内外业一体化数字测图.docx
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内外业一体化数字测图
引言
测绘领域的发展是飞速的，以前的测绘是人力加物力，而现在的测绘已是脑力加科技。
随着微电子工业和计算机应用技术的飞速发展，测绘仪器电子化和自动化已成为现实。
到现在，传统的测绘仪器如光学经纬仪，大平板仪都已被淘汰，出现在测绘市场的都是新的电子仪器。
电子经纬仪、电子全站仪、电子水准仪已不在是测绘中的新名词，甚至还有比它们更新更先进的仪器——GPS、RTK。
所以现在的测绘将是一个新的时代，对测绘人员也有了更新的要求，以前的一些老测工已被时代的发展淘汰，以前的大平板手工测图也被现在的电子全站仪数字测图所代替。
本次毕业设计所用的方法就是“内外业一体化数字测图”，它的数据采集速度快、精度高，成图周期短、质量高、方便修测的特点是我们以后的工作测绘中的主要手段，对于我们测绘专业的学生来说，数字化成图是我们今后走上工作单位所用的最主要的方法，学会它对我们今后的工作具有很重要的意义。
通过此次毕业设计的学习，我们不但在理论上对数字化测图方法有了更好的掌握，而且在实际操作上也有了更强的锻炼。
使我们的综合能力水平有了一定的提高。
第一章：
概述
1.1测区概况及收集测绘资料
本次毕业设计任务分两部分，一是内蒙古农业大学西区校园内首级控制，二是内蒙古霍林河水库溢洪道1：
500地形图及断面图编绘。
其中，内蒙古农业大学西区校园内首级控制引用的是1997年内蒙古农牧学院工程设计院提供的控制点资料；霍林河水库溢洪道1：
500地形图及断面图编绘引用的是2005年6月霍林河水库测绘提供的测绘资料。
1.1.1测区概况
（一）、内蒙古农业大学西区校园概况
内蒙古农业大学西区校园（原内蒙古农牧学院），位于呼和浩特市区昭乌达路306号，地理坐标约东经111°4北纬40°50ˊ。
学校始建于1952年，是内蒙古自治区创办最早的本科高等学校，至今已有50多年的历史。
目前，学校西区校园占地面积约531000平方米。
校园总人口近两万三千六百余人。
学校交通方便。
地形起伏较小，树木覆盖率较高，地物较多，通视条件较差。
（二）、内蒙古霍林河水库测区概况
内蒙古霍林河水库位于霍林河市东南约8公里处。
地理坐标约东经119°45′00″，北纬45°30′00″。
平均海拔900米左右。
测区多年平均降水量360毫米左右，多集中在6、7、8、三个月，占到全年降水量的75%。
多年平均蒸发量1525毫米左右。
多年平均气温0.5℃左右，无霜期90天左右。
巴润河横穿测区，测区内人口、地物稀少，植被覆盖率较低，测区地形破碎，高差起伏较大。
1.1.2收集到的测绘资料
（一）、内蒙古内蒙古农业大学西区校园已收集到的测绘资料
1、内蒙古农业大学西区校园附近导线点3个（属呼和浩特市坐标系），水准点1个（呼和浩特高程系），可供平面及高程控制使用。
2、内蒙古农业大学西区校园内5″导线点四个。
具体资料见表1。
表1：
收集到的控制点点之记
点号
觇标类型
点之记
坐标
农17
水泥桩
位于农大西区报告厅前沥青路西侧1.05m处，距报告厅东北角13.82m，旧图书馆东南角26.60m
X：
18394.075
Y：
22437.898
H：
1053.625
农76
300#砼淤滞
位于农大西区计算机与信息工程学院楼东北角北偏东2度5分，距离为18.14m，距计算机与信息工程学院东沥青路的西道沿0.47m
X：
18624.119
Y：
22498.170
H：
1054.575
点号
觇标类型
点之记
坐标
农78
300#砼淤滞
位于农大西区报告厅东南角南偏东49度43分，距离为28.74m，距报告厅前南北路的西道沿2.82m。
X：
18317.083
Y：
22461.469
H：
1053.573
农79
300#砼淤滞
位于农大西区校园内距教学主楼西北角22.8m距沥青路东道崖0.4m距主楼北人行道1m处
X：
18591.140
Y：
22385.337
H：
1054.350
在此控制点的基础上我们又做了整个西区校园的首级平面和高程控制点9个。
具体资料见表2。
表2：
首级控制点点之记
点号
觇标类型
点之记
坐标
ND07
水泥桩
位于农大西区旧图书馆东北角北偏东51度58分，距离为25.79m，距旧图书馆前南北路的东道沿2.82m
X:
18491.472
Y:
22417.756
H:
1054.106
ND08
水泥桩
位于农大西区饮食服务公司楼东北角北偏东56度26分，距离为19.02m，距农大北墙栅栏杆11.03m，西面车棚东南角8.33m
X:
18741.651Y:
22332.906H:
1054.644
ND09
水泥桩
位于农大西区新图书馆西北角北偏西31度13分，距离为58.32m，距图书馆北沥青路的北道沿2.65m。
距西面路灯8.01m
X:
18782.753
Y:
22454.529H:
1055.112
ND10
铁桩
位于农大西区理学院楼西南角南偏西7度10分，距离为22.06m，距“ND07”12.81m，距理学院前沥青与水泥交界1.08m
X:
18502.585Y:
22411.384
H:
1053.965
ND13
铁桩
位于农大西区校园内,新教学楼西北草坪小路砖缝中，距西区报告厅东南角55.96m,距新教学楼西北角30.57m
X:
18287.769Y:
22468.256H:
1053.629
ND11
铁桩
位于农大西区校园内,主楼东南31.60m,机电院主楼西北角6.85m
X:
18539.300Y:
22539.522H:
1054.369
ND14
水泥桩
位于农大西区校园内,距新教学楼西北角北偏东7度10分，距离为41.73m，距新教学楼前沥青路北道沿8.57m,东道沿15.20m
X:
18304.927Y:
22491.464H:
1053.607
点号
觇标类型
点之记
坐标
ND15
水泥桩
位于农大西区校园内,距乳制品研究培训中心楼北偏东55度36分，距离为25.88m，距新教学楼前沥青路西道沿8.01m,距草坪中的塑像18.28m
X:
18355.220Y:
22579.949H:
1053.707
（二）、霍林河市巴润河水库已收集到的测绘资料
（1）、1：
25000地形图3幅，图名：
两万平，图号：
12—50—96—甲—4；图名：
托修，图号：
12—50—96—丙—2；图名：
瑙道敏达巴，图号：
12—50—96—丁—1。
测绘单位：
中国人民解放军总参谋部测绘局。
1981年10月航摄，1982年6月调绘，1984年第一版。
1954年北京坐标系，1956年黄海高程系，等高距为5米，1971年版图式。
（2）、内蒙古自治区测绘局科技情报馆提供国家三角点成果5个（Ⅲ等一0一二,Ⅱ等一00八，Ⅲ等八九六高地,Ⅲ等一0六七高地,Ⅱ等乡霍鄂博南山），水准点成果2个（Ⅰ乌鲁11-1，Ⅰ乌鲁12）。
1.2电子全站仪的认识（型号、内存、精度）
1.2.1电子全站仪的简介
本次毕业设计中所采用的测量仪器是索佳SET510（NO：
26316）全站仪。
全站仪：
是一个测站的全部测量工作由都一台仪器所完成。
全站仪的望远镜瞄准轴与测距光轴同轴，一次瞄准能同时测出距离和角度。
内置竖盘自动补偿器，能测出补偿后的天顶距，通过内部的探测设备能敏锐的检测出仪器的微小倾斜并自动给予改正。
仪器正反两侧均有键盘通过选择按键，能在正反液晶显示窗内显示出水平角、天顶距、斜距、水平距离、高差、高程及X、Y坐标。
能进行连续测量、跟踪测量、放样测量、悬高测量，两目标间的水平距离测量，在任何方向上水平度盘都可置零。
测量的各种数据信息，可直接由内部存储器存储，并通过标准接口被电子外业手簿自动记录和处理，然后输入或传送到计算机内，借助与相应的编图软件进行绘图作业。
索佳全站仪操作界面
电源系统
电源
可充锂电池BDC46，7.2V,1300mAh
BDC46可充电池
单电池连续工作时间（25℃时）
角度和距离同测约5小时（约600点）,单次精测,30秒间隔,仅测角度约7小时
单电池充电时间
70分钟（使用CDC61/62充电器）
自动关机
有效（30/15/10/5分钟无任何操作自动关机）/无效（可选）
望远镜
镜筒尺寸
170mm
物镜孔径
45mm
放大倍率
30×
成像
正像
分辨率
3″
最短焦距
1.0m
测角部
角度单位H&V
360″制/400″制/密位制（可选）
最小显示H&V
1″/5″（可选）
测量时间
小于0.5秒
精度|SO/D|S12857-2H&V
±5″
双轴自动补偿器
补偿（V和H/V）/不补偿（可选）
视准误差改正
改正/不改正（可选）
显示模式
H
顺时针/逆时针（可选）具有角度锁定、设置或置零功能
V
天顶0°/水平0°/水平0°/±90°和坡度（%）（可选）
测距部
测距范围
A：
一般条件：
薄雾，能见度约20km晴天，大气轻微浮动
G：
良好条件：
无雾，能见度约40km多云，无大气浮动
AP01×1单棱镜A
1m～2400m
G
1m～2700m
AP01×3三棱镜A
1m～3100m
G
1m～3500m
距离单位
米/英尺/英寸（可选）
测距模式
精测/（单次/多次/平均）/粗测/（单次/多次）/跟踪（可选）
最小显示
精测：
0.001m/粗测0.001m/跟踪0.01m
精度（D为距离mm单位）
*使用棱镜
精测：
±（2+3×10-6*D）mm
粗测：
±（5+5×10-6*D）mm
气象改正
⑴、输入温度、气压值⑵、输入ppm值⑶、不改正（可选）
温度输入范围
-30℃～+60℃（每档1℃）
气压输入范围
（500～1400）hpa（每档1hpa）/（375～1050）mmHg（每当1mmHg）
Ppm输入范围
-499ppm～+499ppm（每档1ppm）
棱镜常数改正值
-99mm～+99mm（每档1mm）
地球曲率与折射改正
改正（k=0.142/k=0.20/不改正）（可选）
软件和数据传输
内藏程序
悬高测量、偏心测量、三维坐标测量、三维坐标放样、对边测量、后方交会、面积计算、方位角设置等
数据内存
约10000点
水准器灵敏度
照准部水准器30″/2mm|圆水准器10″/2mm
光学对中器
成像：
正像，放大倍率3×，最短焦距0.3m
工作温度
-20℃～+50℃
1.2.2索佳SET510全站仪技术指标简介
第二章：
基础测量的应用
2.1角度测量（水平角、竖直角）
2.1.1水平角测量
（一）、水平角的观测方法
观测水平角的方法，一般根据测量工作要求的精度和施测时所用的仪器及目标数的多少而定。
常用的方法有测回法和方向观测法两种。
1、测回法
这种观测方法适用于观测两个方向之间的单角。
为了消除仪器的2C及其它误差的影响，在水平角测量中一般用盘左和盘右两个位置进行观测。
盘左即观测者对着望远镜的目镜时，竖盘在观测者的左边，又称正镜，测得的角值为上半测回；盘右又称反镜，测得的角值为下半测回。
盘左测角是顺时针旋转到下一个目标物，盘右测角是逆时针旋转到下一个目标物。
上半测回（盘左）和下半测回（盘右）两个半测回组成一个测回，两个半测回角值之差称为半测回差，要求不能超过规定限差，即≤36″，如果限差满足要求，可取两值的平均值作为观测者第一测回的角值。
在秒值取平均的时候，要遵循“奇进偶舍”的原则。
例如：
（12″+15″）/2=13.5″取14″；（15″+10″）/2=12.5″取12″。
为了提高测角精度，常常观测几个测回。
每个测回均不得改变零方向，但必须改变起始读数，起始读数递增值为180°/N，目的是为了消除水平度盘分划不均匀的影响。
各测回角值都满足要求后应相互比较，若各测回差限差满足要求，即≤24″，则取各测回角值的平均值作为最后结果。
2、方向观测法
当观测角方向数大于两个时应采用方向观测法，其方法速度快，精度高。
其中需归零的方向观测法叫全圆测回法。
测量规范要求，当观测方向数大于三个时，必须进行归零。
零方向的两次读数之差叫半测回归零差，其值不得超出规范要求的限差。
限差要求参看下表3：
表3：
方向观测法水平角观测限差：
仪器类型
项目
DJ2
DJ6
半测回归零差
8
24
一测回2C变动范围
13
36
各测回同一归零方向值互差
9
24
光学测微器两次重合差
3
（二）、用全站仪观测水平角步骤
①安置全站仪，进行对中，整平。
②先用盘左照准零方向目标A，在全站仪测量模式第二页菜单下按[方位角]，输入所需值按回车。
顺时针旋转到下一个目标点B，精确瞄准后，仪器所显示的“HAR”即为目标点B的方向值，然后读数、记录。
再用盘右照准目标B，逆时针旋转到零方向目标点A，读数、记录。
即完成一测回。
（三）、水平角测量中产生的误差及消减办法
1、产生的误差：
①照准部偏心误差（由于水平度盘刻划中心与照准部旋转中心不重合造成的）。
②视准轴不垂直于横轴误差（2C值）
③横轴不水平误差
2、消减办法：
观测水平角时，采用盘左盘右两次观测取平均值即可消除误差。
（四）经纬仪的检验与校正
1、照准部水准管的检验和校正
（1）、检验方法
转动照准部，使水准管轴平行于任意一对脚螺旋，调节脚螺旋，使水准器泡居中，然后，将照准部绕轴旋转180°，如气泡仍居中，说明条件满足；如气泡偏离水准管中点，则说明条件不满足，应进行校正。
（2）、校正方法
转动两个脚螺旋，使气泡向中央移动偏离格值的一半，然后，用校正针（拨针）拨动水准管一端的校正螺丝（花眼螺丝），使气泡居中。
此项检验、校正必须反复进行，直到气泡居中后，再转动180°后，气泡偏离在规定范围以内为止。
2、十字丝竖丝垂直于横轴的检验和校正
（1）、检验方法
整平仪器，用十字丝竖丝的最上端照准一固定点，拧紧照准部制动螺旋和望远镜制动螺旋。
转动望远镜微动螺旋，使望远镜上下移动，如果目标不离开竖丝，说明此条件满足，否则需要校正。
（2）、校正方法
卸下目镜的分划板护罩，用螺丝刀松开四个十字丝固定螺丝，转动十字丝环，使竖丝处于铅直位置，然后把四个螺丝拧紧。
2.1.2竖直角测量
1、由角度测量原理可知，竖直角是空间直线和同一竖直面内的水平线所夹的角度。
因此和水平角观测一样，竖直角也是两方向读数之差。
但是，由于视线水平时，在竖直度盘上的读数为常数（90°或270°称为始读数），故只要在瞄准目标时，读一次数，便可确定该目标的竖直角。
竖直角测量也有盘左和盘右之分。
具体计算公式：
盘左：
=L始-L读=90°-L读
盘右：
=R读-R始=R读-270°
目标方向线在水平线以上称仰角，竖直角角值为正值，目标方向线在水平线以下称俯角，竖直角角值为负值。
竖直角角值都小于等于90°。
2、竖直角测量中产生误差的原因及消除方法
①指标差：
当望远镜视线水平、竖盘指标水准管气泡居中时指标视线所指的读数比起始读数大了或小了一个值X，此值X称为竖盘指标差。
②消减方法：
用盘左盘右两个位置观测竖直角，取其平均值，可以消除竖盘指标差X的影响。
2.2距离及高差测量
2.2.1分类
按照所使用的仪器，工具和方法的不同，距离测量可分为距离丈量、视距测量和电磁波测距。
距离丈量：
用丈量工具在地面上量测两点之间的距离。
视距测量：
用有测量视距装置的测量仪器，按光学和三角学原理测定水平距离和高差的方法。
2.2.2视距测量
1、用索佳SET510全站仪进行距离测量前先完成以下四项设置：
1）测距模式{均值精测（）、单值精测、重复粗测、单次粗测、跟踪测量、重复精测}
2）反射镜类型{棱镜、反射片}
3）棱镜常数改正值（可以编辑）
4）气象改正值{温度、气压}
2、视距及高差测量原理
1） 视线水平时的公式
如图1所示，从Δ
Δ
与ΔAFB的相似关系中可得
=
=
=
即：
d=
×
因此水平距为：
D=d+（
+c）=
×
+（
+c）
令
=K
+c=q则：
q
其中K为视距乘常数，通常K=100；q为视距加常数，对于外对光望远镜一般为0.3m左右，对于外对光望远镜一般q=0。
，T、E两点间高差
。
图1视距及高差测量原理
2） 视线倾斜时的公式：
D=
3、测距步骤
1）对中、整平，照准目标。
2）在测量模式第一页菜单下按[距离]，开始距离测量。
测距开始后，仪器闪动显示测距模式，棱镜常数改正值，气象改正值等信息。
一声短声响后屏幕上显示出距离“S”垂直角“ZA”和水平角“HAR”测量值。
3）在测距中若按[停]即[F4]键，则停止距离测量。
按[◢切换]可使距离值的显示在斜距“S”、平距“H”和高差“V”之间转换。
2.3悬高测量
2.3.1定义
悬高测量功能用于无法在其上设置棱镜的物体，如高压输电线、悬空电缆、桥梁等高度的测量。
2.3.2高度计算公式
Ht=h1+h2
H2=
2.3.3悬高测量步骤
1、 将“悬高测量”功能定义到测量模式下的软键上或从[菜单]到[悬高测量]进入。
2、将棱镜架设在待测物的正上方或正下方并量取镜高。
如图2：
3、输入棱镜高并精确照准棱镜，在测量模式第一页菜单下按距离测距，屏幕上显示出距离“S”，垂直“ZA”和水平角“HAR”的测量值。
按[停]则停止测距。
4、照准待测物后按[悬高]开始悬高测量，此时仪器显示地面点至待测物体的高度：
“Ht”。
5、按[停]则停止测量，重新对棱镜进行测量按[观测]。
6、按[ESC]结束悬高测量，返回测量模式。
图2悬高测量示意图
2.4坐标测量
2.4.1坐标测量原理
先由两已知点A、B的坐标反算坐标方位角
，再根据两已知点定零方向，测出待测点与零方向之间的夹角θ与距离D根据Xi=X0+ΔX；Yi=Y0+ΔY得出待测点C的坐标。
如图3:
图3坐标测量示意图
2.4.2测站的设置
1、 量取仪器高和目标高。
2、 在测量模式第一页菜单下按[坐标]进入（坐标测量）屏幕。
3、 选取测站坐标后按[编辑]，输入测站坐标，仪器高和目标高，若调用预先输入内存中已知坐标数据，按[取DATA]即可调用内存中的已知坐标数据。
2.4.3零方向的确立
输入测站坐标后按[OK]到[后视定向]按[后视]，输入后视坐标（坐标值也可用[取DATA]直接调用）按[OK]，然后精确瞄准后视点后按[YES]，按[ESC]后退一步，然后瞄准已知点[测量]（已知点也可是后视点），将仪器显示的测量数值与已知坐标相比较，如校核点点位误差在允许值范围内，则此方向可定为零方向，并可以开始进行坐标测量。
2.4.4存贮测点数据（数据采集）
零方向选定后便可以采集碎部点，即坐标测量。
方法是：
将棱镜放在需测坐标值的地物上，瞄准目标（棱镜），按[观测]键，屏幕上便会显示出该点的坐标，存贮测点数据时只需按[记录]，然后再按[OK]键，该点的坐标便存贮在全站仪里，接着便可进行下一碎部点的展测。
详细步骤见第四章“数据采集”。
第三章：
测图前的准备工作
3.1首级平面控制测量
3.1.1概述
（一）、平面控制测量的定义及基本原则
测定控制点平面位置（X、Y）的工作称平面控制测量。
平面控制测量遵循由整体到局部，先控制后碎部，由高级向低级，遵循国家规范的原则。
（二）、分类：
1、国家基本控制网
国家平面控制网分为一、二、三、四等四个等级，布设形式有三角锁（网）、精密导线、插点等形式。
2、城市及工程控制网
平面控制网可采用二等、三等、四等三角锁（网），或一级小三角锁（网）、二级小三角锁（网），也可采用三等、四等、一级二级、三级导线。
3、小地区控制网
小地区控制网分为首级控制与图根控制两种。
其中图根平面控制测量通常采用图根导线、图根小三角测量或各种交会定点等方法。
首级控制测量常采用一级小三角、二级小三角或一级导线、二级导线。
（三）、导线测量
1、按照测量边长的方法不同，导线通常可分为以下几种形式：
（1）量距导线
（2）视距导线（3）电磁波测距导线
2、按导线的布设形式可分为以下几种形式：
（1）、 闭合导线：
也称环行导线，是从一已知点开始布设导线点，最后又回到该已知点上，组成一个闭合多边形。
使用范围：
多用于首级平面控制测量。
精度要求K≤1/2000（K为相对误差）
（2）、附和导线：
布设在两已知边之间的导线。
是从一条已知边的一个已知点开始布设导线点，最后附和到另一条边的一个已知点上。
使用范围：
多用于平面控制测量的加密中。
（3）、 支导线：
由一已知点开始布设导线点，既不闭合到该已知点，又不附和到另一已知点上的导线。
支导线没有校核条件，所以一般只允许布设2～3个点，只适用于图根控制测量或测站点的加密。
（4）、无定向导线：
布设在两已知点之间的导线，是从一已知点开始布设导线点，最后连接到另一已知点上，是一条缺少起算方位角条件的导线。
多用于控制测量加密边及图根控制测量中。
（四）、小三角测量
小三角测量也是建立平面控制网的一种主要方法。
分为一级小三角测量、二级小三角测量和图根小三角测量。
一、二级小三角测量因为测角中误差分别为±5″、±10″，常称之谓5″级小三角测量，10″级小三角测量。
布设形式分为：
单三角形锁、中心多边形、大地四边形与线形三角形锁等。
（五）、GPS控制网的布设
1、点连式
点连式是指相邻同步图形之间仅有一个公共点的连接（如图4）。
以这种方式布点所构成的图形几何强度很弱，没有或极少有非同步图形闭合条件，一般不单独使用。
图4点连式图形图5边连式图形
2、边连式
边连式是指同步图形之间由一条公共基线连接（如图5）。
这种布网方案，网的几何强度较高有较多的复测边和非同步图形闭合条件。
在相同的仪器台数条件下，观测时段数将比点连式大大增加。
3、网连式
网连式是指相邻同步图形之间有两个以上的公共点相连接，这种方法需要4台以上的接收机。
显然，这种密集的布图方法，它的几何强度和可靠性指标是相当高的，但花费的经费和时间较多，一般仅适于较高精度的控制测量。
4、边点混合连接式
边点混合连接式是指把点连式与边连式有机地结合起来，组成GPS网，既能保证网的几何强度，提高网的可靠指标，又能减少外业工作量，降低成本，是一种较为理想的布网方法（如图6）。
5、三角锁（或多边形）连接
用点连式或边连式组成连续发展的三角锁连接图形（见图7），此连接形式适用于狭长地区的GPS布网，如公路、铁路及管线工程勘测。
图6边点混合连接图形图7三角锁（或多边形）连接图形
6、导线网形连接（环形图）
将同步图形布设为直伸状，形如导线结构式的GPS网，各独立边应组成封闭状，形成非同步图形，用以检核GPS点的可靠性。
适用于精度较低的GPS布网。
该布网方法也可与点连式结合起来布设（如图8）。
7、星形布设
星形图的几何图形简单，直接观测边之间不构成任何闭合图形，所以其检查与发现粗差的能力比点连式更差，但这种布网只需两台仪器就可以作业了（如图9所示）。
图8导线网形连接图9星形连接图形
3.1.2首级平面控制的施测
（一）
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