数字地形图测绘毕业设计.doc
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毕业设计报告
1：
500数字地形图测绘
56
设计课题：
1:
500数字地形图测绘
意见：
签名：
摘要
数字测图是一种全解析的计算机辅助测图方法，与图解法测图相比，其具有明显的优越性和广阔的发展前景。
它将成为地理信息系统的重要组成部分。
从而实现丰富的地形信息、地理信息数字和作业过程的自动化或半自动化，尽可能缩短野外测图时间，减轻野外劳动强度，而将大部分作业内容安排到室内去完成，与此同时，将大量手工作业转化为计算机控制下的自动操作，这样不仅减轻劳动强度，而且不会损失观测值精度。
本文首先介绍了数字地形图测绘的基本知识，数字测图的原理和流程，其中也包括技术指标和成图精度。
接着是我们如何进行平面及高程控制的思想、步骤以及相对的要求。
完成控制作业后我们进行了全站仪外业测绘数据采集，紧接着介绍了数据的处理方法和使用软件成图的具体实施步骤。
比如：
CASS软件的使用、数字传输与展点、绘制平面图、编辑与整饰以及到最后的成果输出。
在数字测图工作的过程中也是对测量基础知识的复习，巩固和加深理解的过程。
在这次作业中从思想上我深刻体会到从事测绘行业所要付出的艰辛之外，我也学到了专业之外的东西就是成员之间要有团队精神，任何一项测绘工作的顺利完成都是一个团队共同努力的结果。
本文根据工作实践对在测绘专业教学中对数字测图课程的教学体会予以阐述。
关键字：
测图；全站仪；大比例尺；碎部点；导线
目录
第1章绪论……………………………………………………………1
1.1数字测图的概述……………………………………………1
1.1.1任务概述…………………………………………………2
1.1.2测区概况…………………………………………………2
1.2已有控制点成果………………………………………………2
1.3数字测图原理及流程…………………………………………4
1.4成果主要技术指标和规格……………………………………4
1.4.1技术指标…………………………………………………4
1.4.2成图精度…………………………………………………4
第2章平面及高程控制………………………………………………6
2.1平面坐标系统的选择…………………………………………6
2.1.1平面坐标系及基准………………………………………6
2.1.2主要精度指标……………………………………………6
2.2平面控制测量原理……………………………………………6
2.2.1平面控制测量流程………………………………………6
2.2.2选点踏勘…………………………………………………7
2.2.3距离测量…………………………………………………8
2.2.4角度测量…………………………………………………9
2.2.5平差易的使用…………………………………………13
2.3高程控制测量原理…………………………………………16
2.3.1仪器设备及施测方法…………………………………17
2.3.2设站要求与观测方法…………………………………17
2.3.3测站限差………………………………………………18
2.3.4水准测量记录规定……………………………………18
2.4白纸测图……………………………………………………19
2.4.1白纸测图的流程及原理………………………………19
2.4.2白纸测图基本要求……………………………………19
2.4.3测定碎部点的方法……………………………………22
2.4.4碎部测图的方法………………………………………23
第3章数字测图的组织实施…………………………………………27
3.1仪器准备……………………………………………………27
3.1.1全站仪的基本原理与功能……………………………28
3.1.2全站仪测图的基本流程………………………………28
3.1.3全站仪的检验和校正…………………………………28
3.1.4全站仪的操作流程……………………………………29
3.2碎部点的数据采集…………………………………………30
3.2.1碎部点采集步骤………………………………………30
3.2.2碎部点选择的注意事项………………………………30
3.2.3测图实施步骤…………………………………………31
3.2.4测图程序步骤…………………………………………31
3.2.5图根加密………………………………………………32
第4章内业数字成图…………………………………………………33
4.1CASS软件使用………………………………………………33
4.2数字传输及展点……………………………………………34
4.3绘制平面图…………………………………………………35
4.4编辑与整饰…………………………………………………37
4.5绘图输出……………………………………………………38
第5章作业中问题汇总………………………………………………39
5.1仪器安全问题………………………………………………39
5.2苏光600系列全站仪数据传输方法………………………39
结束语…………………………………………………………………43
参考文献………………………………………………………………44
致谢
附录
第1章绪论
1.1数字测图的概述
数字测图（DigitalSurveyingandMapping，DSM）系统是以计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统（如图1.1）。
数字地图（DigitalMap）以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上的地图。
通常我们所看到的地图是以纸张、布或其他可见真实大小的物体为载体的，地图内容是绘制或印制在这些载体上。
而数字地图是存储在计算机的硬盘、软盘或磁带等介质上的，地图内容是通过数字来表示的，需要通过专用的计算机软件对这些数字进行显示、读取、检索、分析。
数字地图上可以表示的信息量远大于普通地图。
图1.1数字测图工作过程
数字地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接，形成新的地图。
可以对数字地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。
它易于修改，可极大的缩短成图时间；可以很方便地与卫星影象、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种。
可以利用数字地图记录的信息，派生新的数据。
如地图上等高线表示地貌形态，但非专业人员很难看懂，利用数字地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字形式表现出来，可以直观立体地表现地貌形态。
这是普通地形图不可能达到的表现效果。
在人类所接触到的信息中约有80%与地理位置和空间分布有关。
因此，因特网（Internet）和地理信息系统等现代信息技术的发展，对空间信息服务软件和提供服务的方式方法的要求也越来越高。
运用空间信息技术的工具和手段，为监测全球变化和区域可持续发展服务，为社会各阶层服务。
空间信息作为全球变化与区域可持续发展研究提供获取时空变化信息的技术方法、为政府部门提供空间分析和决策支持和为普通大众提供日常信息服务的功能越来越引起人们的重视。
“数字地球”应运而生。
数字地图是“数字地球”的重要组成部分，“数字地球”这一工程是实现地球资源的数字信息化，解决目前存在的海量地学数据分散、保存方法落后、查询
困难、利用率低等问题。
测绘工作者面前主要工作是测绘信息化，数字测图是信息化的基础工作，是测绘信息化的前期工作。
1.1.1任务概述
毕业设计是高职院校学生毕业前最后一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。
它既是学生学习与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格认证的重要依据。
根据黄河水利职业技术学院毕业设计的需要，我系在校学生分组进行毕业设计，我组7人对校园进行1：
500数字地形测绘，并在规定的时间内完成上交毕业设计报告和毕业设计图纸。
1.1.2测区概况
黄河水利职业技术学院坐落于历史文化名城、中国优秀旅游城市开封。
学院占地面积1400多亩，建筑面积48万平方米，开辟校内实验、实训场地255亩，拥有各类校内实验、实训场馆148个。
校内东西长782米，南北长965米，学校内部地势较为平坦，有教学楼、宿舍楼、食堂、各种运动场、湖泊、河流和假山等主要地物分布其中。
1.2已有控制点成果
黄河水利职业技术学院于2004年布设的的四等GPS加密控制网成果:
采用开封独立坐标系，中央子午线114°，投影面为大地水准面。
该网平差后，单位权中误差为±0.76cm，最弱点点位中误差为±2.36cm，最弱边相对中误差为1/117000。
其中HY05（扬帆路）、HY06（图书馆东）（如图1.2）等两个点位于测区内或测区周边，点位保存完好，经检验该成果可作为校内一级及以下等级平面控制测量的起算数据（如表1.1）。
1.2测区已有控制点分布示意图
表1.1平面和高程控制测量起算数据
点名
X（m）
Y（m）
H（m）
HY01
52621.513
47649.274
73.540
HY02
52881.773
47677.223
73.612
HY03
53098.282
47897.228
73.681
HY04
53375.214
47892.383
73.607
HY05
53432.767
53432.767
73.543
HY06
53223.121
47673.948
73.549
HY07
53337.380
47415.099
73.624
HY08
53336.891
47176.229
73.661
HY09
53097.367
47176.976
73.534
HY10
53093.745
47592.205
HY11
52795.148
47282.878
73.708
HY12
52885.537
47642.142
黄河水利职业技术学院2004年完成的黄河水院基本高程控制网成果。
经踏勘，测区内及周边有2个二等水准点（HY05、HY06）点位稳定，经检验，成果可靠，可作为四等及以下等级水准连测的起算数据。
1.3数字测图原理及流程
数字测图就是将采集的各种有关的地物和地貌信息转化为数字形式,通过数据接口传输给计算机进行处理,得到内容丰富的电子地图,需要时由电子计算机的图形输出设备（如显示器、绘图仪）绘出地形图或各种专题地图（如图1.3）。
图1.3数字测图流程
测区划分：
外业数字测图一般以所测区域（测区）为单位统一组织作业和组织数据。
当测区较大或有条件时，可在测区内按自然带状地物（如街道线、河沿线等）为边界线构成分区界限，分成若干相对独立的分区。
各分区的数据组织、数据处理和作业应相对独立，分区内及各分区之间在数据采集和处理时不应存在矛盾，避免造成数据重叠或漏测。
当有地物跨越不同分区时，该地物应完整的在某一分区内采集完成。
1.4成果主要技术指标和规格
1.4.1技术指标
（1）平面坐标系统采用开封市独立坐标系；
（2）高程系统采用1985国家高程基准；
（3）山地基本等高距为1.0m，平地基本等高距为0.5m，平坦地区不绘等高线；
（4）地形图文件保存为DWG格式，用图幅编号命名，如089-613-01.DWG。
文件采用正方形分幅，规格为50cm×50cm，分幅和编号按《国家测绘图式》附录D执行；
（5）一级控制点精度：
1）最弱点平面精度相对于起算点点位中误差不应大于±5cm;
2）最弱点高程精度相对于起算点高程中误差不应大于±2cm。
1.4.2成图精度
（1）平面精度：
1）一类地物点（指城镇道路，街（巷）道两侧，以及位于城镇的居住区、企事业单位内部的明显建筑物角点）的点位中误差不大于±5.0cm，间距中误差（同类邻近地物点间距的中误差）不大于±5.0cm；
2）二类地物点（指其他建筑物和简单房屋的明显角点）的点位中误差不大于±7.5cm，间距中误差不大于±7.5cm；
3）三类地物点（除一类、二类地物点外的其它地物点）的点位中误差不大于±25.0cm，间距中误差不大于±20.0cm；
4）非同类邻近地物点间距中误差不应超过按公式=±计算的结果（和为不同类别地物点的点位中误差）（见表1.2）
表1.2邻近地物点间距中误差（单位：
cm）
一类地物点
二类地物点
三类地物点
一类地物点
±5.0
±6.4
±18.0
二类地物点
±6.4
±7.5
±18.5
三类地物点
±18.0
±18.5
±20.0
（2）高程精度：
平坦地区高程注记点中误差不大于±0.15m，海拔50m以下的等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差应≤1/2等高距（即0.50m），海拔50m以上的等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差应≤2/3等高距（即0.67m）（见表1.3）。
表1.3等高距要求（单位：
m）
比例尺
地形类别
平地
丘陵地
山地
高山地
1：
500
0.5
1.0（0.5）
1.0
1.0
1：
1000
0.5（1.0）
1.0
1.0
1.0
1：
2000
1.0（0.5）
1.0
2.0（2.5）
2.0（2.5）
注：
括号内的等高距依用途需要选用
第2章平面及高程控制
2.1平面坐标系统的选择
2.1.1平面坐标系及基准
本次作业的平面坐标系为开封市城建坐标系，属于地方独立坐标系，其基准与国家参考椭球的基准保持一致。
本次作业采用1985国家高程基准。
2.1.2主要精度指标
（1）各等级平面控网中最弱点相对于起算点的点位中误差不大于±5cm；
（2）各等级水准网中最弱点相对于起算点的高程中误差不大于±2cm；
（3）地物点相对于邻近控制点点位中误差不大于图上±0.5mm，邻近地物点间距中误差不大于图上±0.4mm；
（4）图上高程注记中误差,在铺装地面不大于图上±0.07m，在一般地面不大于±0.15m。
2.2平面控制测量
由于平面控制测量成果要应用于白纸测图和数字测图，两者对图根点的布设密度、方法、测量精度都有一定差异。
考虑到测区范围是整个新校区，南北长约935米，东西宽约800米，根据测图比例尺可以选择布设二级导线作为首级控制。
根据已知点情况可以布设成单一闭合导线或符合导线。
2.2.1平面控制测量流程（如图2.1）
图2.1平面控制测量流程
2.2.2选点踏勘
（1）相邻点之间应通视良好，每个点至少要求有两个点通视，以便以后定向和检查为便于测图；点位周围尽量避开一些小障碍物，如小树、电杆、路灯等；点与点的视线方向上要超越障碍物的距离宜在0.5米以上。
这次采用光电测距，还应该遵循下列原则：
1）测距边的长度宜在各等级控制网平均边长的（1+30%）的范围选择，并顾及所用测距仪（全站仪）的最佳测程；
2）测线宜高出地面和离开障碍物1m以上；
3）测线应避免通过发热体（如散热塔、烟囱等）的上空及附近；
4）安置测距仪（全站仪）的测站应避开受电磁场干扰方，离开高压线宜大于5m；
5）应避免测距时的视线背景部分有反光物体；
（2）点位应该选在土质坚实的地方或坚固稳定的高建筑物顶面上，便于造标、埋石和
观测，并能永久保存，为了便于查找，在各导线点旁边墙上做标志；
（3）宜充分利用原有控制点和国家控制点的点位，各级导线也应充分利用已埋设永久性标志的规划道路中线点。
（4）选择合适的点位密度
图根点的密度应根据测图类型（传统白纸测图或现代数字测图）、比例尺和地形条件而定，常规白纸测图方法，对于平坦开阔地区图根点的密度不宜小于表1的规定；地形复杂、隐蔽以及城市建筑区，应以满足测图需要并结合具体情况加大密度。
对于数字测图，也是以此来确定图根点的密度（如表2.1、表2.2）。
表2.1平坦开阔地区图根点的密度（点/）（引用《城市测量规范》）
测图比例尺
1：
500
1：
1000
1：
2000
图根控制点的密度（点数/km2）
150
50
15
表2.2图根控制点密度（点/）
测图比例尺
1：
500
1：
1000
1：
2000
图根控制点的密度（点数/km2）
64
16
4
（5）导线边长要均匀、长度合适。
本次实习导线距离测量采用全站仪进行电磁波测距，根据规范要求（如表2.3）。
表2.3光电测距导线的主要技术指标（引用《城市测量规范》）
等级
闭合导线或
附合导线长
度（km）
平均边长
（m）
测距中误差
（mm）
测角中误差
（″）
导线全长相
对闭合差
三等
15
3000
≤±18
≤±1.5
≤1/60000
四等
10
1600
≤±18
≤±2.5
≤1/40000
一级
3.6
300
≤±15
≤±5
≤1/14000
二级
2.4
200
≤±15
≤±8
≤1/10000
三级
1.5
120
≤±15
≤±12
≤1/4000
（6）埋石工作在踏勘选点时同时进行，可以采用校园现有的标石，也可采用钉水泥钉，在水泥钉上用红色油漆作标志，并给予编号,然后按照本指导书最后附2所示格式为每个控制点作点之记。
2.2.3距离测量
距离测量可以采用钢尺量距和电磁波测距两种方式。
本次距离测量采用电磁波测距的方法进行，要求在测站记录中记录平距。
若选用Ⅱ级｛指光电测距精度≤±（5mm+3ppm）的测距仪（全站仪）｝，要求观测一测回，光电测距一测回指照准目标连续进行四次测量，获取四次读数互差只有小于10mm时观测值才合格，取四次观测值（必须取平距）的平均值作为导线边长度。
距离观测值可以记录在《水平角观测手簿》里的备注栏里，四次读数都须写上，较差合乎要求时，最后算出中数。
（1）仪器的选用及标称精度
1）一级及以上等级控制网的边长，应采用中、短程全站仪或电磁波测距仪测距，一级以下也可采用普通钢尺量距。
2）中、短程测距仪器的划分，短程为3km以下，中程为3～15km。
3）测距仪器的标称精度，按（﹡）式表示。
mD＝a+b×D（﹡）
式中mD——测距中误差（mm）；
a——标称精度中的固定误差（mm）；
b——标称精度中的比例误差系数（mm／km）；
D——测距长度（km）。
4）测距仪器及相关的气象仪表，应及时校验。
当在高海拔地区使用空盒气压表时，宜送当地气象台（站）校准。
（2）边长测距的主要技术要求
各等级控制网边长测距的主要技术要求，应符合下表的规定（如表2.4）。
表2.4边长测距的主要技术要求（单位：
mm）
平面控制网等级
仪器精度等级
每边测回数
一测回读书较差（mm）
单程各测回较差（mm）
往返测距较差（mm）
往
返
三等
5mm级仪器
3
3
≤5
≤7
≤2（a+b*D）
10mm级仪器
4
4
≤10
≤15
四等
5mm级仪器
2
2
≤5
≤7
10mm级仪器
3
3
≤10
≤15
一级
10mm级仪器
2
-
≤10
≤15
二、三级
10mm级仪器
1
-
≤10
≤15
注：
1测回是指照准目标一次，读数2-4次的过程。
2困难情况下，边长测距可采取不同时间段测量代替往返观测。
（3）测距作业应符合的规定
1）测站对中误差和反光镜对中误差不应大于2mm。
2）当观测数据超限时，应重测整个测回，如观测数据出现分群时，应分析原因，采取相应措施重新观测。
3）四等及以上等级控制网的边长测量，应分别量取两端点观测始末的气象数据，计算时应取平均值。
4）测量气象元素的温度计宜采用通风干湿温度计，气压表宜选用高原型空盒气压表；读数前应将温度计悬挂在离开地面和人体1．5m以外阳光不能直射的地方，且读数精确至0．2℃；气压表应置平，指针不应滞阻，且读数精确至50Pa。
注：
每日观测结束，应对外业记录进行检查。
当使用电子记录时，应保存原始观测数据，打印输出相关数据和预先设置的各项限差。
2.2.4角度测量
由于是单一导线，每站只有两个方向，如果是附合导线，水平角的观测采用测回法进行左角（或右角，但习惯测左角）观测，如果是闭合导线，则要观测内角和连接角。
进行水平角观测时，采用2″全站仪，对于二级导线观测一个测回即可，若采用5″或更低精度的，至少要观测3测回，并须进行度盘配置，导线点水平角测回法观测中由于只有两个方向，不必归零，使用全站仪测角，因此若采用2″全站仪，由于只观测一测回，限差也只有一项，即一测回内同一方向上下半测回2C互差要小于13″；若采用5″或更低精度的，由于两个方向不必归零，因此限差也只有一项，即同一方向值各测回较差小于24″，把水平角观测结果记录到《水平角观测手簿》中。
（如表2.5、表2.6）
表2.5导线测量水平角观测的技术要求（采用《城市测量规范》）
表2.6方向观测法的各项限差（″）（引用《城市测量规范》）
经纬仪型号
光学测微器两次重合读数
半测回归零差
一测回内2C较
差
同一方向值各测回较差
DJ1
1
6
9
6
DJ2
3
8
13
9
DJ6
-
18
-
24
说明：
5″全站仪测角相当于DJ6经纬仪，2″全站仪测角相当于DJ2经纬仪。
（1）导线测量的主要技术要求（见表2.7）
表2.7导线测量的主要技术要求
注：
①表中n为测站数。
②当测区测图的最大比例尺为1：
l000，一、二、三级导线的导线长度、平均边长可适当放长，但最大长度不应大于表中规定相应长度的2倍。
（2）导线网的布设
导线网的布设应符合下列规定：
1）导线网用作测区的首级控制时，应布设成环形网，且宜联测2个已知方向。
2）加密网可采用单一附合导线或结点导线网形式。
3）结点间或结点与已知点间的导线段宜布设成直伸形状，相邻边长不宜相差过大，网内不同环节上的点也不宜相距过近。
（3）导线点位的选定
导线点位的选定，应符合下列规定：
1）点位应选在土质坚实、稳固可靠、便于保存的地方，视野应相对开阔，便于加密、扩展和寻找。
2）相邻点之间应通视良好，其视线距障碍物的距离，三、四等不宜小于1．5m；
3）当采用电磁波测距时，相邻点之间视线应避开烟囱、散热塔、散热池等发热体及强电磁场。
4）相邻两点之间的视线倾角不宜过大。
5）充分利用旧有控制点。
（4）
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