工程测量毕业论文浅谈全站仪数字测图技术

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1、 浅谈全站仪1:500数字测图技术 摘要随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用,20世纪80年代产生了电子速测仪、电子数据终端,并逐步地构成了野外数据采集系统,将其与内业机助制图系统结合,形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统,人们通常称作数字化测图简称数字测图。数字测图技术作为一个独立的学科,涵盖范围比较广泛,主要包括全野外数字测图地图数字化成图摄影测量和遥感数字测图。自改革开放以来,尤其是进入21世纪,我国大力发展经济建设,全站仪全野外数字测图技术被广泛应用于各项建设中.本论文通过黄河水院新校区1:500数字化成图详细介绍1:5

2、00全野外数字测图的作业方法,浅谈全站仪的使用和操作技巧碎部点的采集方法以及讨论CASS成图软件使用中遇到的问题和解决方案。关键词：技术设计书；导线控制；数字测图外业；内业成图目录第一章 概述2第一节 数字测图的基本概念21.1 数字地面模型21.2 数字测图21.3 全站仪数字测图系统3第二节 全站仪数字测图的特点32.1 数字测图过程中的自动化32.2 数字测图产品的数字化42.3 数字测图成果的高精度42.4 数字测图理论的先进性4第三节 全站仪数字测图的发展与展望43.1 全站仪数字测图技术的发展43.2 全站仪数字测图技术的展望5第二章 全站仪数字测图系统及作业模式6第一节 全站仪数

3、字测图系统61.1 全站仪数字测图系统硬件61.2 全站仪数字测图系统软件8第二节 全站仪数字测图的作业模式8第三章 数字测图的准备工作10第一节 外业工作前的准备101.1 组织协调工作101.2 收集资料101.3 测区踏勘101.4 仪器器材的准备101.5 控制测量方案的设计101.6 小组人员组织和安排10第二节 数字测图技术设计书的编写112.1 技术设计的意义112.2 技术设计的基本原则112.3 技术设计书的内容11第四章 数字测图外业18第一节 图根导线控制181.1 平面控制18第二节 导线平差计算212.1 ESDPS平差软件212.2 清华山维95平差软件23第三节

4、全站仪碎部点数据采集253.1 碎部点采集的方法253.2 工作草图绘制要点253.3 全站仪坐标数据采集25第四节 野外数据编码274.1 简编码设置274.2 简编码测碎部点28第五章 数字测图内业29第一节 数据传输29第二节 数据处理302.1展野外测点点号302.2 简码识别展点30第三节 数字地形图绘制313.1 南方CASS7.0软件323.2 绘制数字地形图323.3 数字地形图整饰34第六章 数字测图成果的检查验收35第一节 数字测图成果检查验收35第二节 技术总结及提交资料352.1 技术总结的主要内容352.2 提交资料36第七章 结论37参考文献383浅谈全站仪1:50

5、0数字测图技术张天棋（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475003）随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用,20世纪80年代产生了电子速测仪、电子数据终端,并逐步地构成了野外数据采集系统,将其与内业机助制图系统结合,形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统,人们通常称作数字化测图简称数字测图。数字测图技术作为一个独立的学科,涵盖范围比较广泛,主要包括全野外数字测图地图数字化成图摄影测量和遥感数字测图.自改革开放以来,尤其是进入21世纪,我国大力发展经济建设,全站仪全野外数字测图技术被广泛应用于各项建设中.本论文通过黄河水院新校区1:

6、500数字化成图详细介绍1:500全野外数字测图的作业方法,浅谈全站仪的使用和操作技巧碎部点的采集方法以及讨论CASS成图软件使用中遇到的问题和解决方案。关键词:技术设计书；导线控制；数字测图外业；数字测图内业引论数字测图是随着计算机、地面测量仪器（主要是全站仪）、数字化测图软件的应用而迅速发展的全新测图方法，广泛应用于测绘生产、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。数字测图技术的应用发展，极大地促进了测绘行业的自动化和现代化进程，使测量成果不仅有在纸上的地形图，还有方便传输、处理、共享的数字地形图。它将为信息时代地理信息的应用发展提供可靠的保障。近年来,全站仪发展迅速,

7、功能日趋强大,已经成为全野外数字测图的主要工具。黄河水院新校区1:500数字成图采用目前应用广泛的全站仪数据采集、人机交互式软件成图的作业模式。本论文在阐述全野外数字测图作业方法的同时将对全站仪和内业成图软件进行概括介绍。第一章 概述广义的数字测图包括全野外数字测图(或称地面数字测图、内外一体化测图)、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。狭义的数字测图指全野外数字测图。本章主要介绍全站仪数字测图技术的基本概念和发展过程。第一节 数字测图的基本概念1.1 数字地面模型模型是用来表现其他事物的一个对象或概念,是按比例缩减并转变到我们能够理解的形式的事物本体。一般来说,模型可以分为三种不同的层次

8、,即概念模型、物质模型、数学模型.概念模型是基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型,概念模型往往也形成了模型的初级阶段。然而,如果事物非常复杂难以描述,则模拟也许只能停留在概念的形式上.物质模型通常是一个模拟的模型,如用橡胶塑料或泥土制成的地形模型等。数学模型一般是基于数字系统的定量模型,根据问题的确定性和随机性数学模型又有函数模型和随机模型之分。测绘学从地形测绘的角度来研究数字地面模型，一般仅把基本地形图中的地形要素，特别是高程信息，作为数字地面模型的内容。测绘学家心目中的数字地面模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而是通过储存在磁性介质中

9、的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。其它非测绘应用的课题，通常根据各自的具体需要，将某些地形的特性信息与地形信息结合在一起，构成数字地面模型。1.2 数字测图数字测图就是要实现丰富的地形信息和地理信息数字化及作业过程的自动化或半自动化。它尽可能缩短野外测图时间，减轻野外劳动强度，而将大部分作业内容安排在室内去完成。与此同时，将大量手工作业转化为计算机控制下的机械操作，这样不仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测精度。数字测图的基本思想是将地面的地形和地理要素（或称模拟量）转换为数字量，然后由计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由图形输出设备输出地形图或各种专

10、题图图形。将模拟量转换为数字这一过程通常成为数据采集，野外地面数据采集法是数据采集的一种主要方法。数字测图是经过计算机软件的自动处理（自动计算、自动识别、自动连接、自动调用图示符号等），自动绘出所侧的地形图。因此，数字测图时必须采集绘图信息，它包括点的定为信息、连接信息和属性信息。地图图形要素按照数据获取和成图方法的不同，可区分为矢量数据和栅格数据。矢量数据是图形的离散点坐标（X,Y）的有序集合；栅格数据是图形像元值按矩阵形式的集合。由野外测量仪器采集的数据、由解析测图仪获得的数据和手扶跟踪数字化仪采集的数据是矢量数据；由扫描仪和遥感获得的数据是栅格数据。矢量数据与比例尺、地物密度有关。全站仪

11、全野外数字测图采集的是矢量数据。计算机辅助设计（CAD）、图形处理和网络分析，都是利用矢量数据和矢量算法。1.3 全站仪数字测图系统数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、处理、绘图、输出、管理的测绘系统。数字测图系统主要由数据采集、数据处理和数据输出三部分组成。1.3.1 数据采集数据采集工作是数字测图的基础，它是通过全站仪测定地形特征点的平面位置和高程，将这些点位信息自动记录和存储在全站仪中，再传输到计算机中。每一个地形特征点都有记录，包括点号、平面坐标、高程、属性编码和与其它点之间的连接关系等。属性编码指示了该点的性质，计

12、算机根据这些属性编码来区分不同的地图要素；点与点的连接关系，标明了哪些点按何种连接顺序构成个一个有意义的实体，通常采用绘草图的方式来确定。在利用全站仪进行野外数据采集的过程中，既可以像常规测图那样，先进行图根控制测量，再进行碎部测量，也可以采取图根控制测量和碎部测量同时进行的方法，充分体现了数字测图数据采集过程的灵活性。由于全站仪具有很搞的测量精度，一般在几百米的范围内测量误差均在1cm左右。因此，在通视良好、定向边较长的情况下，一个测站的测图范围可以比常规测图时大。野外数据采集的碎部测量方法仍以极坐标法为主，同时在有关软件支持下，也可以灵活采用其他方法，如方向直线交会法、单交会法、正交内插法

13、、导线法、对称点法和填充法等。1.3.2数据处理数据处理是数字测图过程中的中心环节，它直接影响最后输出地形图的质量和数字地图在数据库中的管理。数据处理是通过相应的计算机软件来完成的，计算机软件主要包括地图符号库、地物要素绘制、文子注记、图形编辑、图形显示、图形裁剪、图形接边和地图整饰等功能。通过计算机软件进行数据处理，生成可进行绘图输出的图形文件。1.3.3 绘图输出绘图输出是数字测图的最后阶段，可在计算机控制下通过数控绘图仪绘制完整的纸质地形图。除此之外，还可根据需要绘制不同规格和不同形式的图件，如开窗输出、分层输出和变化输出等。1.3.4 全站仪野外数字测图系统全站仪野外数字测图系统是利用

14、全站仪在野外直接采集有关地形信息并将其传输到计算机中，经过测图软件进行数据处理形成绘图数据文件，最后输出地形图。由于全站仪具有较高的测量精度和方便灵活的特点，一般适用于小范围、大比例尺测图。目前我国1：1000和1：500比例尺的数字测图主要采用这种方法。第二节 全站仪数字测图的特点2.1 数字测图过程中的自动化传统测图方式主要是手工作业，外业测量人工记录，人工绘制地形图，在图上人工量算所需要的坐标、距离和面积等。数字测图则是野外测量自动记录，自动解算处理，自动成图、绘图，并向用图者提供可供处理的数字地图，用户可自动提取图数信息，实现了测图过程的自动化。2.2 数字测图产品的数字化传统白纸测图

15、的主要产品的纸质地形图，而数字测图的主要产品是数字地图。数字地图具有以下优点：（1）便于成果使用和更新。（2）方便成果的深加工。（3）便于数据输出。（4）便于建立地图数据库和地理信息系统。2.3 数字测图成果的高精度全站仪测量的数据作为电子信息，可自动传输、记录、存储、处理、成图、绘图。在这全过程中，原始测量数据的精度毫无损失，从而获得高精度的测量成果。数字地形图最好地体现了外业测量的高精度，也就是最好地体现了仪器发展更新、精度提高的高科技进步的价值。它不仅适应了当今科技发展的需要，也适应了现代科学管理的需要，如地籍测量、房产测量等，既保证了高精度，又提供了数字化信息，可以满足建立各专业管理信

16、息系统的需要。2.4 数字测图理论的先进性随着科技时代的到来，全站仪和计算机的迅猛发展和广泛应用，数字地形测量的理论和实践不断得到发展，诸如大比例尺数字地面模型的建模理论，等高线的插值和拟合理论，数据结构与计算机图形学，数字地形图内外业一体化理论，数字地图应用的理论，电子测绘仪器的原理、检核和使用方法，一步测量法等。目前全站仪数字测图正处于蓬勃发展时期，还需不断地研究它的理论和方法，使之在广泛的实践中得到创新和完善。数字测图已经成为地形测绘的主流，代替了白纸测图，形成了自身的新的学科体系。第三节 全站仪数字测图的发展与展望3.1 全站仪数字测图技术的发展3.1.1内外业独立作业阶段20世纪70

17、年代末80年代初，电子速测仪问世，大比例尺地面数字测图发展起来，限于当时全站仪的普及和计算机技术的发展水平，数字测图采取内外业独立作业的模式。先用全站仪测定实地地形数据，并用电子手簿记录，同时配合人工绘制的草图来记录点号、点与点之间的相关位置和连接关系，再到室内将测量数据由电子手簿传输到计算机，并由人工按草图输入和编辑生成图形文件，经计算机数据处理后，生成数字地形图，最后由绘图仪绘图输出地形图。在这一时期，由于全站仪的价格昂贵，应用还很不普及，有些研究单位甚至采用了由光学经纬仪、测距仪和PC-1500袖珍计算机作为野外数据采集的设备。到了80年代中后期，随着计算机软硬件技术的发展，数字测图的软

18、件在性能上得到了明显提高。利用野外数据采集软件，不仅可以对单点点位进行自动记录，还可以记录绘图所需的其它信息，并且一些记录项可由软件自动缺省记录，使必须由工作人员输入的数据大为减少。3.1.2 内外业一体化阶段20世纪90年代，便携式计算机的应用得到普及，这给数字测图技术提供了发展机遇，国内外数字测图的研究人员抓住了这一机遇，将便携式计算机及时地应用到数字测图中，形成了由全站仪、便携机和测图软件组成的数字测图系统，为数字测图一体化创造了条件。内外业一体化的数字测图模式克服了前一阶段内外业独立作业模式的缺点，实现了现场实时成图，保证了测量成果的正确性。由于这一数字测图模式在自动成图的基础上，同时

19、也体现了传统平板仪现场成图的特点，人们习惯将这种数字测图系统成为电子平板。1993年以后，内外业一体化的数字测图系统相继问世，具有代表性的产品主要有清华大学的EPSW系统和南方测绘仪器公司的CASS系统等。同一时期，瑞士徕卡、日本杰科等公司也都推出了类似的数字测图系统，电子平板已成为数字测图系统的主流。在数字测图系统发展的过程中，日本杰科公司和我国广州开思公司还对野外测图方式进行了改进，把便携机放在棱镜站，通过在测站与棱镜站之间建立的无线数据传输的方法，将全站仪的测量数据传输到便携机中。3.2 全站仪数字测图技术的展望今后全站仪数字测图技术的发展趋势体现在全站仪自动跟踪测量模式。普通的全站仪在

20、进行点位测量时，测站上仍要靠作业员来完成寻找目标和照准，随着科学技术的发展，瑞士创力、日本拓普康等公司推出了自动跟踪全站仪，瑞士徕卡公司推出了遥控测量。利用自动跟踪全站仪，可以实现测站的无人操作，测量的数据由测站自动无线传输到位于棱镜站的便携机中，这样就可减少野外数字测图人员的数量。从理论上讲，按照这种全站仪自动跟踪测量方法，可以实现单人数字测图。尽管目前这种仪器价格昂贵，还仅适用于特定的场合，但随着科学技术的不断发展，它必将在数字测图中得到广泛应用。第二章 全站仪数字测图系统及作业模式随着全站仪和数字化成图软件的迅速发展，数字测图的作业模式也在不断发展。本章主要介绍全站仪数字成图系统的软硬件

21、设备和作业模式。第一节 全站仪数字测图系统全站仪数字测图系统是利用计算机技术将全站仪野外数据采集系统与内业机助制图系统相结合，对地形空间数据进行数据采集、数据处理及数据输出的系统。它包括硬件和软件两个部分。1.1 全站仪数字测图系统硬件1.1.1 计算机计算机作为全站仪数字测图系统中的一个主要设备，具有数据传输、数据处理、数据保存及修改、图形输出等功能，是数字测图系统中不可缺少的一部分。计算机硬件由中央处理器（CPU）、存储器、输入设备、输出设备、总线等几部分组成，每一部分分别按要求执行特定的基本功能。计算机软件由系统软件和各种各样的应用软件组成，在全站仪数字测图系统中，应用软件就是指数字化成

22、图软件，论文将在后面详细介绍。1.1.2 全站仪全站仪，即全站型电子速测仪（Electronic Total Station）。它是由电子测角、电子测距、电子计算和数据存储单元等组成的三维坐标测量系统，其测量成果能自动显示，并能与外围设备交换信息。近年来，全站仪的发展异常迅猛，以至于从某种意义上说，改变了测量工作的作业习惯和方式，也拓展了测量技术的一些概念和手段，使全站仪的应用前景更加广阔。在全站仪数字测图中，全站仪是野外数据采集的重要的仪器设备。 1.1.2.1 全站仪的基本组成（1）为采集数据而设置的专用设备：主要有电子测角系统、电子测距系统、数据存储系统和自动补偿系统等。（2）过程控制机

23、：主要用于有序地实现上述每一专用设备的功能。1.1.2.2 全站仪的分类从结构形式上分，全站仪可分为“组合式”和“整体式”两种类型。组合式，也成积木式，它是指电子经纬仪和红外测距仪、微处理器和电子记录装置既可分离也可组合，现在基本淘汰。整体式，也称集成式，它是把电子经纬仪和红外测距仪、微处理器和存储设备做成一个整体。这种仪器的优点是电子经纬仪和红外测距仪使用共同的光学望远镜，方向和距离只需要瞄准一次。整体式全站仪一般都具有双轴补偿系统，并且都带内存，操作十分方便。全站仪基本向着整体式发展。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用，全站仪出现了一个新的发展时期，出现了

24、防水型、防爆型、电脑型等全站仪，一些型号的全站仪能自动跟踪和识别目标，自动完成测量工作，自动化程度高，这种全站仪叫做测量机器人，代表全站仪的发展方向。1.1.2.3 全站仪的角度测量全站仪测角是由仪器内集成的电子经纬仪完成的。电子经纬仪的测角系统有三类，即绝对式编码度盘测角、增量式光栅度盘测角以及动态式测角。在开始角度测量前务必做三项检查：（1）全站仪准确地安置在测站点上。（2）垂直和水平度盘指标已设置好。（3）仪器参数已设置完成。1.1.2.4 全站仪的距离测量目前，全站仪内置的测距仪大都采用相位式红外测距仪。相位式红外测距仪是通过测量调制光在侧线上往返传播所产生的相位移，间接地测定时间t，

25、然后按下式求出距离D： D=tc/2 （式2.1）1.1.2.5 全站仪的基本功能（1）自检功能。（2）自动调节光强。（3）单位换算。（4）预设功能。（5）运算功能。（6）跟踪测量。（7）电子手簿。（8）倾斜补偿。（9）内存软件。此外，还有红光导向、背光照明、十字丝照明、无线遥控、单向通信、空间数据传输、自编程序、自动寻找目标、蓝牙通信技术等功能，为用户提供了极大的方便，使内外业的测量工作一体化。1.1.2.6 全站仪操作的注意事项（1）仪器应由专人使用、保管。迁站、装箱时只能握住仪器支架，而不能握住镜筒，以免对仪器造成损伤，影像观测精度。（2）日光下测量应避免将目镜瞄准太阳。若在太阳下作业应

26、安装滤光器。（3）避免在高温和低温下存放仪器，亦避免温度骤变。在高温天气作业时，必须撑伞。（4）仪器不使用时，应将其装入箱内，置于干燥出，注意防震、防尘和防潮。（5）若仪器工作处温度与存放处温度差异过大，应先将仪器留在箱内，直至它适应环境后再使用仪器。（6）仪器长时间不用时，应将仪器上的电池卸下分开存放。电池应每月充电一次。（7）仪器运输应将仪器装于箱内进行，运输时应小心避免挤压、碰撞和剧烈震动，长途运输最好在箱子周围使用软垫。（8）外露光学元件需要清洁时，应用脱脂棉或镜头纸轻轻擦净。仪器被雨水淋湿后，切勿通电开机，应用干净软布擦干并在通风处放一段时间。（9）作业前应仔细全面检查仪器，确定各项

27、指标、功能、设置和参数均符合要求时再进行作业。（10）非专业维修人员不可擅自拆开仪器。1.2 全站仪数字测图系统软件1.2.1 计算机系统软件计算机系统软件是指管理、控制和维护计算机及其外部设备，提供用户与计算机之间界面等方面的软件。系统软件包括操作系统和操作计算机所需的其它软件。1.2.2 数字成图软件数字成图软件有很多种，在我国应用最为广泛的是CASS软件，本论文主要介绍这款软件。南方地形地籍成图软件CASS是广州南方测绘仪器公司基于AutoCAD平台开发的GIS前端数据采集系统。主要应用于地形成图、地籍成图、工程测量应用三大领域。它全面面向GIS，打通了数字化成图系统与GIS的接口。CA

28、SS以AutoCAD为平台，充分利用AutoCAD的最新技术，采用真色彩XP风格界面，重新编写和优化了程序代码，加强了等高线、电子平板、断面设计等技术，系统运行更高效、更稳定。同时其大量使用快捷工具，使数据浏览编辑和系统设置更加方便快捷。CASS6.0成图软件技术特色如下：（1）采用CELL技术的人机交互界面，数据编辑管理、系统设置更方便快捷。（2）方便灵活的电子平板多测尺功能，更符合测量习惯。（3）完全可视化的断面设计功能，图数互动、设计过程更直观。（4）方便的图幅管理功能，地形图分幅更规范省心。（5）数据质量全程控制，与主流GIS无缝接口。 第二节 全站仪数字测图的作业模式 全站仪数字测图

29、采用全野外数据采集的作业模式。是指所用成图数据全部在野外用全站仪实地测量（碎部测量），并将数据经通信线传入计算机，再用绘图软件处理并编辑成图。全站仪全野外数据采集主要是数字侧记模式（测记法）。下面简单介绍测记法。所需的主要仪器：全站仪一套（主机、三脚架、棱镜和对中杆若干）人员安排:每组一般需仪器观测员（兼记录员）1名，绘草图领镜员1名，立镜员1-2名，其中绘草图员是作业组的指挥着，需技术全面的人担任。侧前准备：进入测区后，绘草图员首先对测站周围的地形、地物分布情况大概看一遍，认清方向，及时按近似比例尺绘一份含主要地物、地貌的草图（若在放大的旧图上可以更准确地标明地物、地貌特征），便于观测时在草

30、图上标明所侧碎部点的位置和点号。工作流程：仪器观测员指挥立镜员到事先选好的某已知点上准备立镜定向；快速架好仪器，量取仪器高；然后启动全站仪，选择测量状态，输入测站点信息和仪器高；瞄准定向棱镜，定好后，通知立镜员开始跑镜。立镜员跑到位置立好棱镜后，观测员确定棱镜高及所立点的性质，输入镜高、地物代码，准确照准棱镜后按电子手簿回车键，将数据记录至电子手簿。观测完毕，观测员要及时告知立镜者，以便对照手簿上记录的点号和绘草图者标注的点号，保证两者一致。测记法数据采集分为有码作业和无码作业。有码作业需要现场输入野外操作码。无码作业现场不输入数据编码，而用草图记录绘图信息。绘草图人员在镜站把所测点的属性及连

31、接关系在草图上反映出来，以供内业处理、图形编辑时用。第三章 数字测图的准备工作对数字测图的基本概念和作业模式以及作业方法的学习和认识是为数字测图工作做理论准备。有了理论基础，就可以进行数字测图工作了。在毕业设计中，数字测图是我们的重点项目。我们完成了黄河水院1：500数字测图，本论文将以这次数字测图为例介绍数字测图工作的作业方法和其中重点、难点的谈论。第一节 外业工作前的准备在进行数字测图前，要做好详细周密的准备工作，数字测图前期的准备工作主要包括组织协调、收集资料、实地踏勘、制定技术方案、技术培训、仪器检校等。1.1 组织协调工作在接到数字测图任务以后，指导老师组织我们所有人员开会，一方面讲

32、解本次任务的具体内容，另一方面进行了人员分组、分配仪器等工作。1.2 收集资料数字测图的前期收集资料是很关键的工作。经过努力，我们收集到了黄河水院新校区地理位置信息、黄河水院新校区1：1000数字地形图、黄河水院新校区大部分埋石控制点的成果表、埋石点点之记、黄河水院新校区规划图、有关测量规范等资料。1.3 测区踏勘踏勘的目的是了解测区的位置范围、行政区划、控制点保存情况、地形地貌等。通过对测区的踏勘，我们大致了解了测区的基本情况。1.4 仪器器材的准备我们领取了数字测图所需的全套设备，并对全站仪进行了检校，检校内容有以下几点：（1）照准部水准器的检验与校正。（2）圆水准器的检验与校正。（3）十

33、字丝位置的检验与校正。（4）视准轴的检验与校正。（5）光学对点器的检验与校正。1.5 控制测量方案的设计根据测区原有的地形图资料，我们拟定出控制测量方案，并在图上选出测区控制网，定出控制点。经过测区踏勘，在实地将控制点定出。1.6 小组人员组织和安排我们小组有五人，组长安排每个人的工作。至此，数字测图的准备工作基本完成，开始具体的作业。第二节 数字测图技术设计书的编写2.1 技术设计的意义为了保证数字测图工作的合理安排、正确实施，各工序之间的密切配合，使成果、成图符合技术标准和用户要求，以获得最佳的社会效益和经济效益，必须在施测工作前进行技术设计。所谓技术设计，就是根据测图比例尺和测图面积以及

34、用图单位的具体要求，结合测区的自然地理条件和本单位的仪器设备、技术力量及资金等情况，灵活运用测绘理论和方法，制定技术上可行及经济上合理的技术方案、作业方法和实施计划，并将其编写成技术设计要求作为作业的技术依据之一。2.2 技术设计的基本原则技术设计是一项技术性和政策性很强的工作，设计时应遵循以下原则：技术设计方案应先考虑整体而后局部，切顾及发展；要满足用户的要求，重视社会效益；要从测区的实际情况出发，考虑作业单位的人员素质和装备情况，选择最佳作业方案；广泛收集、认真分析及充分利用已有的测绘成果和资料；尽量采用新技术、新方法和新工艺；当测图面积相当大，需要时间较长时，可根据用图单位的规划及轻重缓

35、急，将测区分为几个小区，分别进行技术设计。2.3 技术设计书的内容技术设计书一般包括概述、设计方案、质量保证及安全措施、工作量情况、建议和措施、上交资料等。编写技术设计书具体要求如下：（1）内容明确，文字简明扼要。（2）采用新仪器、新方法时，要对其可行性及能达到的精度进行充分论证。（3）设计书中使用的名词、术语、符号、代号应与有关规范和标准一致。2.3.1 概述 概述是为了对数字测图任务的整体情况详细说明，包括任务概述、测区自然地理情况、已有资料利用情况等。本次黄河水院新校区数字测图技术设计书概述如下：任务概述为了更新黄河水院新校区1:500地形图，黄河水院测绘工程系安排了本次数字测图工作，测

36、区是整个黄河水院新校区。测区位于河南省开封市西北部东京大道西段，行政隶属于河南省开封市金明区。测区面积大约km，测图比例尺为1:500，项目计划采用全站仪数字测图的方法施测计划开工日期是月日，项目为期一个月测区自然地理概况测区位于东经1145230-1150352,北纬2230-2223，测区内平均海拔约7米，地势较为平坦；测区东部和北部是果园；测区西部是住宅区。本测区的气候属温带季风气候，日照充足，四季分明，平均温度在10左右。雨量充沛，年降雨量在500毫米2000毫米，日照充足；测区交通便利，南临东京大道，测区西北角2千米是连霍高速。距离开封火车站8Km，有8路、21路、35路公交车通向市

37、区。测区平均高程米左右，以平原为主，相对高差变化不大总体而言，测区内建筑物较集中，道路宽阔整齐，地貌呈多样化，施测难度一般。已有资料利用情况（1）黄河水院新校区1：1000地形图；（2）黄河水院新校区控制点、水准点成果表；（3）黄河水院新校区控制点点之记；2.3.2 设计方案 设计方案是对整个任务实施过程的详细规划和设计，包括控制测量设计和数字测图设计。控制测量设计又包括平面控制测量设计和高程控制测量设计。本次数字测图任务方案设计如下：作业技术依据（1）工程测量规范（GB50026-2007）；（2）城市测量规范（GJJ 8-99）；（3）地形测量实习指导书；2.3.2.1控制测量设计首级平面

38、控制（1）坐标系统由于测区面积较小，项目采用开封市独立坐标系统。（2）等级及起始数据根据测区面积大小和规范要求，首级平面控制测量选用一级导线网已知导线点选取新校区内埋石水准点H035和H033，坐标由07级采用RTK并与城市一级控制点联测得到坐标见下表：表3-1 已知点坐标表点名XYHh03352795.22547474.16873.954h03552771.72347275.56473.849（3）导线点密度和导线略图：首级导线网包含14个导线点，其中有5个是埋石点，9个是打钉点，点名为A1-A14。图3-1 导线设计略图（4）仪器和施测方法作业使用尼康DTM-352C全站仪，施测方案为首尾

39、闭合的附合导线，在每测站点分别测角和侧边。（5）平差计算方法计划选用ESDPS平差软件对外业观测数据进行平差。（6）主要限差和精度指标 表3-2 导线测量观测技术要求等级导线长度（km）平均边长（km）测角中误差（）测距中误差（mm）测距相对中误差测距数方位角闭合差（）相对闭合差DJ1DJ2J6一级40.55151/30000-241/15000二级2.40.258151/14000-131/10000表3-3 水平角观测技术要求等级仪器型号测角中误差()测回数半测回归零差 ()一测回内2C互差（）各测回方向较差 ()一级1级526962级538139二级2级821218126级841824表

40、3-4 水平距离观测技术要求平面控制网等 级测距仪精度等级观测次数总测回数一测回读数较 差（mm）单程各测回较 差（mm）往返较差往返481015一 级12101542030二、三级112101522030图根平面控制由于教学楼和餐厅建筑物较密集且地形复杂，首级控制点无法满足测图，计划在这两个区域布设加密图根网，并与首级平面控制网联测和联合平差坐标系统使用的仪器均和首级平面控制网相同图根控制均采用闭合导线网施测，其主要限差和精度指标参见首级平面控制测量主要限差和精度指标首级高程控制（1）高程系统：采用1985国家高程基准。（2）等级及起始数据：根据测区情况和规范，选用四等水准测量起始数据参见首

41、级平面控制测量起始数据。（3）高程控制点密度和水准略图：高程控制网计划和首级平面控制网选用同一个控制网，控制点和略图参见首级平面控制网。（4）仪器和施测方法：仪器使用3自动安平水准仪，进行四等水准测量。（5）平差计算方法：外业观测数据用ESDPS平差软件平差。（6）主要限差和精度指标表3-5 水准测量主要限差和精度指标等级水准仪的型号视线长度(m)前后视较差(m)前后视累积差(m)视线离地面最低高度 (m)K+黑-红(mm)黑面、红面所测高差较差(mm)四等S31003100.23.05.0图根高程控制测量图根高程控制测量与图根平面控制测量用共同导线网,等级仪器和首级高程控制测量相同，主要限差

42、和精度指标参见首级高程控制测量。2.3.2.2 数字测图设计（1）地形图分幅和编号本任务由于测区范围较小且整体性较强，故将测区作为一个整体编号，按5050标准图幅分幅。（2）地形图基本等高距整个测区内除鲲鹏山外基本等高距定为0.5，鲲鹏山地区地形起伏较大，基本等高距定为1。（3）数字测图测站点观测方法和要求：观测方法:观测员在控制点或图根点等测站点上架设全站仪,经建站三项检查并进行基本设置,跑镜员放置棱镜在待测碎部点上,然后观测员通过观测棱镜得到碎部点的坐标信息和基本属性信息,记录在全站仪中,同时画图员在实地画出工作草图。本次数字测图计划对测区内常见的独立地物采用简编码测图。具体实施方法为：测

43、图前将常见独立地物的键编码输入全站仪，需要测某一独立地物时，使全站仪显示为简编码测图界面，选择相应的简编码。简编码一般由字母加数字组成，当中找不到相应地物的简编码时需要在电脑上盘的文件夹中找到并用记事本打开，将新地物编码加入内业画图时，利用中简码识别功能可将独立地物点直接识别并绘出。表3-6 碎部点观测要求比例尺地形点平均间距（）最大测距长度（）对中差（）定向点误差（）地形点精度（）1:500252005515（4）碎部点的采集要求一般原则本项目主要采用草图法进行数字测图,因此在进行碎部点采集的同时必须绘制草图,草图绘制的基本原则是:要能反映实际地物及地物间的关系,至少绘制草图人员要看得懂草图

44、含义,草图上碎部点编号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核对点号,防止出现连环错位。绘图时:就高不就低,即当高等级边界和低等级边界重合时,一般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不能出现同一边界重复绘制的现象。在跑碎部点的时候,每到一片区域,跑尺人员要有大局观念,眼睛扫过测区,大致把当前区域根据地物地性不同,分为几个小区域,然后一个接一个地进行这些小区域测量,在小区域内部,首先测边界,然后测内部更细致的碎部点(熟练之后可同时测量),做到不重不漏不跑冤枉路,最后按照就高不就低的原则处理小区域间的碎部点采集工作。地物的取舍点状要素(独立地物)

45、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点位或定线点.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)；具有多种属性的线状要素,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);线状地物采集时,应视其变化测定,适当增加地物点的密度,保证曲线的准确拟合。碎部点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；各类建筑物、构筑物及主要附属设施均应采集.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

46、综合；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；水系及附属物,应按实际形状采集.水渠应侧记渠底高程,并标记渠深;堤坝应测记顶部及坡脚高程；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,应侧记高程点；露岩独立石梯田坎应侧记比高,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；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。（5）数字地图的绘制要求内业成图软件有很多,本次毕业设计采用南方测绘软件公司开发的南方CA

47、SS7.0软件,主要包括传输数据、展点、画图、修饰等工作。数字测图的一般原则:居民地：街区与道路的衔接处,应留0.2mm间隔。建筑在陡坎和斜坡上的建筑物,按实际位置绘出,陡坎无法准确绘出时,可移位表示,并留0.2mm的间隔；点状地物：两个点状地物相距很近,同时绘出有困难时,可将高大突出的准确表示,另一个移位表示,但应保持相互的位置关系;点状地物与房屋道路水系等其它地物重合时,可中断其它地物符号,间隔0.2mm,以抱持独立符号的完整性；交通：双线道路与房屋围墙等高出地面的建筑物边线重合时,可用建筑物边线代替道路边线。道路边线与建筑物的接头处,应间隔0.2mm.公路路堤(堑)应分别绘出路边线与堤(

48、堑)边线,可将其中之一移0.2mm绘出；管线：城市建筑区内电力线通讯线可不连接,但应绘出连线方向.同一杆架上有多种线路时,表示其中主要的线路,但各种线路走向应连贯,线类应分明；水系：河流遇桥梁水坝水闸等应断开.水涯线与陡坎重合时,可用陡坎边线代替水涯线,与斜坡脚重合时,仍应在坡脚将水涯线绘出；植被：同一地类界范围内的植被,其符号可均匀配置.大面积分布的植被在能表达清楚的情况下,可采用注记说明.地类界与地面上有实物的线状符号重合时,可省略不绘,与地面上无实物的线状符号重合时,地类界移位0.2mm绘出；注记：文字注记要使所表达的地物能明确判读,字头朝北,道路河流名称,可随线状弯曲的方向排列,各字底

49、边平行于南北图廓线;等高线注记字头应指向山顶或高地,但字头不宜指向图纸的下方.地貌复杂的地方,应注意合理配置,以保持地貌的完整。2.3.3 质量保证和安全措施项目开工前,我们所有作业人员需要学习规范和技术设计书,明确质量目标职责及各项工作质量;作业过程中要严格检查并做好记录，要牢固树立安全第一的思想,定期做安全检查,消除安全隐患。数字地形图内业成图完成后，认真进行查图工作，尽力将漏测、误测等问题在查图环节解决，不遗留问题。2.3.4 工作量计划表3-7 工作量统计计划表项目编写技术设计书外业观测及内业成图编写技术总结总计时间(天)7147282.3.5 建议和措施（1）仪器操作应规范,以免对仪

50、器造成不必要的损害.（2）对中整平等细节不能马虎,以免影响成果的精度.要有高度的责任感.（3）小组成员要有团队协作的意识,互相配合,互相监督,保证成果质量,提高工作效率.小组成员还应有上进心和高度责任感,以便积累更多的经验,为以后的工作打下良好的基础,同时还培养了坚韧的品格和优秀的职业素质.（4）要严格按规范和图示的要求作业。第四章 数字测图外业数字测图的外业工作是尤为重要的一部分。外业工作质量的好坏直接决定着最终成果的优劣。数字测图外业工作主要是野外数据采集，主要由控制测量和碎部测量两部分内容组成。本章还是以黄河水院新校区1：500数字测图为例，介绍数字测图外业的作业过程和作业方法。第一节

51、图根导线控制1.1 平面控制1.1.1 首级控制首级平面控制采用导线法，在侧区内布设一条首级图根导线网。布设为附合导线网,等级为城市一级.其中角度观测2测回,距离观测1测回测4次.观测数据记录至角度和距离观测手簿。作业方法和已知数据均依据技术设计书。观测数据经平差后得到首级导线网略图4-1：图4-1 首级导线略图1.1.2 图根控制由于侧区内餐厅楼和教学楼两处建筑物较集中，并且建筑物复杂，用首级控制点无法完全控制，故在餐厅楼和教学楼周围布设加密图根网。经过实地踏勘选点，以技术设计书为依据，进行了两处的加密图根控制测量。控制点布设成闭合导线网，等级为城市二级，其中测角测距均一个测回。观测数据经过

52、平差后得到的加密控制网略图如下：图4-2 餐厅图根控制网图4-3教学楼图根控制网1.1.3 全站仪测回法角度测量本次数字测图导线测量采用的是附合导线网，每个导线点观测一个单角，故采用测回法。图4-4 测绘法角度观测示意图如图4-4，O点为测站点，A、B为目标点。对中、整平仪器后进行观测，步骤如下：（1）盘左精确照准A目标，“置零”，读取水平读数。各测回的“零方向”值为 m=180(i-1)/n （式4.1）（2）顺时针转动仪器的照准部，照准B目标，读取水平读数。以上两步用盘左观测，称为上半测回，其角值称为上半测回角，大小为： （式4.2）（3）倒转望远镜用盘右观测，按上述方法先观测B目标，记录

53、水平读数。（4）逆时针转动望远镜的照准部，观测A目标，读数，记录。（3）、（4）步用盘右观测，称为下半测回，其角值称为下半测回角值，大小为： （式4.3）上下两个半测回称为一测回，其角值大小为： （式4.4）1.2 高程控制高程控制选择和平面控制同一个控制网，依据设计书的方案，用水准测量的方法进行作业。本项目采用自动安平水准仪，每测站观测示意图如下：图4-5 四等水准观测示意图四等水准采用双面水准尺和中丝测高法进行观测，而且每站按后-后-前-前和黑-红-黑-红的顺序进行观测。如图4-5所示，仪器架设在两尺中间位置，整平过后，开始进行本测站的观测。观测步骤：（1）仪器照准后尺黑面，先后读取下丝、

54、上丝和中丝读数，记录至观测手簿。（2）仪器照准后尺红面，读取中丝读数，记录至观测手簿。（3）仪器转向前尺，照准前尺黑面，先后读取下丝、上丝和中丝，读数记录至手簿。（4）仪器照准前尺红面，读取中丝读数，记录至手簿。检查各项限差是否超限，如不超限，则本测站完成。计算时：后尺黑面中丝读数-前尺黑面中丝读数=黑面高差；后尺红面读数-前尺红面读数=红面高差；测站高差= （黑面高差+（红面高差+/-100）第二节 导线平差计算控制测量观测完成之后，为了获得控制测量数据，需要及时进行平差计算。本次作业使用了多种平差软件进行平差，在这里选取ESDPS和清华山维95平差软件进行详细介绍。2.1 ESDPS平差软件（1）打开主界面 图4-6 主界面（2）数据输入在“工程类型”中选择相应的导线类型。在“数据输入”栏中依次输入各站点的信息。图4-7 数据输入（3）平差计算（先进行平差设置），得到导线计算成果表和导线略图：图4-8 导线成果表图4-9 网形略图（4）打印成果在“报表”选择输出为不同格式的成果。2.2 清华山维95平差软件平差步骤：（1）打开清华山维95。如图4-10所示，为清华山维主界面。