数字测图毕业设计.docx
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数字测图毕业设计
黄河水利职业技术学院1：
500数字化测图方案设计
学生姓名：
学号：
指导教师：
职称：
7io7r6
专业：
好
系（部）：
二零一二年五月
黄河水利职业技术学院毕业设计
月
学生姓名
专业
班级
设计题目
数字化测图方案设计
指导教师评语：
（签字）
答辩委员会考评小组评语：
答辩组长：
成绩：
答辩委员会主任：
黄河水利职业技术学院1：
500数字地形测绘
摘要
数字化测图是近些年随着计算机、地面测量仪器、数字化测图软件的应用而迅速发展起来的全新内容，广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护和军事工程等部门。
就是将全站仪等采集的各种有关的地物和地貌信息转化为数字形式。
根据测绘系毕业答辩组的规定，毕业设计小组要对黄河水利职业技术学院新校区进行1:
500数字地形图测绘，内容以大比例尺地面数字测图和地图数字化为主线，介绍了野外数据的采集及全站仪在其中的运用，概述了采用数字化方法进行地形测量的工作步骤及应用数字成图软件对内业成图处理的方法。
随着现代测绘技术的飞速发展，作为现代测绘技术基础的数字测图技术也呈现出日新月异的变化。
目前，以现代测绘设备和计算机应用软件为主体的数字测图技术已广泛应用于测绘生产，地形测量已从传统的白纸测图转变为数字测图。
地形测量包括地物和地貌测量两大内容。
传统的平板仪测图和经纬仪（或测距经纬仪）测图通称白纸测图，它主要采用解析法和极坐标法，其成果为模拟式的图解图。
但由于其成图周期长、精度低、劳动强度大等局限逐渐被淘汰。
而全数字地形测图顺应现代测绘技术新潮流，利用先进的测量仪器（如GPS接收机、电子全站仪等）和自动化成图软件，采用各种灵活的定位方法进行以数字信息表示地图信息的测图工作，它的成果为模型式的数字图。
而目前大比例尺野外数字测图主要使用全站仪采集数据。
整个工作分为两个阶段：
即数据采集（控制测量、地形特征点采集）；内业绘图处理（数据传输、图形绘制和编辑）。
关键词：
数字测图；控制测量；数据采集；图形编辑
第1章绪论
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。
由于其工序多、劳动强度大、质量管理难。
在当今的信息时代，白纸之图以难承载诸多图形信息，变更、修侧也极不方便，难以适应当前经济建设的需要。
随着科学技术的进步和电子技术的迅猛发展及其向各个领域的渗透，以及电子经纬仪、光电测距仪、全站型电子速测仪、GPS-RTK技术等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，于是数字化测图技术应运而生。
数字测图是指上是一种全解析机助测图方法，在地形测量的发展过程中它应该是一种带有根本性的技术变革，这种变革主要表现在：
图解法测图的最终成果是地形图，图纸是地形信息的唯一载体；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、多方共享的数字地图软盘或数据。
通过数控绘图仪可输出数字地形图。
另外，地形信息还可作为地理空间数据的基本信息之一，它也是迈向信息化时代不可缺少的地理信息系统（GIS）的重要组成部分。
数字地图是以数字形式储存在磁盘或光盘上，用以表达地物、地貌特征点的空间集合形态。
数字测图与图解法测图相比，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，具体表现为：
（1）实现了大比例尺测图的高度自动化；
（2）实现了大比例尺测图的数字化；
（3）实现了大比例尺测图的高精度。
目前在我国，获取数字地图的主要方法有三种：
原图数字化，航测数字成图，地面数字测图。
但不管那种方法，其主要作业过程均为三个步骤：
数据采集，数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。
这里我们主要讲述一下地面数字化。
在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区测绘经费比较充足，可直接采用地面数字测图的方法，该方法也称为内外业一体化数字测图，是我国目前各测绘单位用的最多的数字测图方法。
采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高，采用全站仪施测，重要地物相对于邻近的控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。
数字测图的一个重要问题是选择好适合于本单位使用的绘图软件。
目前各测绘单位所使用的软件，可谓五花八门，林林总总。
本次在工作中采用的是广州南方测绘仪器公司与广州开思公司的CASS系列。
CASS提供三种作业方式：
电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。
在CAD的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。
除此之外，还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能。
对于那些既想用电子平板方式作业，又能在室内编辑成图的单位而言，可以选择它。
目前数字测图技术正处于蓬勃发展的时期，已初步形成一种新的学科体系，随着科学技术的高度发展，传统的手工作业地形图图解法成图方式已无法适应时代发展的要求，尤其是计算机技术的迅猛发展与普及以及信息革命浪潮的巨大冲击，地形图测绘又图解法成图向自动化、数字化、信息化方向发展是历史的必然。
第2章已有资料利用分析利用
1测区概况
黄河水利职业技术学院新校区位于开封市西北角，东临黄河大街，北临北环路，西邻夷山大街，东临东京大道，与河南大学比邻，新校区东西长782米，南北长985米，南侧有宽约80米的地下古城墙遗址，南侧有贯穿东西的城市绿化带。
学校内部地势平坦，有教学楼，宿舍楼，食堂，绿化带，大小湖泊，篮球场，体育场，假山等地物分布其中新校区黄河水利职2业技术学院老校区约4.2km,距市中心约8km,距火车站约10km,距连霍高速开封市入口约3km，数字测土技术是黄河水利职业技术学院的省级精品课程，在开封市享有很高的知名度，学院测绘工程系应生产单位要求，着力发展工程测量学和数字测土学科，培养出更加优秀的毕业生，为国家的生产建设贡献力量。
2.作业依据和已有测绘资料
2.1黄河水院新校区鸟瞰图
2.2黄河水院新校区控制点分布示意图
2.3黄河水院新校区控制点成果表（开封城建坐标系）
2.4测区已知控制点基本位置图
2.5测区已知控制点成果表
选用黄河水利职业技术学院两个E级GPS点HY048（k7）、H129作为已知控制点
已知控制点
点号
横坐标X（m）
纵坐标Y（m）
高程H（m）
HY048（k7）
53341.0790
47522.3960
H129
53410.6930
47506.3260
鸟瞰图
控制点分布
第3章控制测量技术设计
控制测量的目的是为数字测图提供控制基础和起算基准，其实质是为了测定具有较高精度的平面坐标和高程的点位控制点。
（本次实习我们没有考虑高程控制内容）
3.1平面坐标系统的选择
平面坐标系及基准
本次作业的平面坐标系为开封市城建坐标系，属于地方独立坐标系，其基准与国家参考椭球的基准保持一致。
3.2平面控制测量
根据工程设计示意图及其对控制网的精度要求，在所在测区实地进行首级平面、高程控制网的布设，并保证点与点之间通视，三角网形最好接近正三角形；保证其控制网有足够的精度要求，并且把该控制网布设成为三角控制网。
对已有控制网成果的精度分析，实测部分角度和边长，掌握起算数据的精度情况。
根据控制网的用途、工程规模、类型及建筑布置、精度要求来确定控制网的等级；根据测区地形、起算点情况及使用的仪器设备来确定控制网的类型。
本次校内实习采用导线法。
3.2.1导线测量
本次采用全站仪测二导线做首级控制网。
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。
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。
各等级导线测量的主要技术要求，应符合下表的规定。
导线测量的主要技术要求表
等级
导线长度（km）
平均边长（km）
测角中误差（"）
测距中误差（mm）
测距相对中误差（mm）
测回数
方位角闭合差（"）
导线全长闭合差
1"
仪
器
2"仪器
6"仪器
三等
14
3
1.5
20
1/150000
6
10
_
3.6√n
≤1/55000
四等
9
1.5
2.5
18
1/80000
4
6
_
5√n
≤1/35000
一级
4
0.5
5
15
1/30000
_
2
4
10√n
≤1/15000
二级
2.4
0.25
8
15
1/14000
_
1
3
16√n
≤1/10000
三级
1.2
0.1
12
15
1/7000
_
1
2
24√n
≤1/50000
注：
1表中n为测站数。
2当测区测图的最大比例尺为1：
l000，一、二、三级导线的导线长度、平均边长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定相应长度的2倍。
2．当导线平均边长较短时，应控制导线边数不超过表3．3．1相应等级导线长度和
平均边长算得的边数；当导线长度小于表3．3．1规定长度的1／3时，导线全长的绝对闭合差不应大于13cm。
3．导线网中，结点与结点、结点与高级点之间的导线段长度不应大于表5中相应等级规定长度的0．7倍。
3.3导线点选点注意事项
导线点位的选定，应符合下列规定：
1）点位应选在、稳固可靠、便于保存的地方，视野应相对开阔，便于加密、
扩展和寻找，为了保证测量精度，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,但考虑到学校实习时仪器的安全问题，我们学校的地物地形比较简单，所以会选择在土质比较松软的草地上，以减少仪器意外被摔造成的伤害。
（3）相邻点之间应通视良好，其视线距障碍物的距离，三、四等不宜小于1．5m；四等以下宜保证便于观测，以不受旁折光的影响为原则。
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，校园里还应考虑仪器啊安全，尽量选择在草地或土质路面上，若必须在水泥地上时应该避开同学经常路过的地方，并做好防护。
（5）在选点的同时要充分利用旧有控制点按要求进行做控制点的点之记。
（6）当采用电磁波测距时，相邻点之间视线应避开烟囱、散热塔、散热池等发热体及强电磁场。
3.4水平角观测注意事项
3.4.1方向观测法应符合的规定
水平角观测宜采用方向观测法，并符合下列规定：
1.方向观测法的技术要求，不应超过下表的规定。
水平角方向观测法的技术要求表
等级
仪器精度等级
光学测微器两次重合读数之差（"）
半测回归零差（"）
一测回内2c互差（"）
同一方向各测回较差（"）
四等及以上
1"仪器
1
6
9
6
2"仪器
3
8
13
9
一级及以下
2"仪器
-
12
18
12
6"仪器
-
18
-
24
注：
1.全站仪、电子经纬仪水平角观测时不受光学测微器两次重合读数之差指标的限制。
2.当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，该方向2C互差可按相邻测回同方向进行比较，其值应满足表十一测回内2C互差的限值。
2.当观测方向小于等于3个时，可不归零。
3.当观测方向多于6个时，可进行分组观测。
分组观测应包括两个共同方向（其中一个为共同零方向）。
其两组观测角之差，不应大于同等级测角中误差的2倍。
分组观测的最后结果，应按等权分组观测进行测站平差。
4.水平角的观测值应取各测回的平均数作为测站成果。
3.4.2水平角观测的测站作业应符合的规定
水平角观测的测站作业，应符合下列规定：
1）仪器或反光镜的对中误差不应大于2mm。
2）水平角观测过程中，气泡中心位置偏离整置中心不宜超过1格。
四等及以上等级的水平角观测，当观测方向的垂直角超过±3°的范围时，宜在测回间重新整置气泡位置。
有垂直轴补偿器的仪器，可不受此款的限制。
3）如受外界因素（如震动）的影响，仪器的补偿器无法正常工作或超出补偿器的补偿范围时，应停止观测。
3.4.3水平角观测误差超限处理
水平角观测误差超限时，应在原来度盘位置上重测，并应符合下列规定：
1）一测回内2C互差或同一方向值各测回较差超限时，应重测超限方向，并联测零方向。
2）下半测回归零差或零方向的2C互差超限时，应重测该测回。
3）若一测回中重测方向数超过总方向数的1／3时，应重测该测回。
当重测的测回数超过总测回数的1／3时，应重测该站。
3.4.4其他注意事项
1）首级控制网所联测的已知方向的水平角观测，应按首级网相应等级的规定执行。
2）每日观测结束，应对外业记录手簿进行检查，当使用电子记录时，应保存原始观测数据，打印输出相关数据和预先设置的各项限差。
第4章全站仪野外数据采集
4.1碎部点采集技术依据
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）《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4-1）
表4-1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》。
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，草图绘制基本原则是：
草图要能正确反映实际地物内部及地物间的关系，至少绘制草图人员要必须看得懂草图含义，草图上碎部点编号要严格与全站仪上数据编号一致，因此在碎部点采集过程中草图人员和观测人员要经常和对点号，防止出现连环错位，宜简化标示地形要素的位置、属性和相互关系等。
测图的时候，必须遵循一个基本原则：
就高不就低，即当高等级边界和低等级边界重合了，要舍弃低等级的边界，绘制高等级边界，因此在测和绘的过程中严禁出现同一边界重复绘制的现象。
测量过程中地物要素的取舍要取决于测图比例尺和《1：
500、1：
1000、1：
2000地形图图式》中相关规定进行，切不可自作主张，为图方便随便舍弃一些重要必测的地物。
具体要点如下：
a.点状要素（独立地物）能按比例表示时，应按实际形状采集，不能按比例表示时应精确测定其定位点或定线点。
有方向性的点状要素应先采集其定位点，再采集其方向点（线）。
b.具有多种属性的线状要素（线状地物、面状地物公共边、线状地物与面状地物边界线的重合部分），只可采集一次，但应处理好多种属性之间的关系（就高不就低原则）；
c.线状地物采集时，应视其变化测定，适当增加地物点的密度，以保证曲线的准确拟合；
d.碎部点采集与控制测量同时进行时，碎部点坐标应以经平差后的控制点坐标计算得到，当控制测量成果检核超限时，测量控制点应重测，且重新计算碎部点坐标（一步测量法）；
e.各类建筑物、构筑物及主要附属设施数据均应采集。
房屋以墙为主，临时性建筑物可舍去。
对居民区可视测图比例尺大小或需要适当加以综合。
建筑物、构筑物轮廓凸凹在图上小于0.5mm时，可予以综合；
f.地上管线的转角点均应实测，管线直线部分的支架线杆和附属设施密集时，可适当取舍；
g.水系及附属物，应按实际形状采集。
水渠应测记渠底高程，并标记渠深;堤、坝应测记顶部及坡脚高程;泉、井应测记泉的出水口及井台高程，并测记井台至水面深度；
h.地貌一般以等高线表示，特征明显的地貌不能用等高线表示时，应以符号表示。
山顶、鞍部、凹地、山脊、谷底及倾斜变换处，应测记高程点；
i.露岩、独立石、梯田坎应测记比高，斜坡、陡坎比高小于1/2基本等高距或在图上长度小于5mm时可舍去。
当坡、坎较密时，可适当取舍。
j.一年分几季种植不同作物的耕地，以夏季主要作物为准;地类界与线状地物重合时，按线状地物采集；居民地、机关、学校、山岭、河流等有名称的应标注名称。
4.2碎部数据采集要求
碎部测量即地形特征点（碎部点）的采集．在完成图根点加密和图根导线测量后，即可进行下面的碎部点采集．但在出测前必须做好准备工作:
1.仪器器材的准备
实施数字测图前，应准备好仪器、器材,主要包括：
全站仪、脚架、备用电池、反光棱镜、皮尺或钢尺、支点笔等．全站仪、应提前充电．
2.成果、资料的准备
收集自己测区范围内所要使用的控制点成果,已知控制点三维坐标。
3.碎部点选择注意事项：
在测量的过程中，碎部点的取舍和测量至关重要，测点过密，造成成图密集，不该要的要了；测点过少，没有把握地形的基本要素，因此对于碎部点的确定，就注意以下几点。
（1）建筑物比较方正的可只需测出三点，第四点可由计算机来完成，这就更要求草图绘制人员的事先观察，有些建筑物可能看起来较方正，其实是不规则的多边形，则需要全部实测点位。
（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，但计算机的模拟是无法比较真实的反映出这些实际地形的。
（3）对于一些重要的无法通视的观测点，应通过一定的位移来替代观测或者需要通过举高支杆来观测，这样的点要在草图上详细注记。
（4）能够测量到的点尽量实测，尽量避免用皮尺（钢尺）量取。
因为用全站仪所测量的速度远非皮尺量取所能比的，而且精度也会高些。
（5）同一类地物（貌）应先测，以避免内业造成一些不必要的麻烦，当然，根据实地的实际情况，可作灵活的运用。
同时，也方便测站上观测人员的数字及字母输入。
（6）测等高线时，除了测量特性线外，还应尽量多测一些加密的点，以满足计算机建模的需要，也能更加详尽地把映出地貌。
4.3全站仪测图程序
4.3.1全站仪的对中与整平方案选择
全站仪的对中与整平，是我们进行数字测图开始的最基本技能，因此我们要多多练习，在比较短的时间里整好仪器，准备观测。
①准备，首先我们松开脚架螺旋竖直拉伸至一定高度，一般地形情况下会把脚架拉到我们下颚以下下的脖颈处，（实习中经实践得出此高度比较合适，也比较容易）再松开螺旋伸开脚架，使其大致呈正三角状置于需要对中点中心处，这时其中一只架腿距对中点中心大致在50---60公分处，这需要我们的经验来判断，并根据实际的地形情况合理调整，也要目测一下调整是脚架上方的基本水平，从仪器箱中取出仪器，放在脚架上的平台上拧上螺旋，不用太紧只要不会滑落即可。
另外我们测量得到全站仪望远镜平视即侧边十字架处其中心距底座有23公分，我们根据调节脚架的高度使我们观测时有一个比较舒服的姿势，经过试验得出：
把脚架的上平面架的高度在人胸口的位置时能满足这样的要求，因为再放上全站仪时人眼水平视线会与全站仪望远镜水平时大致在同一高度。
（按作者的身高是173cm，跟实习组成员做了大量实验）我们验证过好多次，比如把仪器竖直拉伸至下巴位置，这时架腿间的距离就会增大很多，实际中对观测者来说就会很不方便了。
再次强调的是不是把架腿拉伸到一个绝对的高度上，而对个体来说相对身体的某个部位，这样才比较容易控制。
准备工作之后就是重要的对中，前面的工作是我们快速对中的基础，手握两支脚架，通过下视望远镜寻找对中点，一般我们会把脚尖放到对中点处便于寻找目标，并左右移动使下视望远镜大致对中下面的对中点，再踩实脚架。
方案①：
放好脚架大致对中后我们会通过脚螺旋移动使完全对中，这样在进行下面的整平工作时可保证不会偏离对中点太远，便于调节，但前提是准备工作做好，不能是大致对中后要大幅度的伸缩架腿整平仪器，这样会使对中没有效果，还得又一次的对中再整平。
方案②：
移动脚架大致对中踩实架腿后，就直接整平，减少此时通过脚螺旋调节对中的时间，整平后若对中点有所偏离则还要进行微调稍微松开底座螺旋，移动全站仪，使严格对中然后精平，水准管气泡平行2个脚螺旋，同时旋转2个脚螺旋（同时向内或向外），水准管起泡居中后；旋转仪器90°，使得水准管平行于第三个脚螺旋，单调第三个脚螺旋，水准管起泡居中。
总结：
对总整平的一个重要工作就是把准备工作做好，从我们松开伸缩脚架开始，拉伸高度适中，伸开架腿间距离适中，理想状况下脚架伸开后在对中点正上方大致成等边三角行，成等边三角行时保证了脚架顶部的水平并降低了对中时的难度。
因此我们必须把准备的工作做扎实，才能提高对中整平的速度从而提高作业效率。
大致步骤可按如下进行：
松开脚架拉伸至适当高度，并快速伸展架腿至大致等边三角形置于对中点上方，放置全站仪在水平底座上，一手扶稳一手拧紧螺旋，大致对中后，再通过底座的脚螺旋是对中点落在下视望远镜的圆圈内，伸缩脚架粗整平让圆水准起泡居中，在快速的调节螺旋使管水准起泡偏移量不超过两格。
检查此时的对中情况，若有偏离，松动底座螺旋移动仪器是严格对中，再重复上述步骤整平。
4.3.2全站仪数据采集要求
全站仪定向时，应联测两个已知点，以检测定向精度。
施测碎部点可采用极坐标法、支距法或方向交会法。
校园内部设站困难地区，可采用几何作图的方法。
地形图测绘地物点和地形点的测距长度分别不大于160m和300m。
全站仪施测时，应联测两个已知方向。
测量时，应有一人绘制草图以便于内业编辑使用。
地形变化处应全站仪实测高程注记点。
高程注记点应分布均匀，测设在道路中心线、桥面、广场、田地、地形变换处，点位密度为图上每个格网不少于8个。
鱼塘、湖泊注记点可适当减少。
在测量高程注记点时应尽量扶直棱镜，减少高程误差。
测量独立地物点时，还应加上距离和偏心改正。
4.3.3全站仪测图方法与技术要求
基本流程
①全站仪初始设置。
测量时测站周围环境的温度、气压，测量模式的选择（免棱镜、放射片、棱镜，当使用棱镜时所用棱镜的棱镜常数），量取的仪器高、目标高等参数输入全站仪。
②建立项目（文件夹）。
目前全站仪存储数据时，对测量的数据一般存储在自己的项
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