全站仪地面数字测图
数字测图原理与方法 第十章数字地形图测绘方法-使用(第一部分)
第二节 野外数据采集
一、图根控制测量
• 测区高级控制点的密度不可能满足大比例尺测图的需要， 这时应布置相当数量的图根控制点，又称图根点，直接可 供测图使用。图根控制布设，是在各等级控制下加密，在 较小的独立测区测图时，图根控制可作为首级控制。
• 图根平面控制点的布设，可采用图根导线、图根三角、交 会方法和GPS RTK等方法。图根点的高程可采用图根水准 和图根三角高程测定。
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（一）数字测图的基本思想
数字化测图（Digital Surveying Mapping，简称 DSM），一种全新的测绘 地形图方法。
从广义上说，数字化测图应包括：利用电子全站仪或其它测量仪器进行野 外数字化测图、利用手扶数字化仪或扫描数字化仪对传统方法测绘原图的数 字化；以及借助解析测图仪或立体坐标量测仪对航空摄影、遥感像片进行数 字化测图等技术。
• 3、数字摄影测量（航片数据采集）
以航空摄影获取的航空像片作为数据源，即利用测区的 航空摄影测量获得的立体像对，采用解析测图仪或全数 字化摄影测量系统采集地形特征点自动传输到计算机内， 经过软件处理，自动生成数字地形图，并由数控绘图仪 输出。这种测图方法称为航空数字测图。
（四）数据处理
• 数据处理主要包括数据传输、数据预处理、 数据转换、数据计算、图形生成、图形编 辑与整饰、图形信息的管理与应用等。经 过数据处理后，可产生平面图形数据文件 和数字地面模型文件。
1001
411B1
砖2
1002 411M1
1004
633B1
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633E1
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混3
1015 411E1 1014 411E1
全站仪配合RTK测图方法浅述
全站仪配合RTK测图方法浅述使用全站仪配合RTK进行全野外大比例尺带状地形图测图，可使外業测量工作变的轻松，减少外业工作量，缩短勘测周期，对带状线路测量的方法产生了巨大的变革，大大的提高了测量精度和效率。
随着RTK技术的发展针对RTK的信号中断、遮挡等问题将不断的被解决，例如天宝公司设计的R10GNSS智能接收机，其集成的xFill断点续测技术就能够有效的应对无线通信的中断，在通信连接中断期间，能够无缝的提供不间断的厘米级定位。
1 RTK数据的坐标转换1.1 GPSRTK技术的工作原理GPS RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。
它能够实时提供观测点在既定坐标系中的三维定位结果，测量精度精确到厘米。
GPS RTK定位系统主要包括流动站与基准站两部分。
通常在地势较高、视域开阔的高等级已知控制点上设置基准站，通过它将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，然后经基准站电台发射出去。
流动站GPS接收机再利用OTF（运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后以厘米级的精度计算出流动站的定位。
用户可以对观测点的数据观测质量以及基线解算结果的收敛情况进行实时观测，以观测点设定的精度直接计算观测时间，以提高工作效率。
1.2 坐标转换GPS全球卫星定位系统中设有一个WGS84地心坐标系统，而测绘单位通常采用参心坐标系统来测绘地形，GPS定位成果要应用与日常测绘工作，必须先进行数据转换。
确定整周未知数后，系统按单差观测方程就可以给出基线向量的解（ΔXij，ΔYij，ΔZij），其中i、j分别代表参考站和流动站。
基于对参考站地心坐标（ΔXi，ΔYi，ΔZi）的考量，流动站的瞬时地心坐标应为：Xj=Xi+ΔXij，Yj=Yi+ΔYij，Zj=Zi+ΔZij2 GPS-RTK碎步点数据的采集以往外业测量带状地形图时一般首先需要在测区建立图根控制点，然后再图根控制点的基础上进行全站仪或经纬仪配合小平板测图，随着电子技术的发展，外业测图发展到外业使用全站仪和电子地物编码，利用大比例尺软件来进行测图，无论如何都要求在测站上测量四周的地形地貌碎部点，且碎部点都必须与测站通视，并且要求至少2-3个人操作。
全站仪数字测图
1.器材与设备:
全站仪 1台 三脚架 1个 棱镜 2个 对中杆 2个 绘图板 1个
全站仪
绘图板
2.人员安排:观立绘测镜图员
员
员
3.仪器安置: 选取地面控制点3个，分别用于仪器设站点、定向点、检测点。
检测点
设站点
定向点
4.输入测站及定向（后视）坐标:
仪器与棱镜架设之后，首先输入测站点坐标，再瞄准后视棱 镜，输入后视坐标。
5.检测:
将第二个棱镜安置在检测点，瞄准棱镜，测量坐标。将测量 值与真值进行对比，误差小于2CM，即设置成功。
6.绘制草图: 绘制测区草图，并标注点号与属性。
7.采集碎部点坐标: 按点号顺序，依次采集各碎部点坐标，并存储在全站仪中。
碎部点
8.小结:
全站仪测图主要内容包括：仪器设备选取、人员安排、设 置测站、草图绘制、数据采集。其中仪器安置是测图的核心， 仪器要保证安置正确，坐标录入、检测均正确，才能进行数字 化测图。
谢谢观看
全站仪数字化测图
修改数字地面模型（修改三角网）
一、删除三角形 二、过滤三角形 三、增加三角形 四、三角形内插点 五、删三角形顶点 六、重组三角形 七、删三角网 八、修改结果寸盘 注意：修改了三角网后一定要进行此操作，否则修改无效。
绘制等高线
等高线的整饰 一、注记等高线 二、等高线修剪 三、切除指定二线间等高线 四、切除指定区域内等高线 五、等高线滤波 六、等高线局部替换
命令区要求“输入点”时，可以用鼠标左键在屏幕上直接 单击，为了精确定位，也可以输入实地坐标。
CA
S——加入实体属性
F——图形复制
RR——符号重新生成
H——线型转向
KK——查询坎高
X——多功能复合线
B——自由连接
AA——给实体加地物名
T——注记文字
屏幕右侧菜单“坐标定位 点号定位”
三、展点
主菜单“绘图处理 展 野外测点点号”下拉菜单
四、绘平面图
五、绘制等高线
绘制等高线及编辑步骤： 1、展高程点：主菜单“绘图处
理 展野外测点点号”下拉 菜单 命令区提示：注记高程点距离 （米）：直接回车，表示不对 高程点注记进行取舍，全部展 出来。输入距离则表示以该距 离进行取舍。
全站仪采集碎部点的测量方法
外业测绘时，将全站仪安置在测站点（控制点），经定向 后自动地同时测定角度和距离，按极坐标法计算出碎部点的坐 标和高程。 一、测区的划分 二、人员安排 注意：绘图员必须与测站保持良好的通信关系，使草图上的点 号与全站仪内存上的点号一致。 三、碎部点的确定 碎部点的选择应选择地物、地貌的特征点。
面图绘出来。
二）“坐标定位”作业流程
1、定显示区： 步骤与“点号定位”作业流程相同 2、选择坐标定位成图法：选择屏幕右侧菜单区之“坐标
怎么用全站仪测量数据绘图
怎么用全站仪测量数据绘图？绘制成图的具体步骤1.数据采集和输入按照草图法数字测图模式在野外采集了数据后，经过数据通讯将全站仪内存中的数据传输到计算机，生成数字成图软件格式的数据文件，就可以用CASS7.0成图软件在室内绘制地形图了。
2. 定显示区定显示区就是根据坐标文件中的最大最小坐标定出屏幕窗口的显示范围。
操作过程是先在绘图处理菜单中选择“定显示区”，之后便弹出图5.1所示的文件选择对话框，在此框中选择数据文件并按“打开”，即完成定显示区。
结果如图5.2所示图5.1坐标数据文件选取图5.2 定显示区结果3．展点：打开CASS，在标题栏中点击绘图处理，在其子目录中找到展外业测点点号，然后选择成图比例尺，然后选择坐标数据文件（图5.3所示），选取坐标数据文件并按“打开”键，便可在屏幕上展出野外测量的点号如图5.4所示。
图5.3 坐标数据文件选取图5.4 展点图4. 连线：即根据外业草图用CASS工具和符号把相连的点位连接起来，把测区地物地形如实的反映出来。
在连线过程中应当注意陡坎连接，陡坎连接后拟合时示坡线经常两边跑，为了解决这个问题我摸索出一个比较好的解决方法，即在连接陡坎时多点几个节点，特别是在坎拐弯和坎角，这样就能很好的控制示坡线的方向。
5．勾绘等高线：勾绘等高线有两种方法：（1）.CASS依据测点自动生成，在山区地貌不是十分复杂，地物不多的情况下比较实用，但是生成等高线后图形文件变的比较大，为后期处理带来许多不便，在微机配置不高的情况下一般不要用。
（2）手工绘制等高线:等高线在绘制时会自动拟合,线体有很多节点,在修改时非常麻烦。
我在绘图中探索出一个比较好的方法，使等高线修改变的非常简单。
方法如下：在绘制等高线时不要直接使用绘制等高线工具，而使用复合线工具来绘制等高线，因为复合线非常容易拉动修改。
在等高线绘制完后可以批量拟合复合线，然后把拟合后的复合线加注等高线属性即可。
这样画出的等高线套合的非常好，非常漂亮。
数字测图技术总结
数字测图技术总结碎部测量1.什么是地面数字测图？地面数字测图与常规测图相比具有哪些特点？何谓"一步测图法"地面数字测图是指对利用全站仪，GPS接收机等仪器采集的数据及其编码，通过计算机图形处理而自动绘制地形图的方法。
与常规测图相比，地面数字测图有以下特点：1. 大比例尺测图自动化：野外测量自动记录、自动结算处理，自动成图、绘图，并提供可供处理的数字地图。
效率高、劳动强度小。
2. 大比例尺测图的数字化：数字地形信息可以传输、处理和多用户共享；可自动提取点位坐标、距离、方位、面积等；可供工程CAD（计算机辅助设计）使用；可供GIS 建库使用，可绘制各类专题地图；可进行局部更新，保持地图的现势性。
3.模拟测方法的比例尺精度决定了图的最高精度。
数字地形图无损地体现了外业测量的精度：数字测图的测量数据作为电子信息，可自动传输、记录、存储、处理、成图、绘图，在这全过程中，原始测量数据的精度毫无损失，从而获得与仪器测量同精度的测量成果。
4. 地面数字测图的图根控制测量与碎部测量可同时进行，即在进行图根控制测量的同时，可在图根控制点上同步测量本站的碎部点，再根据图根控制点的平差后坐标，对碎部点坐标重新计算，以提高碎部点坐标的精度，而后进行计算机处理并自动生成图形（这种方法被称为"一步测图法"）。
5. 地面数字测图在测区内可不受图幅的限制，作业小组的任务可按河流、道路等自然分界线划分，以便于碎部测图，也减少了图幅接边问题。
6. 地面数字测图必须有足够的特征点坐标才能绘制地物符号；足够而又分布合理的地形特征点才能绘制等高线，因此，地面数字测图中直接测量碎部点的数目比传统测图有所增加，且碎部点（尤其是地形特征点）的位置选择尤为重要。
传统的测图作业步骤是先控制后碎部测量、先整体后局部。
数字测图可以采用同样的作业步骤，但依据数字测图的特点，图根控制测量与碎部测量可同步进行，称为"一步测量法"。
第二章 全野外数字化测图
第一节、数字测图的基本思想、特点
•
传统的地形测图（白纸测图）实质上是将测得的 观测值（数值）用图解的方法转化为图形。这一转化 过程几乎都是在野外实现的，即使是原图的室内整饰 一般也要在测区驻地完成，因此劳动强度较大；再则， 这个转化过程将使测得的数据所达到的精度大幅度降 低。特别是在信息剧增，建设日新月异的今天，一纸 之图已难载诸多图形信息；变更、修改也极不方便， 实在难以适应当前经济建设的需要。 数字测图就是要实现丰富的地形信息和地理信息 数字化和作业过程的自动化或半自动化。它希望尽可 能缩短野外测图时间，减轻野外劳动强度，而将大部 分作业内容安排列室内去完成。与此同时，将大量手 工作业转化为电子计算机控制下的机械操作，这样不 仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测精度。
数字测图的优点
• 2．图形数字化
• 用软盘保存的数字地（形）图，存储了图中具有 特定含义的数字、文字、符号等各类数据信息， 可方便地传输、处理和供、两点距离、方位以 及地块面积等，还可以供工程、规划、ＣＡＤ （计算机辅助设计）使用和供ＧＩＳ（地理信息 系统）建库使用。数字地图的管理，即节省空间， 操作又十分方便。
经纬仪视距高程法测定地形点高程时即使在较平坦地区06视距为150m地形点高程测定误差也达土006m而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增用全站仪采集数据测定地物点的误差在450m内约为士22mm测定地形点的高程误差在450m内约为士21mm若距离在300m以内则测定地物点误差约为士15mm测定地形点的高程误差约为士18mm
航片数据采集
•
涉及DEM数据采集的摄影测量采样方法包括等高线 法、规则格网点法、选择采样点、渐进采样法、剖面法、 混合采样法等，这些方法可以是人机交互的或自动化的。 沿等高线采样
试论全站仪在数字测图中的应用
【 关键 词】 全站仪 ； 测量原理； 城市数字测图 ； 误差
１ ． 全 站 仪 的 测 量 原 理
电子测距 技术 电子测距的基 本原理是利用 电磁波在空 气中传播 的速 度为 已知 这一特性 ， 测 定电磁波在被测距离 上往返传播 的时间来求得距离值 但是 ． 这种直接测距 的方法实现起 来非常 困难 ． 当我们要求 较高 的测 量精度 时， 对测量 时间的要求很 高． 这在实践过程 中是非常 困难 的。 因 此． 我们在 实际的测距过程 中可以根据此原理采取 改进的方法进行测 距 。在 实际过程 中主要用脉 冲法 ： 测距使用 的光源 为激光 器．它发射一束极 窄的光 脉冲射 向目标 ． 同时输 出一 电脉 冲信 号． 打开 电子 门让标准频率发生 器产 生的时标脉 冲通过并对其进行计 数 光 脉冲被 目 标反射后 回到发 射器 ． 同样产生 电脉 冲。 关 闭电子 门终止时标脉 冲通过 徕卡 Ｄ Ｉ ３ ０ ０ ０即是采用 了脉 冲法 的测距原理 ． 经过 技术革新 ． 脉冲法测距 的精 度得到 了极大地提 高 实践表明 ． 其测量精度并不低于相位法测距 的精度 。 基本测距原理 如 图一 所 示 ： 电子 测 角技 术 电子测角 ． 即角度 测量的数字 化 ． 也就是 自动数字显示 角度测量 结果 ． 其 实质是用 一套角码转换 系统来代替传统 的光 学读数系统 。目 前． 这套转换 系统有两类 ： 一类是采用编码度盘 的所谓 “ 绝 对法” 测角 ， 类是 采用光栅度盘 的所谓 “ 增量法 ” 测角
一
２ ． 全站仪与 Ｒ Ｔ Ｋ在 城 市测 量 中 的应 用
为能够满足城市测量 的需求 ．以及在短时间内完成作业任务 ． 使 用 Ｒ Ｔ Ｋ ＋ 全站仪可 以满足这些需求 ． 并且能够保持更好 的精 度 城市 中高等级控制点距离远 、 不通视 ， 普通等级点城市中破坏大 、 测量过程 中通视不方便（ 车、 人容易阻挡视线） 。 完全利用全站仪耗时 间、 耗人力 ， 无 法快速测量。利用 Ｒ Ｔ Ｋ ＋ 全站仪 的方 法可以很好的解决这些 问题。 在测 区范围内利用 Ｒ Ｔ Ｋ布 设控制点 、在 Ｒ Ｔ Ｋ不容 易到 达或局 限性 较 大 的地 方可在 附近布设控 制点在利用 全站仪进 行测量 ． 这样 可以 快 速完成各种测量 任务切精度也 可保证 在西北 民族大学 的测 量任 务中， 由于测 区地形 复杂 、 控 制点离 测区较远 、 恢复点 附近高层建 筑 物 多。使用 了该方法进行 楼点位恢复作 业。 在通过 Ｒ Ｔ Ｋ测 量中在受 干扰较大 的点位上 ． 采取在其附近布设控制点然后利用全站仪进行了 点位恢复 ． 在开 阔区域附近直接利用 Ｒ Ｔ Ｋ进行 了点位 的恢复。 然后又 直 接利用全站仪布导线在放点的方法进行了作业 在完成测量任务后 对少 数点利用静态 Ｇ Ｐ Ｓ 接受 机进行了长大 ６ ０ 分钟的复测 ． 结果 表明 利用 Ｒ Ｔ Ｋ ＋ 全站仪 的方法所放 点位精度 优于全站 仪布导线放点 位的 精度 。 ３ ． 全 站 仪在 测 图 点位 中误 差 分 析 测 角误 差分 析 检验合格 的全站仪水平角观测的误差来源主要有 ： 仪器本身 的误差（ 系统误差１ 。这种误差一般可采用适 当的观测方 法来 消除或减低其影 响 ．但在全站仪 测图中对角度 的观测 都是半测 圆。 因此 ， 这里还是要考虑其对测角精度的影响。 在今 后的若干年 内 ．仪器 的开发 和使 用将主要表现在 软件 技术 中 在来全站仪的发展 可能将有 以下 突破 。 （ １ ） 仪器采集数据的能力将 加强 。 （ ２ ） 仪器 的 自 我诊断和改正能力将进一步完善 ． 观测数据 的精度 将进一步提高 （ ３ ） 仪器 的实时处理数据的能力将提高 ． 内置应用程序 将增 多。 （ ４ ） 系统集成 将受到开发者 和使用者 的关注 。 （ ５ ） 仪器间的数 据直接交换和共享将成为现实 ． 内业工作将 更多的在观测的同时予以
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A、B两点间的高差：
hAB D tan i v
hAB S sin i v
i
B点的高程：
HA
H B H A hAB
Dtanα
α
A D
大地水准面
v
B hAB
HB
➢ 坐标测量程序
2.3 全站仪地面数字测图
➢ 原理
利用全站仪提供的坐标测量功能在测站点上采 集测站附近碎部点的三维坐标，然后经通讯接 口将采集数据传输至计算机中，最终借助数字 制图软件实现数字地形图的机助成图
线性CCD阵列 ATR照准红外光发射
➢ 自动补偿系统
➢ 操作面板
➢ 存储器
➢ 通讯接口
微处
➢ 机载软件
理器
2.2.3 基本操作与使用
➢ 仪器安置 ➢ 角度测量 ➢ 距离测量 ➢ 坐标测量
2.2.3 基本操作与使用
➢ 仪器安置
激光对中 电子整平
2.2.3 基本操作与使用
➢ 角度测量 ➢ 距离测量
α'AB
1
O yA
yB
y
α AB
α α
' '
AB AB
180 180
2 3
A、B两点间的平距：
α' AB 360 4
DAB (xB xA)2 (yB yA)2
坐标反算原理
坐标方位 角
（°） 0～90
90～180
180～270
270～360
所在象限
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
公式
′ αAB= α AB ′ αAB= α AB+180 ′ αAB= α AB+180 ′ αAB= α AB+360
坐标增量
⊿x
⊿y
＋
＋
－
＋
－
－
＋
－
坐标正算原理
A、B两点间的坐标增量：
xAB xB xA DAB cos AB
yAB yB yA DAB sin AB x
B点的坐标：
xB xA xAB yB xA xAB
yDAB A
O yA
yB
y
三角高程测量原理
➢ 主要技术指标
测角精度 测角中误差 (5〞) 测距精度 测距中误差 (5+5ppm)
2.2.1 全站仪概述
2.2.2 全站仪构造与特点
➢ 电子测角系统
电子度盘
编码度盘 光栅度盘
测角原理
绝对式 → 编码度盘 增量式 → 光栅度盘 动态式 → 光栅度盘
2.2.2 全站仪构造与特点
➢ 光电测距系统
全站仪地面 数据采集
数据传输
机助成图
2.3 全站仪地面数字测图
➢ 作业模式
测记法模式
外业仅采集坐标，内业成图，需绘制草图
编码法模式
外业采集坐标的同时采集编码和拓扑信息，以期提高 内业成图自动化
电子平板模式
野外实时成图
2.3 全站仪地面数字测图
➢ 特点
外业数据采集数字化、自动化、高精度 图根控制测量和碎部测量一体化 地形图测绘以测站/文件/自然测区为单位 内业成图机助制图
处理成果
碎部点坐标 (XB,YB,HB)
已知数据
测站点坐标 (XO,YO,HO) 定向点坐标 (XA,YA,HA)
测站O
坐标反算原理
A、B方向的坐标方位角： x
α ' AB
arc tan Δy AB Δx AB
arc tan yB y A xB xA
y AB
B
xB xA
xAB AB DAB A
载波
IR红外测距（砷化镓发光二极管） RL激光测距（氦氖激光器/砷化镓发光二极管）
合作目标
标准棱镜、三（多）棱镜、360棱镜、反射片
测距原理
脉冲式、相位式
模式
精测、粗测、跟踪
2.2.2 全站仪构造与特点
➢ 光电测距系统
同轴望远镜
激光测距发射
红外光测距发射 光电接收
反射棱镜
物镜
内光路马达及滤光片 目镜
2.2 全站仪及其应用
2.2.1 概述 2.2.2 基本构造与特点 2.2.3 基本操作与使用
2.2.1 全站仪概述
➢ 发展
光电测距仪+光学经纬仪的构架 电子经纬仪替代光学经纬仪 半站仪（光电测距仪+电子经纬仪） 全站仪的产生
➢ 在微处理器的集中控制下，集测量数据采集与 数据处理与一体的高科技的光机电测绘仪器。
➢ 坐标测量原理
后视点A
观测数据
定向方向水平度盘读数HOA
仪器高i、棱镜高v
碎部方向水平度盘读数HOB 碎部方向竖直度盘读数VOB 碎部方向斜距SOB
碎部点P
中间数据
定向方向坐标方位角a OA 碎部方向坐标方位角a OB 碎部方向竖直角α 、平距DOB 坐标增量（∆XOB, ∆YOB ）、高差hOB