数字化测图在城市测量中的应用

0毕业论文题目：数字化测图在城市测量中的应用专业：01级测绘工程学号：*********姓名：****指导老师：****摘要1随着计算机技术的发展和全站型电子速测仪的广泛应用，人们突破了传统的测绘技术和方法，数字化测图应运而生。以计算机磁盘为载体的数字地形图，将成为信息时代不可缺少的地理信息的重要组成部分。本文着重论述了大比例尺数字化测图的特点、作业过程及南方CASS在数字化测图中的应用等。关键字：数字化；全站仪；南方CASS目录2第一章概述………………………………………………（1）1.1大比例尺数字测图与白纸测图的比较………（1）1.2数字化测图的基本作业过程…………………（4）第二章野外数据采集……………………………………（7）2.1野外作业的方法………………………………（8）第三章数字化绘图原理及应用软件…………………（14）3.1CASS系统的特点……………………………（14）3.2CASS系统硬件配置及地物编码……………（15）3.3CASS系统作业模式…………………………（16）3.4CASS系统成图………………………………（18）3.5数字化测图的若干问题………………………（20）第四章结束语…………………………………………（21）第一章概述地形测量是利用测量仪器对地球表面局部区域内各种地物、地貌3的空间位置和几何形状进行测定，并按一定的比例尺缩小，绘制成地形图。传统的地形测量是用仪器在野外测量角度、距离、高差，作记录（称外业），在室内作计算、处理，绘制地形图（称内业）等，由于地形测量的主要成果——地形图，是由测绘人员利用分度规、比例尺等工具模拟测量数据按图式符号展绘到图纸上，所以又俗称白纸测图或模拟法成图。科学技术的进步，信息化测量仪器——全站型电子速测仪的广泛应用，以及微型计算机硬件和软件技术的迅猛发展与渗透，促进了地形测绘的自动化，并成为大比例尺地形测量全面革新的最积极、最有活力的因素和最可靠的技术保障，地形测量从白纸测图变革为数字测图。测量的成果不仅是绘制在纸上的地形图，更重要的是提高可供传输、处理、共享的数字地形信息，即以计算机磁盘为载体的数字地形图，这将成为信息时代不可缺少的地理信息的重要组成部分。1.1大比例尺数字测图与白测图的比较大比例尺数字地图以数字形式表示地图的内容。地图的内容由地图图形和文字注记两部分组成，地图图形可以分解为点、线、面三种元素，而点是最基本的图形元素，数字地图的数字形式坐标表示地物和地貌点的空间位置，以数字代码表示地形符号，说明注记和地理名称注记。总体来讲，与传统的白纸测图相比，大比例尺数字测图有着以下几条不同之处：1、分层存贮、分层输出。大比例尺数字地图将各种数据和信息在计算机系统中进行统一管理，可以满足各种不同用户的需要进行分层4存贮。例如，将地物分为控制点、建筑物、行政边界和地籍边界、道路、管线、水文以及植被等，而地貌则以数字地面模型表示，即以规则格网点的平面位置和高程表示。在输出时，可以根据不同的用户需要分层分类输出用户所需的信息，这就使大比例尺数字地图有着无可厚非的通用性和灵活性。2、具有现势性。城市的发展加速了城市建筑物和城市结构变化，城镇地籍中地界也经常发生变化，这都需要对地图进行连续的更新，对于传统的白纸测图，这就是一道不可逾越的门槛，而对于数字地图这就是一件轻而易举的事情，只需将变化的信息输入计算机，即可对其所存贮的内容进行实时修改。3、可变比例输出。数字地图以数字形式存贮在计算机内的是1：1的数据信息。根据不同用户的需要，在一定比例尺范围内，可以输出不同比例尺和不同图幅的地图，输出各种分层叠合的地图。4、具有较高的成图精度。众所周知，模拟测图方法的比例尺精度决定了图的最高精度，无论所采用的测量仪器的精度多高。测量方法多精确，都无济于事，例如1：1000的地形图比例尺精度以图上0.1mm计，则最好的精度也只能达到10cm。图经过蓝晒，搁置到用户手里，用图的误差就更大了。若再考虑测量方法的误差一般可达到图上0.3mm左右。常规图解地图的精度根据城市测量规范规定，图上地物点相对邻近图根点的点位中误差为图上0.5mm，即为1：500地形图实地的25cm，而手工绘图的精度一般不会高于图上0.2mm，即为1：500地形图实地的10cm，而如果采用电子速测仪进行数字测图，根据目前的测量技术，地物点相对于邻近控制点的点位精度达到5cm是不困难的，同时自动绘图仪根据数字地图绘制地形图，其精度一般高于手工绘图，且其精度较为均匀。55、实现资源共享。由于数字地图将地图信息存入计算机，这就使得它为与空间位置有关的信息系统提供基础数据成为可能，从而实现了各部门不同用户之间的数据交换，实现了地图资源共享。6、节省人力，提高功效，降低了劳动强度。同传统测绘方法相比，数字化测绘的外业数据采集工作集测距、测角、计算、记录于一体，减少了岗位，只需两个人就可以圆满完成工作。又省去了内业清图过程，节省人力显而易见。应用数字化测图，这一现代化装备的新技术，容易使人产生立竿见影的想法。当前我国数字化应用正处在快速发展时期，完全可以相信随着成图软件的整体开发水平提高，相关标准的形成与颁布，数字化测绘生产高效，轻松这一优势会更加突出。7、改变了测绘面貌，树立新型测量员形象。数字化测绘技术使测量员的工作面貌焕然一新，由于采用高新技术装备，提高了产品的技术含量和测绘事业的社会地位，增强了测量员的爱岗敬业精神，有利于队伍建设，促进了测绘事业的兴旺发达。大比例尺数字测图在控制测量与碎部测量方面也有其显著特点。一、控制测量特点(1)、打破了分级布网，逐级控制的原则，一般一个测区一次性整体平差，所需的少量已知控制点可以用GPS确定，这就保证了测区各控制点精度较均匀。(2)、由于目前与大比例尺数字测图系统相匹配的都有一套地面控制测量，数据采集与处理一体化自动化系统，从而使得地面控制的数据采集、预处理、平差、精度评定与分析、成果输出与管理等全部实现了一体化和自动化，控制网的图形可以是任意混合，如测边网、测角网、边角网、线性锁、多边形等。(3)、测区控制点的密度与传统白纸测图相比可以大大减少，图根6控制的加密可以与碎部测量同时进行，随时应用自由设站法和成果线性进行加密。二、碎部测量特点(1)、白纸测图通常是在外业直接成图。除在1：500的地图上对重要建筑物轮廓注解坐标外，其余碎部点坐标是不保留的。(2)、数字测图中，电子手簿多数具有测站点坐标计算的功能，可以进行自由设站。(3)、碎部测量时不受图幅边界的限制，外业可不分幅作业，内业图形生成时由软件根据内业图幅分幅表及坐标范围自动进行分幅和接边处理。(4)、白纸测图是在图根加密后进行碎部测量，数字测图的碎部测量可在图根控制加密后进行，也可和图根控制点和观测同时进行，然后在内业计算图根点坐标后再进行碎部点坐标计算。(5)、数字测图由数控绘图仪绘制地形图，所有的地形轮廓转点都要有坐标才能绘出地形的轮廓线来，数字测图直接测量地形点的数目比白纸测图会有所增加。1.2数字化测图的基本作业过程数字测图（digitalsurveyingandmapping,简称DSM）系统是以计算机为核心，在外连输入输出设备硬、软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。大比例尺数字地图的建立分三个阶段：数据采集，数据处理和地图数据的输出,图1--1如示。地形数据采集（硬、软件）数据处理与成图（硬、软件）绘图与输出（硬、软件）7图1-1建立大比例尺数字地图的三个阶段数据采集和编码是计算机绘图的基础，这一工作主要在外业期间完成，在内业进行数据的图形处理。在人机交互方式下进行图形编辑，生成绘图文件，由绘图仪绘制大比例尺地图。见图1—2图1—2大比例尺地面数字测图的流程图外业工作全部用全站型电子速测仪进行外业观测，测量数据存入仪器的数据终端，然后将数据终端通过接口设备（通讯电缆）输入到计算机，采用这种方法则从外业观测到内业处理直至成果输出，整个流程实现自动化。但常规的地形测图工作要求对照实地绘图，而数字测图记录数字很难在实地进行巡察，为克服数字测图记录的不直观性，在观测数据编码后，可用便携机显示图形，对照草图检查，如果条件电子速测仪测距经纬仪数字化仪打印机电子手薄计算机便携机简易绘图仪软件系统绘图仪8允许可用简易绘与仪绘制工作图，用于外业的巡视检查，以保证内业工作的顺利进行。数据处理分数据预处理、地物点的图形处理和地貌点的等高线处理。数据预处理是对原始记录数据作检查，删除不必要的记录，补充碎部点的坐标计算和修改有错误的信息码。数据预处理生成点文件，点文件以点为记录单元，记录内容是点号、符号码、点之间连接关系码和点的坐标。根据点文件形成图块文件，将与地物有关的点记录生成地物图块文件，与等高线有关的点记录生成等高线图块文件。图块文件经过人机交互编辑形成数字地图的图形文件，图形文件根据数字地图的用途不同有不同的要求。人机交互编辑形成的数字地图图形文件可以用磁盘储存和通过自动绘图仪绘制地图。编辑完成后，一般采用联机方式进行绘制输入，将计算机与绘图仪直接连接，计算机将处理后的数据和绘图指令送往绘图仪成图。第二章野外数据采集按测量学定义，测量的基工作是测定点位或通过测量水平角、竖9直角、距离来确定点位或直接测定点的坐标以确定点位。传统的测图工作均是用仪器测得点的三维坐标，然后绘图员按坐标将点展绘到图纸上，跑尺员根据实际地形向绘图员报告，测的是什么点（如房角点），这个（房角）点应该与哪他（房角）点连接等等，绘图员则当场依据展绘的点位按图式符号将地物描绘出来。就这样一点一点地测和绘，一幅地形图也就生成了，数字测图是经过计算机软件自动处理（自动识别、自动检索、自动连接、自动调用图式符号等），自动绘出所测的地形图，因此对地形点必须同时给出点位信息及绘图信息。综上所述，数字测图中地形点的描述必须具备三类信息：1、测点的三维坐标。2、测点的属性，即地形点的物征信息，绘图时必须知道该点是什么点：地貌点、地物点（房角、消火栓、电线杆......）？有什么特例等等。3、测点的连接关系，据此可将相关的点连成一个地物。前一项是定位信息，后两项是绘图信息，测点的点位是用仪器在外业测量中直接测定的，最终以X、Y、Z三维坐标表示。野外数据采集是大比例尺数字化测图中一项非常重要的环节，数据采集的正确与否直接影响到测量成果的好坏。野外数据采集主要涉及到电子速测仪和电子手簿的使用。电子速测仪用于距离、水平角、方向和天顶距等内容的观测，而电子手簿则用于观测数据的记录、处理和计算结果的贮存。2.1野外作业的方法在使用计算机辅助绘制地形图时，采集的数据要求按一定的格式10存贮于计算机内，以建立数字地面模型，为此数据采集与过去的常规方法有所不同，主要采集地物、地貌的三维坐标，数据采集一般有下列方法：1.野外数据采集2.原图（底图）数据采集3.航测数字成图传统的测图作业步骤是先控制测量后碎部测量、先整体后局部。数字测图当然可以采用同样的作业步骤，但考虑到数字测图的特点，图根控制测量与碎部测量可同步进行，称“一步测量法”或“一步法”测量。下面讲的是图根导线测量和碎部测量同步进行的方法。一、图根控制测量这里介绍的是“一步测量法”。在一个测站上，先测导线的数据（角度、边长等），紧接着在该测站进行碎部测量。“一步测量法”也同时满足现场实时成图的需要。现以附合导线加以说明。图2—2中，J，K，Q，T为已知点，m,n,o,p为图根点，1，2，3......为碎步点，其作业步骤为:（1）全站仪安置于K点（坐标已知），后视J点，前视m点，测得水平角βk及前视天顶距、斜距和觇标高。由K点坐标即可算得m点的坐标(Xm，Ym，Nm)。（2）仪器不动，后视J点作为零方向，施测K测站周围的碎部点，1，2，3，.......，并根据K点坐标，算得各碎部点的坐标。根据碎部点的坐标、编码及连接信息，显示屏上实时展绘碎部点并连接成图。（如果是只用全站仪采集数据则不须考虑这一步，且测碎部时可以直接用全站仪测量碎部点的坐标。）11图2-2一步测量法示