野外地形数据的采集与处理课件

野外地形数据的采集与处理本章主要内容：野外数据采集的原理。野外数据采集的仪器。地形编码。野外数据采集的方法。野外数据采集原理地形点的信息描述要实现数字测图的计算机软件自动处理（自动识别、自动检索、自动连接、自动调用图示符号），自动绘地形图，必须给出点位信息和绘图信息。

点位信息包括3类：测点的三维坐标用仪器在外业测量中得到的，以X,Y,Z三维坐标表示，测点时要标明点号，其和点的坐标一一对应。测点的属性表明是什么点，如地貌点，地物点，有什么特征。其用地形编码表示。测点的连接关系根据连接关系可将相关的点连成一个地物。一般用连接点和连接线形表示。地形编码野外数据采集仅用全站仪或其它大地测量仪器测定碎部点的位置（坐标）是不能满足计算机自动成图要求的，还必须将地物点的连接关系和地物属性信息（地物类别等）记录下来。

概念

一般用按一定规则构成的符号串来表示地物属性和连接关系等信息，这种有一定规则的符号串称为数据编码。编码应遵循的原则

(1)符合国标图式分类，符合地形图绘图规则；

(2)简练，便于操作和记忆，比较符合测量员的习惯；

(3)便于计算机处理；

(4)便于GIS等软件的使用；（5）要有系统性、科学性和可扩充性。常见的编码方法三位整数编码方法按照《1：5001：10001:2000地形图图式》，地形要素分为10大类：（1）测量控制点（2）居民地 （3）工矿企业建筑物和公共设施

（4）独立地物

（5）道路及附属设施 （6）管线及坩栅 （7）水系及附属设施 （8）境界 （9）地貌及土质 （10）植被

设计时第一位为类别号，代表上述10大类；第二、三位位顺序号，即地物符号在某大类中的序号。如105，1为第一大类，即控制点，05为图式符号顺序为5的控制点即是导线点；106为图根控制点。如201，为居民地类的一般房屋中的混凝土房屋。这样每一大类中的符号编码不能多于99个。三位编码的优点位数少，简单，便于记忆和输入；按图式符号分类，符合测图习惯；与图式符号一一对应，编码就带有图形信息；计算机可自动识别，自动绘图。四位编码 在三位编码的基础上进行扩充，即在一个编号下面进行细分几种类型。如烟囱的编号为327，此编号下面还有三类：烟囱、烟道、架空烟道，如采用三位编码，要按顺序往下编，而采用四位编码可编为3271、3272、3273。五位编码 不按常规分类，把地物分成点和线、建筑物、圆形物、地面线状地物、地上线状地物及独立符号等6类别，共104项，以三位整数和二位小数组成。整数的百分为取1－6，表示上述六个类别，十位和个位用于区分同类中不同的内容，二位小数用来进一步说明，表示地类的方向，楼层层数等。如编码为202.01，百为是2，表示是建筑物，十位和个位是02表示是水闸，小数为是01，表示水流的方向为从闸的右侧流向左侧。七位数字编码

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地物大类码地物代码地物顺序码测点顺序码 地物大类码用来表示10类地物，用0－9表示；每一大类最多有99个符号，用两位地物代码表示，用0－99表示；考虑到每一测站上同一类地物有相同的，为了便于计算机识别，必须对同一测站上相同的地物进行编号，这就是地物顺序码，用两位表示就够了；对于面状地物，同一地物又有很多测点，必须给每一个测点编号，用测点顺序码表示。8位编码 前三位地物类别，如道路位2xx，202为柏油路，204为水泥路，211为土路；房屋为1xx，楼房为112，平房为121；同测区的地物类序号及同地物类的测点顺序号，用两位表示。如，表示测区第二幢楼房的第四个点；表示测区第一条公路的第七个点。

第八位表示与前一点的连接方式，本方案将各测点分为独立点、断点和连接点三种，分别用0、9和1－8十个数表示，即编码的最后一位是0、9或1－8中的一位组成，分别表示独立点、断点和与前一点的连接方式。如12102037测区平房第二幢楼房第三号点方向向左。全要素编码要求对每个碎部点都要进行详细的说明。通常是由若干个十进制数组成。其中每一位数字都按层次分，都具有特定的含义。如某一碎部点的编码为，各位数字的含义如下：第一位数字（2）表示：地形要素分类；第二、第三位数字（01）表示：地形要素次分类；第四、第五、第六位数字（015）表示：类序号；第七、第八位数字（03）表示：特征点序号。

目前国内应用较广泛的地形信息编码由三部分组成，码长8位。12345678地形要素码（3位）连接码（4位）线型码（1位）地形要素码：用于标识碎部点的属性。一般根据《地形图图式》中各符号的名称和顺序来设计。用3位表示，位于8位码的前部，表示形式有三种：三位数字型、三位字符型和数字字符混合型。内码示例0类：地貌特征点1类：测量控制点2类：居民地、工矿企业建筑物和公共设施3类：独立地物4类：道路及附属设施5类：管线与垣栅6类：水系及附属设施7类：境界8类：地貌与土质9类：植被101三角点102小三角点105导线点106埋石图根点108水准点001一般地形点002山脊点003山谷点004山顶点005鞍部点301纪念碑303塑像321水塔327路灯连接码（4位）：描述某测点与另一测点之间的相互关系。线型码（1位）：是对绘图指令的进一步描述。一般用数字区分连线的形式。0—非连线，1—直线连接，2—曲线连接，3—圆弧连接等。路11121314测点号编码…………43711000437121114371312343714131……..….拼音字母 该方案适用于袖珍计算机作记录，如E500、Pc-1500，采用经纬仪＋测距仪方式测图，全站仪不适用，如DLF表示独立房屋，GT表示国铁。“无编码”系统 外业不要编码，通过相应的符号图标或菜单逐级索引，由系统内部转换为编码。这种方法虽然不用编码，但每次都逐级搜索图标，太繁琐。连接信息连接信息可分解为连接点和连接线型。

当测点是独立地物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。所谓线型是指直线、曲线或圆弧线等。

在测图过程中，连接信息一般很难在编码中给定，而是在内业处理时通过参照外业观测时绘的草图交互的绘出，其中的连接线型一般用一位数字表示。例如1表示直线连接，2曲线连接，3为圆弧，0或空白表示独立点。野外数据采集仪器（全站仪）定义 又称全站型电子速测仪和电子全站仪或电子速测仪，把测距、测角和微处理机等部分结合起来形成一体，能够自动控制测距、测角、自动计算水平距离、高差、坐标增量等的测绘仪器，同时可以自动显示、记录、存储和数据输出，由于它能自动完成一个测站上的全部测量工作，故称为全站仪(TotalStation)。全站仪的特点”整体式“结构向”智能化“操作发展与大屏幕字符、数字显示发展。自动改正轴系误差，适应在单个度盘位置的高精度测角和测点。丰富的内存软件功能和可编程发展。存储卡与便携式微机用于全站仪的数据采集使用时注意事项仪器要保持清洁。棱镜应保持干净。避免将仪器长时间暴晒在太阳下或置于封闭发热的汽车中。旋转制动及微动螺旋，或基座的脚螺旋时，应尽量使其处于中间位置。不要用有机溶剂清洗非金属部分。高温天气时仪器必须撑伞作业。

全站仪测量系统全站仪：光、机、电一体化，集水平角、垂直角、距离、高差测量功能于一体组成部分：电源测角系统测距系统数据处理部分通讯接口存储器显示屏及键盘等

全站仪的用途角度测量距离测量高差测量三维坐标测量（计算）导线测量交会定点放样测量等野外数据采集技术设计技术设计的内容：项目简介测区概况设计技术依据测区已有资料及其分析控制测量方案设计数字化测图设计：仪器设备与软硬件选择，野外数据采集方案，数据与图象处理，地形图绘制工作量统计、作业计划和经费预算技术计划（设计）的作用测绘工作是进行基本建设的先行步骤。技术计划（勘察纲要）是为了保证测量工作在技术上合理、可靠，在经济上节省人力、物力，有计划有步骤地开展工作，同时便于上级检查与指导，以保证及时提交精确的地形资料，满足设计的需要。设计书的编写依据根据上级下达的测量任务书和有关部门颁发的测量规范与细则，并依据所收集的资料，其中包括测区踏勘等资料来编制技术计划。

在编制技术设计之前，应预先搜集并研究测区内及测区附近已有测量成果资料，扼要说明其测量单位、施测年代、等级、精度、比例尺、规范依据、范围、平面和高程坐标系统、投影带号、标石保存情况及可以利用的程度等。

测量任务书应明确工程项目或编号，设计阶段以及测量目的，测区范围（附图）及工作量，对测量工作的主要技术要求和特殊要求，以及上缴资料的种类和日期等内容。测区坐标系统的使用平面坐标系统

国家坐标系统：当测区范围较大，测区内或附近有国家控制点，国家坐标系统在测区的变形不超过规范的要求时，可使用国家坐标系统。

独立坐标系统：当国家坐标系统在测区的变形超过规范的规定时，不论测区范围大小都应采用独立坐标系统。测区范围较大时，应用国家点作为控制点，但应建立独立坐标系统。

投影改正：当采用国家坐标系统时，应将实测的水平边长投影至大地水准面，并归化至高斯投影平面。高程系统

国家高程系统：应尽量采用国家高程系统，即1985国家高程基准或1956黄海高程系。利用原有水准点：对于扩建和改建的工程测图，为保持两次测图的高程一致，可以利用原来的水准点高程。数据采集前的准备工作仪器、器材主要包括：全站仪、对讲机、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆（若使用全站仪的内存或内插式记录磁卡，不用此电缆）、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺等。全站仪、对讲机应提前充电。在野外采集数据之前，通常要对测区进行“作业区”划分。

在数据采集之前，最好提前将测区的全部已知成果输入电子手簿或便携机，以方便调用。注意事项测量工作的各生产过程（野外踏勘、选点、埋石、观测等）中要尽量避免工伤事故以及减少仪器设备损坏，确保安全生产。测量人员要熟悉操作方法，执行安全规则，严格遵守规范细则，注意防病、防火，不断提高作业效率。在作业前做好各项准备工作，全站仪电池和对讲机电池充足电量；仪器和工具检验校正正确，操作规程熟悉等。用电缆在连接全站仪和电脑以及拔出时，应注意关闭全站仪电源，并注意正确的连接和拔出操作方法，以免损害电缆接口而无法导出数据。在操作过程中，每站应在定向后再做检查。如测算后视点坐标与该点已知坐标不相符，则说明测站后视数据或点位有错误。应检查、修改或选择另一已知点重新定向。每观测一个碎部点，观测员都要核对观测点的点号、属性、镜高并存入全站仪的内存文件中。观测员和领尺员必须时时联络交流。对每个测站上的每个碎部点，都要保证内存记录中输入的点号和草图上标注的一致，若两者不一致，应及时查找原因，并修改。在一个测站上当所有的碎部点测完后，要找一个已知点重测进行检核，以检查施测过程中是否存在误操作后仪器碰动或故障等造成的测量错误。检查确定无误后，在该测站关机、装箱，然后再搬迁至下一站继续测量。跑尺员在跑点时要有计划和次序，不要东跑一个点、西跑一个点，这样既浪费时间也浪费人力。跑尺员要配合观测员尽可能测完一个地物再测另一个地物。地形特征点也应测一点连一点，测完后将地性线简单连接出来，这样就不会发生遗漏和错误。在野外数据采集时，能测到的点要尽量测到，实在测不到则可利用皮尺或钢尺量距，将丈量结果记录在草图上，室内利用数学的方法计算或交会定位碎部点。外业数据采集后，应及时将全站仪数据导出到计算机中并做备份。数据采集的方法测记法测记法数据采集，每作业组一般需:仪器观测员（兼记录员）1名绘草图领镜（尺）员1名立镜（尺）员1～2名其中绘草图领镜员是作业组的指挥者，需技术全面的人担任。草图实例：电子平板法电子平板法测图时，作业人员一般配置为：观测员1名电子平板（便携机）操作人员1名跑尺员1～2名其中电子平板操作员为测图小组的指挥。

要素内容的取舍1.房屋以墙为主，临时性建筑可舍去；2.对居民区可视测图比例尺或需要适当加以综合，建筑物、构筑物轮廓凹凸在图上小于0.5mm时，可予以综合；3.地上管线的转角点均应实测，管线的直线部分的支架线杆和附属设施密集时，可适当取舍；4.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、坝应测记顶部和坡脚高程；泉、井应测记泉的出水口及井台高程，并测计井台到水面的深度。4.地貌测绘时，山顶、鞍部、凹地、山脊、谷底及倾斜变换处，应测计高程点；5.露岩、独立石、梯田坎应测计比高，斜坡、陡坎的比高小于1/2基本等高距时或图上长度小于5mm时，可以舍去；6.地类界与线状地物重合时，按线状地物采集；7.居民地、机关、学校、山岭、河流等有名称的应标注名称。绘制草图1.绘制草图时，原则上应遵照地形图图式符号的规定，对于复杂的图式符号可以简化或自行定义，但数据采集时，所使用的地形码必须与草图绘制的符号一一对应；2.草图必须标注测点的点号，且标注的点号应与数据采集记录中测点的点号严格一致；3.草图上地形要素之间的相互位置必须清楚正确；4.地形图上须注记的各种名称、地物属性等，草图上必须标注清楚。典型地物的测绘方法居民地的测绘测绘居民地根据所需测图比例尺的不同，在综合取舍方面就不一样。对于居民地的外围轮廓，都应准确测绘。其内部的主要街道以及较大的空地应区分出来。对散列式的居民地、独立房屋应分别测绘。房屋应注记其层数和结构。测绘房屋时，一般只要测出房屋三个房角的位置，即可确定整个房屋的位置。道路的测绘

铁路铁路符号按图式规定表示。测绘铁路时，标尺应立于铁轨的中心线上。对于1：2000或更大比例尺测图时，可测定下列点位。（1）路堤：铁路中心线、路堤的路肩、路堤的坡底或边沟。铁路线的高程是铁轨面的高程，测出铁轨面的高程后注记在中心线上。

（2）路堑：中心线、路肩、边沟、路堑的上边缘。铁路的直线部分立尺点可稀，曲线及道岔部分应密，这样才能正确地表达铁路的实际位置。铁路两旁的附属建筑物如信号灯、板道房、里程碑等，都应按实际位置测出。

公路（1）公路的测定方法：中心线法、边线法等。（2）高速公路：路面宽及其附属设施，如：收费站、斜坡、水沟、绿化带、栅栏或铁丝网等。（3）等级公路：路基宽和铺面宽、铺设材料、国道应注明。（4）等外公路：路基宽、铺设材料。（5）大车路：指农村中比较宽的道路，有的能通行汽车，未铺设路面或简单处理。宽度不均匀时，可取其基本宽度。（6）小路：主要指居民地之间来往的通道，田间劳动的小路一般不测绘，上山小路应视其重要程度选择测绘。如该地区小路稀少应少舍去。

人行小路若与田埂重合应绘小路不绘田埂。管线的测绘

架空管线在转折处的支架塔柱应实测，位于直线部分的可用挡距长度在图上以图解法确定。塔柱上有变压器时，变压器的位置按其与塔柱的相应位置绘出。电线和管道用规定符号表示。电力线和通讯线之间的连线可不表示。地下光缆按规定符号和需要表示。水系的测绘

水系的界线水系包括河流、渠道、湖泊、池塘等地物，通常无特殊要求时均以岸边为界，如果要求测出水涯线（水面与地面的交线）、洪水位（历史上最高水位的位置）及平水位（常年一般水位的位置）时，应按要求在调查研究的基础上进行测绘。湖泊的边界湖泊的边界经人工整理、筑堤、修有建筑物的地段是明显的，在自然耕地的地段大多不甚明显，测绘时要根据具体情况和用图单位的要求来确定以湖岸或水涯线为准。在不甚明显地段确定湖岸线时，可采用调查平水位的边界或根据农作物的种植位置等方法来定。水系的定位

河流的两岸一般不太规则，在保证精度的前提下，对于小的弯曲和岸边不甚明显的地段可进行适当取舍。对于在图上只能以单线表示的小沟，不必测绘其两岸，只要测出其中心线位置即可。渠道比较规则，有的两岸有堤，测绘时可以参照公路的测法。对那些田间临时性的小渠不必测出，以免影响图面清晰。植被的测绘

植被的测绘测绘植被是为了反映地面的植被情况。所以要测出各类植被的边界，用地类界符号表示其范围，再加注植被符号和说明。

边界的重叠如地类界与道路、河流、拦栅等实地地物界线重合时，则可不绘出地类界，但与境界、电力线、通讯线等实地地面上没有的地物界线重合时，地类界应移位绘出。地貌的测绘方法山顶山顶是山的最高部分，山顶要按实地形状描绘。山顶的形状很多，有尖山顶、圆山顶、平山顶等。各种形状的山顶，等高线的表示都不一样。

尖山顶：山顶附近倾斜比较一致，尖山顶的等高线之间的平距大小相等，即使在顶部，等高线之间的平距也没有多大的变化。测绘时标尺点除立在山顶外，其周围适当立一些就够了。圆山顶：顶部坡度比较平缓，然后逐渐变陡，等高线之间的平距在离山顶较远的山坡部分较小，愈至山顶，平距逐渐增大，顶部最大。测绘时山顶最高点应立尺，山顶附近坡度逐渐变化的地方也需要立尺。平山顶：顶部平坦，到一定范围时坡度突然变化。等高线间的平距，山坡部分较小，但不是向山顶方向逐渐变化，而是到山顶时平距突然增大。测绘时必须特别注意在山顶坡度变化处立尺，否则地貌的真实性将受到显著影响。山脊山脊是山体延伸的最高棱线，山脊的等高线均向下坡方向凸出，两侧基本对称，山脊的坡度变化反映了山脊纵断面的起伏情况，山脊等高线的尖圆程度反映了山脊横断面的形状。山地地貌显示得象不象，主要看山脊与山谷，如果山脊测绘得真实、形象，整个山形就比较逼真。测绘山脊要真实地表现其坡度和走向，特别是大的分水线倾斜变换点和山脊、山谷转折点，应形象地表示出来。

山脊的形状可分为尖山脊、圆山脊和台阶状山脊。它们都可通过等高线的弯曲程度表现出来。尖山脊的等高线依山脊延伸方向呈尖角状；圆山脊的等高线依山脊延伸方向呈圆弧形；台阶状山脊的等高线依山脊延伸方向呈疏密不同的方形。尖山脊：山脊线比较明显，测绘时除在山脊线上立尺外，两侧山坡也应有适当的立尺点。圆山脊：脊部有一定的宽度，测绘时注意正确确定山脊线的实地位置，然后立尺。此外对山脊两侧山坡也必须注意它的坡度的逐渐变化，恰如其分地选定立尺点。台阶状山脊：注意由脊部至两侧山坡坡度变化的位置，测绘时，恰当地选择立尺点，才能控制山脊的宽度。不要把台阶状山脊的地貌测绘成圆山脊甚至尖山脊的地貌。山谷山谷等高线表示的特点与山脊等高线所表示的相反。山谷的形状也可分为尖底谷、圆底谷和平底谷。尖底谷：底部尖窄，等高线通过谷底时呈尖状。其下部常常有小溪流，山谷线较明显。测绘时，标尺点应选择在等高线的转弯处。圆底谷：底部近于圆弧状，等高线通过谷底时呈圆弧状。圆底谷的山谷线不太明显，所以测绘时，应注意山谷线的位置和谷底形成的地方。平底谷：谷底较宽，底坡平缓，两侧较陡，等高线通过谷底时在其两侧近于直角状。平底谷多系人工开辟耕地之后形成的，测绘时，标尺点应选择在山坡与谷底相交的地方，这样才能控制住山谷的宽度和走向。鞍部鞍部是相邻两个山顶之间呈马鞍形的地方，可分为窄短鞍部、窄长鞍部和平宽鞍部。鞍部往往是山区道路通过的地方，有重要的方位作用。测绘时在鞍部的最低点必须有立尺点，以便使等高线的形状正确。鞍部附近的立尺点应视坡度变化情况选择。描绘等高线时要注意鞍部的中心位于分水线的最低位置上，并针对鞍部的特点，抓住两对同高程的等高线分别描绘，即一对高于鞍部的山脊等高线，另一对低于鞍部的山谷等高线，这两对等高线近似地对称。盆地盆地是中间低四周高的地形，其等高线的特点与山顶相似，但其高低相反，即外圈的等高线高于内圈的等高线。测绘时，除在盆底最低处立尺外，对于盆底四周及盆壁地形变化的地方均应适当选择立尺点，才能正确显示出盆地的地貌。山坡上述几种地貌形状之间都有山坡相连，山坡虽都是倾斜的面，但坡度是有变化的。测绘时标尺