数字测图原理及方法
(完整word版)数字测图原理与方法
数字测图原理与方法一、比例尺的概念及比例尺的分类。
比例尺：图上长度与相应的实地水平长度之比，称为该图的比例尺。
比例尺的分类①小比例尺：1:25万、1:50万、1:100万②中比例尺：1:2.5万、1:5万、1:10万③大比例尺：1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:1万二、白纸测图与数字测图的基本概念。
(1)白纸测图：传统的地形测量是利用测量仪器对地球表面局部区域内的各种地物、地貌（总称地形）的空间位置和几何形状进行测定，以一定的比例尺并按图式符号绘制在图纸上，即通常所称的白纸测图。
(2)数字测图：广义地讲，生产数字地图的方法和过程就是数字测图。
数字测图实质上是一种全解析机助测图方法。
它以计算机为核心，在相关输入输出设备的支持下，对地形空间数据进行采集、存贮、处理、输出和管理。
三、什么是大比例尺数字地图？贮存在数据载体(磁带、磁盘或光盘)上的数字形式的大比例尺地图。
四、大比例尺数字地图的特点。
（1）以数字形式表示地图的内容。
（2）具有良好的现势性。
（3）以数字形式贮存的1:1的数字地图，不受比例尺和图幅的限制。
（4）具有较高的位置精度且精度均匀。
（5）为与空间位置有关的信息系统提供基础数据。
（6）地图的建立需要较大的费用和较长的时间。
（7）读写需要相应的软硬件的支持。
五、数字测图技术特点。
（1）精度高（2）自动化程度高、劳动强度小（3）更新方便、快捷（4）便于保存与管理（5）便于应用（6）易于发布和实现远程传输六、数字测图系统的工作过程及作业模式。
数字测图（digital surveying and mapping，简称DSM）系统是以计算机为核心，在外连输入输出设备硬、软件的支持下，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。
大比例尺数字测图分为三个阶段：数据采集、数据处理和地图数据的输出。
广义地理解数字测图系统:采集地形数据输入计算机，由机内的成图软件进行处理、成图、显示，经过编辑修改，生成符合国标的地形图，并控制数控绘图仪出图。
数字测图原理与方法
数字测图原理与方法数字测图是一种利用数字技术对地理空间信息进行测量和表达的方法，它是地理信息系统（GIS）和遥感技术的重要组成部分，也是现代测绘学的发展方向之一。
数字测图的原理和方法对于地理信息的获取、处理和应用具有重要意义，下面将介绍数字测图的原理和方法。
首先，数字测图的原理是基于地理空间数据的数字化表示和处理。
地理空间数据是指地球表面上各种自然和人文现象的地理位置和属性信息，包括地形、地貌、地物、土地利用、交通网络等。
数字测图的原理是将地理空间数据以数字方式进行表示和存储，通过数字化的手段进行测量、分析和表达，以实现对地理空间信息的有效管理和利用。
其次，数字测图的方法包括地理信息获取、数据处理和空间分析三个方面。
地理信息获取是指通过遥感技术、全球定位系统（GPS）等手段获取地理空间数据，包括影像数据、地面控制点、地物属性等；数据处理是指对获取的地理空间数据进行预处理、配准、拼接等操作，以获取高质量、一致性的地理信息数据；空间分析是指对处理后的地理信息数据进行空间关系分析、空间模型构建、地理空间数据可视化等操作，以实现对地理空间信息的深度挖掘和应用。
最后，数字测图的应用领域包括地理信息系统、城市规划、资源环境管理、农业生态等多个领域。
在地理信息系统中，数字测图可以实现对地理空间数据的管理、查询、分析和可视化展示；在城市规划中，数字测图可以为城市规划设计、土地利用规划、交通规划等提供空间数据支持；在资源环境管理中，数字测图可以为资源调查、环境监测、灾害风险评估等提供空间信息支持；在农业生态领域，数字测图可以为土地利用规划、农田水利管理、生态环境保护等提供空间数据支持。
总之，数字测图的原理和方法是地理信息科学和技术的重要组成部分，它对于地理空间信息的获取、处理和应用具有重要意义。
通过对数字测图的原理和方法的深入理解和应用，可以更好地实现对地理空间信息的有效管理和利用，推动地理信息科学和技术的发展，为经济社会发展和生态环境保护提供更好的支持和服务。
数字测图原理与方法知识点
第一章数字测图概述1、什么是模拟测图、数字测图？模拟测图：是野外采集数据（角度、距离、高程等），室内或现场计算处理绘制地形图。
数字测图：以计算机为核心在外连输入输出设备硬、软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理。
3、简述数字测图的基本成图过程：采集地形数据、处理、编辑、成图、显示、生成符合国际的地形图、并控制数据绘图仪出图。
4、数字测图需解决那些问题？首要任务：自动绘制地图图形1.使采集的图形信息和属性信息为计算机识别。
2.由计算机按照一定的要求对这些信息进行一系列的处理。
3.将经过处理的数据和文字信息转换成图形，由屏幕输出或绘图仪输出各种所需的图形。
4.按照一定的要求自动实现图形数据的应用问题。
尤其是满足GIS 的需要。
最终目的：实现测图与设计管理的一体化、自动化。
5、目前我国数据采集方法主要有哪些？野外数据采集、原图数据采集6、数字测图和地理信息系统的关系？7、何谓第一手数据、第二手数据？第一手数据：主要利用测量仪器进行野外数据采集第二手数据：利用现有的数据或者图纸、航片等。
8、阐述数字化测图未来的发展a、成图手段多样化b、全站仪自动跟踪测量模式c、GPS测量模式d、3s集成模式9、数字化测图的作业模式：1、数字测记法2、电子平板法3、业内数字化10、“草图法”成图“草图法”根据作业方式不同，分为“点号定位”、“坐标定位”和“编码引导”几种作业流程。
第2章数字测图系统软硬件1、简述数字测图系统的组成采集、输入、存储、管理、计算、输出2、全站仪主要由哪几部分组成及全站仪的分类？由两大部分组成：采集数据设备、过程控制设备。
分类：积木式、整体式3、在全站仪技术指标中3+2ppm*d，各个参数的意义？3代表仪器的固定误差，ppm是百万分之(几)的意思,D是全站仪或者测距仪实际测量的距离值,单位是公里4、简述红外线测距仪原理不利用时间，利用红外线载波相位的相位差来计算距离。
数字测图原理及方法
7.1 碎部测图方法
• 4 数字测图
• 广义的数字测图主要包括：地面(野外)数字测图、地图数字化成图、摄影 测量和遥感数字测图。
• 狭义的数字测图指地面数字测图。 ——地面数字测图 • 依据采集数据的手段不同，分为：
– 地面数字测图（野外数据采集）
• 全站仪测量模式：用全站仪进行实地测量，将野外采集的数 据自动传输到内存、电子手簿、掌上电脑或便携机内记录， 利用数字测图软件自动生成数字地图，并控制绘图仪自动绘 制地形图。
数字测图原理及方法
7.1 碎部测图方法
——地形图的拼接方法
拼接时用宽5.6cm的透明纸蒙在左图幅的接图边上，用铅笔把坐 标格网线、地物、地貌描绘在透明纸上，然后再把透明纸按坐标 格网线位置蒙在右图幅衔接边上，同样用铅笔描绘地物和地貌； 当用聚脂薄膜进行测图时，不必描绘图边，利用其自身的透明性， 可将相邻两幅图的坐标格网线重叠；若相邻处的地物、地貌偏差 不超过规定的要求时，则可取其平均位置，并据此改正相邻图幅 的地物、地貌位置。
仙台镇南 第三小学
小庙村
热电厂 10.0-21.0
测 绘 机 关 全 称 10.0
21.0
1988年5月 测图。
任意直角坐标系，坐标起点以 为原点起算。
1985年国家高程基准，等高距1m。 1993年图式。
1:1000
数字测图原理及方法
密级
22.0 10.8
附 注 ：
10.0 22.0
测量员 绘图员 检查员
4) 用个圆量角器和直尺，按极坐标法将碎部点图解展绘至图纸上，并 注记该点高程值。
5) 重复2-4步骤，测给其它碎部点。 仪器搬至其它控制点上后，应复测上一测站所测的若干碎部点，检查确 认无误后，再在新测站上开始测绘。
数字测图原理与方法分解
1.参考椭球定位确定参考椭球面与大地水准面的相关位置，使参考椭球面在一个国家或地区范围内与大地水准面最佳拟合，称为参考椭球定位。
在一个国家适合地点选定一地面点P 作为大地原点，并对该点进行精密天文测量和高程测量。
将P点沿铅垂线方向投影到大地水准面上得到P’点，设想大地水准面与参考椭球面在P’点相切，椭球面上P’点的法线与该点对大地水准面的铅垂线重合，令椭球短轴与地球自转轴平行，其赤道面与地球赤道面平行。
这样的定位方法实际上可用三个要求表示：大地原点上的大地经度和纬度分别等于该点上的天文经、纬度；由大地原点至某一点的大地方位角等于该点上同一边的天文方位角；大地原点至椭球面的高度恰好等于其至大地水准面的高度。
这样的定位方法称为单点定位法。
2.国家统一坐标我国位于北半球，在高斯平面直角坐标系内，X坐标均为正值，而Y坐标值有正有负。
为避免Y坐标出现负值，规定将X坐标轴向西平移500km，即所有点的Y 坐标值均加上500km。
此外，为便于区别某点位于哪一个投影带内，还应在横坐标值前冠以投影带带号。
这种坐标称为国家统一坐标。
例如，P点的坐标Xp=3275611.188m；Yp= -276543.211m，若该点位于第19带内，则P点的国家统一坐标表示为：xp=3275611.188m，yp=19223456.789m3.我国的高程基准青岛验潮站1950-1956年间的验潮结果推算了黄海平均海面，称为“1956年黄海高程系”，青岛水准原点高程为72.289m，1952-1979年的验潮结果确定新的黄海平均海面，称为“1985国家高程基准”，青岛青岛水准原点高程为72.260m。
4.一二等水准测量使用尺长更稳定的铟瓦水准尺，这种水准尺的分划是漆在铟瓦合金带上，铟瓦合金带则以一定的拉力引张在木质尺身的沟槽中。
这样铟瓦合金带的长度不好受木质尺身伸缩变形的影响。
铟瓦水准标尺的分格值有10mm和5mm两种。
分格值为10mm的铟瓦水准标尺，它有两排分划，尺面右边一排分划注记从0~300cm，称为基本分划，左边一排分划注记从300~600cm，称为辅助分划。
数字测图原理与方法
数字测图原理与方法数字测图是一种通过数字化设备对实际物体进行测量和记录的技术，它在地理信息系统、工程测量、地质勘探等领域有着广泛的应用。
数字测图的原理和方法对于提高测绘精度、简化测量流程、提高工作效率具有重要意义。
本文将就数字测图的原理和常用方法进行介绍。
一、数字测图的原理。
数字测图的原理是利用数字化设备对实际物体进行采集和记录，通过对采集到的数据进行处理和分析，最终生成数字化的地图或图像。
数字测图的原理主要包括数据采集、数据处理和数据输出三个环节。
1. 数据采集。
数据采集是数字测图的第一步，主要通过全站仪、GPS定位仪、激光测距仪等设备对实际物体进行测量和采集。
采集到的数据包括坐标、高程、角度等信息，这些数据是数字测图的基础。
2. 数据处理。
数据处理是数字测图的核心环节，主要包括数据编辑、数据配准、数据融合等步骤。
通过对采集到的数据进行处理，可以消除误差、提高精度，最终得到准确的数字化地图或图像。
3. 数据输出。
数据输出是数字测图的最后一步，通过打印、输出文件等方式将处理好的数字化地图或图像呈现出来，以便后续的应用和分析。
二、数字测图的方法。
数字测图的方法包括全站仪测量法、GPS定位法、激光测距法等多种技术手段，下面将对其中几种常用的方法进行介绍。
1. 全站仪测量法。
全站仪是一种综合了测角、测距、测高等功能的测量仪器，通过全站仪对地物进行测量，可以得到高精度的三维坐标信息。
全站仪测量法在工程测量、地质勘探等领域有着广泛的应用。
2. GPS定位法。
GPS定位法是利用全球卫星定位系统对地物进行定位和测量的方法，通过GPS定位仪可以实现对地物位置的快速准确测量，适用于大范围地物的测量和监测。
3. 激光测距法。
激光测距法是利用激光测距仪对地物进行距离测量的方法，通过激光测距仪可以实现对地物距离的快速高精度测量，适用于复杂地形和难以接近的地物测量。
以上介绍了数字测图的原理和常用方法，数字测图技术的不断发展将为各行各业带来更多的便利和可能，希望本文能对数字测图技术的学习和应用有所帮助。
数字测图数据采集原理
数字测图数据采集原理
数字测图数据采集是通过使用数字测图仪器和相关技术，获取并记录物体在图像中的尺寸和位置信息的过程。
具体的原理如下：
1.图像采集：通过数字相机或者扫描仪等设备，将物体的图像转换为数字图像。
数字图像通常由像素组成，每个像素代表图像上的一个点，保存有该点的颜色信息。
2.标定：在采集图像之前，需要对测图仪器进行标定。
标定是确定图像中每个像素点与实际长度的对应关系。
一般通过在相机视野中放置已知尺寸的标尺或标准物体，利用相机参数和几何计算，来建立图像像素与实际尺寸之间的映射关系。
3.图像处理：对采集到的数字图像进行预处理，包括去噪、增强对比度等操作。
目的是提高图像质量，提取出物体的边缘和轮廓等重要特征信息。
4.特征提取：利用图像处理算法，对图像进行分析和处理，提取出物体的尺寸和位置信息。
常见的方法有边缘检测、模板匹配、形态学处理等。
5.数据记录：将提取出的物体尺寸和位置信息记录下来，并与图像进行关联。
这些数据可以保存在计算机中，以便进行后续处理和分析。
总之，数字测图数据采集是通过图像采集、标定、图像处理、
特征提取和数据记录等步骤，获取并记录物体在图像中的尺寸和位置信息的过程。
这些数据可以用于工程测量、机器视觉等领域中的精确测量和分析。
数字测图原理与方法课件
方 大地纬度 过地面某点的椭球面法线与赤道面的夹角，称为该点的大地纬
法 度，用B表示。
规定：从赤道面起算，由赤道面向北为正，从 0°到90°， 称为北纬；由赤道面向南为负，从 0°到90°，称为南纬。
大地高 P点沿椭球面法线到椭球面的距离H，称为大地高， 从椭球面起算，向外为正，向内为负。
图2-4
第2章 测量基本知识 2.2 测量常用坐标系和参考椭球定位
第2章 测量基本知识 2.1 地球形状和大小
2.1.1.2 铅垂线
数 字 测 图 原
地球表面任一质点，都同时受到两个作 用力： 其一是地球自转产生的惯性离心力； 其二是整个地球质量产生的引力。 这两种力的合力称为重力。
理
重力的作用线又称为铅垂线。铅垂
与
线是测量外业所依据的基准线。
方
图2-1
法
2.1.1.3 水准面
原
图。这种测图方法的实质是图解法测图，在测图过程中，数字的精度由于刺点、绘图、
理
图纸伸缩变形等因素的影响会大大降低，而且工序多、劳动强度大、质量管理难。
与
图解法测图的最终成果是地形图，图纸是地形信息的惟一载体。
方
广义的数字测图包括：利用全站仪或其它测量仪器进行野外数字化测图；利用手扶
法
数字化仪或扫描数字化仪对纸质地形图的数字化；以及利用航摄、遥感像片进行数字化
2.2.1.2 空间直角坐标系
数 字 测 图 原
以椭球体中心O为原点；起始子午面与赤 道面交线为X轴；赤道面上与X轴正交的方 向为Y轴；椭球体的旋转轴为Z轴；构成右 手直角坐标系O-XYZ。在该坐标系中，P点 的位置用x，y，z表示。
理 2.2.1.3 WGS-84坐标系
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a1
v1 l1
b1
i
A
1 h2
D1 D2
数字测图原理及方法
a2
v2 l2
b2
2
h2
4.2光学视距法测距
2) 视准轴倾斜时的视距公式
E M O l
F
N
2
2
视距尺不垂直于视准 轴的改正视距改斜距
倾斜距离改化为水平距离
MEO 90 1 90
2
NFO 90 1 90
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
2）相位式测距仪的基本测距公式
由于
则： D
c
t
(
N
2f)＝t2D（，N所＋以tN）2N2f
式中
2f
N＝
2
2 ，
0
N
2
N
1
D
D
2
往程
返程
数字测图原理及方法
N 2
4.3电磁波测距
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
光电测距的种类
电磁波测距仪按采用的载波的不同，可分为：
• 光电测距仪(激光测距仪, 红外测距仪) ； 微波测距仪
• 根据测定时间 t 的方法不同，分为： 脉冲式测距仪；相位式测距仪
• 电磁波测距仪按测程来分，可分：
• 短程 (3km 内）；中程（ 3km至15km）； 远程（15km以上）
当N = 0时，D有唯一解。 D C
令 C
2 2 2 f 2
2f
称为测尺长度
则 D 2
C C0 3105 km / s
可见，要 N = 0，则必须选用较长的测尺长度即较低的测尺 频率。取
可求出测尺长度相应的测尺频率，由于仪器的测相系统成在 测相误差，其值一般达 103
N1 0.832 N 2 0.679
D 678.23m
例：欲使某相位测距仪的测程达到10km,测距精度达到1mm，
问需多少个光尺？它们的频率分别为多少？
1）相位法测距仪的工作基本原理 将返程的正弦波以棱镜站为中心对称展开后的图形：
数字测图原理及方法
2N
4.3电磁波测距
由光源发出的光通过调制器调制后，成为光强随高频信 号变化的调制光，射向测线的另一端的反射镜，同时调制光 另一部分送入相位计作为参考信号。射向反射镜的调制光被 反射后，被接收器接收，然后由相位计将参考信号和接收信 号进行比较，并由显示器显示出调制光在被测距离上往返传 播所引起的相位移 。
精度： 103
测尺频率f 15MHz 1.5MHz 150kHz 15kHz 1.5kHz 测尺长度u 10m 100m 1km 10km 100km 精 度 1cm 10cm 1m 10m 100m
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
相位式测距仪
N 值的确定
例： u1 10m u2 1000m、测距电仪磁的波精度测：距m仪D 的 种(类a 及10精6度 bD)
式中：mD — 测距中误差，单位为mm； a — 固定误差，单位为mm； b — 比例误差； D — 以km为 单位的距离。
RED mini短程红外测距仪的精度为
mD (5mm 510 6 D)
它对测距精度的影响将随测尺长度的增大而增大。
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
如何解决扩大测程和提高精度的矛盾呢？
采用一组测尺来组合测距，以短测尺（频率高的调制波，又称精 测尺）保证精度 ，以长测尺（频率低的调制波，又称粗测尺）保
证测程。这样就解决了多值解的问题。
C0
2f
C0 3105 km / s
视距测量是利用视距丝
配合标尺读数来完成的。
视距丝 望远镜十字丝环
数字测图原理及方法
4.2光学视距法测距
1) 视准轴水平时的视距公式
内调焦望远镜
物镜
G
Q
l
F1
O
仪 器 中 心
f2
F2 N
分十 划字 板丝
m q p' P
M
f1
S
S
f1 f2 b l
p f2
f1
数字测图原理及方法
g
a
b
S Kl 100l
b b b
4.2光学视距法测距
1) 视准轴水平时的视距公式 对于倒像望远镜：下丝在标尺上的读数为a，
上丝在标尺上的读数为b，
固定值 （约34°23′）
视距间隔 l（l=a-b），
则水平距离D有： D1 D2 K l1 l2 通常情况下k=100
4.1钢尺量距
3) 倾斜改正
当Ｌ为斜距时应换算成平距d，则倾斜改正值为：
lh d l (l 2
将上式
(1
h2 l2
)
1 2
1
h2 ) 2 l l(1
项展开成级数：
h2 l2
1
)2
l
Ｌ
lh
l (1
h2 2l 2
h4 8l 4
) 1
•钢尺量距 •光学视距法 •电磁波测距 •GPS测距
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
工具:钢尺、测钎、标杆、垂球
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
•1 外业测量
• 当直线距离超过一个尺段时，需进行直线定线.
A
B
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
2) 经纬仪定线
将经纬仪安置于A点，瞄准B点，然后在AB的视 线上用钢尺量距，依次定出比钢尺一整尺略短的尺 段端点1，2，…。在各尺段端点打入木桩，桩顶高 出地面5cm～10cm，在每个桩顶刻划十字线，其中 一条在AB方向上，另一条垂直AB方向，以其交点作 为钢尺读数的依据。
将电磁波作为载波进行距离测量，其公式为： D 1Ct 2
式中C：电磁波在大气中的传播速度，它根据观测时的 气象条件来确定；
t ： 电磁波在被测距离上往返传播时间。 由于 C可以根据电磁波在真空中的传播速度C0来精确推求，所以， 只要设法测定时间 t 便可以求出待测距离D。 电磁波测距仪的优点： 1、测程远、精度高。 2、受地形限制少等优点。 3、作业快、工作强度低。
h2 2l
h4 8l 3
取第一项
lh
h2 2l
每一尺段改正后的水平距离为： d l ld lt lh
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
用一般的量距方法，量距精度只达到
1 1000
~
1 5000
用精密方法量距，精度达到：
1~1 10000 40000
数字测图原理及方法
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
2 丈量距离的成果整理
精密量距结果应进行以下三项改正
1) 尺长改正
l ld l0 l
2) 温度改正
lt (t t0 )l
l — 全长改正数 l0 — 名义长度 l0 — 任一尺段
α — 钢尺膨胀系数
t — 丈量时温度
t0 — 标准温度
数字测图原理及方法
当距离D为0.6km时，测距精度是mD=±5.8mm。 (106通常写作ppm)
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
3、 脉冲式光电测距仪的原理
脉冲式光电测距仪是将发射光波的光强调制成
一定频率的尖脉冲，通过测量发射的尖脉冲在待测
距离上往返传播的时间来计算距离。
t2D qT0
q f0
f0 ：脉冲的振荡频率
• 电磁波测距仪按载波数来分，可分： 单载波； 双载波； 三载波；
• 电磁波测距仪按发射目标来分，可分：
• 无反射目标；有反射目标（反射镜）；有源反射器（应答机）
• 根据测距的精度不同，电磁波测距仪又分为：
一级：一公里测距中误差（精度）小于等于5mm；
二级：一公里测距中误差（精度）大于5mm小于等于10mm；
q：计数器计得的时钟
脉冲个数
计数器只能记忆整数个时钟脉冲，不
足一周期的时间被丢掉了。测距精度较
低，一般在“米”级，最好的达“分米” 级。
数字测图原理及方法
脉冲测距原理图
4.3电磁波测距
4、相位式光电测距仪的原理
相位式光电测距仪是将发射光强调制成正弦波的形式，通过测量正弦光波在 待测距离上往、返传播的相位移来解算时间。从而求得距离。
推导过程:调制光全程的相位变化为：
N 2
（1）
而调制光在测线上往返传播的时间为：
t
2f
（2）
则用相位表示的测距公式为：
D 1Ct 1C
2
2 2f
D 2 2
（3）
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
将 （1）式代入（3）式，可得：
D (N )
2
2
（4）
从图可以看出：
D 1 (N )
2
（5）
比较（4）式和（5）式得：
2
在相位式测距中的相位计只能测定全程相位移尾数 ，
而无法测定整周期数 N，（4）式有多值解。
数字测图原理及方法
4.3电磁波测距
3）确定N值的方法
K
1 D平均 D往 D返
平坦地区钢尺量距相对误差不应大于1/3000
数字测图原理及方法
4.1钢尺量距
倾斜地面丈量