数字测图系统

第二章 数字测图系统 2.2.1、数字测图系统概念 数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、处理、绘图、输出、管理的测绘系统。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出三部分组成。 第二章 数字测图系统 地 形 数 据 采 集 输 入（ 硬 、 软 件 ） 数 据 处 理与 成 图（ 硬 、 软 件 ） 成 果 与 图形 输 出（ 硬 、 软 件 ） 数字测图系统根据不同角度的分法： 1、按输入方法分：原图数字化数字成图系统、航测数字成图系统、野外数字测图系统、综合采样（集）数字测图系统等 2、按硬件配置分：全站仪配合电子手簿测图系统、电子平板测图系统等 3、按输出成果内容分：大比例尺数字测图系统、地形地籍测图系统、地下管线测图系统、房地产测量管理系统、城市规划成图管理系统等。 2.2.2、系统组成 数字测图系统需有一系列硬件和软件组成。用于野外采集数据的硬件设备有全站式或半站式电子速测仪；用于室内输入的设备有数字化仪、扫描仪、解析测图仪等；电子手簿、卡用于记表数据；用于室内输出的设备主要有磁盘、显示器、打印机和数控绘图仪等；便携机或微机是数字测图系统的硬件控制设备，既用于数据处理，又用于数据采集和成果输出。 软件：控制测量计算软件、数据采集和传输软件、数据处理软件、图形编辑软件、等高线自动绘制软件、绘图软件及信息应用软件等。 在计算机自动化成图过程中，主要采用野外数据采集然后由计算机自动进行数据处理，而随着计算机的袖珍化和软件功能的内外业一体化，内外业设备已没有明显的界限。 电子平板全站仪GPS-RTK数字化仪扫描仪立体坐标量测仪解析测图仪PC卡电子手簿成图软件计算机存储器显示屏打印机绘图仪数字测图系统综合框图 数字测图系统内外业设备主要组成 硬件设备一：地面测量仪器：获取地面信息的基本设备。电子速测仪（全站仪）、经纬仪、测距仪等。目前一些传输的机助成图系统都适用各种地面测量仪器进行采集，如CASS系统设有速测仪、经纬仪加测距仪、视距、量距等各种采集模式，能充分的利用现有的仪器设备。 全 站 仪 徕卡 南方 硬件设备二：电子计算机 ：进行数据采集、储存、处理的基本设备。外业数据采集所用的计算机要求计算机袖珍化，便于野外携带和使用。内业处理所用的计算机一般采用微型计算机，要求计算机有足够的贮存容量和运算速度。 硬件设备三： 图形输入设备 用于将地图几何图形转换为数据的专用设备。手扶跟踪式直角坐标数字化仪：操作简单、价格低，其图形输入的精度能够满足地图精度的要求。自动扫描数字化仪(亦称扫描仪)： 速度快，但由于其精度和矢量化等问题，在精度要求较高的大比例尺成图方面，还有待进一步研究。 硬件设备四：图形输出设备：实施制图数据到图形的设备。 打印机：具有图形输出速度快的特点，虽然打印的图形不精致，但能为制图人员提供概略的样图以供检查。 图形显示器：通常把它归属于计算机设备，而不是一个单独的图形输出设备。 自动绘图仪：种类很多，功能各异，没有严格的分类标准。有喷墨式、激光式。2、系统组成 2.2 全站型电子速测仪全站型电子速测仪，简称全站仪，它是一种可以同时进行角度测量和距离测量，由机械、光学、电子组件组合而成的测量仪器。全站仪实时计算并显示出所需测量成果：方位角、平距、高差或点的三维坐标等。 全站仪主要精度指标 全站仪主要精度指标是测距精度和测角精度，测距精度分为固定误差和比例误差。例：拓普康GPT-3102N全站仪的标称精度为：测角精度=2；测距精度=（2+210Dmm） 全站仪的结构 1、电子测角系统（编码度盘测角、光栅度盘测角） 2、光电测距系统（电磁波测距） 3、微型计算机系统 4、其他辅助设备 全 站仪 的测 角原 理 静 态 度 盘 测 角动 态 度 盘 测 角 编 码 度 盘 测 角光 栅 度 盘 测 角 2.2.2.2全 站 仪 的 测 距 原 理测距仪反射器发射波接收波 电 磁 波 测 距 是 通 过 测 定 电 磁 波 束 在 待 测 距 离上 往 返 传 播 的 时 间 t 2D离 来 计 算 待 测 距 离 的 ， 电磁 波 测 距 的 公 式 212 DD c t 2Dt 全 站 仪 的 分 类积木式（Modular），也称组合式，它是指电子经纬仪和测距仪可以分离开使用，照准部与测距轴不共轴。作业时，测距仪安装在电子经纬仪上，相互之间用电缆实现数据通讯，作业结束后卸下分别装箱。这种仪器可根据作业精度要求，用户可以选择不同测角、测距设备进行组合，灵活性较好。整体式（integrated），也称集成式，它是将电子经纬仪和测距仪融为一体，共用一个光学望远镜，使用起来更方便。 常见的有日本（SOKKIA）SET系列、拓普康（TOPOCON）GTS系列、尼康（NIKON）DTM系列、瑞士徕卡（LEICA）TPS系列，我国的NTS和ETD系列。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型、马达驱动型等 等各种类型的全站仪，使得这一最常规的测量仪器越来越满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。 全站仪的特点1、仪器操作简单，高效。全站仪具有现代测量工作所需的所有功能。2、快速安置：简单地整平和对中后，仪器一开机后便可工作。仪器具有专门的动态角扫描系统，因此无需初始化。关机后，仍会保留水平和垂直度盘的方向值。电子“气泡”有图示显示并能使仪器始终保持精密置平。3、适应性强：全站仪是为适应恶劣环境操作所制造的仪器。它们经受过全面的测试以便适应各种作业条件，例如，雨天、潮湿、冲撞、尘土和高温等，因此，它们能在最苛刻的环境下完成作业任务。 、全站仪设有双向倾斜补偿器,可以自动对水平和竖直方向进行修正,以消除竖轴倾斜误差的影响。还可进行地球曲率改正、折光误差以及温度、气压改正。 、控制面板具有人机对话功能。控制面板由键盘和主,副显示窗组成。除照准以外的各种测量功能和参数均可通过键盘来实现,仪器的两侧均有控制面板,操作十分方便。 、具有双向通讯功能,可将测量数据传输给电子手簿或外部计算机,也可接受电子手簿和外部计算机的指令和数据。 机 械 经 纬 仪 光 学 经 纬 仪 全 站 仪全站仪与经纬仪相比 ？ 全全站仪与经纬仪相比具有以下优点: 1、测量结果自动记录在电子手簿中,减少了读数的错误和记录的粗差,提高了功效。 2、利用全站仪中的微处理器,通过传感器可以自动的改正仪器轴系误差,提高测量精度;3、距离改正,高差计算和坐标计算在仪器上自动完成,减少了内业计算工作量;4、角度测量中自动扫描整个度盘,并求出平均值作为结果,消除了度盘的刻 划误差和偏心差。 （一 ） 度 盘 的 电 子 化 读 数 电 子 度 盘 读 数 系 统 把 操 作 者 从 繁 重 的 度盘 人 工 读 数 中 解 脱 出 来 。 不 但 提 高 了 效 率 ， 还大 大 降 低 了 误 读 的 机 率 。 （二 ） 三 轴 误 差 的 自 动 补 偿 与 改 正 液 体 补 偿 器 有效的轴系自动补偿与改正，是实现高精度测角的有力保证。 （三 ） 目 标 的 自 动 识 别 与 照 准 自 动 目 标 识 别 并 驱 动 轴 系照 准 目 标 ， 把 测 量 员 从 全 站仪 测 量 工 作 中 最 为 繁 重 一 项操 作 人 工 照 准 目 标 中 解脱 出 来 ， 使 测 量 员 可 以 远 离测 站 。 从 此 ， 全 站 仪 的 “ 自 动化 ” 又 上 了 一 个 新 的 台 阶 。 （四）全 站 仪 的 无 合 作 目 标 测 距 有 的 时 候 ， 在 目 标 点上 要 摆 反 射 棱 镜 是 比 较 麻烦 的 ， 甚 至 是 不 可 能 的 ，此 时 要 测 距 怎 么 办 呢 ？ 现 在 有 同 轴 型 的 全 站仪 ， 可 以 无 合 作 目 标 测 距 ，即 所 谓 的 “ 测 站 ” 单 人 测量 系 统 。 （五）全 站 仪 的 自 动 控 制 远 离 测 站 的 几 种 测 量 操作 方 式 ： （ 1） 计 算 机 在 线 控 制 GeoCOM 方 式 （ 2） 机 载 软 件 控 制 GeoBASIC 方 式 （ 3） Modem 控 制 镜 站 方 式 （六 ） 超 站 仪徕 卡 GLPS： 精确 自 动 定 位 和 定向 的 仪 器 。 n 全 站 仪 （ 激 光 测 距 ）n 陀 螺 仪n GPS 1.5、 全 站 仪 的 发 展 趋 势 测 量 机 器 人 的 来 临 ！1、 度 盘 读 数 自 动 化 ！2、 目 标 照 准 自 动 化 ！3、 基 座 安 平 自 动 化 ！4、 仪 器 对 中 自 动 化 ？5、 仪 高 量 取 自 动 化 ？ 2.3 数字测图系统的其他硬件设备 2.3.1 数字化仪 数字化仪是数字测图系统中的一种图形数据采集设备，主要用来获取矢量数据，用它从图上获取空间位置数据手扶跟踪数字化仪 2.3.2 扫 描 仪扫描仪也是一种重要的输入设备，主要用来获取栅格数据。主要性能是：分辨率、彩色位数、扫描仪的硬件接口。 2.3.3 图形输出设备：绘 图 仪主要性能指标：绘图速度、分辨率、精度 2.4 数字测图软件系统 2.4.1 数字测图软件系统简介 数字测图系统的软件的优劣直接影响数字测图系统的效率、可靠性、成图精度和操作的难易程度。市场上比较成熟的数字化成图软件有：1、南方测绘仪器有限公司的”数字化地形地籍成图系统CASS“2、清华山维新技术开发公司的”GIS数据采集与管理系列软件“3、武汉瑞得测绘自动化公司的”数字测图系统RDMS“4、北京威远图公司的”CitoMap地理信息数据采集“ 5、广州开思测绘软件公司的”SCSGIS2000. 课后作业课本P37页的思考与练习1、3