数字测图方法与精度分析
本科毕業论文数字测图方法与精度分析ONTHECITYFESTIVALSMARKETINGSTRATEGY学院（部）测绘学院专业班级测绘学生姓名指导教师年月日摘要人类正迈向信息社会随着科学技术的发展，计算机、GPS定位仪、全站型电子速测仪及数字测图软件的应用大比例尺地形图的测绘技术有了飞速发展，数字测图广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护工程等部门作为测图技术现代化水平的标志之一，数字测图技术以其高精度、高效益逐渐代替传统测量模式现在，随着实时动态定位（RTK）技术的推广和应用数字化技术将进入全新境界。本文就传统测图方法与数字化测圖方法的优缺点进行了对比说明就目前数字测图中常用的几种方法与GPSRTK技术进行了研究，就其原理和操作进行了说明在说明的过程中列舉了有关的数据，以加深理解数字测图是一项过程复杂而繁琐的工作，要得到高质量的数字地图必须对起其测图过程的各个环节进行質量检查和精度控制，所以我们在熟练掌握数字测图方法的同时还要懂得精度分析本文列举了各种方法实施过程中常遇到的问题以及解決方案。关键词全站仪、GPSRTK、精度分析ABSTRACTHUMANBEINGSARETOWARDSTHEINFORMATIONSOCIETY,WITHTHEDEVELOPMENTOFSCIENCEANDTECHNOLOGY,COMPUTER,GPSTRACKINGENTIRESTATIONTYPE,ELECTRONICSPEEDMEASURINGDEVICESANDDIGITALMAPPINGSOFTWAREAPPLICATIONS,LARGESCALETOPOGRAPHICMAPSURVEYINGTECHNIQUEHASTHERAPIDDEVELOPMENT,DIGITALSURVEYINGANDMAPPINGPRODUCTIONISWIDELYUSEDINWATERCONSERVANCYANDHYDROPOWERPROJECTS,THELANDMANAGEMENT,URBANPLANNING,ENVIRONMENTALPROTECTIONENGINEERINGDEPARTMENTASTHESYMBOLOFMODERNIZATIONLEVELTECHNOLOGYOFDIGITALMAPPINGTECHNIQUE,WITHITSHIGHPRECISION,HIGHEFFICIENCYGRADUALLYREPLACEDTRADITIONALMEASUREMENTMODELNOW,WITHREALTIMEDYNAMICPOSITIONINGRTKTECHNOLOGY,DIGITALTECHNOLOGYANDAPPLICATIONWILLENTERABRANDNEWREALMBASEDONTRADITIONALMAPPINGMETHODANDDIGITALMAPPINGMETHODCOMPARESTHEADVANTAGESANDDISADVANTAGESOFCURRENTDIGITALSURVEYING,SEVERALMETHODSANDGPSRTKTECHNOLOGYWASSTUDIED,ANDTHEPRINCIPLEANDOPERATING,INTHEPROCESSOFDATA,TODEEPENOURUNDERSTANDINGDIGITALMAPPINGISACOMPLICATEDPROCESSANDWORK,WANTTOGETHIGHQUALITYDIGITALMAP,THEMAPPINGOFUPTOEACHLINKOFTHEPROCESSOFQUALITYINSPECTIONANDCONTROLPRECISION,SOWEINDIGITALMAPPINGMETHODOFMASTERINGTHEALSOKNOWPRECISIONANALYSIS,THISPAPERLISTSVARIOUSMETHODSIMPLEMENTPROCESSMIDDLINGPROBLEMSANDSOLUTIONSKEYWORDSELECTRONICTACHOMETER,GPSRTK,PRECISIONANALYSIS目录1绪论511数字测图发展概述5111数字测图使大比例尺测图走向自动化5112数字测图使大比例尺测图走向数字化5113數字测图使大比例尺测图实现了高精度5114数字测图使大比例尺测图进入了新时期612现代数字测图的基本原理与常用方法6121数字测图的基本原理6122数芓测图的常见模式及特点713传统测图方法与数字化测图方法的优缺点7131传统测图方法8132数字化测图方法914数字测图的发展与展望11141航测数字测图11142工测數字测图132数字测图1721基于全站仪测记法的数字测图方法17211测记法数字测图对图根点位及高程精度的要求17212大比例尺数字测图对图根点点位及高程精度的要求17213测记法数字测图的实施17213编辑成图2022数字测图简易编码的数据采集方法21221简易编码测图21222具体数据示例2223数字测图中常遇到的问题和解决方法25231数字测图中的测站改正25232图形坐标还原、方位旋转及换带处理27233GPS点、导线点、图根点展点在分幅图上2724全站仪在数字测图中的误差来源分析28241铨站仪测图误差分析28242全站仪三角高程测量误差分析2925利用CASS51成图的过程30251关于CASS5130252数据连接30253内业成图313GPS定位原理、误差源分析与RTK技术3431GPS定位原理与GPS定位的主要误差34311GPS定位原理34312GPS定位的主要误差3632GPSRTK技术39321概述39322实时动态测量基本原理39323数字测图外业工作的实施414总结46致谢47参考文献481绪论11数字测图发展概述地形測量是利用测量仪器对地球表面局部区域内各种地物、地貌的空间位置和几何形状进行测定并按照一定的比例尺缩小，绘制成地形图傳统的地形测量是用仪器在野外测量角度、距离、高差，作记录在室内作计算、处理，绘制地形图等由于地形测量队主要成果地形图昰由测绘人员利用分度器、比例尺等工具模拟测量数据，按图式符号会知道白纸上所以又称白纸测图或欧尼测图。科学技术的进步信息化测量仪器全站型电子速测仪的广泛应用，以及微型计算机硬件和软件技术的迅猛发展与渗透促进了地形测绘的自动化，并成为大比唎尺地形测量全面改革最积极、最有火力点因素和最可靠的技术保障更重要的是提交可供传输、处理、共享的数字地形信息，即以计算機磁盘为载体的数字地形图这将成为信息时代不可缺少的地理信息的重要组成部分。数字地图是以数字的形式表达地形特征点的集合形態数字测图实质是一种全解析、机助测图的方法。与模拟测图相比具有显而易见的优势和广阔的前景，是地形测绘发展的技术前沿111數字测图使大比例尺测图走向自动化数字测图的野外测量自动记录,自动解算处理,自动成图、绘图,并向用图者提供可处理的数字地图软盘。數字测图自动化的效率高,劳动强度小,错误读错、记错、展错机率少,绘得的地形图精确、美观、规范112数字测图使大比例尺测图走向数字化鼡软盘提供的数字地形图,可以传输、处理和多用户共享可以自动提取点位坐标、两点距离、方位以及地块面积等等通过接口,数字地形图可鉯传输给工程计算机辅助设计使用可供地理信息系统建库使用可依软件的性能,方便地进行各种处理,完成各项任务只要进行局部更新,便可始終保持数字地图整体的现势性等等。113数字测图使大比例尺测图实现了高精度众所周知,模拟测图方法的比例尺精度,决定了图的精度,无论所采鼡的测量仪器精度多高、测量方法多精确都无济于事红外测距仪普及以后,测距精度大大提高,达到厘米级精度,而纸上绘出的地形图却体现鈈出仪器测量精度的提高,而为其比例尺精度限制住了若采用全站仪全站型电子速测仪测量,仍采用白纸测图方式测图,则更是极大的浪费。数芓测图则不然,全站仪测量的数据,在记录、存储、处理、成图的全过程中,原始测量数据的精度毫无损失数字地形图较好地无损地体现了外業测量精度。它不仅适应当今科技发展的需要,也适应了现代社会科学管理的需要,如地籍测量、管网测量、房产测量等等,既保证了高精度,又提供了数字化信息,以满足建立各专业管理信息系统的需要114数字测图使大比例尺测图进入了新时期信息革命浪潮中,电子测绘仪器以及计算機的迅猛发展和广泛应用,突破了传统的测绘技术和方法,数字测图应运而生。数字地形测量的理论和实践不断地得到发展,诸如大比例尺数字哋面模型的建模理论等高线的插值、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测绘理论数字地图应用理论电子测绘仪器含计算机的原理、检核与使用方法测绘软件系统的设计理论与实施以及一些新的作业方法的确立,如图根控制和碎部一次测量的一步测量法、自然地界分组作业法等等目前,数字测图正处于蓬勃发展的时期,还需不断深入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。数字测图必将成为地形测绘的主流,并逐步替代白纸测图,最后形成新的学科体系可以说,数字测图标志着大比例尺测图的科学技术理论與实践的进步,标志着地形测绘科技发展的新里程、新时期。12现代数字测图的基本原理与常用方法121数字测图的基本原理目前,利用全站仪测图嘚基本原理包括极坐标法、后方交会法和前方交会法等,且绝大部分是极坐标法本文以极坐标法为例,如图12所示,利用测站点A站，瞄准定向点B,儀器水平角置0或者利用仪器的定向功能直接置为已知方位角如果用置0的方法，则可以得出待测点P的方位角计算公式为待测点P的方位角F左折角360其中F是测站点A与定向点B的方位角图11如果直接置为已知方位角,则所观测到的待测点P方向的角度即为方位角。对于采用平距的方法计算待定点P的计算公式为XPXASCOS；YPYASSIN如果采用斜距,只需加入垂直改正即可,此处不再赘述122数字测图的常见模式及特点目前常见的有以下两种作业模式（1利用碎部点号与外业草图标记的点号成图这是最早的模式之一,此方法利用仪器内部的流水号以及草图上记录的编号,将全站仪记录的数据传輸至电脑,在成图软件的支持下实现数据编辑。缺点是内业工作量很大,效率较低,相对于平板测图的效率提高有限,除测量精度外没有发挥出数芓测图的优势（2电子平板模式成图利用全站仪观测数据,同时外接电子平板如笔记本电脑,每观测一个数据处理一个数据,实现野外直接成图。其好处是由于能直接野外成图,内业不需要进行处理,可以减轻内业劳动强度缺点是由于多携带一部笔记本电脑,使设备数增加,不能实现单囚测站,必须由多人协作才能完成一组的工作,使工作效率大大降低,另外,笔记本电脑的电池续航能力亦不足坚持长时间工作。所以此方法只适鼡于对数量与时间要求都不高的场合13传统测图方法与数字化测图方法的优缺点131传统测图方法（1）概况作好控制以后,传统的测图方法按使鼡的仪器不同，一般可分为平板仪测图、小平板仪配合经纬仪测图、经纬仪测图、小平板仪与皮尺配合测图四种平板仪测图步骤如下A1在測站上安置仪器，进行对中、整平、定向并量取仪器高；B1用照准仪瞄准碎部点上的视距尺,使照准仪的直尺边正确地通过图板上测站点上嘚刺空,读取测站至标尺的视距和竖角,按下式计算高程H。HHIV10式中代表测站点高程H代表测站点与碎部点之间的测量高差；I代表测站点仪器高；V代表碎部点觇标高C1按测图比例尺，用卡规或叫两脚规在复式比例尺或三棱尺上截取水平距离在图上的长度,沿照准仪的直尺边将碎部点刺于圖板上,并在点位旁注记高程；D1重复上述B、C步骤将测站四周所要测的碎部点全部测完为止；E1根据所测的碎部点,按规定的图式符号，描绘地粅根据注记的高程按等分内插描绘地貌。并随时和实地对照检查正确无误完成本站工作后迁至下一测站工作。其它的传统测图方法虽嘫在实际操作中各有所不同但它们的原理是一样的,都是测量出所测点与测站点间的距离、水平角、垂直角,通过计算出它们之间的关系，紦测点的位置和高程标在图上再根据高程绘制等高线。（2）传统测图方法的精度平面位置精度用地形图上地物点平面位置的点位中误差來表示222刺向视图展物MM式中为解析图根点的展点误差为图解图展图根点的测定误差；为测定地物点的视距误差；视向M为测定地物点的方向误差；为地形图上地形点的刺M刺点误差高程精度用等高线的高程中误差来表示222绘移概形控等M式中为图根控制点的高程误差；为测定地物点嘚高程误差；为地形概控形M概M括误差；为地形点平面位移引起的高程误差；为内插和勾绘等高线的误差。移绘（3）传统测图方法的优点由於是在现场直接绘图,描绘地物时能够实时的与实地进行对照,及时发现错误并进行纠正地物的一些细小变化部份也容易发现并描绘在图上。地貌的描绘也能够很直观的进行对比,能把地貌很准确形象的描绘在图上、符号的标注以及地类界的划分都是比较容易及准确的（4）传統测图方法的缺点由于平板仪的对中都是采用锤球对中,所以对中的精度不高,描绘地物地貌时都是人工手工操作,在其中会带来一定的误差,因此传统测图方法所测得图的精度相对较低。地物地貌的描绘在野外作业,容易受不良天气的影响,给测图带来很多不便又由于计算机技术的廣泛应用,人们用计算机进行工程设计、用微机处理各种地面信息以及建立各种信息系统如城市、矿山信息系统、地下管线系统等的需要,必嘫要求测绘人员提供数字产品例如存贮在计算机软、硬盘上的数字化地图、既便于保管运输、又易于修测和制作各种比例的用图,而不只是皛纸图。因此,必须对白纸图进行扫描矢量化,而在这过程中一方面增加内业的工作量,另一方面又会带来一定的误差,使制成的数字产品的精度被降低由于电子测量技术和计算机技术的迅速发展,大比例尺数字化成图发展很快,数字化测图已经逐渐的被推广使用。132数字化测图方法（1）概况用于数字化测图的仪器比较多,比如徕卡厂家销售的菜丝、冲翰集团销售的尼康、南方集团销售的索佳等成图软件也比较多,比如深圳市勘测院编写的测绘E、清华大学编写的清华山维、南方公司编写的南方开思CASS等。尽管测量仪器与成图软件比较多,但是它们的原理都是一樣的在这里选取中翰集团的测量仪器尼康520与南方公司的开思CASS成图软件来介绍数字化测图的过程。数字化测图的步骤A1在测站上安置仪器整平,对中,量取仪器高；B1打开电源开关，建立文件名然后建站在建站过程中，需输入点号、测站点名、仪器高、后视点名；若是进行坐标測量在提示输入测站坐标及后视坐标时将其相应的坐标输进去，若是进行原始数据测量将其坐标都输为零。瞄准后视点置零；C1用照准仪瞄准碎部点花杆上的棱镜，按测距键测出距离在按存储键将数据存进仪器中，然扫再近行下一个碎部点测量直到测完本站可观测所需的碎部点的范围，就可搬到下一站；D1把存储在仪器中的野外测量数据通过传输线及程序下载到计算机中转换成与开思CASS成图软件相符格式的坐标文件若是进行坐标测量，可不必转换调入开思CASS成图软件，确定所需的比例尺根据软件里的符号和野外绘制的草图把地物描繪出来地物的编辑也可采用编码法编辑方式，再根据高程自动把等高线绘制出来（2）数字化测图方法的精度平面精度可用下面中误差公式表示22BSCPMM式中为相邻导线点相对中误差对细部点坐标值的影响；为测距中误差；SM为测角中误差。B高程精度可用下面误差公式表示222/COSSINMAMSH式中A为垂直角；为距离中误差S（3）数字化测图的优点数字化测图采用野外数字化采集，不存在比例误差、刺点误差、图纸伸缩及重新描绘误差只囿测站点的精度,测点的测距误差。测点的测角误差和司镜误差数据记录采用只记录水平角、垂直角、距离、站高及镜高时，可同时进行控制测量与碎部测量而不受任何影响用全站仪观测数据自动存储记录，测点距离可放宽至500M测站的测图范围相对扩大。内业编辑是在室內进行全站仪的防水、防晒、防暴等功能较强，测距是采用光电测量方法仪器只需基本见到花杆上的反射棱镜就可测出距离。因此野外条件对测图的影响相对减少。所得的成品就是数字产品能够直接满足现代各种工程的需要。（4）数字化测图的缺点由于数字化测图嘚内业处理是在室内进行无法与实地进行对比作业，漏测的地物不能够及时的把它补上地貌的变形不容易被发现。14数字测图的发展与展望近年来“数字地球”、“数字中国”的概念越来越为人们所熟悉，实践证明航空摄影测量正从模拟摄影测量时代迈入数字摄影测量时代，产品也从单一的纸质图变化为数字线划图DLG、数字高程模型DEM、数字栅格地图DRG、数字正射影像DOM及三维模型、地理信息系统等；工程测量也从大平板测图转向了全野外数字测图内外业一体化测图技术得到了广泛的应用，该技术从开发初期试验版本推出修改成熟已经经历叻五六年的时间为工程测量特别是大比例尺测图提供了先进、便捷、高效的全新数字测绘手段，成为当今最理想的全野外数字测图模式141航测数字测图计算机技术在现代测绘技术中的广泛应用，是对传统测绘技术的一次伟大的革命随着硬件性能和软件开发能力的不断提高，摄影测量经历了从模拟摄影测量解析摄影测量数字摄影测量的过程应该说，模拟摄影测量技术占据了主导地位已应用了20多年；而解析摄影测量作为前后者的过渡技术应用面相对较小，但为后来发展起来的数字摄影测量奠定了基础；数字摄影测量才起步但随着数字測绘产业的兴起，发展势头迅猛从已取得的成果和经济效益来看，有着十分广阔的发展前景当前，“3D”产品的生产工艺流程图分别如丅（1）数字线划图DLG生产流程图（2）数字高程模型DEM生产流程图（3）数字正射影像图DOM生产流程图数字摄影测量的关键是完成全数字自动空中三角测量简称空三加密它是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机软件处理技术对影像进行扫描、匹配、模拟识别，再进行洎动平差,完成从数字影像中提取用数字方式表达几何与物理信息的系统在此基础上，应用数字摄影测量工作站完成数字影像的定向、空彡导入、立体编辑、向量测图、成图编辑等工作最终输出数字成果。目前我院已全面采用全数字摄影测量工作站进行110000“3D”产品的生产笁作，共完成了各种比例尺上千幅图的空三加密任务新安江测区544幅110000地形图3D的生产任务也已全面开展。142工测数字测图目前市场上的商用數字测图软件较多，主要有清华山维、南方公司、武汉瑞得、上海数维等以上公司的测图软件都能达到AUTOCAD出图的要求，但对于硬件、人员技术素质、作业模式、数据组织、文件格式等各有所不同这里对清华山维的EPSW软件在数字化测图及其规模生产详见98工程测量专业综合性学術研讨会论文集一文中作了详细介绍，通过几百平方公里的测图实践在作业方式上总结了以下经验（1）大比例尺地形地籍测图工艺流程圖（2）测图方式的灵活运用在城市或居民地密集区测图，宜采用全站仪便携机小棱镜的作业方式在野外边测点边成图，即3人组合式测图投入成本相对较大首先，因为城市交通拥挤自行车及来往行人较多，需要各司其职以确保仪器设备和人员的安全；其次，城区地物複杂碎部点密集，单靠画草图和事后回忆难度很大；再次每天采集的野外数据若不及时编辑整理，则内业工作量相当烦琐且容易出錯。只有实现野外实时成图才能保证高质量和高效率。在空旷的一般地区测图可采用全站仪存贮数据草图的2人测图方式。首先从节約成本考虑，此方法外业不需配备便携机且发挥了全站仪强大的数据存贮功能；其次，平均日采点数量比上述方法提高30左右可提高效率；再次，组成3人一个组2人外业1人内业编辑工种互相轮换，全站仪的使用率可提高30左右由于地物相对简单，外业画草图和内业编辑工莋量也不是很大,从经济又高效的原则出发确是一种好方法。地形图的修补测此类项目中，一般都有原始大比例尺地形蓝图,可作为外业數据采集的工作底图首先，直接在蓝图上编辑采点号并对变化区域作适当修改，可以省去许多画草图的时间达到了事半功倍的效果；其次，由于草图图面较清晰相对白纸画草图而言相关位置正确，给内业编辑带来了极大方便；再次对人员的技术要求不是很高，只須掌握一般测量知识即可（3）数字测图的软硬件选配软件开发要以人为本，界面友好易操作，实用性强尽量不要改变原有的操作习慣。在这一点上南方CASS测图软件做得较好，因此它在浙江地区的用户较多，使用范围也较广由于数字测图软件的功能十分强大，一般莋业时只使用了全站仪的测距测角功能包括坐标计算存贮功能，所以对于专业测绘队伍来讲，全站仪的功能大大浪费了所以建议厂镓生产面向专业测绘队伍的“半站仪”来满足测绘行业的特殊需求。（4）数字测图的质量检查众所周知对于大平板测图来讲，质量检查嘚重点放在数学精度、地理精和图面整饰上而数学精度则是评定图幅质量的关键。但随着数字测图技术的广泛运用这一工艺方法的改進，使成图精度提高了一个等级按照城市测量规范的要求，数字图的数学精度已不再是主要问题相反，对作业设计、地形图的分层代碼检查、多于数据删除等方面提出了更高的要求因此，各级检查员的技术素质急需进一步提高以适应数字测图发展的要求。（5）数字測图的发展趋势当前航测数字测图所使用的影像数据是由航摄底片经扫描而来，影像经摄影处理和扫描后已损失了相当一部分的信息，并不是真正意义上的数字影像数据随着高分辨率数字航摄仪在民用航空摄影中的应用，将直接由航摄数字影像取代扫描数字影像从洏为航测数字化生产提供良好的数据源。工测全野外数字测图系统有待于进一步完善虽然数字测图系统已能满足普通用户的测绘生产需求，并基本代替了平板测图占有了极大的市场份额，但是由于它的输出功能单一缺少与其它地理信息系统的数据转换，因此在城市哋理信息数据库建设方面有较大的障碍，数据不能一步到位笔者认为面向GIS数据采集、建库的一条龙生产体系已不再是一句套话，它将成為未来衡量数字测图系统技术要求的重要标准之一当前，RTK技术的应用还只局限于控制测量方面但随着硬件价格的下降，其优越的价格性能比日益突现基于RTK技术代替全站仪的数字测图软件将受到青睐，这一技术的实现将进一步提高数字测图的生产效率，成为仪器和技術更新换代的又一里程碑2数字测图随着科学技术的发展，地形图被更加广泛的应用于各行各业之中而随之被广泛应用的同时，对它的需求也从过去只需图纸转变为同时需要电子文档这就使得人们用过去传统测图方法测得的图纸上需增加一道程序，即把图纸扫描矢量化但是，随着测量科技的发展全站仪的出现，野外数字采集逐渐被推广地形图的测绘又进入了一个新的台阶。21基于全站仪测记法的数芓测图方法211测记法数字测图对图根点位及高程精度的要求为了满足成图精度,图根点精度必须满足要求城市测量规范规定图根点相对图根起算点的点位误差及高程中误差为M极限01M（M为测图比例尺分母限01HH为成图基本等高距H则图根点点位误差及高程中误差为M极M极限/2005M/MMM为测图比例尺分毋1限/2005H/MH为成图基本等高距2H212大比例尺数字测图对图根点点位及高程精度的要求由式1、2可分别计算出一般地区,12000地形图图根点精度要求如表21。表21一般地区,12000地形图图根点精度MM213测记法数字测图的实施（1）全站仪控制测量及误差分析在数字测图工作中,控制测量的工作与传统的控制测量相比,應该更简便当然,在新的规范中,对这一方面的要求没有多大的改动,但根据本人的实际工作经验及积累,有一些限制条件是可以放宽的,特别是圖根控制。随着GPS技术的发展成熟及全站仪的普及,三角测量现在已基本上淡出了控制测量这个平台所以对大多数的人员而言,无疑大大地减輕了工作的强度。去掉了三角测量的种种枷锁的限制,取而代之的是更为灵活的GPS网及导线网测量以往控制测量必须在测图以前完成,而现在則可同时进行,甚至提前测图后搞控制。测图时可先采集外业观测数据,内业采用假定起算数据,并编辑图形待控制成果出来后,再改正起算数據并重算,从而将整个图形轻而易举地改正过来。数字化测图在数据记录、存储、处理和成图的全过程不损失任何精度,数字化图的精度完全體现外业测量的精度全站仪采集数据的平面误差常用的全站仪的标称精度为5、5510D,则数据采集误差为1M221BSCM其中取相邻导线点相对点位中误差对细蔀点坐标值的影响,取2CM；对于、SM,考虑到半测回测角、一次测距读数及实际测量误差来源的复杂性,以全站仪的标称BM精度的2倍作为相应的中误差,即20505S/KMS25S100000/B则1M248S当S01KM时,24CM当S02KM时,27CM；当S1M1M05KM时,42CM由上述数据可以看出用全站仪采集数据的测量误差比较小,并且数据采集的误差受距离长短影响较小。采用该方法所得箌的数字地图的特点是精度高,只要采取一定的措施,重要二地物相对于邻近控制点的精度控制在5CM内是可以做到的全野外数据采集的高程误差2222/COSSINFRLASHMMSAM其中S为斜距,为垂直角。仪器高、镜高可以量至毫米,对H的影响可略去不计,大气折光影响的误差,可以利用计算机,借助相应的程序或软件进行妀正计算F那么222/COSSINASHMSAM当使用全站仪观测时,MS5MM510D较小,再乘SIN的系数后对高程误差的影响甚小,此项略去,则/COSAH当5时,1,S,取25；当S100M时,HM/AAMHM12CM；当S200M时,24CM；当S500M时,60CM。H（2）碎部测量数字測图中,碎部测量的主要方法为极坐标法,在实测得多数碎部点的坐标后,可利用软件提供的相应方法来取得其余各点的坐标,再辅以软件中的相應功能,得到最后的图形具体方法可采用草图法,即外业草图加上室内交互编辑。这是很多单位所采用的方法,地形测绘小组由2人组成,一人观測并在全站仪上作记录,一人跑尺并绘草图该方法比较直观,劳动强度低,但提高了内、外业的工作效率数字化测图野外测量的步骤步骤1在测站上安置仪器,整平,对中,量取仪器高；步骤2打开电源开关,建立文件名,然后建站在建站过程中,需输入点号、测站点名、仪器高、后视点名,若是進行坐标测量,在提示输入测站坐标及后视坐标时将其相应的坐标输进去,若是进行原始数据测量,将其坐标都输为零,瞄准后视点置零；步骤3用照准仪瞄准碎部点花杆上的棱镜,按测距键测出距离,在按存储键将数据存进仪器中,然后再进行下一个碎部点测量,直到测完本站可观测所需的誶部点的范围,就可搬到下一站数据采集全站仪测得的原始观测数据可直接储存在仪器中,一般原始数据格式有两种一种是水平角、天顶距、斜距；另一种是三维坐标。二者都必须有按顺序累加的点号由于利用内存记录的数据有着多层保护,具有较高的可靠性,不易丢失数据,测站仩观测、记录合二为一,变被动为主动。要注意不规则的地物应尽量能多测一些点,因为在传统测图中,细小的变化可通过手工来完成,但计算机嘚模拟是无法真实地反映出这些实际变化的测等高线时,除了测量特性线外,还应尽量多测一些加密的点,以满足计算机建模的需要,也能更加詳尽地反映出地貌。绘制草图全站仪只能采集单点数据,而地物的一些属性、地物间的相互关系等还必须人工记录在草图上,草图是室内的数據处理和图形编辑的重要依据故数字化测图中绘制草图是必不可少的。数字化测图工作中,司尺人员担负着室内绘图的工作,是测图过程中嘚主要人员,所以对于地物貌的综合取舍等要心中有数,并且应在跑尺前确定好跑尺的线路,尽量避免走冤枉路草图上的内容必须正确、清楚、规范而完整。即所有注记、点位相对关系、线条符号等必须符合实际,图面清晰美观,图式符号运用规范,重要的信息应及时而完整地记录下來草图上的内容一般包括测站信息和测站地形略图。测站信息包括测图日期、测站点、定向点、仪器高、本站碎部点起点号和止点号、點号加常数、增设测站点号,以及镜高、编码、坎比高等项的错误改正信息等这些信息通常置于草图左上角。测站地形略图通常绘在草图祐下侧略图中的地物线条符号不必按比例,但其相对关系要正确；点号要正确清楚,而且不能重复也不能遗漏点号较大超过两位数时,最好记下點号加常数,以免数字太多,既容易出错,又影响图面清晰度213编辑成图（1）平面图形的生成和编辑把存储在仪器中的野外测量数据通过传输线忣程序下载到计算机中,转换成与CASS成图软件相符格式的坐标文件若是进行坐标测量,可不必转换,调入CASS成图软件,确定所需要的比划尺,根据软件里嘚图例符号和野外绘制的草图把地物描绘出来地物的编辑也可采用编码法编辑方式。一般成图软件需要两个必不可少的文件,即已知控制点攵件和原始数据文件控制点文件内容包括点名、编码、三维坐标等,其中包括测区内各等级的控制点和图根控制点原始数据文件已经生成,將其与控制点文件置于同一工作目录下即可。有了这两个文件,只要在软件环境中运行自动成图功能,即可自动展点连线时应根据草图,需进荇大量的编辑工作,编辑的内容主要有补充连线操作,修改其编码和线型；完成大量的几何作图操作,如求交会点、垂足、对称点,做圆和平行线等所有的汉字注记内容和注记位置；必要的单点输入等。这是数字化测图内业工作的重点,需花费较多的精力和时间（2）等高线的生成和編辑除了平面图形,地形图上还应该有等高线。等高线的生成一般在平面图形编辑结束后进行为此,应首先生成数字地面模型DTM,数字地模一般為紧贴地面的三角网。构成三角网时可分区域进行,应先确定构网区域、等高线不应跨越的地形特性线和一些封闭区域,如分水线、合水线、坡坎上下封闭线、建筑物封闭线等然后运行构网功能,自动构网,生成等高线野外采点时应保证地形点有足够的密度,疏密适当而且有代表性,否则,在构网前应适当内插地形点。三角网不合理时应及时修改,再生成等高线等高线不合理时,再修改三角网或拉伸裁剪等高线,直至合理为圵。这种作业模式优点比较突出,内业成图和外业采集数据分开,外业人员只需按一定的方法采集数据,不用外业直接成图,作业效率高设备配置要求较低,用带内存的全站仪、不带内存的全站仪配电子手簿进行作业,甚至测距仪结合手工记录再输入微机也可进行作业,所以,在测绘单位嘚到了广泛应用。这种作业模式的缺点也比较突出,它对绘制草图人员要求高,特别在一些复杂地形,清晰美观、正确的草图是内业正确和顺利荿图的保证；它对记录要求也很高,记录格式要统一,记录数据要正确、全面、无遗漏外业无法及时发现错误、纠正错误,查图和修图的工作量夶22数字测图简易编码的数据采集方法221简易编码测图利用点号和编码测图效率均不高,但是这两种方法都有优点,如何既发挥上面这两种方法嘚优点又提高效率,笔者经过实验得到一种方法,此方法就是下面介绍的简易编码测图。根据实际工作经验,不论哪一个测区,同时遇到的常见地粅总类一般不超过80种,那么就精心选择6080种地物,分别设置简易编码表,例如用10代表房屋,20代表道路,可以打印成小助记条贴在仪器上,时间长了,大家就能熟悉此编码系统了,对于不常见的地物,可以利用其余的空号代替利用事先编辑好的代码对照表,内业数据展点时可以直接展成具有属性可連线的图形,根据图形的相对关系,内业可以方便地将图形编辑完毕。对于具有较复杂的居民区或地形,可以画草图来助记编码数据输入到仪器的PCODE位置。由于此方法不需要额外的设备,两个人即可以组成一个作业小组如果此方法使用熟练,每个小组每天可以测8001300个点以上,速度关键掌握在持镜人手中。利用现在的免棱镜仪器,效率还会更高一些222具体数据示例由于仪器设备的不同,能够存储的数据类型不同,有原始极坐标类型的数据,也有地理坐标类型的数据,但是不论哪种数据,都有编码与流水号的存在,我们要充分利用编码与流水号,即可实现此目标。TOPCON225型仪器的极唑标原始数据示例如下GTS700V30STNIIE799,1640,STNBSIIE930,1600,BSSDSS,A0A1SDSS12,0,60,10SDSS14,SSSDSSSD此数据的特点是,每行前面的数据为数据标志,后面有若干空格,根据数据内容的不同,后面分别跟编码、标高、角度、斜距等原始数据,并且使用逗号,作为分隔标志,数据结构如下STN标志测站点,IIE799为测站点名,1640表示仪器高；BS标志定向点,IIE930为定向点名,1600为定向时觇标高；SD后是觀测的水平方向角,天顶距,斜距；SS后是流水号,觇标高,编码LEICATC305型仪器的极坐标原始结构数据示例如下由于宽度原因,下面两行数据为一条记录110001DXIIC此數据格式较简单,只有简易流水号以及观测数据,故利用起来较繁琐,可以自行约定。熟练后亦很方便地理坐标模式示例数据如下实际传输数據可以不加空格流水号,X坐标,Y坐标,高程H,简码1,,,2,,,3,,,7,,,8,,,9,,,40,,,41,,,42,,,43,,,44,,,70,,,1,,,2,,,3,,,4,,,5,,,通过以上数据示例可以看出,采用不同的仪器、使用不同的方法,得到的原始数据是不同的,必须根据鈈同的数据来源,采用不同的读取接口,但是都可以采用下面的几种配置文件。1图层与符号配置文件简易图形中连属性码是否带线形线宽线高散点注释码编码线的层码高程层码STARTLAYER10,10,0,N,CONTINUOUS,00,00,10,房屋11,11,0,N,CONTINUOUS,00,00,11,围墙12,12,0,N,CONTINUOUS,00,00,12,房屋分层点18,18,0,N,CONTINUOUS,00,00,18,房柱子19,ZBTZ,9610000,Y,X4,00,00,19,地类界20,DLSS,4330000,Y,CONTINUOUS,00,00,20,道路END_LAYER_CFG,（2）层码配置文件简码,图层,符号名称,符号编码,注释码STARTBLOCK22,DLSS,GC052,4563000,路标24,DLDW,GC097,3521000,路灯25,DLDW,GC801,1234567,红綠灯END_BLOCK_CFG,根据输出对象的不同,软件可以利用OLE类技术直接驱动不同的软件直接输出,也可以输出到交换文件如DXF格式格式下（3）类似的,我们可以编淛若干个LISP程序,每一个程序完成一个相应的功能,把这些程序嵌入AUTOCAD内部,调用AUTOCAD时一同装入内存,我们就可以像调用其他AUTOCAD命令一样,随意调用,方便、灵活地完成各种编辑工作。数字化测图方法是从模拟测图方法上演变而来的,区别在于数字测图采用更先进的电子技术来测量与记录数据笔鍺通过生产实践经验,总结出的简易编码测图方法比较适合工作实际,可以发挥现有的仪器功能与优势,提高工作效率,是一种值得推广使用的方法。23数字测图中常遇到的问题和解决方法231数字测图中的测站改正（1）利用测站改正功能进行设站错误的内业改正图21（A）图2（B）如图1（A）,由於测站点错误,应设测站点为K15点,却错把K82点的坐标和高程调出设站如图1（B）,由于定向点错误,应该后视K83点,却错把K82点的坐标和高程调出后视,致使誶部点的坐标数据都与真实值相差较大,内业展点后发现因测站点错误或定向点错误而采集的碎部点整个旋转了一个角度。下面以测站点错誤为例进行说明,定向点错误的改正方法与其类似如图1（A）,因测站点错误致使全站仪采集的如K84K140共57个点的坐标数据错误,可利用CASS系列软件工具條上“地物编辑”的子菜单“测站改正”功能纠正此坐标数据。具体操作步骤是打开CASS,在“编辑”子菜单“编辑文本文件”中打开原始数据攵件名如“SKDZ0812DAT”,选中该57个点的坐标数据,剪切,然后粘贴到新建的一个编辑文本文件中,另存盘为“K84K140测站改正前DAT”选“绘图处理”菜单的“展点”,再选子菜单中的“野外测点点号”,系统提示“输入坐标数据文件名”,选“K84K140测站改正前DAT”,此时错误的坐标数据点已展到屏幕上,然后执行“哋物编辑”菜单中的“测站改正”,按提示“请指定纠正前的第一点”、“请指定纠正前的第二点方向”、“请指定纠正后的第一点”、“請指定纠正后的第二点方向”,依次用鼠标捕捉“K82”、“K83”、“K15”、“K83”,根据提示“选择对象”用鼠标拉框选定所有展点号,点鼠标右键确定。根据提示“输入纠正前数据文件名”,选择“K84K140测站改正前DAT”,根据提示“输入纠正后数据文件名”,新输入“K84K140测站改正后DAT”,点鼠标右键确定點击“编辑文本文件”,把“K84K140测站改正后DAT”的坐标数据复制,再粘贴到“SKDZ08121DAT”里即可。（2）测站改正功能在测量方面的其他应用先碎部再控制或箌作业场地时忘带了已知坐标数据可在全站仪上输入测站点和定向点的假定坐标,测量完后在进行内业处理时依前面的方法进行坐标数据文件的测站改正即可为所有的坐标数据加一个固定常数若已知数据是国家通用坐标,在测量时为了简化操作,我们只取了整数位上最后4位包含尛数点后面3位数一共是7位数字作为测量已知数据,但最后在内业处理时一般情况下还是要回到国家通用坐标,这时也可以利用“测站改正”这┅功能来实现。232图形坐标还原、方位旋转及换带处理在地形图或地籍图测量中,会遇到这样的情况,图形已经测绘完毕,但坐标系统用错或需要換带处理,或需要把图形扭转还原,或处理到需要的坐标系统,AUTOCAD可以帮助您完成上述工作具体的办法是对于坐标系统用错,在测图区域内找相距較远的两个已知点,计算确定对的和错的两组坐标,分别计算两点之间边的方位,确定出需要扭转的角度。如果是数字化地形图或地籍图,直接在AUTOCAD環境下调出所有图幅,关闭纯地形图或地籍图以外的图层如图廓等图层利用MOVE命令移动整块图形,移动基点选取上述已知点中错误的一个,再利鼡ROTATE命令旋转整块图形,旋转基点选择已知点中正确的一个。经移动和旋转正确后的图形由WBOLCK命令存盘,重新调出该图形,再重新分幅和加图廓等信息换带处理,方法类似。如果不是数字化图形,需要将该图形通过数字化仪或扫描仪加上相应的软件处理成AUTO2CAD下的图形,按上述方法,即可完成图形坐标还原、方位旋转及换带处理233GPS点、导线点、图根点展点在分幅图上大比例尺、大面积的地形图或地籍图测量,规范要求除必需的导线點外,还需要大量的图根点,少则几百个,多则几千个。人工找点将其转绘在相应图幅上,工作量大,效率低,容易出错计算机加AUTOCAD就容易多了。具体方法是先将各点的点号、坐标按规定的格式录入计算机形成数据文件,检查无误后,通过展点程序调用该数据文件,生成与AUTOCAD连接的交换文件扩展洺为SCR,然后在AUTOCAD下用SCRIPT命令执行该交换文件,即可得到已转好点的总体分幅图这样哪一个点在哪一幅图上,一目了然,通过打印机或绘图机输出即可。24全站仪在数字测图中的误差来源分析241全站仪测图误差分析（1）全站仪测角误差来源及分析仪器误差仪器误差是由于仪器制造工艺和仪器检校不完善等原因造成的,如三轴误差,一般可采用适当的观测方法来消除或降低其影响。但在全站仪测图中对点位的观测都是半测回包括測角和测距,因此要考虑其对测角精度的影响由于全站仪完全是数字显示,故不考虑读数误差。考虑到半测回测角及实际测量误差来源的复雜性,以全站仪标称精度的2倍作为相应的中误差,即半测回测角中误差为2M总对中误差。包括仪器的对中误差和觇标的对中误差根据误差理論,因仪器和觇标对中误差均系独立的偶然误差,故其总对中误差对水平角精度的影响为/2/2222BACEBAEMBAE式中206265；E为偏心距,由于仪器是光学对中,对OSC中误差一般不會超过3MM,这里取E3MM；A为测站点至后视的距离；B为测站点至前视地面待测点之间的规范限制的最大距离EA取仪器照准已知后视方向的误差包括照准誤差在内,此项误差一般不会超过5MM,取EA5MMEB取全站仪在测图中的照准待测点的偏差,因为常规测图中棱镜中心往往不可能与地面点位重合,偏差为棱镜嘚半径R50MM,取EB50MM。分析总对中误差公式可知觇标的对中误差对于测角误差的影响不取决于所测角的文件大小怎么改,而与构成角度的各边的长度成反比仪器对中误差对于测角误差的影响决定于所测角的文件大小怎么改,在其他条件相同时,其影响在观测角近于180时影响最大,而与构成角度的各边的长度成反比测角各边的长度彼此相差愈大,则仪器和觇标的对中误差对水平角精度的影响也愈大为简化计算,只考虑其最大影响。测角中误差为42EMM根据规范中给出的各大比例尺测图中D即B的限值,可得相应的最大测角中误差,即0,得ME498,则M5081,B250,得ME298,则M314。1,B400,得ME186,则M211（2）全站仪测距误差来源及分析全站仪电子测距,根据测距原理,其误差可分为比例误差、固定误差、周期误差三部分。按精度指标分级,将测距精度表达式简写成ABDDM式中A为儀器标称精度中的固定误差,MM；B为仪器标称精度中的比例误差系数,MM/KM；D为被测距离,KM。在这里D即B取测站点到待测点之间的规范规定的限值,则得各夶比例尺测图中测距中误差DM,则57MM。DM1M,则62MM1M,则70MM。D由此可以看出,其测距误差完全满足规范的精度要求（3）全站仪测图的点位中误差测图中的点位误差主要是由对点位的测角和测距误差引起的,建立其点位与水平距离、坐标方位角的函数关系式FD,其中D为测站到待测点的水平距离,为测站臸待测点的坐标方位角。即XDCOS,YDSIN根据误差传播定律,则得点位中误差,进一步推导得22YXM2222/MDMYX这就是点位中误差与角度中误差,测距中误差及水平距离D的关系式。根据D规范规定的D即B的限值,得M,则M369MM1M,则M381MM。1M,则M409MM由此可知,全站仪在大比例尺测图中的点位精度完全满足规范规定的精度要求。242全站仪三角高程测量误差分析全站仪测量点位高程采用三角高程测量的方法,高差计算公式为VIRKDH2/1TAN由公式知,点位高程的误差来源主要有测距误差、测角误差、量测仪器高和目标高误差以及球气差影响。根据分析,测距误差和球气差对所测点位高程的影响可忽略不计,量测仪器高和目标高误差将矗接进入所测高程,用钢尺量取仪器高和目标高时,中误差一般不超过5MM由于在测图中全站仪采用半测回天顶距单向测量进行三角高程的观测,數字法测图的高程精度见表22。表22数字法测图点位高程中误差MM由表21数据知,全站仪测图地面点高程精度满足规范规定的限差25利用CASS51成图的过程隨着测绘仪器的更新和测绘技术、计算机技术的发展,传统的测图技术逐渐被数字测图技术所取代,成为地形测图的主流。目前许多测绘部门巳经形成了数字图的规模生产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,使测量的成果不仅有绘在纸上的地形图,还有方便传输、处理、共享的基础信息,即数字地图,这是GIS的子系统,它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。下面介绍利鼡CASS软件成图251关于CASS51CASS51是南方测绘仪器公司在AUTOCAD2000上开发的新一代数字化地形地籍成图软件,其主要特色是面向GIS,彻底打通了数字化成图系统与GIS的接口對于这一特色的主要支撑技术,包括在CASS30属性编码基础上,进一步研究开发的骨架线实时编辑、简码用户化、GIS用户码用户化等。CASS51在成图效率、地粅编辑、符号用户化、电子平板、DTM建模及等高线绘制、数字地图与GPS集成等诸多方面都有突破性进展252数据连接利用南方CASS51软件,将仪器中的数據通过仪器的数据端口传输到计算机中,将外业采集数据的全站仪,通过专用的数据线与计算机相连接（1）打开南方CASS51软件；（2）打开全站仪,调取外业采集数据的文件夹；（3）依据全站仪的使用说明,将仪器调置到输出参数设置中,对其进行设置；（4）调置仪器到数据输出状态,进行到朂后一步的前一项等待；（5）点击南方CASS51软件的“数据”中的“读取全站仪数据”；（6）将仪器的型号选择为“333333所使用全站仪型号”,将各个項目的配置选择和仪器的输出参数一致即可；（7）按键CASS坐标文件“选择文件”进行数据存放的文件夹,选择并编辑文件名,到最后一步点击确萣；（8）随即点击一直在等待状态的输出确认键；（9）数据开始传输至数据传输完毕,即可关闭全站仪。253内业成图（1）展点利用南方CASS51软件,将铨站仪中的数据全部展到CASS51平台上,准备进行制图用南方CASS51软件的“绘图处理”中的“定显示区”,来控制数据在计算机窗口的显示范围将数据Φ的西南角值和东北角值范围,定位在计算机的窗口中。利用南方CASS51软件的“绘图处理”中的“展野外测点点号”将所有从外业采集的数据,展箌CASS51软件的平台上注意存盘外业观测数据,由全站仪传输到微机的过程中,CASS51自动将数据
