测量的测绘自动化技术，并探讨了测绘技术自动化技术的发展趋势。

关键词：

地形测量测绘技术发展趋势

目录

摘要………………………………………………………………………………

Abstract……………………………………………………………………………1

第一章绪论4

第二章实习内容及任务3

2.1实习的任务5

2.2实习的内容5

第三章测区状况及外业数据采集7

3.1测区状况7

3.2电子草图的勾绘7

3.3外业数据采集7

第四章目前地形测量的测绘自动化技术9

4.1定位系统12

4.2地理信息系统12

4.3遥感RS12

第五章测绘技术自动化技术的发展趋势12

5.13G技术14

5.2测绘软件及数据库的开发和更新14

5.3人工智能和专家系统在测绘技术中的应用14

总结15

参考文献16

致谢

第一章绪论

地形测量学是研究测绘地形图及与其有关测绘工作的理论、方法的应用技术学科。

地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。

地形测绘是研究地球局部表面形状和大小，并将其测绘成地形团的理论和技术。

通过测定小范围地表高低起伏形态和地物（如建筑物、道路、耕地等）的特征点的平面位置和高程，经相应的数据处理、采用一定的测量符号按一定的比例缩绘在图纸上。

从而获得与相应地面几何图形相似的地形图，为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。

传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5个部分。

现代测绘技术自动化技术具有自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和图形编辑方便等优点。

第二章实习任务和内容

2.1实习的任务

1）掌握水准仪、全站仪和GPS的使用；

2）掌握导线测量的外业施测过程与方法、内业数据处理过程与方法；

3）掌握水准测量的外业施测及内业数据处理的过程、方法；

4）掌握三角高程测量的外业施测及内业数据处理的过程、方法；

5）掌握全站仪数字化测图的外业测量方法及内业软件的使用；

6）熟悉大比例尺测图的工作内容及作业过程；

7）掌握地物、地貌的合理表示与取舍原则。

2.2实习的内容

这次实习是我在陕西测绘局的白手测图。

课堂教学以后的一次综合性生产技能锻炼实习．其目的是巩固和运用所学的全部知识和课程实践，通过参加实际工作，了解和掌握本专业的基本知识，锻炼分析问题和解决问题的实际能力．．

我们在测图中也采用外业草图来完成测图工作．我们在测图过程中共分６个地形测绘小组，每个小组６人，１人观测并在全站仪上记录和编码，两人跑尺，一人记录，一人画图．

在测图过程中，我们一个测区一个方法的方式．根据控制点的位置和实际的每天工作量，人工实地汇草图，在草图上标明．再把这些图拿到实地对照，量取实地没有测到的地形图．采用以上方法，地观测及跑尺人员的要求是比较高的．第一，配合要默契，这一点测完了，下一点应测什么应心灵相通，对观测员的输入数字及字母的失恋程度较高，一般应在一定时间内完成；第二，跑尺人员担负着绘图的工作，是测图过程中的重要人员，所有对于地物的综合取舍等要心中有数，并且应在跑尺前确定好跑尺的路线，尽量避免走冤枉路．采用这样的测量方法要省事，快捷．测站上所需要的仅是编码及照准两个过程，而跑尺人员所需要做的仅是通过对讲机报编码，拜访棱镜两个过程．

对于碎部点的确定，就注意以下几点１.建筑物比较方正的可只需测出四点２.不规则的地貌应尽量能多测一些点，因为在传统测图中一些细小的变化可通过手工来完成３.对于程序中规定顺序绘制的图块，最好能按其顺序进行测量．在测量中，能够测量到的点应尽量实测，尽量避以自然界为界．如河流，道路等一便于地形图的施测，也减少了接边的问题４.能够测量到的点尽量实测，尽量避免用皮尺量取，因为用全站仪所测量的速度远非皮尺量取所能比的，而且精度也会高一些５.实地数据采集时，配合要默契，不在测站可视范围，则通过使用传播工具来传递信息，跑棱镜的人要将自己所要采集的地形地物数据点信息及时报告测站人员，以确保数据的真实性６.尽量在测站的可视氛围进行数据采集，在通视不良的地方或者需要通过举高支杆来观测的时候，则引点到附近设站进行侧击数据，避免由于支杆偏离地形地物点位而带来的认为误差７.外业进行数据采集时，一定要注意实地的地物地貌的变化，，尽可能的详细记录，不要把疑问点带回到业内处理．

这次实习是对我上学期间知识的一次全面考核和总结，它集合了着多年的专业所学，是对知识的一次综合运用，在测区短短的时间里，我收获很多，通过这次学习我学到了很多，比如对仪器的操作更加熟练，加强了对所学知识的理解和掌握，很大程度上提到了动手和动脑能力，在这次实习中，棉队的是实实在在的任务，来不的边点推委和逃避，外业也没有给你翻书的施加，一切都必须在现场解决．因此，这次我深深明白理论知识的重要。

这一次，让我增进了与人交际，合作的能力．我深感一次测量工作的圆满成功，单靠一个人的力量和构思是远远不够的，只有小组的合作和团结才能快速而高效．因此．在以后的实习和工作中自己在不断加强业务能力的同时，要学会和同伴和睦相处，学会包容，学会忍受．

这次实习使我学到了很多，令我受益非浅，但实习中深深体会到这是一份非常累的工作

第三章测区状况及外业数据采集

3.1测区状况

乌努格吐山铜钼矿位于内蒙古自治区满洲里市南西22km，从满洲里市至矿区有三条草原路，四季畅通，交通十分方便。

矿区范围约27km2，行政区划属新巴尔虎右旗（即西旗）。

地理座标：

东经117°14′～117°32′；北纬49°22′～49°30′。

本区为低山丘陵区，山势走向北东，一般标高为750m；最高约889m，最低约为702m。

一般相对高差150m左右。

山势平缓、地形开阔。

北矿段山脊呈半环形，北东高，南西低，南西为半环形开口处，具有明显的构造剥蚀地貌特征，区内水系不发育，没有形成河流。

冬

矿区处于高纬度地带，属干旱型寒温带，季严寒；春季有暴风雪。

据满洲里气象站1957－1982年26年资料，年降水量平均为298.2mm，最大448.4mm；最小179.2mm；年蒸发量平均1565.3mm，最大1833mm。

气温年平均为-1.2℃，二月份平均气温为-25℃，最低为-42℃；七月份平均气温为21℃，最高为37.9℃。

绝对平均湿度5.4mm。

冻土最大深度为3.89m。

风向多为西南风，风速最大达40m秒。

矿区地震裂度为6度。

区内没有林木，为草原牧区，近处居民点有甘井子、三队、敖尔金牧场三队，达石莫乡等，人口稀少，多为蒙古族。

区域北满洲里市、扎贲诺尔区一带有煤矿、水泥厂、热电厂、白灰厂及食品加工厂等重、轻工业。

区内粮食及蔬菜多依赖内地供给。

3.2电子草图的勾绘

地貌方面：

根据测区实地状况应属丘陵地貌，因此地貌应用2米等高线表示。

DTM的建立符合地貌的现实性。

绘出的等高线平滑自然，等高线拟合步长为2米，等高线注记均匀。

在地势平坦地区，应用散点表示地形的变化，散点分布均匀合理。

特殊地貌采用正确的地貌符号进行表示。

本测区内面状地物主要包括：

各种房屋。

本测区内线状地物主要包括：

大车道、铁丝网。

本测区内独立地物主要包括：

探槽、牲畜棚。

测区内除以上地物外无其他地物，地貌也较为简单，因此地形图没加图例说明。

每天外业作业完成后，晚上回来后要进行电子草图的勾绘，以防止手绘草图丢失后给成图造成不便。

电子草图的勾绘根据手绘草图将特殊地物地貌点相连，并进行一定的修补。

本测区内主要的地物为探槽。

探槽的勾绘方法为：

根据草图的记录，将每个探槽的三个点相连，再插入探槽的图例。

探槽图例

测区内其他地物还有四点民房、大车道、铁丝网。

四点民房勾绘方法与探槽相似，连三点再插入四点民房图例。

四点示民房图例

大车道与铁丝网勾绘方法：

先用Pline线将所有点相连，再将Pline线换成大车道和铁丝网图例表。

3.3.外业数据采集

全站仪为徕卡公司的402仪器，以其性能指标如下：

测角精度2秒

测距精度2+2PPM

3.3.1坐标系统

平面采用北京54坐标系3度带坐标，投影带中央子午线经度为115度。

高程基准:

黄海高程系。

3.3.2技术依据

术监督局颁发

3.3.3图根点的确定

     确定图根时尽量利用已知的国家高级点。

也可自行根据实际情况定图根点。

本测区内利用高级点1个，自己埋设的图根点有22个。

3.3.4数据采集作业过程

　　遵循“从整体到局部”、“先控制后碎部”、“由高级到低级”、“步步有检核”的原则。

每次作业顺序为：

　　1.确定测站点。

确定测站点时，要尽量保证大的可视区域，同时还要保证有可通视的已知点。

所以，在实际作业时一般将测站点定在较高的坡或山顶，以避免经常迁站。

　　2.架设仪器。

架设仪器时，要保证仪器架稳，一般是将三脚架的腿间距稍微放大些，保证平稳。

角度过大将导致全站仪过低，给观测带来不便，同时也影响观测员的行动；角度过小时全站仪放置不稳，存在仪器损害的潜在危险。

观测前要进行仪器的校验，对准已知点，以保证数据均为可信数据。

检查中心连接螺旋是否旋紧，对中、整平、量取仪器高、开机。

按提示输入测站点点号及固定坐标、仪高，后视点点号及、坐标、镜高，仪器瞄准后视点，进行定向检测。

仪器定向后，即可进入“测量”状态，输入所测碎部点点号、镜高后，精确瞄准竖立在碎部点上的反光镜，按“回车”键，仪器即测量出棱镜点的坐标，并将测量结果保存到前面输入的坐标文件中，同时将碎部点点号自动加1返回测量状态。

再输入镜高，瞄准第2个碎部点上的反光镜，按“回车”键，仪器又测量出第2个棱镜点的坐标，并将测量结果保存到前面的坐标文件中。

按此方法，可以测量并保存其后所测碎部点的三维坐标。

3.立棱镜，测量读数。

立镜时要保证镜竿尽量竖直，每个碎布点保持间距20-25米左右。

实际碎部点间距大多在20米左右，符合精度要求。

全站仪能够自动保存数据，读数较快。

一般有三到四人负责立棱镜，其中三人同时立镜。

　　4.记录。

本次外业数据采集作业采用的是无码作业，这种方法的优点是采集数据速度快，缺点是只能是采集数据，无法对数据的性质进行分类记录，所以在观测同时要进行草图的勾绘，如：

山脊线、山谷线、探槽等特殊数据就要在草图上记录下来，以便内业作业。

一般由一人主测，另一人勾绘草图

　　5.测站点检验及校和。

在测量完仪器能测量范围后或迁站时，要进行一次测站点检和。

检和方法为：

重测某一已知点（一般为后视控制点），检验两次误差是否符合技术要求。

如果误差超出范围则所测数据有误。

6.在平原地区，野地地形较简单， 但主要沟坎不可放过， 因地势较平坦， 高程点可以稀一些， 但有明显起伏的地方，高处应延坡走向有一排点，坡下有一排点， 这样画出的等高线才不会变形，画上沟坎后，等高线钻进沟坎，这样等高线才不会相交。

平原地区的房屋应在一排房的两边控制，不可以用短边两点和长边距离画房，那样误差太大。

有必要时该上房则上房，可以得到事半功倍的效果。

有些地方无法看到，可用仪器把周围打出来，里面的用钢尺量，不要以为钢尺量的不准，实践证明，量出来的和测的一样准，而且可以提高效率。

测图时一定要注意电杆的类别和走向以及是否有地下接口。

有的电杆上边是输电线，下边是配电线或通讯线，应画主要的。

成行的电杆不必每一个都测，可以隔一根测一根或隔几根测一根，因为这些电杆是等间距的，在做内业时可用等分插点画出，精度也很高，但有转向的电杆一定要测。

道路要测一边，量出路宽，这样画出来才好看。

地下光缆不可放过，但有些光缆，例如国防光缆须经某些部门批准方可在图上标出。

7.在测山区时，主要是地形，但并不是点越多越好，做到山上有点，山下有点，确保山脊线，山谷线等地性线上有足够的点，这样画出的等高线才想且不变形。

在山区特别是在半山腰建的房子，要把周围的大坎画出，这样在图上才可看出房屋是一层层的，有立体感。

在山区测图最好在山顶或半山腰设站，这样可以减少搬站，效率高。

8.测量员要对各种地形地物有一个总体概念，知道什么地物由几个点画出，一般点壮物一个点，线壮物两个点，圆形建筑物三个点，矩形建筑物四个点…… 这也是对测图软件的熟悉程度。

9.碎步草图，在山区要和地形联系起来。

房屋相对位置要画好， 这样回去后便于处理内业和查错。

有写地物如电杆，井盖，可提出单独画，会使草图清晰不乱。

10.在碎步测量支站时，有时站支的太远，定向要跑很远，为了避免这样，你可以一下支出两站，让两站较进，一个做摆站点，一个做定向点。

11.有些全站仪，如苏一光，在换电池后须重新定向，但跑尺的正在另一个山上或很远，再去定向很费时费事，你除了可以在搬站时换电池，还可以在电池快没电之前，先测一个点，然后换下电池，再用测的这个点定向，问题就解决了。

3.3.5特殊地物的测量

测区内的主要特殊地物有：

居民地、牲口棚、大车道、铁丝网。

居民地：

居民地内主要地物为四点民房，可采用测三点法，草图记录点号。

牲口棚测法与四点民房相同。

大车道：

大车道的方法为测道路中线，量宽度，记录点号。

大车道测量时，在直道是可较长距离测一点，拐点处必测。

第4章目前地形测量的测绘自动化技术

测绘自动化是集数据采集、处理、传输、显示于一体。

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发生了重大变革，3S技术（GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感）及其集成技术成为测绘技术自动化技术的核心。

4.1GPS技术GPS（GlobalPositioningSystem）称为全球定位系统

是美国20世纪70年代开始研制的，它历时20年，于1994年3月全面建成的利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，是一种高精度、全天候、高效率、多功能的测绘工具。

GPS定位技术与常规地面测量定位相比，具有抗干扰性能好、保密性强，功能多、应用广，观测时间短，执行操作简便，全球、全覆盖、全天候、高精度的特点。

特别是RTK的定位精度可达厘米级，在水上定位得到了广泛的应用。

GPSRTK（RealTimeKinematic）技术开始于90年代初，是一种全天候、全方位的新型测量系统，称载波相位动态实时差分技术，是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式，是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。

GPSRTK具有定位精度高且精度分布均匀，速度快、效率高，观测时间短，方便灵活，测程不受限制，不受通视条件影响等优点。

4.2GIS技术地理信息系统（GeographicalInformationSystem-GIS）

是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统，是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。

其最大的特点就在于：

它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。

GIS具有以下的基本特点：

一是公共的地理定位基础；二是多维结构；三是标准化和数字化；四是具有丰富的信息。

地理信息系统对空间地理信息进行处理，准确采集有关的数据，并对地理空间数据和信息进行处理、管理、更新和分析，是采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术的技术系统，对现代测绘技术自动化技术的起重要支撑作用。

目前GIS地理信息将向着数据标准化（InteroperableGIS）、数据多维化（3D&4DGIS）、系统集成化（ComponentGIS）、系统智能化（CyberGIS）、平台网络化（WebGIS）和应用社会化（数字地球）的方向发展。

4.3RS技术

遥感RS（RemoteSensing）起源于20世纪60年代，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息（一般是电磁波的反射、辐射和发射辐射），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息。

遥感包括摄影、陆地、卫星、航空、航天摄影测量等技术。

[6]遥感技术依其波谱性质，可分为电磁波遥感技术、声学遥感技术、物理场遥感技术。

遥感信息技术已从可见光发展到红外、微波；从单波段发展到多波段、多角度、多时相、多极化；从空间维扩展到时空维；从静态分析发展到动态监测。

RS为GIS提供信息源，GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段（图像处理），GPS作为GIS有力的补测、补绘手段，实现了GIS原始地图数据的实时更新。

3S的综合应用是一种充分利用各自的技术特点，快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息的新技术，三者的紧密结合，为地形测量提供了精确的图形和数据。

第5章测绘技术自动化技术的发展趋势业

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的系统、智能化，测绘技术自动化技术向着3G技术及集成技术自动化、实时化、数字化，数据库和应用软件的开发应用，三维可视化技术以及人工智能化发展。

使测绘技术自动化技术能全方位的应用于地形测量中，提高了地形测量的效率和准确性。

5.13G技术及集成技术的进一步发展

积极普及3G技术的应用，改进3G技术中存在问题，更新3G及其集成技术测量的方法和手段，加强测量精度和准确性，使3G技术能在地形测量测绘技术领域的应用进一步扩展。

全球数字摄影测量系统在GPS、GIS、RS和3S集成技术中的应用，对数码摄影测量和地形测量更加普及和深化，使测绘技术向电子化、自动化、数字化方向发展。

5.2测绘软件及数据库的开发与更新

加强地形测量数字化测绘软件的研发，使测绘软件系统更加高效、灵活和功能齐全，使测绘软件技术在地形测量中起到了相当重要的作用。

更新完善信息数据库，将采集的测量数据转换直接进入信息数据库，数据管理查询方便，数据共享，实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理，实现测量数据的管理科学化、标准化、信息化，实现测绘数据的传输网络化、多样化、社会化，使测绘技术走向自动化，实时化，数字化。

5.3人工智能和专家系统在测绘技术中的应用

随着计算机技术的发展和测绘技术与相关学科的交叉、综合，人工智能和专家系统在测绘技术中有着广泛的应用前景。

计算机利用专家知识模拟人脑思维进行推理，从事智能化的数据、图形处理和信息管理工作，极大地提高工作效率，使测绘技术向自动化、智能化发展。

全球定位系统（GPS）、数字摄影测量系统（DPS）、遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和专家系统（ES）这5S技术的发展和相互结合，专家系统在其中发挥着重要的作用，专家系统对整个测量流程进行控制，并执行相应的推理、分析和处理工作，并可实现信息资源共享，实时动态监测诊断，提高效率和质量，是测绘技术通向实时、自动、智能测量系统的关键。

结论

随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发生了重大变革，从传统的测绘技术（例如电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪）向3G技术、数字摄影测量技术以及人工智能化发展，推动了测绘技术自动化技术的活跃和革新，测绘技术朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展，使地形测量更快速、简单、精确。

参考文献

[1]王运昌.地形测量学[M].冶金工业出版社.1993.p2.

[2]吴贵才.地形测量出版社[M].中国矿业大学出版社.2005.p2.

[3]李淑燕.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用[J].科技信息.2009.25:

p37.

[4]张德军，皱顺平.浅谈土地测绘技术的发展[J].山西建[5]范文琦.GPS和GIS技术在1:

1万土壤地球化学测量中的应用[J].中国科技信息.2008.23:

p40-41.

[6]刘坤，广兴宾.RS遥感技术简介和应用[J].林业勘查设计.2002.2:

p59.

致谢

历时两个月，我的毕业设计终于完成了，而我的三年大学生涯也即将圈上一个句号。

三年间，无论是学习、工作生活上的问题，老师们都会悉心给以指导解答，让我倍受感动。

在大学生活中我们过得很充实，不曾虚度光阴。

曾文宪老师教会我们很多为人处事、做人做事的道理，曾文宪老师对我们的无微不至和关爱，高照忠老师教育我们的生活工作态度等老师们的谆谆教诲和悉心指导，让我受益匪浅，一直陪伴着我的终身。

尤其在我们面临就业而目标却不明确时，是他们给我们讲述怎样择业、怎样去融入社会。

同时我还要向给予我指导和帮助的所有老师表示感谢！

在本次整个毕业设计过程中，我的指导老师给我提出了许多宝贵的建议，并非常详细的对我设计初稿进行认真修改，从而使我的毕业设计能够最终顺利完成。

在此我谨向曾文宪老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

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