数字测图第三章数字测图系统软、硬件

数字测图第三章数字测图系统软、硬件第一节概述数字测图系统是以计算机为核心，在硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行数据采集、输入、数据处理及数据输出、管理的测绘系统。

一、数字测图硬件二、数字测图的软件

是数字测图系统的关键，一个功能比较完善的数字测图系统软件，应集数据采集、数据处理（包括图形数据的处理和属性数据以及其它数据格式的处理）、图形编辑与修改、成果输出与管理于一身，且通用性强、稳定性好，并提供与其它软件进行数据转换的接口。第二节数字测图的硬件系统中央处理器（CPU）存储器：内存储器、外存储器（软盘、硬盘，光盘、U盘）计算机硬件输入设备：键盘、鼠标、图形数字化仪、扫描仪输出设备：显示器、数据投影仪、打印机数据总线：各部件之间的数据传递总线地址总线：欲传数据的来源地或目的地址控制总线：各部件之间传递控制信息一、计算机硬件（略）二、部分输入、输出设备

1.图形数字化仪

数字化仪由数字化板、定标器及控制电路组成。数字化板：一个精细的坐标系。主要技术指标：分辨率、精确度和幅面大小。

分辨率：是能分开相邻两点的最小间距，通常为±0.01mm~±0.05mm，即500线/mm~500线/mm。

精确度：指量测坐标值与原图坐标值的符合精度，一般为±0.025mm~±0.20mm；

有效工作幅面：最小为280mm×280mm，最大可达1000mm×1200mm。图纸的幅面由A4~A0。数字化板一般厚约2cm，其塑料表面平整光滑，表面下的平板之中嵌入了一组互相垂直规则的栅格状导线(即x，y导线栅格阵列)。图形操作定标器(简称定标器，俗称“民标器”)是一种团形输入装置。控制机构起到由点信号到数字变换的枢纽作用。手扶跟踪数字化仪图形数字化仪的缺点几何精度低数字化速度慢作业劳动强度大，易疲劳

2.扫描仪扫描仪的功能是把实在的图像划分成成千上万个点，变成一个点阵图，然后给每个点编码，得到它们的灰度值或者色彩编码值。

CCD阵列式扫描仪主要有驱动滚筒、激光源和传感器阵列组成。

基本工作原理：用激光源经过光学系统照射原稿，使扫描线区被照亮，同时反射光反射到CCD阵列，CCD阵列将每一个像素的反射光进行数字化，使其成为8bit的灰度值。目前扫描仪的型号很多，对于大幅面工程扫描仪，扫描幅面可达137.2cm×无限长，扫描介质可以是透明或非透明类，图纸类型可为纸张、相纸、硫酸纸、薄膜胶片等，扫描厚度可达15mm，分辨率可达2400dpi/inch.。对于普通扫描仪，扫描幅面一般为A4幅面，分辨率，一般为300~2400dpi/inch。

3.绘图仪

绘图仪是一种常见的图形输出设备，用于在纸张上绘出由点和线段构成的图形。绘图仪笔式绘图仪彩色喷墨绘图仪平板式滚筒式图纸规格图幅尺寸（mm）A0840×1889A1594×840A2420×594A3297×420A4210×297

绘图仪的主要性能指标：分辨率、最高绘图速度、精度和图纸幅面尺寸。平台式绘图仪的绝对定位精度为0.01mm～0.1mm；滚筒式精度一般低于平板（台）式。图幅最大可绘制A0图纸，滚筒式图幅可达到任意的长度。标准图幅的规格表。绘图仪一般都带有支持传输速率高达480Mbps的USB2.0（向下兼容USB1.1）接口，大大的提高了绘图的速度。图纸规格

图幅尺寸（mm）

A0 840×1889 A1 594×840 A2 420×594 A3 297×420 A4 210×297

三、全站型电子速测仪1全站仪的发展

1、游标经纬仪

20年代，游标盘

2、光学经纬仪

40年代。光电测距、激光测距仪

3、红外测距仪

70年代

4、电子经纬仪+测距仪=电子速测仪器

目标：自动化

5、全站型电子速测仪=全站仪

电子经纬仪+测距仪+电子记录

测量、显示、记录水平角、竖直角、水平距离、斜距、高差、高程、坐标

全站型电子速测仪（ElectronicTheometerTotalStation），它由电子经纬仪、光电（主要为红外线）测距、电子微处理器及数据自动记录装置等部分构成。

(一)全站型电子速测仪的特性

1.自检与改正功能

2.大容量内存

3.双向传输功能

4.程序化

5.智能化：单人测量系统速测仪：它是指一种从仪器站同时测定某一点的平面位置和高程的方法。有时，这种方法也称作“速测术”。全站仪与经纬仪相比具有以下优点:11、测量结果自动记录在"电子手簿"中,减少了读数的错误和记录的粗差,提高了功效。

2、利用全站仪中的微处理器,通过传感器可以自动的改正仪器轴系误差,提高测量精度;33、距离改正,高差计算和坐标计算在仪器上自动完成,减少了内业计算工作量;44、角度测量中自动扫描整个度盘,并求出平均值作为结果,消除了度盘的刻划误差和偏心差。三、徕卡全站仪—新技术的领导先驱

（一）度盘的电子化读数

电子度盘读数系统

把操作者从繁重的度盘人工读数中解脱出来。

不但提高了效率，还大大降低了误读的机率。三、徕卡全站仪—新技术的领导先驱（二）三轴误差的自动补偿与改正

液体补偿器有效的轴系自动补偿与改正，是实现高精度测角的有力保证。三、徕卡全站仪—新技术的领导先驱

（三）目标的自动识别与照准

自动目标识别并驱动轴系照准目标，把测量员从全站仪测量工作中最为繁重一项操作——人工照准目标中解脱出来，使测量员可以远离测站。从此，全站仪的“自动化”又上了一个新的台阶。三、徕卡全站仪—新技术的领导先驱（四）全站仪的无合作目标测距

有的时候，在目标点上要摆反射棱镜是比较麻烦的，甚至是不可能的，此时要测距怎么办呢？

现在有同轴型的全站仪，可以无合作目标测距，即所谓的“测站”单人测量系统。三、徕卡全站仪—新技术的领导先驱

（五）全站仪的自动控制

远离测站的几种测量操作方式：

（1）计算机在线控制

GeoCOM

方式

（2）机载软件控制

GeoBASIC

方式

（3）

Modem控制镜站方式三、徕卡全站仪—新技术领导先驱

（六）超站仪徕卡GLPS：精确自动定位和定向的仪器。全站仪（激光测距）陀螺仪GPS四、全站仪的发展趋势

——测量机器人的来临！1、度盘读数自动化！2、目标照准自动化！3、基座安平自动化！4、仪器对中自动化？5、仪高量取自动化？四、全站仪的发展趋势

——全站仪的本地化！

产自瑞士的全球第一台具有完全中文概念的徕卡全站仪：TPS400

哇噻！！！常见全站仪列表(二)全站型电子速测仪的分类

组合式：将电子经纬仪、红外测距仪、微处理器和电子记录装置（电子手簿）通过一定的连接器构成一个组合体优点：能由系统的现有构件组成，还可通过不同构件进行灵活多样组合，价格相对便宜。

整体式：将电子经纬仪、红外测距和电子微处理器以及储存设备集于一体。

优点：电子经纬仪和红外测距仪使用共同的光学望远镜，方向和距离测量只需瞄准一次。目前整体式全站仪一般都具有双轴自动补偿功能（补偿范围一般为3′），并且都带有内存。SET500全站仪的组成全站型电子速测仪具有电子测角、电子测距、电子计算和数据存储系统等功能，它本身就是一个带有特殊功能的微型计算机系统。从总体上看，全站仪主要由电子测角系统、电子测距系统和控制系统３大部分组成。●电子测角系统完成水平方向和垂直方向角度的测量。●电子测距系统完成仪器到目标之间斜距的测量。●控制系统负责测量过程控制、数据采集、误差补偿、数据计算、数据存储、通信传输等。§2.1全站仪的基本结构—硬件部分显示器键盘只读存储器随机存储器输入/输出I/O单元微处理器水平角测量单元垂直角测量单元距离测量单元自动补偿单元光电测量系统微处理器及软件全站仪的组成

(三）全站仪的测角测角是由仪器内集成的电子经纬仪完成的。电子经纬仪的测角与光学经纬仪主要不同点：在于电子经纬仪采用光电扫描度盘自动计数、自动数据处理、自动显示及储存、输出数据。微处理器：由它来控制电子测角、测距，以及各项固定参数如温度、气压等信息的输入、输出，还由它进行观测误差的改正、有关数据的实时处理等。电子经纬仪的测角系统主要有三类：即绝对式编码度盘测角、增量式光栅度盘测角以及动态式（编码、光栅度盘）测角。1、编码度盘测角原理

用四位二进制表示角值，全圆刻成24=16个扇形

编码度盘测角原理

2、增量式光栅度盘测角原理

光栅是用玻璃、树脂或含属制成的表面具有密集等宽、等距线条的光学元件。光栅的线条是用金刚石刀或光刻法刻制在玻璃或金属面上的、也常将已刻制好的光栅复制在树脂或玻璃上，或采用全息照相法制造光栅。增量式光栅度盘测角原理

3．动态光栅度盘测角原理(1).粗测粗测只能够测定角度值中的大数。式中：—动态度盘旋转过角度所用的时间；△T—转过所用的时间。(2).精测4.读数系统

（1）编码度盘的读数系统在用编码度盘的电子经纬仪中，通过光电探测器获取特定度盘的编码信息，并由微处理器译码，最后将编码信息转换成实际的角度值。发光二极管(2)光栅度盘的读数系统光栅度盘的读数系统也是采用发光二极管和光电接收二极管进行光电探测另外，还需要顾及的几个问题是：（1）为了消除光栅刻制误差的影响，通常是采用对径位置安放光电探测器扫描；（2）为了提高测角精度，必须采用角度测微技术；（3）为了实现正确计数，必须进行计数方向判别。(四)全站仪的测距全站仪内置的测距仪大都采用相位式红外测距仪。(五)全站仪的数据通信数据通信并行通信串行通信单工方式全双工方式半双工方式同步传输异步传输全站仪的数据通信1.数据的传送的方式

数据的传送方式有两种：串行通信和并行通信。1）并行传输在并行传输中，至少有8个数据位同时从一个设备传到另一个设备（如图所示），接收设备在收到这些数据后，不需要经过任何改变就可以直接使用。

2）串行传输在串行数据传输中，数据信息是按二进制位的顺序由低到高一位一位地在一条信号线上传送。与串行传输相对应，在各种输入、输出设备和计算机系统上常装有串行通信接口。计算机系统最常用的串行接口是美国电子工业协会EIA)规定的RS—232C标准接口，如计算机主机上的COMl和COM2两个标淮接口。串行接口用于对通信速度要求不是很高的设备，如数字化仪、全站仪、GPS以及鼠标等。在这些常用的输入输出设备上都有串行接口，可以很方便地用电缆直接与主机连接。2.全站仪通信参数的设置为了实现正常通信，全站仪与计算机两端的通信参数设置必须一致。

1）波特率波特率表示数据传输速度的快慢，用位／秒（b／s)表示，即每秒钟传输数据的位数（bit）。

2）数据位数据位是指单向传输数据的位数，数据代码通常使用ASCII码，一般用7位或8位。

3）校验位校验位，又