土木工程测量第七章数字测图原理及方法

数字测图原理及方法武汉大学测绘学院PrincipleandMethodsofDigitalMapping数字测图原理及方法第七章碎部测量7.1碎部测图方法7.2测定碎部点的基本方法7.3地物测绘7.4地貌测绘数字测图原理及方法•控制测量——先把一系列起控制作用的地面点，经过一定的数学方法(地图投影)处理后，作为进一步测绘及制图的基础。•为了在统一的地面坐标系中测定地面点在投影面上的位置及高程，我国在全国范围内建建立起了国家平面控制网和国家高程控制网。•平面控制网采用“1980年国家大地坐标系”，•高程控制网采用“1985年国家高程基准”。•依据控制网可在统一的坐标系统中开展测图工作。第七章碎部测量数字测图原理及方法•碎部测量是利用全站仪或GPS等仪器在某一测站点上测绘各种地物、地貌的平面位置和高程的工作。根据临近的控制点来确定碎部点（地物特征点和地貌特征点）对于控制点的关系。•一是测，测量地物、地貌特征点的位置•二是绘，绘制地物、地貌碎部测量的方法：1、极坐标法；2、直角坐标法；3、交会法；4、坐标测量法第七章碎部测量数字测图原理及方法地形图：按照一定的数学法则，运用符号系统表示地表上的地物、地貌平面位置及基本的地理要素，且高程用等高线表示的一种普通地图。具体测图，整个测量工作分为建立控制网和以控制网为基础的碎部测量两部分。•当国家基本平面控制点和高程点的密度不能满足测图要求时，可根据需要采用导线测量、测角交会、测边交会、GPS在高级控制点间加密，直至满足测图工作的要求为止。这种为测图而加密的控制点称为图根控制点•当测区范围较小时，投影面本身可视为平面，即不考虑地球曲率，地图投影简化为将地面点直接沿铅垂线投影于水平面上。1：500，1：1000、1：2000、、1：5000地形测图均属于此类。第七章碎部测量数字测图原理及方法7.1碎部测图方法第七章碎部测量数字测图原理及方法7.1碎部测图方法•1地形图的内容•地物：地面各种固定性的物体。•人工地物：铁路、房屋、桥梁、大坝等•自然地物：江河、湖泊、森林、草地地貌：地面各种高低起伏形态，如高山、深谷、陡坎、悬崖峭壁和雨裂冲沟等。–地形图的内容•数学要素：如比例尺、坐标系、高程系等；•地形要素：各种地物地貌；•注记和整饰要素数字测图原理及方法7.1碎部测图方法数字测图原理及方法7.1碎部测图方法数字测图原理及方法7.1碎部测图方法数字测图原理及方法7.1碎部测图方法数字测图原理及方法7.1碎部测图方法数字测图原理及方法地形图1:500测量员：绘图员：检查员：独立直角坐标系1985国家高程基准1988年版图式学生食堂学生1栋学生2栋学生3栋10学生区10.0-21.0桃李路13爱校路武大测绘学院密级数字测图原理及方法图名、图号图名:本幅图的名称图号:本幅图的编号接图表说明本图幅与相邻图幅的关系,以供索取相邻图幅时使用图廓是图幅四周的范围线.图廓外图廓----仅起装饰作用21.010.810.821.010.010.022.022.0测绘机关全称1988年5月测图。任意直角坐标系，坐标起点以为原点起算。1985年国家高程基准，等高距1m。1993年图式。1:1000测量员绘图员检查员附注：密级热电厂10.0-21.0东村西保村803厂钢厂北宋村小庙村第三小学仙台镇南图廓和坐标格网线内图廓----分幅时的坐标格网线数字测图原理及方法投影方式坐标系统高程系统投影方式：正投影方式坐标系统：指该幅图是采用的坐标系统高程系统：指该幅图是采用的高程基准21.010.810.821.010.010.022.022.0测绘机关全称1988年5月测图。任意直角坐标系，坐标起点以为原点起算。1985年国家高程基准，等高距1m。1993年图式。1:1000测量员绘图员检查员附注：密级热电厂10.0-21.0东村西保村803厂钢厂北宋村小庙村第三小学仙台镇南数字测图原理及方法21.010.810.821.010.010.022.022.0测绘机关全称1988年5月测图。任意直角坐标系，坐标起点以为原点起算。1985年国家高程基准，等高距1m。1993年图式。1:1000测量员绘图员检查员附注：密级热电厂10.0-21.0东村西保村803厂钢厂北宋村小庙村第三小学仙台镇南数字测图原理及方法•2特征点（碎部点）•地物特征点：轮廓点和中心点•地貌特征点：方向和坡度变化点7.1碎部测图方法数字测图原理及方法•3传统测图法•传统测图法（白纸测图或模拟法测图）：野外测量角度、距离、高差，再利用分度规、比例尺等工具模拟测量数据，按图示符号展绘到绘图纸上。7.1碎部测图方法数字测图原理及方法•经纬仪测图：采用经纬仪与分度规（量角器）配合测图。–绘制直角坐标格网–展绘控制点数字测图原理及方法abi上丝读数中丝读数下丝读数竖直角水平角BA数字测图原理及方法图纸准备图纸选用：绘图纸（聚脂薄膜0.1毫米厚）——绘制坐标格网规格：10cm×10cm精度：0.1毫米，0.2毫米，0.3毫米1)、对角线法数字测图原理及方法2)、坐标格网尺法3)、绘图仪法格网检查与注记数字测图原理及方法+方法：使用展点板、展点仪、坐标格网尺法。精度：距离检查，0.3毫米。坐标展点展绘控制点：按（XYH)返回如：A(775.045,568.213)数字测图原理及方法1:1000500600700800900100200300400500600方格网的绘制数字测图原理及方法1:1000500600700800900100200300400500600P451.888P152.11752.234P2P353.648控制点展绘数字测图原理及方法•经纬仪测图：采用经纬仪与分度规（量角器）配合测图1)．将经纬仪架设在测站点(控制点)上，图板安置在近旁，测定经纬仪竖盘指标差x(只需工作开始时测一次)，量出仪器高I；选定另一控制点为起始零方向，并配置该方向的水平度盘读数为0000’00”；2)．照准立于碎部点上的标尺，读取水平角，再读取经纬仪的下、上、中三丝读数，最后读取竖盘读数；采用视距测量方法计算出碎部点与测站间的水平距离及高差，并算出碎部点的高程。4)用个圆量角器和直尺，按极坐标法将碎部点图解展绘至图纸上，并注记该点高程值。5)重复2-4步骤，测给其它碎部点。仪器搬至其它控制点上后，应复测上一测站所测的若干碎部点，检查确认无误后，再在新测站上开始测绘。数字测图原理及方法全站仪测图一个测站点的工作要点1.安置仪器（对中、整平、量仪器高）2.定向（盘左后视读数置零、图板定向定量角器）3.立尺（概括全貌、点少、能检核）4.观测（瞄准、读水平角读数、竖盘读数和距离）5.记录计算6.刺点（图上标定注记高程）7.描绘（对照实地按图式描绘地物）数字测图原理及方法注意事项1、每观测20~30个碎部点，应检查起始方向归零差应4'，否则，应重新定向，并检查已测碎部点。2、立尺人员应将视距尺竖直，综合取舍碎部点，地形复杂时绘制草图。3、绘图人员注意图面正确、整洁、注记清晰并做到随测点及时展绘、检查。4、当该站工作结束时，应检查有无漏测、测错，并将图面上的地物、地性线、等高线与实地对照，发现问题及时纠正。7.1碎部测图方法数字测图原理及方法——地形图的拼接、检查和整饰–拼接•相应坐标格网对齐，检查地物，地貌的拼接误差–检查•室内检查、外业巡视检查、外业设站检查–清绘整饰•原则：先图内后图外，先地物后地貌，先注记后符号•严格按图式符号绘制和注记•等高线通过注记和地物应断开。•图框外注记内容齐全。数字测图原理及方法——地形图的拼接方法拼接时用宽5.6cm的透明纸蒙在左图幅的接图边上，用铅笔把坐标格网线、地物、地貌描绘在透明纸上，然后再把透明纸按坐标格网线位置蒙在右图幅衔接边上，同样用铅笔描绘地物和地貌；当用聚脂薄膜进行测图时，不必描绘图边，利用其自身的透明性，可将相邻两幅图的坐标格网线重叠；若相邻处的地物、地貌偏差不超过规定的要求时，则可取其平均位置，并据此改正相邻图幅的地物、地貌位置。7.1碎部测图方法数字测图原理及方法•——地形图的整饰方法•当地形图经过拼接和检查后，还应清绘和整饰，使用面更加合理，清晰、美观。整饰的顺序是先图内后图外；先地物后地貌；先注记后符号。图上的注记、地物以及等高线均按规定的图式进行注记和绘制，但应注意等高线不能通过注记和地物。最后，应按图式要求写出图名、图号、比例尺、坐标系统及高程系统、施测单位、测绘者及测绘日期等。7.1碎部测图方法•4数字测图•广义的数字测图主要包括：地面(野外)数字测图、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。•狭义的数字测图指地面数字测图。——地面数字测图•依据采集数据的手段不同，分为：–地面数字测图（野外数据采集）•全站仪测量模式：用全站仪进行实地测量，将野外采集的数据自动传输到内存、电子手簿、掌上电脑或便携机内记录，利用数字测图软件自动生成数字地图，并控制绘图仪自动绘制地形图。•镜站遥控测图模式•GPS测量模式：RTK实时动态定位技术7.1碎部测图方法数字测图原理及方法——数字摄影测图•数字摄影测图:对于大面积的测图，通常可采用航测方法或数字摄影测量方法，通过解析立体测图仪或数字摄影测量系统得到数字地形图。利用大比例尺航摄相片，在航测仪器上建立地形立体模型，通过接口把航测仪器上量测所得的数据直接输入计算机；利用数字摄影测量系统直接得到测区的数字影像，再经过计算机图像处理得到数字地形图及数字地面模型（DTM）。航空相片数字测图原理及方法——地形图数字化•地形图数字化：在已进行过测绘工作的测区，利用纸介质地形图，即原图（底图），经过数字化仪，将其转换为数字地形图。数字测图原理及方法——地面数字测图特点•外业工作特点•自动化程度高模拟法测图在外业基本完成地形图的绘制,外业工作内容较多,手工记录，手工计算，自动化程度低,劳动强度大。数字化测图在外业主要只完成数据采集,测图工作主要在内业完成.•作业周期短模拟法测图必须严格遵循“先控制后碎部”的原则。数字化测图则允许图根控制和碎部测量同时进行，即采用“一步测量法”,即使在未知点上设站也可以采用“自由设站”方法,缩短作业周期。•测站覆盖范围大数字化测图采用全站仪,一般用“极坐标法”测定地形碎部点。在通视良好、定向边较长的情况下，可以放宽测站点到碎部点间的距离,扩大测站点的覆盖范围。模拟法测图由于受到测距精度和成图方法的限制，测站点的测量范围较小。•工作范围易于划分模拟法测图是以图板为工具,以图幅为单元进行组织测量。数字化测图的外业一般没有图幅的概念,而是以自然界线(河流、道路等)来划分作业组的工作范围。这样便可自然地组织施测工作,更为重要的是可以减少地物接边问题带来的麻烦。7.1碎部测图方法数字测图原理及方法——地面数字测图特点•对测点依赖性强模拟法测图的外业工作可以较多地溶入人的经验,例如线状地物的转折和地形起伏方面,可以利用人的观察和判断来减少碎部点个数。数字化测图则不然,它完全依赖所观测的点数。•对记录要求高数字化测图所获得的有关地物、地貌的数字信息,无法显示图形信息及其相互关系，直观性较差；对于一些有关实体的属性（如地理名称、房屋结构与用途等）也无法在野外注记。因此，碎部点记录要准确记录测点点号、连线关系与地物属性信息。在复杂测区，通常采用野外绘制草图和地物属性注记的方法来进行内业注记和图形及相对关系的检查。•测量精度高数字化测图一般采用全站仪，距离测量精度高，因此碎部点测量具有较高的精度。模拟法测图采用视距测量的方法测量距离，由于视距测量的精度只有1/300，不仅影响测站测量覆盖的范围，而且碎部点的测量精度较低。数字测图原理及方法——地面数字测图特点•内业工作特点•成图周期短数字化测图在内业工作中利用计算机和地形图成图软件对野外测量采集的数据与地形信息进行处理，缩短了成图周期。模拟法测图的内业工作主要是利用三角尺、圆规等工具，手工对外业绘制的白纸图进行清绘、整饰、拼接,内业处理速度较慢，劳动强度高。•成图规范化数字化测图的内业处理使用的绘图软件，能够使绘制的地形图的点、