第三章野外地形数据采集与数据处理办法

1、第三章野外地形数据采集与数据处理办法主要内容主要内容 野外数据采集原理野外数据采集原理 数字测图野外作业新方法数字测图野外作业新方法 外业数据文件的传输与格式外业数据文件的传输与格式 野外数据采集模式野外数据采集模式 地形编码地形编码 连接信息连接信息辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 测绘学院测绘学院3.1 野外数据采集原理数字测图中地形点的描述必需具备数字测图中地形点的描述必需具备3 3类信息：类信息： 1. 1. 测点的三维坐标；测点的三维坐标； 2. 2. 测点的信息，即地形点的特征信息，绘图时必须知道该点测点的信息，即地形点的特征信息，绘图时必须知道该点是什么点：地貌点？地物（房屋、消

2、火栓、电线杆是什么点：地貌点？地物（房屋、消火栓、电线杆 ) )点？点？有什么特征等等；有什么特征等等； 3. 3. 测点的连接信息，据此可将相关的点连成一个地物。测点的连接信息，据此可将相关的点连成一个地物。前一前一项是定位信息，后两项是绘图信息。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测得的，最终以X，Y，Z三维坐标表示。测点时要表明点号，点号在测图系统中是唯一的，根据它可以提取点位坐标。VITSJPBAoSJPBAoSJPhhyyxx)tan()sin()cos(坐标数据：坐标数据：架仪器（量仪器高I）测站定向立尺（记棱镜高V）观测（S、B、T）计算坐标和高程（X，

3、Y，Z）图形信息码：图形信息码：测点属性（地形编码）测点连接信息（连接点和连接线型）大比例尺数字测图野外数据采集按碎部点测量方法分为两类：全站仪测量方法和GPS RTK测量方法。全站仪测量方法GPS RTK测量方法 全站仪野外数据采集按给以图形信息码的方式不同，工全站仪野外数据采集按给以图形信息码的方式不同，工作程序分为两种：作程序分为两种：一种是在观测碎部点时，坐标数据采用无图形显示的设备一种是在观测碎部点时，坐标数据采用无图形显示的设备（电子手簿、全站仪内存）记录，绘制工作草图，在草图上（电子手簿、全站仪内存）记录，绘制工作草图，在草图上记录图形信息码。记录图形信息码。另一种是在观测碎部点

4、时，坐标数据采用笔记本电脑或另一种是在观测碎部点时，坐标数据采用笔记本电脑或PDA记录，显示点位后，对照实际地形输入符号码，并连接碎部记录，显示点位后，对照实际地形输入符号码，并连接碎部点。点。电子手簿记录电子手簿记录PDA记录记录地形编码地形编码是一种人为的约定，是联系内业与外业的一种纽带，在外业，人们用编码来描述地形点的属性特征，在内业，测图软件通过解译编码来识别地形点，决定该点采用什么符号来绘制，如何进行进一步数据处理。在数字测图技术发展初期，由于缺乏统一的技术标准和规范，各研究单位均纷纷推出自己的编码方案，造成地形数字信息标识与存储、交换的不一致性。目前，我国已推出了关于地形图图式，地

5、形图要素分类代码目前，我国已推出了关于地形图图式，地形图要素分类代码等国家标准：如等国家标准：如1：500 1：1000 1：2000地形图图式，地形图图式，1：5000 1：10000地形图图式，地形图图式，1：500 1：1000 1：2000地形图要素分类与代码，国土基础信息数据分类与地形图要素分类与代码，国土基础信息数据分类与代码等等代码等等，以上标准是我们制定地形编码的重要依据。，以上标准是我们制定地形编码的重要依据。按国家标准，1：5001：2000比例尺地形图要素分为9类：控制点、居民地和垣栅、工业建筑物及设施、交通及附属设施、管线及附属设施、水系及附属设施、境界、地貌和土质、植

6、被。地形图要素分类代码由4位数字组成，左边一位是大类，后面依次细分为小类、一级、和二级，均用19表示。例如，一般房屋代码为2110，简单房屋代码为2120，围墙代码为2430等。在国土基础信息数据分类与代码中，在上述编码基础上又扩充一位，结构如下图所示：大类码、小类码、一级代码和二级代码分别用数字顺序排列。识别位由用户自行定义，以便扩充。一般为“0”。尽管目前国内有统一的分类编码，但是由于数字测图软件开发尽管目前国内有统一的分类编码，但是由于数字测图软件开发的思想、技术路线的不同，不同的软件其编码也不尽相同，但的思想、技术路线的不同，不同的软件其编码也不尽相同，但都要遵守以下原则：都要遵守以下

7、原则： 符合国标、图式分类，符合测量员的习惯。符合国标、图式分类，符合测量员的习惯。 力求简练，便于操作和记忆，符合测量员的习惯。力求简练，便于操作和记忆，符合测量员的习惯。 便于计算机处理。便于计算机处理。 编码要有系统性、科学性及可扩充性。编码要有系统性、科学性及可扩充性。测图中的编码可以不与前面的国标编码一致（主要从简单、易记的角度出发），但是可以实现与国标编码的自动转换，以提高测图成果的兼容性。 三位整数编码三位整数编码 四位整数编码四位整数编码 五位整数编码五位整数编码 七位整数编码七位整数编码 八位数据编码法（要素编码法）八位数据编码法（要素编码法） 拼音字母编码拼音字母编码 “无

8、编码无编码”系统系统 “无记忆编码无记忆编码”系统系统连接信息连接信息可分为连接点和连接线型。当测点是独立地物时，只要用地形编码来表明它的属性，即知道这个地物是什么，应该用什么样的符号来表示。如果测的是一个线状或面状地物，这时需要明确本测点与哪个点相连，以什么线型相连，才能形成一个地物。所谓线型就是指直线、曲线或圆弧线等。在实际的数字测图过程中，连接信息一般很难在编码中全部给定，大多数都是在内业处理时通过参照外业观测时绘制的草图交互式绘出，其中连接线型一般用一位数字表示。例如1表示直线相连，2表示曲线，3为圆弧，0或空白表示一个独立点。对于一个测点，有了其三维坐标、编码和连接信息，就具备了计算

9、机自动成图的必要条件。如上图所示：6、7、1、2、3、4必须是直线相连，而4、5、6则是圆弧相连。 概述概述 控制测量数据采集控制测量数据采集 碎部测量数据采集碎部测量数据采集辽宁工程技术大学辽宁工程技术大学 测绘学院测绘学院3.2 数字测图野外作业新方法数字化测图与传统白纸测图的野外作业过程基本相同，都是先控制测量，后碎部测量，先整体后局部。碎部测量都是在图根点设站，地形、地物特征点都要跑点或立镜，但是由于数字测图中，测绘仪器及内业处理手段先进，因此，在某些测量方法上有一些改进，以更大限度的发挥数字化测图的优势，提高工作效率。本章内容着重介绍数字测图中数据采集的特点及新的测量方法。大比例尺地

10、面数字测图控制大比例尺地面数字测图控制与传统白纸测图控制传统白纸测图控制的区别：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布网，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比较均匀。2、由于目前与大比例尺数字测图系统相配套的都有一套地面控制测量数据采集与处理一体化自动系统，从而使得地面控制的数据采集、预处理（包括测站平差与粗差检核，近似坐标自动推算、概算等）、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。控制网的网形可以是任意混合，如测边网、测角网、边角网、导线网、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

11、少，图根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或导线法（外业电子手簿包括图根控制加密程序）进行加密。自由设站是大比例尺地面数字测图常用的建立测站的一种方法，自由设站是大比例尺地面数字测图常用的建立测站的一种方法，使用全站仪及具有自由设站程序功能的电子手簿，在一个未知使用全站仪及具有自由设站程序功能的电子手簿，在一个未知坐标的测站上对坐标的测站上对25个控制点进行方向和（或）距离观测，便个控制点进行方向和（或）距离观测，便可自动计算出测站点的坐标，接着即进行地形点的测量工作。可自动计算出测站点的坐标，接着即进行地形点的测量工作。自由设站的优点：自由设站的优点： 自由设站要求的控制点

12、数目少，设站基本不受图形限制；自由设站要求的控制点数目少，设站基本不受图形限制； 自由设站的平面坐标按间接平差计算，具有较高的平面精度，自由设站的平面坐标按间接平差计算，具有较高的平面精度，其高程可按测距三角高程测量方法求得。其高程可按测距三角高程测量方法求得。自由设站的步骤：自由设站的步骤： 设在一个自由设站点设在一个自由设站点P上观测了上观测了N个控制点（观测方向数受个控制点（观测方向数受电子手簿提供的程序限制，一般不超过电子手簿提供的程序限制，一般不超过5个方），根据观测值个方），根据观测值（方向值和距离）和控制点坐标先计算出设站点（方向值和距离）和控制点坐标先计算出设站点P的近似坐标，

13、的近似坐标，然后列出方向和边长的误差方程式，再组成法方程，解算法方然后列出方向和边长的误差方程式，再组成法方程，解算法方程式，计算坐标。程式，计算坐标。自由设站的分类（根据连测控制点数的不同）：自由设站的分类（根据连测控制点数的不同）： 用方向和距离连测两个控制点；用方向和距离连测两个控制点；用多余观测进行自由设站；用多余观测进行自由设站；用方向连测三个控制点，该方法和通常的后方交会相同，没用方向连测三个控制点，该方法和通常的后方交会相同，没有多余观测和检查条件，一般不宜采用。有多余观测和检查条件，一般不宜采用。概念：概念： 在电子平板中提出了图根控制与碎部测量同步进行的测量在电子平板中提出了

14、图根控制与碎部测量同步进行的测量方法，称为一步测量法。方法，称为一步测量法。一步测量法步骤：一步测量法步骤： 在一个测站上，先测导线的数据（角度、边长等），紧接在一个测站上，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。着在该测站进行碎部测量。“一步测量法一步测量法”也同时满足现场实也同时满足现场实时成图的需要。时成图的需要。以附合导线为例，说明一步测量法。如下图所示，以附合导线为例，说明一步测量法。如下图所示，J、K、Q、T为已知点，为已知点，m、n、o、p为图根点，为图根点，1、2、3为碎部点。为碎部点。大比例尺地面数字测图大比例尺地面数字测图与传统白纸测图相比，在碎部测量方

15、面传统白纸测图相比，在碎部测量方面具有以下特点：具有以下特点：1、白纸测图通常是在外业直接成图；数字测图的外业工作是记录观测数据或计算的坐标。2、数字测图中，碎部测量时可较多地应用自由设站方法建立测站点。一般地图图根点的密度相对于白纸测图的要求可减少。 3、碎部测量时不受图幅边界的限制，外业不再分幅作业，内业图形生成时由软件根据内业图幅分幅表示及坐标范围自动进行分幅和接边处理。大比例尺地面数字测图大比例尺地面数字测图与传统白纸测图相比，在碎部测量方面传统白纸测图相比，在碎部测量方面具有以下特点：具有以下特点：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

16、在图根控制点观测同时进行，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机绘制地形图，所有的地形轮廓转点都要有坐标才能绘出地物的轮廓线来。对必须表示的细部地貌也要按实测地貌点才能绘出。因此数字测图直接测量地形点的数目比白纸测图会有所增加。 测站设置与检核 测站设置即安置仪器，包括对中、整平、定向，如果是全站仪的话要输入测站点的坐标、高程和仪器高等。 有的测图软件本身具有测站设置功能，要求用户在对话框中输入测站点号、后视点号以及安置仪器的高度，由程序自动提取测站点及后视点的坐标，并反算后视方向的方位角。 为确保设站正确，必须要选择其他已知点做检核，不通过检核不能继续测量

17、。 碎部点测量 地面数字测图最常用的碎部测量方法是极坐标法，分别观测碎部点的方向值、垂直角、斜距、给出镜高（对全站仪来讲，可直接显示出碎部点的坐标），此时用户输入点号和编码后，数据可直接存储在全站仪的PC卡中，或直接传输给便携机（电子平板测图），或记录到电子手簿等记录器中。 数字测图由绘图仪绘制地形图，需要绘制的地物轮廓特征点必须有坐标，但由于受到地形和通视条件的影响，实际测量中将有部分点不能用仪器在测站上直接进行观测，因此碎部点测量除主要采用极坐标法外，还要采用其它一些测量方法测定碎部点的坐标。在大多数的测图软件中都具有此功能。 极坐标法 视距法 延长量边法 垂直量边法 垂足法 直线方向交会

18、 直线距离交会 两直线求交 平行线交会 两点前方交会 后方交会 距离交会已知：P1（x1，y1，z1），P2（x2，y2，z2);待求：PQ点的坐标（xQ，yQ，zQ);测法：测站在P1点后视P2，后视方向方位角为H0，量得仪器高为Hi;测得PQ点的水平角H、天顶距Z和斜距S及觇标高Th。算法：xQx1+SsinZcos(H0+H)yQy1+SsinZsin(H0+H)zQz1+ScosZ+Hi-Th当使用经纬仪施测时，采用极坐标法测量的数据项与全站仪不同，同时数据要由人工键入。其中水平角：水平角：H竖直角：竖直角：V视距切尺读数（上下丝读数）：视距切尺读数（上下丝读数）：M，N中丝读数：中丝读数：Th 为已知。算法：算法：D=100|M-N|cosVxQx1+Dcos(H0+H)yQy1+Dsin(H0+H)zQz1+DtgV+Hi-Th已知：起始点P1，方向点P2；测法：丈量边长D；待求：P