测量学基础地理信息采集及成图方法（GPSRTK）

1、基础地理信息采集及成图方法9.1 基础地理信息概述9.9.1 信息与地理信息1、信息与数据信息（信息（Information）：是客观事物在人们头脑中的反映。数据（数据（data）：对客观事物进行定位、定形、定量描述的原始材料，包括数字、符号、文字、图形、影像等形式。信息由数据来表达，数据是信息的载体。数据只有经人的解释才能成为信息。信息的特性： 传输性、共享性、适用性、时效性、不完全性。地理信息（地理信息（Geographic information）：指与所研究对象的空间地理分布有关的信息。表示物体及事物环境固有的数量、质量、分布特征、属性、相互联系的数字、文字、音响和图形等的总称。2、地

2、理信息概念地理信息系统（地理信息系统（Geographic Information System）：）： 将采集到的与研究对象相关的地理信息以及与研究目的相关的各种因素的有机结合，并由现代计算机技术统一管理、分析、处理，形成对某一个专题产生决策支持的信息管理系统。简称GISGIS 技术把地图的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。 GIS 由五个主要的元素所构成： 硬件、软件、数据、人员和方法。GIS搜索数据库并进行地理信息查询。如：GIS可以 缩短回答客户请求的时间 找到适合于开发的土地 在粮食、土壤和天气之间找寻相关关系 电气线路故障定位GIS就是用

3、来存储有关世界的信息，这些信息是可以通过地理关系连接在一起的所有主题层集合。9.1.2 地理空间数据与地图1、地理空间数据基础地理信息（fundamental Geographic Information）: 反映实体空间位置的地理信息称为基础地理信息。2、地图的概念地图（Map）：是由数学所确定的经过综合概括并用形象符号表示的地球表面在平面上的图形。地图三要素： 数学要素、几何要素（地形要素）及地图综合。数学要素： 地球上实际点位或物体形态在地图平面上表示时，所必须严格遵循的映射函数关系。如：坐标系统、高程系统、地图投影、图幅分幅以及比例尺等。几何要素（地形要素）： 是地球上地物和地貌的总称

4、。地图综合： 由于图幅比例的限制，或数据采集能力的局限性等因素所造成的、或因制作某些专题图的具体需要所采取的，对某些现象表示的合理取舍和综合处理。纸质地图（模拟地图）的特点： 直观、使用方便。易损坏、不便保存、更新困难、精度受比例尺的限制。地图的分类：按表述的内容分类：地形图：是普通地图的一种，表示地球上地物的位置和分布及、地貌的形态等自然要素以及地名、境界等人文要素特征的地图。2、专题图：根据某个专业的需要表示某个方面的自然要素或社会要素的地图，如：旅游图、交通图等。按地图的记录介质分： 纸质地图、电子地图、数字地图等形式。1、普通地图：表示制图区域内自然和人文要素的一般特征的地图。电子地图

5、：是数字地图径符号化处理以后的数据几何，它具有地图符号化的数据特征，并能快速地实现图形的平面、立体和动态跟踪显示。数字地图：用全数字的形式描述地图要素的属性、空间位置和相互关系信息的数据几何。9.2 地形图的基本知识地形图：是普通地图的一种，表示地球上地物的位置和分布及、地貌的形态等自然要素以及地名、境界等人文要素特征的地图。地形图是经济建设不可缺少的基础技术资料。9.2.1 地形图的比例尺 地形图上任意一线段长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，成为地形图的比例尺。1、比例尺的种类：1）、数字比例尺：设图上某一直线的长度为d，地面上相应的水平长度为D，则地形图的比例尺为： d/D=1/M

6、M=D/d,成为比例尺分母。1:10001991年5月小平板测图任意直角坐标系：坐标起点以“王家沟”为原点起算。1985年国家高程基准，等高距为1米。1988年版图式。2）图示比例尺1000米1cm2、比例尺精度地形图上0.1mm所代表的实地长度，称为比例尺精度。 比例尺 1:500 1:1000 1:2000 1:5000 1:10000比例尺精度 0.05 0.10 0.20 0.50 1.00选择地形图比例的基本原则：1）图面所表示的地物、地貌的详尽和明晰程度能否满足设计的要求；2）图上平面点位和高程的精度能否满足设计要求；3）图幅的大小便于总体设计的布局要求；4）在满足以上要求的前提校

7、，尽量选用较小的比例尺图。9.2.2 地物符号1、比例符号：将地物的形状和大小按比例绘制的地形图符号，如房屋、湖泊等。2、非比例符号：将地物不按比例绘制的地形图符号。如控制点、独立树、水准点等。非比例符号的定位：1）规则的几何图形符号：以图形的几何中心位置为实地地物的中心位置。2）宽底符号：以符号的底部中心为实地地物的中心位置。3）底端为直角的符号：以直角顶点为实地地物中心位置。4）几何图形组合符号：以符号下方的几何图形中心为实地地物中心位置。5）不规则几何图形：以符号下方两端中心为实地地物中心位置。9.2.3 地貌符号-等高线地貌：地表面的高低起伏状态，如山地、丘陵和平原等。1、等高线 由地

8、面上高程相等的点连续形成的闭合曲线。2、等高距：相邻等高线的高程之差。 等高线平距：相邻等高线间的水平距离。等高线平距愈小，地表坡度愈大；等高线平距愈大，地表坡度愈小；等高线平距相等，地表坡度相等。3、典型地貌的等高线1）山丘与洼地2）山脊与山谷3）鞍部4）陡崖4、等高线的种类：1）首曲线：按等高距为间隔绘制的等高线。2）计曲线：按5倍等高距为间隔（加粗）绘制的等高线。3）间曲线或助曲线：按1/2或1/4等高距为间隔（虚线）绘制的等高线。5、等高线的特性1）同一条等高线上的各点高程相等；2）等高线是闭合曲线。3）不同高程等高线不能相交。4）同一幅地形图上的等高距相等。5）等高线与山脊线、山谷线

9、正交。9.2.4 地形图的分幅与图廓注记地形图的分幅与图廓注记分幅和编号类型：分幅和编号类型：1、按平面坐标分幅：、按平面坐标分幅：50cm50cm正方形分幅正方形分幅 40cm50cm矩形分幅矩形分幅2、按固定的大地坐标差（、按固定的大地坐标差（B, L)所作的梯形分幅。所作的梯形分幅。1、正方形或矩形分幅的编号与图廓注记、正方形或矩形分幅的编号与图廓注记一般适用于一般适用于1/2000以上的大比例尺地形图。以上的大比例尺地形图。图名：一般以图内主要的地名为图名图名：一般以图内主要的地名为图名图号：图号：1）以图幅的坐下角坐标如：）以图幅的坐下角坐标如：3420.0521.0 2）以一个测区

10、内按一定顺序进行编号。）以一个测区内按一定顺序进行编号。图廓注记图名图号图幅接合表测量单位名称1991年5月小平板测图任意直角坐标系：坐标起点以“王家沟”为原点起算。1985年国家高程基准，等高距为1米。1988年版图式。测图比例尺图廓线、坐标格网线图角坐标测图员：绘图员：检查员：2、梯形分幅的编号与图廓注记按经纬度分幅，又称为“国际分幅”。以1：100万分幅为基础。1）1：100万行列式分幅从赤道开始，向北以纬度每4为一行，直到纬度88，编号为A、B、C、N；从经度180开始，自西向东每6分为一列，编号为1、2、3、60。H50、J50等。2）1：50万1：5000比例尺地形图分幅以1；10

11、0万为基础，按行列式分幅，并标明比例尺代码。如：1：50万， J50B001001如：1：25万， J50C001002地形地形地物地物地面人工建筑物，如房屋、道路、 农田、桥梁地貌地貌地面自然形态，如山脉、河流、 平原、洼地平面图1:2000城市地形图1:1000城市地形图1:2000 地形图图式的作用二、地物符号阔 叶 林草 地灌 木房 屋竹 林地物分类自然地物人工地物路 灯避 雷 针里 程 桩圆 柱 （ 电 杆 ）纪 念 碑假 山方 柱水 塔旗 杆亭碉 堡塔气 象 站烟 囱窨 井灯 塔井喷 水 池1：2000图中的围墙绿篱行列树栅栏铁丝网围墙土围墙城墙已毁城墙土垅围墙加固斜坡斜坡加固的坎

12、土坎 有些地物除了用相应的符号表示外，对于地物的性质、名称等在图上还需要用文字和数字加以注记，如房屋的结构和层数、地名、路名、单位名、等高线高程和散点高程以及河流的水深、流速等。 地貌按其起伏变化的程度分为：平地、丘陵地、山地、高山地。地貌形态地貌形态地面坡度地面坡度平地平地2 2以下以下丘陵地丘陵地2 26 6山地山地6 62525高山地高山地2525以上以上相邻等高线之间的高差，称为等高线间隔或称等高距，一般用h表示。在同一幅地形图上，各处的等高距应当相同。(一般按图的比例尺和测区的地形类别选择基本等高距h的值)地形类别dhi3.等高线的种类首曲线按基本等高距描绘的等高线（0.15mm)

13、计曲线 为了便于计数每隔4条首曲线加粗一根 等高线并注记高程(0.3mm)间曲线 为了较好地表示局部地区地形的细部， 以等高距的一半用长虚线加绘的等高 线(0.15mm) 辅助曲线 为了更好地表示局部地区地形的细部， 以任意高程用短虚线加绘的等高线(0.15mm) 典型地貌的名称及等高线典型地貌的名称及等高线SS 返回一、 图名、图号 图名:本幅图的名称 图号:本幅图的编号二、 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.图廓内图廓-分幅时的坐标格网线外图廓-仅起装饰作用21.010.810.821.010.010.022.022.0测绘机关全称1988

14、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三、 图廓和坐标格网线四 、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

15、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 梯形图幅的图廓有三层:内图廓 外图廓和分图廓。 返回五、三北方向 线及坡度尺 1、对角线法2、坐标格网尺法3、绘图仪法4、格网检查与注记+ 返回如：A(775.045, 568.213)测图比例尺每幅图的图根点个数每平方千米

16、图根点数1:50002051:200015151:100012501:5009150平坦开阔地区图根点的密度平坦开阔地区图根点的密度平面控制（图根导线、图根交会）2、高程控制（图根水准、三角高程）3、控制点（Xi,Yi,Hi)碎部点：地物、地貌的特征点。碎部测量：测定碎步点的平面位置和高程并按 测图比例尺缩绘在图纸上的工作。 特征点：指决定地物形状的地物轮廓线上的转折 点、交叉点、弯曲点及独立地物的中心 点等。如房角点、道路转折点、交叉点、 河岸线转弯点等 一般规定：主要地物凸凹部分在图上大于 0.4mm均要表示出来，小于0.4mm，可以 用直线连接。1、地物测绘要求： 依比例表示的地物，将其

17、正射投影位置的几何形 状相似地描绘在图上，或将其边界位置表示在图 上，边界内绘上相应符号； 不能依比例表示的地物，在图上以相应的地物符号 表示在地物中心位置； 根据规定的比例尺，按规范和图式的要求综合取舍； 测定地物形状的特征点（拐点）。2、居民地测绘 测图比例尺不同，综合取舍不一样； 外围轮廓准确测绘，内部主要街道及 较大的空地应区分出来； 散列式居民地、独立房屋应分别测绘； 一般只测绘房屋的三个角或相邻的两 角顶并量取房屋宽度。3、道路测绘铁路：标尺应立于中心线上，直线立尺稀， 曲线立尺密；附属物按实际位置测定。 路堤测绘路堑测绘 公路 ： 一律按实际位置测绘。 立尺位置：中心、两 侧、一

18、侧实量宽度。 转弯、交叉处尺点密， 附属物 实测。 路堤、 路堑 测绘方法同铁路。 大车路立尺于道中心，按图式绘制。 小路视其重要程度综合取舍，弯曲程度 综合取舍，与田埂重合不绘田埂。4、管线的测绘 架空管线转折处的支架塔柱实测，直线部分用档距长度图解确定；塔柱上有变压器时其位置按其与塔柱的相应位置绘制；电线和管道按符号绘制。5、水系的测绘 无特殊要求时均以岸边为界，如要求测水涯线、洪水位、平水位，按要求在调查研究的基础上测绘。 河岸在保证精度的前提下，小的弯曲、岸边不甚明显地段适当取舍。单线表示的小沟只测中心位置； 渠道两岸有堤可参照公路的测法，田间临时小渠不必测绘。 湖泊边界如不明显，可视

19、具体情况确定湖岸或水涯线6、植被的测绘 测绘边界，用地类界符号表示范围，加植被符号和说明。 地类界与道路、河流、栏栅等重合时不绘地类界，与境界线、高压线等重合应移位绘地类界。 行树两端实测，中间配置。(二)、地貌特征点的选择山脊山谷公路三经纬仪测图一个测站点的工作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、读尺间隔、中丝读数、竖盘读数 水平角读数）5.记录计算（表格记录计算）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）1a测站：A 后视点：B 仪器高 i= 指标差x=测站高程 HA = 视

20、线高程H视= HA+I=点号视距Kl (m)中丝读数 (m)竖盘读数 竖直角 水平角 水平距离 m高程 m备注123456地形碎部测量手簿四、增补测站点1、支导线法（距离往返相对误差不大于1/200、 高差,往返较差不大于1/7等高距）ABDC1比例尺最大边长m测量方法1:5001:10001:10001:20001:20005010070160120实量实量视距实量视距2、内、外插点法（要求同1）A1B23、图解交会法（前方交会不少于三个方向） 1/2000测图可采用后方交会，不少于 四个方向交会角在30150。五、注意事项 1、每观测2030个碎部点，应检查起始方向归零 差应4，否则，应重

21、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。 经纬仪或水准仪与小平板仪联合测图经纬仪或水准仪与小平板仪联合测图六、碎部测量方法和地物地貌的描绘(一) 地物点 地貌点的测定地貌点的测绘1.山顶：尖山顶、圆山顶、平山顶；2.山脊：尖山脊、圆山脊、台阶状山脊、分歧脊；3.山谷：尖底谷、圆底谷、平底谷；4.鞍部：窄短鞍部、窄长鞍部、平宽鞍部；5.盆地：特点与山顶相似，高低

22、相反；6.山坡：在坡度变化处立尺;7.梯田坎和陡坎:坎顶方向变化处立尺,量坎高(比高);8.斜坡：坡顶和坡底方向变化处立尺；9.特殊地貌:和测绘地物方法相同。（二）地形点的分布与最大视距测图比例尺地形点最大间距 m最大视距m主要地物点次要地物、形点1:5001:10001:20001:500015305010060100180300100150250350平坦地区城市建筑区测图比例尺最大视距m主要地物点次要地物、形点1:5001:10001:200050（量距）8012070120200（三）地物 地貌的描绘 1、地物的描绘按地形图图式规定的符号来描绘2、等高线的内插与勾绘（1）地形图的基本等

23、高距比例尺丘陵基本等高距 (m)山地基本等高距 (m)1:5001:10001:20001:50000.50.51.02.00.5125不能用等高线表示的地形，按图式符号表示（2）连接地性线 实线连成山脊，虚线连成山谷，随碎部点的测定随时连接。（3）求等高线通过点（内插的方法） 返回一、图的拼接拼接误差(不大于规定的细部点平面、高程 中误差的 倍）22地区分类地区分类点位中误差点位中误差( (图上图上mmmm) )建筑区、平地及丘陵0.5山地及旧街坊内部0.75地形分类地形分类平地平地丘陵地丘陵地山地山地高山地高山地高程中误差高程中误差( (等高等高距距) )1/31/22/31地物点位中误差

24、地物点位中误差等高线插求点的高程中误差等高线插求点的高程中误差二 、图的检查1、图面检查2、野外巡视3、设站检查 次序：先图框内、后图框外，先注记、 后符号，先地物、后地貌。 等高线通过注记和地物应断开。 按图式规定描绘和书写。 图框外注记内容齐全。 返回三、图的整饰数字测图概述数字测图概述一、数字测图的产生和发展一、数字测图的产生和发展大比例尺数字测图大比例尺数字测图传统的白纸测图传统的白纸测图 又称为模拟法测图，是测绘人员利用分度器、比例尺等工具模拟测量数量，按图式、符号展绘到白纸上。测图过程：选点 控制测量 平差计算 展绘控制点 碎部测量 底图整饰 上墨绘制二底图. 数字化测绘数字化测绘

25、 全站仪的广泛使用，微机软、硬件技术的发展，促进地形测绘的自动化，逐渐发展到数字化测绘。什么是数字化测绘系统？什么是数字化测绘系统？ 数字测图系统（Digital Surveying and Mapping System 是以计算机为核心，以全站性电子速测仪、GPS、数字摄影测量仪、数字化仪等为数据采集工具，在外接输入、输出设备软、硬件的支持下，对地形的数字空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。数字地图数字地图 以数字形式存储在磁盘或光盘上，用以表达地物、地貌特征点的空间集合形态。数字化测图的优点数字化测图的优点1.数字化测图使大比例尺测图走向自动化 数字测图的自动化效率高

26、，劳动强度小，错误（读、记、展）率小，绘得的地形图精确、美观、规范。2. 数字化测图使大比例尺测图走向数字化 数字信息可供传输、处理、共享 自动提取面积、方位、坐标、距离 为CAD、GIS提供基础空间信息 进行分层、放大、裁剪等处理 局部更新速度快3.数字化测图实现了大比例尺测图高精度和低耗费 白纸测图有精度损失：图上0.1mm，比例尺为1：1000，最好精度为10cm。 蓝晒、图纸变形等误差 一般精度为0.3mm, 和原测距精度一致 数字测图无损失地记录了外业测绘数据。4.数字化测图使大比例尺测图进入新时期测图作业过程发生了很大的变化控制测量、碎部测量的一步法 分图幅作业到地物整体测量，计算

27、机自动分幅。数字测图数字测图-一门新的学科体系一门新的学科体系 数字地面模型建模理论 等高线插值和拟合理论 数字结构与计算机图形学 内外业一体化理论 数字地图应用理论 测绘软件系统的设计理论与实施 电子测绘仪器原理、使用及相应的作业方法等二、数字测图的系统组成二、数字测图的系统组成Digital Surveying and Mapping, DSM 以计算机为核心，连接测量仪器和输入、输出设备，在硬件、软件的支持下，对地面地形空间数据进行采集、输入、编辑、成图、输出、管理的测绘系统。地形数据采集（硬、软件）数据处理与成图（硬、软件）绘图和输出（硬、软件）全站仪、GPS等数字化仪扫描仪数字摄影测

28、量仪成图软件电子平板（便携机）PC卡电子手簿微机打印机绘图仪显示器1.地形数据采集过程地形数据采集过程地形数据采集野外数据采集原图数据采集航片数据采集数字化仪数字化扫描仪数字化数字摄影测量2.地形数字测图模式地形数字测图模式野外测记、室内成图 记录点号，画草图电子手簿记录点位及连码文件 原则上可不画草图电子平板测图 所见及所得三、数字化测图发展展望三、数字化测图发展展望1. 全站仪自动跟踪测量模式： 无人值守，单人测量系统 存在问题：价格昂贵，不稳定2. GPS测量模式： RTK(real time kinematic)实时动态定位技术，流动站不仅接受来自参考站的数据，还直接接收GPS卫星数据，观测数据组成的相位差差分观测值，进行实时处理，实时给出厘米级的定位结果。GPS 实时动态测量 RTK高分辨率遥感与数字摄影测量四、数字测图的关键技术四、数字测图的关键技术 硬件硬件-数据自动获取（测绘仪器）-数据实时处理与显示（计算机系统）-数据通讯 软件软件-测绘数据处理-计算机地图制图-与GIS的接口一、数字测图的特点一、数字测图的特点 设备配置现代化 内外业工作自动化 测量成果高精度 成图速度快 成果数字化 承载