数字测图实验指导书.docx

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数字测图实验指导书

实验一全站仪的认识与使用

一、实验目的与要求

1.了解全站仪的基本结构与性能、各操作部件、螺旋的名称和作用。

2.熟悉面版主要功能。

3.掌握全站仪测距离、坐标的基本操作方法。

二、实验内容

1．认识仪器的主要部件、螺旋的名称和作用。

2．认识面版的主要操作功能。

3．练习全站仪进行距离测量、坐标测量基本工作。

三、实验步骤

1、认识全站仪的构造、部件名称和作用

全站仪的基本构造主要包括：

光学系统、光电测角系统、光电测距系统、微处理机、显示控制/键盘、数据/信息存储器、输入/输出接口、电子自动补偿系统、电源供电系统、机械控制系统等部分。

2、认识全站仪的操作面版（图1、2为NTS-350测距、测坐标模式下操作面板）

图1距离测量模式面板图2坐标测量模式面板

3、熟悉全站仪的基本操作功能。

全站仪的基本测量功能是测量水平角、竖直角和斜距，借助机内固化软件，组成多种测量功能，如计算并显示平距、高差以及目标点的三维坐标，进行偏心测量、对边测量、悬高测量等功能。

4、练习并掌握全站仪的安置与观测方法。

在一个测站上安置全站仪，选择一个目标点安置反光镜，练习距离及三维坐标的测量，观测数据记入实验报告相应表中。

（1）距离测量

仪器开机默认测量模式是角度测量。

瞄准棱镜，按距离测量键（F2下方）距离测量，测距结束后按“向下”键（同测距键）可以切换显示斜距与平距，分别记录测站至镜站的斜距、平距。

（2）三维坐标的测量

①角度测量模式下瞄准后视方向，按F3（置盘）键输入后视方位角，并按确认（F4）键置盘。

如输入30.0508，代表30°02′08″；

②按坐标测量键（F3下方），输入测站坐标（x、y、H）、仪器高、目标高；

③转动仪器瞄准目标点，按测量键进行目标点三维坐标测量。

将测得的x、y、H记入表格。

四、仪器与工具

全站仪1套、反光镜1套、记录板1块

五、注意事项

1.全站仪是目前结构复杂、价格较贵的先进仪器之一，在使用时必须严格遵守操作规程，注意爱护仪器。

2.严禁用望远镜对准太阳，在阳光下使用全站仪测量时，一定要撑伞遮阳。

3.仪器、反光镜站必须有人看守。

观测时应尽量避免两侧和后面反射物所产生的信号干扰。

4.主机电池安装要认真，不得强力就位。

测量结束后卸下装入仪器箱。

4.开机后先检测信号，停测时随时关机。

5.更换电池时，应先关断电源开关。

6.镜头盖、卷尺等配件用后直接放入仪器箱，不得随手装入衣袋。

六、学时分配

课外2学时。

七、上交资料

每人上交一份含有合格观测记录的实验报告。

实验二全站仪三维导线测量

一、实验目的与任务

1、了解导线测量工作内容和方法，进一步提高测量技术水平。

2、掌握全站仪坐标测量原理和方法。

二、实验内容

利用全站仪三维导线测量功能测量一个任意三角形的各角点坐标。

三、实验步骤简要

1．在实验区域内选取A、B、C、D、E五点，如图组成闭合导线，假设AE为已知方位边，A为已知点。

2．在A点架设全站仪，对中、整平后，量取仪器高，输入测站坐标、高程、仪器高。

后视E点，设置后视已知方位角。

3．观测B点，输入镜高，测量并记录其三维坐标。

4．搬站至B点，以B为测站，以A为后视，观测C点，记录其三维坐标。

5．搬站至C点，以C为测站，以B为后视，观测D点，记录其三维坐标。

6．搬站至D点，以D为测站，以C为后视，观测A点，记录其三维坐标。

7．计算坐标闭合差，评定导线精度。

四、仪器及工具

全站仪1套、对中架2副、棱镜2个、花杆1根、记录板1块

五、注意事项

1．边长较短时，应特别注意严格对中。

2．瞄准目标一定要精确。

3．注意目标高和仪器高的量取和输入。

六、学时分配

课內2学时。

七、上交资料

每人上交一份含有合格观测记录的实验报告。

实验三全站仪碎部测量数据采集

一、实验目的与要求

掌握用全站仪进行大比例尺地面数字测图外业数据采集的作业方法。

二、实验内容

全站仪地面数字测图外业数据采集；

三、实验简要步骤

数字化测图根据所使用设备的不同，可采用不同方式实现：

草图法、编码法和电子平板法。

实际工作中多采用草图法。

1．草图法数据采集的流程：

外业使用全站仪测量碎部点三维坐标的同时，领图员绘制碎部点构成的地物形状和类型并记录下碎部点点号（必须与全站仪自动记录的点号一致）。

内业将全站仪（或电子手簿）记录的碎部点三维坐标，通过CASS或仪器专用传输软件传输到计算机。

2．全站仪野外数据采集步骤

①置仪：

在控制点上安置全站仪，检查中心连接螺旋是否旋紧，对中、整平、量取仪器高、开机。

②创建文件：

在全站仪Menu中，选择“数据采集”进入“选择一个文件”，输入一个文件名后，即完成文件创建工作，，回车后即进入数据采集之输入数据窗口，此时仪器将自动生成两个同名文件，一个用来保存采集到的测量数据，一个用来保存采集到的坐标数据。

③输入测站点及后视方向定向：

按f1提示输入测站点点号及简码、坐标、仪高，以“记录”结束；按f2输入后视点点号及简码、坐标、镜高，仪器瞄准后视点，进行定向，以“测量”结束。

④测量碎部点坐标：

按f3进入“测量”状态，输入所测碎部点点号、编码、镜高后，精确瞄准竖立在碎部点上的反光镜，按“坐标”键，仪器即测量出置镜点的坐标，并将测量结果保存到前面创建的文件中，同时将碎部点点号自动加1返回测量状态。

再输入编码、镜高，瞄准第2个碎部点上的反光镜，按“坐标”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。

注意：

改变镜高时，同时改变仪器镜高设置，再观测。

3．下传碎部点坐标：

完成外业数据采集后，使用通讯电缆将全站仪与计算机的COM口连接好，启动通讯软件，设置好与全站仪一致的通讯参数后，执行下拉菜单“通讯/下传数据”命令；在全站仪上的内存管理菜单中，选择“数据传输”选项，并根据提示顺序选择“发送数据”、“坐标数据”和选择文件，然后在全站仪上选择确认发送，再在通讯软件上的提示对话框上单击“确定”，即可将采集到的碎部点坐标数据发送到通讯软件的文本区。

四、仪器及工具

全站仪1套、棱镜及杆、框1套、草图纸若干

五、注意事项

1．控制点数据由指导教师统一提供。

2．在作业前应做好准备工作，全站仪的电池、备用电池均应充足电。

3．用电缆连接全站仪和计算机时，应选择与全站仪型号相匹配的电缆，小心稳妥地连接。

4．外业数据采集时，记录及草图绘制应清晰、信息齐全。

不仅要记录观测值及测站有关数据，同时还要记录编码、点号、连接点和连接线等信息，以方便绘图。

六、学时分配

课內2学时。

七、上交资料

每人上交一份含有合格观测记录的实验报告。

实验四GNSSRTK使用及数据采集

一、实验目的与要求

掌握用GNSSRTK接收机的设置和使用方法；

练习GNSSRTK接收机外业数据采集的作业。

二、实验内容

工程建立、坐标系设置、数据链设置、基准站架设、坐标转换（包括高程）参数设置、数据采集。

三、实验步骤简要

1、打开手簿运行应用程序，建立工程，设置工程椭球、中央子午线，设置坐标系。

2、安置基准站开机，手簿根据基准站主机ID号与其连接，输入仪器高，坐标平滑，设置数据链为“外部数据链”，设置电台频道号，设置电文格式，断开与基准站连接。

3、移动站开机，手簿根据移动站主机ID号与其连接，设置数据链为“内置电台”，设置电台频道号，设置电文格式。

4、采集已知点WGS84坐标，利用软件的“求转换参数”功能求坐标转换四参数和高程转换参数，并应用。

可以在“参数”中的“平面转换”及“高程转换”中查看坐标转换四参数和高程转换参数。

5、进入软件的“测量”开始碎部点采集，利用手簿的回车键作为快捷键采点、编辑点号仪器高、保存。

6、手簿中将观测坐标转换为目标格式坐标文件。

7、通过数据线或无线方式将坐标文件下载至计算机。

四、仪器及工具

Irtk1（或2）GNSS接收机1套、手簿1个、对中杆1个、数据线1条、卷尺1把、草图纸若干。

五、注意事项

5．控制点数据由指导教师统一提供。

6．在作业前应做好准备工作，仪器的电池、备用电池均应充足电。

7．用数据线连接仪器和计算机时，应选择匹配的电缆，小心稳妥地连接。

8．采用数据编码时，数据编码要规范、合理。

9．外业数据采集时，记录及草图绘制应清晰、信息齐全。

不仅要记录观测值及测站有关数据，同时还要记录编码、点号、连接点和连接线等信息，以方便绘图。

六、学时分配

课內3学时。

七、上交资料

每人上交一份含有合格观测记录的实验报告。

实验五、六数字测图软件的使用

一、实验目的与要求

1、掌握用CASS7.0软件进行图形编辑、图幅整饰的内业成图方法。

2、会使用绘图仪进行地图输出。

二、实验内容

1、运用CASS7.0软件进行图形编辑、图幅整饰。

2、使用绘图仪进行地图输出。

三、实验步骤

在外业无码作业数据采集的基础上，内业将利用外业草图，采用南方CASS7.0软件进行成图。

成图比例尺为1：

500。

地貌与实地相符，地物位置精确，符号利用要正确。

所成的电子地图进行了严格分层管理，可出各种专题地图的要求。

图形格式为DWG格式。

㈠．内业成图具体过程：

采用草图法的坐标定位作业流程：

1、打开CASS7.0进入主界面，CASS7.0的操作界面主要分为三部分——顶部下拉菜单、右侧屏幕菜单和工具条，如图1所示。

每个菜单项均以对话框或命令行提示的方式与用户交互应答，操作灵活方便。

图1

2、定显示区：

通过给定坐标数据文件定出图形的显示区域。

执行此菜单后，会弹出一个对话框，要求输入测定区域的野外坐标数据文件，计算机自动求出该测区的最大、最小坐标。

然后系统自动将坐标数据文件内所有的点都显示在屏幕显示范围内。

3、展点：

选择“绘图处理”下的“展野外测点点号”，输入采集文件后，确认。

即完成了展点。

4、选择“测点坐标”定位，使用屏幕右侧菜单区内的“测点点号”项，按提示输入采集文件，并确认。

5、绘平面图：

根据野外所绘草图，利用屏幕右侧菜单逐点绘制，（在绘第一点之前，根据提示要输入绘图比例尺，如1：

500后回车）。

以作居民地为例讲解，移动鼠标至右侧菜单“居民地”处按左键，系统便弹出如图2所示的对话框。

再移动鼠标到“四点房屋”的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。

如有操作失误可按回退继续操作。

图2选择“居民地”图层的对话框

6、加注记：

利用屏幕右侧菜单的“文字注记”，在左边的文字框或右边的图块框都可以选取，并依照提示完成有关地物属性的注记。

7、编辑和修改：

对于图形的编辑，CASS5.0提供“编辑”和“地物编辑”两种下拉菜单。

其中，“编辑”是由AutoCAD提供的编辑功能：

图元编辑、删除、断开、延伸、修剪、移动、旋转、比例缩放、复制、偏移拷贝等，“地物编辑”是由南方CASS系统提供的对地物编辑功能：

线型换向、植被填充、土质填充、批量删剪、批量缩放、窗口内的图形存盘、多边形内图形存盘等。

8、绘等高线：

主要步骤如下：

①展高程点：

选择“绘图处理”菜单下的“展高程点”，根据提示输入采集文件，展出全部高程点。

②建立数据地面模型（DTM）：

根据“等高线”菜单下“数据文件生成DTM”，依提示输入采集文件，建立DTM，构建TIN（不规则三角网）。

③编辑三角网，根据实际地貌情况插入、删除三角形、三角形顶点或重组三角形。

注意一定将编辑结果保存。

④绘等高线：

根据“等高线”菜单下的“绘等高线”，输入适当的等高距，并选择“三次B样条拟合”，即可绘制等高线。

⑤等高线修剪：

根据“等高线”菜单下的“等高线修剪”，对等高线进行必要修剪。

同时注记计曲线。

9、绘图框：

利用“绘图处理”菜单下的“标准图幅”，并依据提示填入图名、测量员、绘图员、检查员的姓名，图廓西南角点坐标并回车，在“删除图框外实体”前打勾，确认后即可完成一幅图形的绘制。

10、图形文件保存：

根据文件菜单下的图形保存菜单对图形进行保存。

11、打印图形：

在“文件/图形输出”菜单下，根据图纸大小对页面进行设置，打印适当比例尺的地形图。

12、提交成果：

数据采集坐标文件、图形文件、打印平面图。

㈡绘图仪地图输出

选择“文件（F）”菜单下的“绘图输出。

。

。

”项，进入“打印”对话框。

具体输出地图步骤如下：

①“打印设备”选项卡

②“打印设置”选项卡

③单击“完全预览（W）。

。

。

”按钮对打印效果进行预览，最后单击“确定”按钮打印。

四、仪器及工具

计算机一台，CASS7.0软件一套

五、上交资料

每人上交一份含有合格观测记录的实验报告。

实验七数字化软件的使用

一、实验目的与要求

1．掌握将图纸通过扫描仪录入到计算机的方法；

2．掌握数字化已有地形图的方法。

二、实验内容

1．图纸纠正；

2．数据采集；

3．数据处理与图形编辑、属性注记，图幅编辑。

三、实验步骤简要

CASS7.0对已有图纸输入的方法有两种，分别是用数字化仪录入和通过扫描仪录入图纸再进行屏幕数字化。

随着南方系列软件的不断完善，用扫描仪对已有白纸图扫描之后，CASS7.0可以直接进行数字化。

用数字化仪录图的原理是将图纸平铺到数字化板上，然后用定标器将图纸逐一描入计算机，得到一个以.dwg为后缀的图形文件，这种方式所得图形的精度较高，但工作量较大，尤其是自由曲线（如等高线）较多时工作量明显增大。

用扫描矢量化软件录图的原理是先将图纸通过扫描仪录入计算机，以.BMP、.GIF、.PCX等为后缀的光栅图像文件存放在计算机里,再利用扫描矢量化软件提供的一些便捷的功能，对该光栅图像进行矢量数字化，最后可以转换成为一个以.dwg为后缀的图形文件。

这种方式所得图形的精度因受扫描仪分辨率和屏幕分辨率的影响会比数字化仪录入图形的精度低，但其工作强度较小，方法要简便一些。

由于条件的原因，这里主要采用扫描矢量化进行原图数字化。

扫描矢量化的具体操作步骤：

1．首先双击CASS7.0软件图标，打开一幅空白文件。

2．通过“工具”菜单下的“光栅图象->插入图象”项插入一幅扫描好的栅格图，如图1；这时会弹出图象管理对话框，如图2；选择“Attach…”按钮，弹出选择图像文件对话框，如图3；选择要矢量化的光栅图，点击“打开”按钮，进入图形管理对话框，如图4；选择好图形后，点击“OK”即可。

命令行将提示：

Specifyinsertionpoint<0,0>:

输入图像的插入点坐标或直接在屏幕上点取,系统默认为（0,0）

Baseimagesize:

Width:

1.000000,Height:

0.828415,Millimeters

命令行显示图象的大小，直接回车

Specifyscalefactor<1>:

图形缩放比例，直接回车

图1插入一幅栅格图

图2图形管理对话框

图3选择图形文件

图4选择图形

3．图形纠正，用“工具”下拉菜单的“光栅图象->图形纠正”对图象进行纠正，命令区提示：

选择要纠正的图象：

时，选择扫描图象的最外框，这时会弹出图形纠正对话框，如图5。

选择五点纠正方法“linear”，点击“图面：

”一栏中“拾取”按钮，回到光栅图，局部放大后选择角点或已知点，此时自动返回纠正对话框，在“实际：

”一栏中点击“拾取”，再次返回光栅图，选取控制点图上实际位置，返回图象纠正对话框后，点击“添加”，添加此坐标。

完成一个控制点的输入后，依次拾取输入各点，最后进行纠正。

此方法最少输入五个控制点。

如图6。

纠正之前可以查看误差大小，如图7。

图5图形纠正

图6五点纠正

图7误差消息框

五点纠正完毕后，进行四点纠正“affine”，同样依此局部放大后选择各角点或已知点，添加各点实际坐标值，最后进行纠正。

此方法最少四个控制点。

经过两次纠正后，栅格图象应该能达到数字化所需的精度。

值得注意的是，纠正过程中将会对栅格图象进行重写，覆盖原图，自动保存为纠正后的图形，所以在纠正之前需备份原图。

在“工具->光栅图象”中，还可以对图象进行图象赋予、图形剪切、图象调整、图象质量、图象透明度、图象框架的操作。

用户可以根据具体要求，对图象进行调整。

4．图形的矢量化：

图象纠正完毕后，利用右侧的屏幕菜单，可以进行图形的矢量化工作。

如图8，矢量化等高线。

右侧的屏幕菜单是测绘专用交互绘图菜单。

进入该菜单的交互编辑功能时，您必须先选定定点方式。

定点方式包括“坐标定位”、“测点点号”、“电子平板”、“数字化仪”等方式。

其中包括大量的图式符号，用户可以根据需要利用图式符号，进行矢量化工作。

图8矢量化等高线

四、主要实验仪器设备

计算机及配套设备、CASS7.0软件。

五、注意事项

1.扫描地图时需要尽可能的保持图纸的平整，扫描的分辨率建议在300dpi-500dpi左右即可。

2.在数字化录图的过程中，为了防止意外，应该每隔20或30分钟存一下盘，这样即使在中途因误操作或其它原因死机，最多也就损失几十分钟的工作量，不致于前功尽弃。

六、上交资料

每人上交一份含有合格观测记录的实验报告。