第三章数字化地形图的测绘第一节野外数据采集模式数字化测图通常分为外业数据采集和内业编辑处理两大部分，其中外业数据采集极其重要，它直接决定成图质量。外业数据采集就是在野外直接测定地形特征点的位置，并记录地物的连接关系及其属性，为内业处理提供必要信息及便于数字地图深加工利用。如何测定地形特征点的位置（坐标和高程），：并记录地物的连接关系及其属性（编码），是本章讨论的主要内容。一、测图前的准备工作1.控制测量野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点（碎部点）采集。实施数字测图之前必须先进行控制测量。控制测量方法与白纸测图法中的控制测量基本相同。控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手薄，一般直接由电子手薄解算出控制点坐标与高程。对于图根控制点，还可采用“辐射法”和“一步测量法”。辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用极坐标测量方法，按全圆方向观测方式一次测定周围几个图根点。这种方法无需平差计算，直接测出坐标。为了保证图根点的可靠性，一般要进行两次观测（另选定向点）。所谓一步测量法就是将图根导线与碎部测量同时作业。2.仪器器材与资料准备实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料。仪器、器材主要包括：全站仪、对讲机、电子手薄或便携机、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。在数字测图中，由于测站到镜站距离比较远，配备对讲机是必要的。目前多数数字测图系统在野外进行数据采集时，要求绘制较详细的草图。二、野外数据采集使用全站仪实施大比例尺野外数字测图，作业方式可区分为测记法和电子平板法。另外，数据采集还可以使用GPSRTK测绘模式。下面分别介绍这几种方式的野外数据采集。1.测记法施测测记法数据采集，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。进入测区后，绘草图领镜（尺）员首先对测站周围的地形、地物分布情况大概看一遍，认清方向，及时接近似比例勾绘一份含主要地物、地貌的草图（若在放大的旧图上会更准确的标明），便于观测时在草图上标明所测碎部点的位置及点号。仪器观测员指挥立镜员到事先选好的某已知点上准备立镜定向：自已快速架好仪器，连接电子手簿，量取仪器高：然后启动操作全站仪和电子手薄，选择测量状态，输入测站点号和定向点号、定向点起始方向值（一般把起始方向值置零）和仪器高：瞄准定向棱镜，定好方向后，锁定全站仪度盘，通知立镜者开始跑点。立镜员在碎部点立棱镜后，观测员及时瞄准棱镜，用对讲机联30
30 第三章 数字化地形图的测绘 第一节 野外数据采集模式 数字化测图通常分为外业数据采集和内业编辑处理两大部分，其中外业数据采集极其 重要，它直接决定成图质量。外业数据采集就是在野外直接测定地形特征点的位置，并记 录地物的连接关系及其属性，为内业处理提供必要信息及便于数字地图深加工利用。如何 测定地形特征点的位置（坐标和高程），并记录地物的连接关系及其属性（编码），是本章 讨论的主要内容。 一、测图前的准备工作 1．控制测量 野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点（碎部点）采集。实施数字测 图之前必须先进行控制测量。控制测量方法与白纸测图法中的控制测量基本相同。控制测 量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动 或手工输入电子手簿，一般直接由电子手簿解算出控制点坐标与高程。对于图根控制点， 还可采用“辐射法”和“一步测量法”。辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用极坐 标测量方法，按全圆方向观测方式一次测定周围几个图根点。这种方法无需平差计算，直 接测出坐标。为了保证图根点的可靠性，一般要进行两次观测（另选定向点）。所谓一步测 量法就是将图根导线与碎部测量同时作业。 2．仪器器材与资料准备 实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料。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。 在数字测图中，由于测站到镜站距离比较远，配备对讲机是必要的。 目前多数数字测图系统在野外进行数据采集时，要求绘制较详细的草图。 二、野外数据采集 使用全站仪实施大比例尺野外数字测图，作业方式可区分为测记法和电子平板法。另 外，数据采集还可以使用 GPS RTK 测绘模式。下面分别介绍这几种方式的野外数据采集。 1.测记法施测 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。 进入测区后，绘草图领镜（尺）员首先对测站周围的地形、地物分布情况大概看一遍， 认清方向，及时接近似比例勾绘一份含主要地物、地貌的草图（若在放大的旧图上会更准 确的标明），便于观测时在草图上标明所测碎部点的位置及点号。仪器观测员指挥立镜员到 事先选好的某已知点上准备立镜定向；自己快速架好仪器，连接电子手簿，量取仪器高； 然后启动操作全站仪和电子手簿，选择测量状态，输入测站点号和定向点号、定向点起始 方向值（一般把起始方向值置零）和仪器高；瞄准定向棱镜，定好方向后，锁定全站仪度 盘，通知立镜者开始跑点。立镜员在碎部点立棱镜后，观测员及时瞄准棱镜，用对讲机联
系、确定镜高（一般设在一个固定的高度，如2.0m）及所立点的性质，输入镜高（镜高不变直接按回车键）、地物代码（无码作业时直接按回车键），确认准确照准棱镜后，再按电子手簿上的回车键，待电子手簿发出鸣响声，即说明测点数据已进入电子手簿，测点的信息已被记录下来。测记法数据采集通常区分为有码作业和无码作业。有码作业需要现场输入野外操作码（CASS7.0），操作规则的后面详细介绍。无码作业现场不输入数据编码，而用草图记录绘图信息。绘草图人员在镜站把所测点的属性及连接关系在草图上反映出来，以供内业处理、图形编辑时用。草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确、比例一致的原则。草图示例如图3-1。图中为某测区在测站1上施测的部分点。另外，需要提醒一下，在野外采集时，能测到的点要尽量测，实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距，将丈量结果记录在草图上室内用交互编辑方法成图：或利用电子手薄的量算功能，及时计算这些直接测不到的点的坐标。祥沥.在进行地貌采点时，可以用一站多镜的方法进行。一般在地性线上要有足够密度的点，特征点也要尽量测到。例如在山沟底测一排点，也应该在山坡边再测一排点，这样生成的等高线才真实。测量坎时，最好坎上坎下同时测点，这样生成的等高线才没有问题。在其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。2.电子平板法施测电子平板法测图时，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，其中电于平板操作员为测图小组的指挥。EPSW电子平板测图系统是一个使用广泛有代表性的电子平板测图系统，下面以EPSW电子平板为例简介数据采集。X测站设置测站号确认仪器高1.50取消后视点图3-231
31 系、确定镜高（一般设在一个固定的高度，如 2.0m）及所立点的性质，输入镜高（镜高不 变直接按回车键）、地物代码（无码作业时直接按回车键），确认准确照准棱镜后，再按电 子手簿上的回车键，待电子手簿发出鸣响声，即说明测点数据已进入电子手簿，测点的信 息已被记录下来。 测记法数据采集通常区分为有码作业和无码作业。有码作业需要现场输入野外操作码 (CASS7.0)，操作规则的后面详细介绍。无码作业现场不输入数据编码，而用草图记录绘图 信息。绘草图人员在镜站把所测点的属性及连接关系在草图上反映出来，以供内业处理、 图形编辑时用。草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确、比例一致的原则。草图示 例如图 3-1。图中为某测区在测站 l 上施测的部分点。另外，需要提醒一下，在野外采集时， 能测到的点要尽量测，实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距，将丈量结果记录在草图上， 室内用交互编辑方法成图；或利用电子手簿的量算功能，及时计算这些直接测不到的点的 坐标。 在进行地貌采点时，可以用一站多镜的方法进行。一般在地性线上要有足够密度的点， 特征点也要尽量测到。例如在山沟底测一排点，也应该在山坡边再测一排点，这样生成的 等高线才真实。测量陡坎时，最好坎上坎下同时测点，这样生成的等高线才没有问题。在 其它地形变化不大的地方，可以适当放宽采点密度。 2.电子平板法施测 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 l～2 名，其中电于平板操作员为测图小组的指挥。 EPSW 电子平板测图系统是一个使用广泛有代表性的电子平板测图系统，下面以 EPSW 电子平板为例简介数据采集。 图 3-2
进行碎部测图，一般先在测站点安置好全站仪，通过测站设置对话框输入测站设置信息：测站点号、后视点号以及仪器高，如图3-2所示。然后以极坐标法为主，配合其它碎部点测量方法施测。数据采集可采用角、距记录模式，对话框如图3-3（a），也可采用坐标记录模式，对话框如图3-3（b）。图3-3（c）为视距法对话框。如遇特殊情况，则可选用电子平板系统所提供的其它碎部点测量方法（如：十字尺法、延长量边法、垂足法、直线方向交会法、直线距离交会法等）施测。记录点的全部信息后，自动计算出碎部点坐标，并可实时展点显示，随时连线和调用图式符号，及时成图。极坐标训量区凯度初尺测量区坐标辅入X地物号地物号地物「102点号100点号点号100连按连接连接编码200编码编码200直线方向】直线方向直线方向32.22水平角视距1362.6512.5竖直角中丝1402.410斜距水平角35.0202Z9.051.50坚直角87.12杆高区参加建模厂参加建模P参加建模厂高程注记厂高程注记厂高程注记图3-33.GPSRTK测绘以上所述的，用全站仪和电子手薄采用地物编码的方法，利用测图软件测绘地形图。都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少要求2一3人操作。如果采用GPSRTK技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点观测1一2秒并同时输入特征编码，通过电子手薄或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件可以输出所要求的地形图。用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提高了测图的工作效率。第二节地形要素分类编码和野外采集数据的记录格式一、地形点的描述数字测图种地形点的描述必须具备三类信息：1.测点的三维坐标，确定地形点的空间位置，是地形图最几倍的原始信息。2.测点的属性，即地形点的类型及特征信息。3.测点的连接关系，据此可将相关的点连成一个地物。二、地形要素的分类和编码1、地形编码设计应遵循的原则：(1)符合国标图式分类，符合地形图绘图规则。32
32 进行碎部测图，一般先在测站点安置好全站仪，通过测站设置对话框输入测站设置信 息：测站点号、后视点号以及仪器高，如图 3-2 所示。然后以极坐标法为主，配合其它碎 部点测量方法施测。数据采集可采用角、距记录模式，对话框如图 3-3（a），也可采用坐 标记录模式，对话框如图 3-3(b)。图 3-3（c）为视距法对话框。如遇特殊情况，则可选用 电子平板系统所提供的其它碎部点测量方法 （如：十字尺法、延长量边法、垂足法、直线 方向交会法、直线距离交会法等）施测。记录点的全部信息后，自动计算出碎部点坐标， 并可实时展点显示，随时连线和调用图式符号，及时成图。 图 3-3 3.GPS RTK 测绘 以上所述的，用全站仪和电子手簿采用地物编码的方法，利用测图软件测绘地形图。 都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视，而且至少要求2—3人操作。 如果采用GPS RTK 技术进行测图时，仅需一人背着仪器在要测的碎部点观测1—2秒并 同时输入特征编码，通过电子手簿或便携微机记录，在点位精度合乎要求的情况下，把一 个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外，由专业测图软件可以输出所要求的地 形图。用RTK技术测定点位不要求点间通视，仅需一人操作，便可完成测图工作，大大提 高了测图的工作效率。 第二节 地形要素分类编码和野外采集数据的记录格式 一、地形点的描述 数字测图种地形点的描述必须具备三类信息： 1.测点的三维坐标，确定地形点的空间位置，是地形图最几倍的原始信息。 2.测点的属性，即地形点的类型及特征信息。 3.测点的连接关系，据此可将相关的点连成一个地物。 二、地形要素的分类和编码 1、地形编码设计应遵循的原则： ⑴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。2、现有系统所采用的地形编码方案1）三位整数编码按照GB/14804一1993《1：500、1：1000、1：2000地形图要素分类与代码》，地形要素分为九大类：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；③道路及附属设施；③管线及附属设施：①水系及垣栅：境界；③地貌与土质：植被。2）四位整数编码国标GB/14804一1993《1：500、1：1000、1：2000地形图要素分类与代码》采用四位整数编码，从左到右，第一位是大类码，用1～9表示，第二位是小类码，第三、第四位分别是一、二级代码。3）其它编码4）“无记忆编码”系统三、连接信息连接信息可分解为连接点和连接线型连接信息可分解为连接点和连接线型。当测点是独立地物时，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、曲线或圆弧等。在EPSW中规定：1为直线：2为曲线：3为圆弧：空为独立点四、野外采集数据的记录内容和格式大比例尺数字测图野外采集的数据包括：一般数据，如测区代号，施测日期，小组编号和手薄记录序号等。仪器数据，如仪器类型，仪器误差，测距仪加常数、乘常数，观测方式等。方向观测数据，如方向号，目标的规标高，方向、天顶距和斜距的观测值等。碎部点观测数据，如点号，连接点号，连接线型，地形要素分类码，计算的X、Y坐标和高程等。控制点数据，如点号，类别，X、Y坐标和高程等。33
33 ⑵简练，便于操作和记忆，比较符合测量员的习惯。 ⑶便于计算机处理。 2、现有系统所采用的地形编码方案 1）三位整数编码 按照 GB/14804—1993《1：500、1：1000、1：2000 地形图要素分类与代码》，地形要 素分为九大类： 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管线及附属设施； ⑦水系及垣栅； ⑧境界； ⑨地貌与土质； ⑩植被。 2）四位整数编码 国标 GB/14804—1993《1：500、1：1000、1：2000 地形图要素分类与代码》采用四位 整数编码，从左到右，第一位是大类码，用 1～9 表示，第二位是小类码，第三、第四位分 别是一、二级代码。 3）其它编码 4）“无记忆编码”系统 三、连接信息 连接信息可分解为连接点和连接线型 连接信息可分解为连接点和连接线型。当测点是独立地物时，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、曲线或圆弧等。在 EPSW 中规定：１为直线；２为曲线；３为圆弧；空为独立点 四、野外采集数据的记录内容和格式 大比例尺数字测图野外采集的数据包括： 一般数据，如测区代号，施测日期，小组编号和手簿记录序号等。 仪器数据，如仪器类型，仪器误差，测距仪加常数、乘常数，观测方式等。 方向观测数据，如方向号，目标的觇标高，方向、天顶距和斜距的观测值等。 碎部点观测数据，如点号，连接点号，连接线型，地形要素分类码，计算的 X、Y 坐标 和高程等。 控制点数据，如点号，类别，X、Y 坐标和高程等
目前还没有统一的记录格式，各测图系统的数据格式都不尽相同。用户可以根据自己的作业习惯自行设计数据记录格式。如图3-7所示，一条碎部点记录格式可按如下形式设计：A表示点号：A2表示图形信息码，包括地形要素分类码，连接线型和连接顺序码，连接点号等：As、A、A分别表示碎部点的地形X、Y坐标和高程。AA2AsAAs图3-7第三节全站仪采集碎部点的测量方法一、测区的划分传统的平板测图是把测区按标准图幅划分成若干副图，以作业班组为单位按图幅分片一副一副进行测绘。数字化测图时不再受图幅的限制，以自然地块进行分区测绘。二、人员安排一个作业小组可配备：测站1人、镜站1～3人、绘图员1～2人。三、碎部点的确定碎部点都必须测定三维坐标，因此碎部点的确定应注意以下几点：(1)(2)(3)(4)(5) (6)(7) (8)四、全站仪在一个测站采集碎部点的作业过程1、测站安置仪器2、打开电源3、仪器参数设置4、定向5、坐标测量6、绘制工作草图7、结束测站工作五、数字测图碎步测量常用的方法全站仪测定碎步点的位置，最常用的方法是极坐标法。1、极坐标法极坐标法是测量碎部点最常用的方法。如图3-8所示，Z为测站点，O为定向点，P，为待求点。在Z点安置好仪器，量取仪器高，照准O点，读取定向点O的方向值Lo（常配置为零，以下设定向点的方向值为零），然后照准待求点Pi，量取标高（镜高）Ri，读取方向值Li，再测出Z至Pi点间的距离D，和竖角ai：（全站仪大部分以天顶距Ti表示。T=90°一a:），则待定点坐标和高程可由式（3-1）求得：34
34 目前还没有统一的记录格式，各测图系统的数据格式都不尽相同。用户可以根据自己 的作业习惯自行设计数据记录格式。如图 3-7 所示，一条碎部点记录格式可按如下形式设 计：A1 表示点号；A2 表示图形信息码，包括地形要素分类码，连接线型和连接顺序码，连 接点号等；A3、A4、A5 分别表示碎部点的地形 X、Y 坐标和高程。 A1 A2 A3 A4 A5 图 3-7 第三节 全站仪采集碎部点的测量方法 一、测区的划分 传统的平板测图是把测区按标准图幅划分成若干副图，以作业班组为单位按图幅 分片一副一副进行测绘。数字化测图时不再受图幅的限制，以自然地块进行分区测绘。 二、人员安排 一个作业小组可配备：测站 1 人、镜站 1～3 人、绘图员 1～2 人。 三、碎部点的确定 碎部点都必须测定三维坐标，因此碎部点的确定应注意以下几点： ⑴⑵⑶⑷⑸⑹⑺⑻ 四、全站仪在一个测站采集碎部点的作业过程 1、测站安置仪器 2、打开电源 3、仪器参数设置 4、定向 5、坐标测量 6、绘制工作草图 7、结束测站工作 五、数字测图碎步测量常用的方法 全站仪测定碎步点的位置，最常用的方法是极坐标法。 1、极坐标法 极坐标法是测量碎部点最常用的方法。如图 3-8 所示，Z 为测站点，O 为定向 点，Pi 为待求点。在 Z 点安置好仪器，量取仪器高 I，照准 O 点，读取定向点 O 的 方向值 L0（常配置为零，以下设定向点的方向值为零）， 然后照准待求点 Pi，量取 标高（镜高）Ri，读取方向值 Li，再测出 Z 至 Pi 点间的距离 Di 和竖角 ai；（全站仪 大部分以天顶距 Ti 表示。Ti=90°－ai）， 则待定点坐标和高程可由式（3-1）求得：