大比例尺数字测图及其在土木工程中的应用.ppt

同济大学出版社制作覃辉 第11章大比例尺数字测图及其在土木工程中的应用 11 1大比例尺数字地形图生产方法概述大比例尺数字地形图 largescaledigitaltopographicalmap 是城市的基本地图 它可以为与空间位置有关的城市各类GIS系统提供基础地理数据 以便这些信息系统对地理数据进行空间数据分析和管理 使更多行业的用户共享地图数据资源 由于一个城市或地区大比例尺数字地图的建设和维护需要很大的投入和较长的时间才能完成 因此大比例尺地图数据库的建设应坚持充分考虑城市现有地图资源 经济发展水平和未来发展趋势的原则有计划 有步骤 因地制宜地实施 通常将传统的白纸测图方法获得的地图称为图解地图 graphictopographicalmap 大比例尺数字化地形图的生产方法主要有图解地图的数字化和数字测图两种 1 图解地图的数字化可以采用手扶跟踪数字化和扫描数字化两种方法进行图解地图的数字化 图解地图数字化的方法建立大比例尺数字地图只是为了充分利用城市原有图解地图资源 尽快满足城市和工程建设对数字化地图产品需求的一种应急措施 这样建立的数字化地图的精度不会高于作为工作底图的图解地图的精度 1 手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化需要的生产设备为数字化仪 digitizer 计算机和数字化测图软件 同济大学出版社制作覃辉 数字化仪由操作平板 定位标和接口装置构成 如图11 1所示 操作平板用来放置并固定工作底图 定位标用来操作数字化测图软件和从工作底图上采集地形特征点坐标数据 接口装置一般为标准的RS232C串行接口 它的作用是与计算机交换数据 工作前必须将数字化仪与计算机的一个串行接口连接并在数字化测图软件中配置好数字化仪 同济大学出版社制作覃辉 数字化使用的工作底图必须是聚脂薄膜原图 将工作底图固定在数字化仪操作平板上 数据采集的方式是操作员应用数字化仪的定位标在工作底图上逐点采集地图上地物或地貌的特征点 将工作底图上的图形 符号 位置转换成坐标数据 并输入数字化测图软件定义的相应代码 生成数字化采集的数据文件 经过人机交互编辑 形成数字地图 2 扫描数字化扫描数字化需要的生产设备为扫描仪 计算机 专用矢量化软件或数字化测图软件 因工程大幅面扫描仪的价格较高 所以若单位无扫描仪时 也可将工作底图集中拿到专业公司扫描生成栅格图像文件 一般为TIFF PCX BMP格式 价格为20元 张左右 这样扫描数字化就只需要计算机 矢量化软件或数字化测图软件就可以进行 将需要数字化的地图图像格式文件引入矢量化软件 然后对引入的图像进行定位和纠正 数据采集的方式是操作员使用鼠标在计算机显示屏幕上跟踪地图位图上的地物或地貌的特征点 将工作底图上的图形 符号 位置转换成坐标数据 并输入矢量化软件或数字化测图软件定义的相应代码 生成数字化采集的数据文件 经过人机交互编辑 形成数字地图 与手扶跟踪数字化方法比较 扫描数字化具有成本低 速度快 效率高的特点 同济大学出版社制作覃辉 2 地面数字测图在没有合适的大比例尺地图的地区 当设备条件许可时 可以直接采用地面数字测图方法 该方法也称为内外业一体化数字测图方法 内外业一体化数字测图方法需要的生产设备为全站仪 或测距经纬仪 电子手簿 或掌上电脑和笔记本电脑 计算机和数字化测图软件 根据所使用设备的不同 内外业一体化数字测图方法有两种实现形式 1 草图法 在野外利用全站仪或电子手簿采集并记录外业数据或坐标 同时手工勾绘现场地物属性关系草图 返回室内后 下载记录数据到计算机内 将外业观测的碎部点坐标读入数字化测图系统直接展点 根据现场绘制的地物属性关系草图在显示屏幕上连线成图 经编辑和注记后成图 2 电子平板法 在野外用安装了数字化测图软件的笔记本电脑或掌上电脑直接与全站仪相连 现场测点 电脑实时展绘所测点位 作业员根据实地情况 现场直接连线 编辑和加注记成图 与传统的白纸测图方法比较 内外业一体化数字测图方法创建的大比例尺数字地图具有如下特点 1 白纸测图方法是采用视距法测距 测距相对误差只有约1 300 而数字测图方法是采用EDM测距 测距相对误差小于1 40000 几百米的距离测量误差均在1cm左右 在通视良好 定向边较长的情况下 地形点到测站的距离可以比常规测图法长 具体见表9 6 同济大学出版社制作覃辉 2 白纸测图方法是将控制点和碎部点坐标手工展绘在聚脂薄膜上 受人眼最小分辨距离为图上0 1mm的限制 存在展点误差 数字测图方法是采用计算机自动展点 没有展点误差 3 白纸测图方法先完成图根加密 按坐标将控制点展绘在聚脂薄膜上 然后进行地形测图 数字测图方法可以使图根点加密和地形测图同时进行 例如采用自由设站方法 用全站仪的边角后方交会功能观测2个或2个以上的已知点 就可以精确测定出测站点的三维坐标 4 白纸测图方法是以一幅地形图为单元组织施测 这容易给图幅边缘测图带来困难 数字测图方法不受图幅的限制 作业小组的任务可以按照河流 道路和自然分界来划分 方便地形测图的施测 也减少了常规测图的接边问题 5 数字地形图便于修测 由于数字地图的碎部点精度较高且分布均匀 重要地物点相对于临近控制点的点位误差小于5cm 所以当数字地图需要修测而图内大部分控制点已遭破坏时 可以自由设站 使用全站仪的边角后方交会功能观测图内已知的重要地物点就可以快速获得测站点的三维坐标 通过上述介绍可知 采用内外业一体化数字测图方法创建的大比例尺数字地图与采用图解地图法获得的数字地图是有差别的 但前者的设备投入经费及测图成本明显高于后者 因此 测绘工程产品价格 的规定 对于困难类别为最高的 类测区 测绘1 500图解地形图的取费标准是179387 50元 km2 而测绘1 500数字地形图的取费标准是309445 12元 km2 后者比前者高出1 725倍 同济大学出版社制作覃辉 11 2内外业一体化数字测图实现内外业一体化数字测图的关键是要选择一种成熟的 技术先进的数字测图软件 目前 市场上比较成熟的最新版本的大比例尺数字化测图软件主要下列3种 1 广州南方测绘仪器公司 South 公司开发的CASS5 1 2 北京威远图仪器公司 WelTop 开发的SV300 3 广州开思测绘软件公司 SCS 开发的SCSGIS2000 这些数字化测图软件一般都应用了数据库管理技术并具有GIS前端数据采集功能 其生成的数字地图可以多种格式文件输出并可以供某些GIS软件读取 它们都是在AutoCAD平台上开发的 其优点是可以充分利用AutoCAD强大的图形编辑功能 虽然上述数字化测图软件都是在AutoCAD平台上开发的 但它们的图形数据和地形编码一般互不兼容 一个城市的各测绘生产单位必须根据本市的实际和需求选择其中一种数字化测图软件来统一本市的数字化测图工作 而不宜引进多种数字化测图软件 本书只介绍CASS5 1 CASS5 1的全部安装文件放置在随书光盘的 CASS安装文件 路径下 请读者先仔细阅读该文件夹下的Readme文件 按照文件的说明安装 11 2 1CASS5 1对计算机软硬件的要求 1 建议硬件环境CPU为Pentium133以上 内存大于等于64MB 至少64MB的硬盘剩余空间 VGA 800 600 以上彩色显示器 同济大学出版社制作覃辉 2 软件环境Windows95或以上版本的操作系统 安装有AutoCAD2000 2000i或2002版本 11 2 2CASS5 1的操作界面双击安装文件在桌面上创建的CASS5 1图标 即可以启动 图11 2是在AutoCAD2000上安装CASS5 1的界面 同济大学出版社制作覃辉 它与AutoCAD2000的界面及操作方法是相同的 两者的区别在于下拉菜单及屏幕菜单的内容不同 各区的功能简介如下 下拉菜单区 主要的测量功能 屏幕菜单 绘制各类别地物 操作较频繁的地方 图形区 主要工作区 显示图形及其操作 工具栏 各种AutoCAD命令 测量功能 实质为快捷工具 命令提示区 命令记录区 提示用户操作 11 2 3草图法数字测图草图法数字测图的流程是 外业使用全站仪测量碎部点三维坐标的同时 领图员绘制碎部点构成的地物形状和类型并记录下碎部点点号 必须与全站仪自动记录的点号一致 内业将全站仪或电子手簿记录的碎部点三维坐标 通过CASS传输到计算机 转换成CASS坐标格式文件并展点 根据野外绘制的草图在CASS中绘制地物 其优点是 测图时 不需要记忆繁多的地形符号编码 是一种十分实用 快速的测图方法 缺点是不直观 当草图编号有错误时 可能还需要到实地查错 1 人员组织1 观测员1人 负责操作全站仪 观测并记录观测数据 当全站仪无内存或PC卡时 必须加配电子手簿 此时观测员还负责操作电子手簿并记录观测数据 观测中应注意经常检查零方向 与领图员核对点号 2 领图员1人 负责指挥跑尺员 现场勾绘草图 要求熟悉地形图图式 以保证草图的简洁 正确 应注意经常与观测员对点号 一般每测50个点就要与观测员对一次点号 同济大学出版社制作覃辉 草图纸应有固定格式 不应随便画在几张纸上 每张草图纸应包含日期 测站 后视 测量员 绘图员信息 当遇到搬站时 尽量换张草图纸 不方便时 应记录本草图纸内哪些点隶属哪个测站 一定要标示清楚 草图绘制 不要试图在一张纸上画足够多的内容 地物密集或复杂地物均可单独绘制一张草图 既清楚又简单 3 跑尺员1人 负责现场跑尺 要求对跑点必须有经验 以保证内业制图的方便 对于经验不足者 可由领图员指挥跑尺 以防引起内业制图的麻烦 4 内业制图员1人 对于无专业制图人员的单位 通常由领图员担负内业制图任务 对于有专业制图人员的单位 通常将外业测量和内业制图人员分开 领图员只负责绘草图 内业制图员得到草图和坐标文件 即可在CASS上连线成图 这时领图员绘制的草图好坏将直接影响到内业成图的速度和质量 2 数据采集设备数据采集设备一般为全站仪 主流全站仪大多带有可以存储3000个以上碎部点的内存或PC卡 可直接记录观测数据 3 野外采集数据传输到计算机文件保存使用与全站仪型号匹配的通讯电缆连接全站仪与计算机的COM口 设置好全站仪的通讯参数后 执行下拉菜单 数据 读取全站仪数据 命令 弹出如图11 3所示的 全站仪内存数据转换 对话框 对话框操作如下 同济大学出版社制作覃辉 1 在 仪器 下拉列表中选择所使用的全站仪类型 图中为选择 南方中文NTS 320系列 全站仪 2 设置与全站仪一致的通讯参数 包括通讯口 波特率 数据位 停止位 校验位 勾选 联机 复选框 在 CASS坐标文件 文本框中输入保存全站仪数据的文件名和路径 也可以单击其右边的 选择文件 按钮 在弹出的标准文件选择对话框中选择路径和输入文件名 3 单击 转换 按钮 CASS弹出图11 4所示的对话框 操作全站仪发送数据 单击 确定 按钮 即可将发送数据保存到图11 3设定的FC dat文件中 同济大学出版社制作覃辉 4 将保存的数据文件转换为CASS格式的坐标文件格式同样是执行下拉菜单 数据 读全站仪数据 命令 弹出如图11 3所示的 全站仪内存数据转换 对话框 不勾选 联机 复选框后的对话框界面如图11 5所示 在 全站仪内存文件 文本框中输入需要转换的数据文件名和路径 在 CASS坐标文件 文本框中输入转换后保存的数据文件名和路径 CASS自动为其加上扩展名dat 上述两个数据文件名和路径都可以单击 选择文件 按钮 在弹出的标准文件选择对话框中输入 单击 转换 按钮 即完成数据文件格式转换 5 展碎部点展碎部点分定显示区 展野外测点点号和展高程点三步进行 1 定显示区定显示区的作用是根据要输入的CASS坐标数据文件中的坐标值定义绘图区的大小 以保证所有点都可见 该命令位于下拉菜单 绘图处理 定显示区 例如 执行下拉菜单 绘图处理 定显示区 命令 在弹出的如图11 6所示的标准文件选择对话框中 可以选择CASS自带的坐标数据文件 Ymsj dat 单击 打开 按钮完成定显示区操作 同时在命令行给出下列提示 最小坐标 米 X 31087 315 Y 54095 471最大坐标 米 X 31221 270 Y 54200 0002 展野外测点点号展野外测点点号是将CASS坐标数据文件中点的三维坐标展绘在绘图区 并在点位的右边注记点号 以方便用户结合野外绘制的草图绘制地物 同济大学出版社制作覃辉 该命令位于下拉菜单 绘图处理 展野外测点点号 其创建的点位和点号对象位于 ZDH 意为展点号 图层 其中点位对象是AutoCAD的 Point 对象 用户可以执行AutoCAD的Ddptype命令修改点样式 例如 执行下拉菜单 绘图处理 展野外测点点号 命令 在弹出的图11 6所示的标准文件选择对话框中 仍然可以选择 Ymsj dat 文件 单击 打开 按钮完成展点操作 用户可以在绘图区看见展绘好的碎部点点位和点号 要说明的是 虽然没有注记点的高程数值 但点位本身是包含高程坐标的三维空间点 用户可以使用AutoCAD的Id命令 打开 节点 捕捉 nod 拾取任一碎部点来查看 如38号点的三维坐标为X 54120 9800 Y 31184 0100 Z 493 3000 3 展高程点展高程点的作用是将CASS坐标数据文件中点的三维坐标展绘在绘图区 并根据用户给定的间距注记点位的高程值 该命令位于下拉菜单 绘图处理 展高程点 其创建的点位对象位于 GCD 意为高程点 图层 其中点位对象是半径为0 5的实心圆 例如 执行下拉菜单 绘图处理 展高程点 命令 命令行提示如下 绘图比例尺1 输入绘图比例尺的分母值后 按回车键 在弹出的标准文件选择对话框中 仍然可以选择 Ymsj dat 文件 单击 打开 按钮 命令行提示如下 同济大学出版社制作覃辉 注记高程点的距离 米 输入了注记高程点的距离后 按回车键完成展高程点操作 此时点位和高程注记对象与前面绘制的点位和点号对象重叠 为了绘制地物的方便 用户可以先关闭 GCD 图层 6 根据草图绘制地物单击屏幕菜单的 坐标定位 按钮 屏幕菜单变成图11 7所示 用户可以根据野外绘制的草图和将要绘制的地物在该菜单中选择适当的命令 例如 根据草图 33 34 35号点为一幢简单房屋的三个角点 地物编码 4 5 6 7 8号点为一条小路的五个点 25号点为一口水井 1 绘制简单房屋的操作步骤为 单击图11 7屏幕菜单中的 居民地 按钮 弹出图11 8所示的 居民地和垣栅 对话框 选中 四点简单房屋 单击 确定 按钮 关闭对话框 命令行提示如下 同济大学出版社制作覃辉 1 已知三点 2 已知两点及宽度 3 已知四点 1输入点 捕捉33号点 输入点 捕捉34号点 输入点 捕捉35号点 2 绘制一条小路的操作步骤为 单击图11 7屏幕菜单中的 交通设施 按钮 在弹出的 交通及附属设施类 对话框中选择 小路 单击 确定 按钮 关闭对话框 根据命令行的提示分别捕捉4 5 6 7 8五个点位后按回车键结束指定点位操作 命令行最后提示如下 拟合线 y一般选择拟合 键入y按回车键 完成小路的绘制 3 绘制一口水井的操作步骤为 单击图11 7屏幕菜单中的 水系设施 按钮 在弹出的 水系及附属设施 对话框中选中 水井 后单击 确定 按钮 关闭对话框 点击25号点位 完成水井的绘制 上述绘制的三个地物如图11 9所示 在绘制地物的过程中要注意以下两点 1 为了准确地捕捉到碎部点 必须将AutoCAD的自动对象捕捉类型设置为 节点 捕捉 方法是鼠标右键单击状态栏的 对象捕捉 按钮 在弹出的快捷下拉菜单中选择 设置 选项 在弹出的 草图设置 对象捕捉 选项卡勾选 节点 复选框 单击确定即完成设置 自动对象捕捉设置可以在命令执行之前或执行过程中进行 2 为便于查看点号 要使用视图缩放命令适当放大绘图区 方法是单击 标准工具栏 中的视图缩放命令 常用窗口放大命令 放大绘图区 由于AutoCAD自动将缩放命令作为透明命令使用 所以视图缩放命令也可以在命令执行过程中进行 同济大学出版社制作覃辉 3 CASS自动将绘制的地物放置在相应的图层中 如简单房屋放置在 JMD 意为居民点 图层 小路放置在 DLSS 意为道路设施 图层 水井放置在 SXSS 意为水系设施 图层 4 地形符号编码 1 5001 10001 2000地形图图式 共有12章 各章内容及对应的CASS基本图层列于表11 1中 同济大学出版社制作覃辉 参照图式的章节号 CASS为所有的地形符号进行了编码 编码统一为6位数字 其规则是 1或2 图式章节号 0或1 其中3 9章的内容第一位数字为1 10 12章的内容第一位数字为2 图式章节号只取后2位章数字的个位数字 如示坡线的章节号为10 1 3 则其编码为201300 上述绘制的简单房屋 小路 水井在图式上的章节号分别为4 1 2 6 4 3 8 5 1 CASS赋予它们的编码分别为141200 164300 185102 因为在图式的8 5 1下又将水井划分为依比例尺的水井和不依比例尺的水井 所以CASS为依比例尺的水井编号185101 不依比例尺的水井编号185102 等高线的章节号为10 1 1 CASS赋予它们的编码分别为201101 首曲线 201102 计曲线 201103 间曲线 全部地形符号的编码参见随书光盘 CASS说明书 文件夹下的Word文档中的附录A 执行下拉菜单 数据 查看实体编码 命令 点选地形对象 可以查看该对象的编码 图11 10为查看前已绘制的简单房屋编码的提示内容 11 2 4电子平板法数字测图电子平板法数字测图的流程是 用通讯电缆将安装了CASS5 1的笔记本电脑与测站上安置的全站仪连接起来 注意 不同品牌及型号的全站仪使用的通讯电缆是不一样的 南方公司的NTS300系列全站仪使用的是CE 203通讯电缆 全站仪测得的碎部点坐标自动传输到笔记本电脑并展绘在CASS的绘图区 同济大学出版社制作覃辉 完成一个地物的碎部点测量工作后 采用与草图法相同的方法现场实时绘制地物 它是一种在野外作业现场实时连线成图的数字测图方法 其特点是直观性强 在野外作业现场 所测即所得 当出现错误时 可以及时发现 立即修改 1 人员组织观测员1人 负责操作全站仪 观测并将观测数据传输到笔记本电脑中 某些旧款全站仪的传输是被动式命令 观测完一点必须按发送键 数据才能传送到笔记本电脑 而主流全站仪一般都支持主动式发送 并自动记录观测数据 制图员1人 负责指挥跑尺员 现场操作笔记本电脑 内业后继处理整饰地形图 跑尺员1 2人 负责现场跑尺 2 数据采集设备全站仪与笔记本电脑一般采用标准的RS232C接口通讯电缆连接 也可以采用加配两个数传电台 数据链 分别连接于全站仪 笔记本电脑上 即可实现数据的无线传送 但数传电台的价格较贵 当前市场价约为1 8万 只 3 创建测区已知点坐标数据文件可以直接使用Windows的记事本 也可以执行CASS下拉菜单 编辑 编辑文本文件 命令调用Windows的记事本创建测区已知点坐标数据文件 坐标数据文件的格式如下 同济大学出版社制作覃辉 总点数点名 编码 Y坐标 X坐标 H坐标 点名 编码 Y坐标 X坐标 H坐标点名可以为任意合法字符 包括中文字符 编码代表了控制点的等级 后面为按Y X H顺序排列的已知点的三维坐标 单位为米 各字符一定要用西文逗号分隔 切记不要使用中文逗号 下面为作者创建的一个包括8个已知点的坐标数据文件 文件名为030330 dat 它位于随书光盘的 数字地形图练习 文件夹下 其中 I12 和 I13 点为导线点 编码131500 其余为图根点 编码131700 8M1 131700 53414 280 31421 880 39 555M4 131700 53387 800 31425 020 36 877M9 131700 53359 060 31426 620 31 225T31 131700 53348 040 31425 530 27 416T12 131700 53344 570 31440 310 27 794I12 131500 53352 890 31454 840 28 500P15 131700 53402 880 31442 450 37 951I13 131500 53393 470 31393 860 32 539 同济大学出版社制作覃辉 已知点编码也可以不输入 当不输入已知点编码时 其后的逗号不能省略 上述数据文件不输入编码的格式为8M1 53414 280 31421 880 39 555M4 53387 800 31425 020 36 877M9 53359 060 31426 620 31 225T31 53348 040 31425 530 27 416T12 53344 570 31440 310 27 794I12 53352 890 31454 840 28 500P15 53402 880 31442 450 37 951I13 53393 470 31393 860 32 539 4 测站准备测站准备的工作内容是 参数设置 定显示区 展已知点 确定测站点 定向点 定向方向水平度盘值 检查点 仪器高 检查 1 参数设置在测站安置好全站仪 用通讯电缆连接全站仪与笔记本电脑 执行下拉菜单 文件 CASS5 1参数设置 命令 弹出图11 11所示的 CASS50 参数设置对话框 它有四个选项卡 如图11 11 11 14所示 用户可以根据需要设置 全站仪与笔记本电脑的通讯参数设置方法见图11 3 同济大学出版社制作覃辉 同济大学出版社制作覃辉 2 定显示区执行下拉菜单 绘图处理 定显示区 命令 选择上面创建的已知点坐标数据文件030330 dat 3 展已知点执行下拉菜单 绘图处理 展野外测点点号 命令 选择上面创建的已知点坐标数据文件030330 dat 4 测站设置单击屏幕菜单的 电子平板 按钮 屏幕菜单变成图11 15所示 在弹出的标准文件对话框中选择已知点坐标数据文件030330 dat后命令行提示如下 测站点 输入点名 N N输入测站点点名 M9定向点 输入点名 N N输入定向点点名 I12输入定向点起始值 0度 0输入检查点点名 M4输入仪器高 米 1 47请选择通讯口 1 串口COM12 串口COM2 测站点坐标 X 31426 62Y 53359 06H 31 23定向点坐标 X 31454 84Y 53352 89H 28 50 同济大学出版社制作覃辉 上面输入内容的意义是 M9为测站点 I12为定向点 定向点起始方向值为0 M4为检查点 仪器高为1 47m 笔记本电脑通讯口为COM1 完成输入后 CASS弹出图11 16所示的提示对话框 其中检查点水平角为 I12 M9 M4 105 31 10 2 用户可以立即操作全站仪实测该角进行检核 5 测图操作测图过程中 主要是使用图11 15所示的屏幕菜单 下面以测绘4点3层砼房屋为例说明操作步骤 1 操作全站仪照准立在第一个房角点的棱镜 2 单击屏幕菜单 居民地 按钮 在弹出的图11 8所示的 居民地和垣栅 对话框中选择 四点砼房屋 单击 确定 按钮 命令行提示如下 绘图比例尺1 Enter1 已知三点 2 已知两点及宽度 3 已知四点 Enter请输入标高 0 00 1 82等待全站仪信号 上述输入的标高1 82为棱镜高 CASS会驱动全站仪自动测距 稍侯片刻测量数据便由全站仪传送到笔记本电脑 注意 有些全站仪要操作仪器手动测距并向串口传输数据 如徕卡全站仪 数据传输完成后 命令行继续提示如下 同济大学出版社制作覃辉 选择纠正方式 1 偏角 2 偏前 3 偏左 4 偏右 5 不作纠正上述纠正方式选项 当棱镜无法立在地物点时非常有用 缺省选项是 5 不纠正 直接回车键选中该选项 操作全站仪照准竖立在第二个房角点的棱镜 命令行继续重复如下提示两次 请输入标高 1 82 Enter等待全站仪信号 选择纠正方式 1 偏角 2 偏前 3 偏左 4 偏右 5 不作纠正完成3个房角点的测量后 命令行提示如下 闭合C 隔一闭合C 隔一点G 微导线A 曲线Q 边长交会B 回退U 连全站仪T 输入层数 3完成后的4点3层砼房屋如图11 17所示 其中的文字注记 砼3 为CASS自动加上的 它与房屋连线对象都位于 JMD 图层 与草图法数字测图比较 电子平板法的主要缺点是笔记本电脑价格较贵 且电池连续使用约4个小时后就需要充电 由于野外作业条件一般都很差 而笔记本电脑的防尘 防水性能很弱 长期的野外使用将对笔记本电脑部件造成很大的损害 大大缩短其寿命 增加数字测图成本 同济大学出版社制作覃辉 11 2 5等高线的处理白纸测图中 等高线是对测得的相临碎部点线性内插 手工将同高程的点连成光滑曲线获得的 这样描绘的等高线虽然比较圆滑但精度较低 而在数字测图中 等高线是在CASS中通过创建数字地面模型DTM DigitalTerrestrialModel 后自动生成的 DTM是指在一定区域范围内 规则格网点或三角形点的平面坐标 X Y 和其它地形属性的数据集合 如果该地形属性是该点的高程坐标H 则此数字地面模型又称为数字高程模型DEM DigitalElevationModel DTM从微分角度三维地描述了测区地形的空间分布 应用它可以按用户设定的等高距生成等高线 任意方向的断面图 坡度图 计算给定区域的土方量等 下面以CASS5 1自带的地形点数据文件 C CASS50 DEMO dgx dat 为例 介绍等高线的绘制过程 1 建立DTM执行下拉菜单 等高线 由数据文件建立DTM 命令 在弹出的标准文件对话框中选择dgx dat文件 命令行提示和操作如下 请选择 1 不考虑坎高2 考虑坎高 2考虑坎高 是指在建立DTM前自动沿着坎毛方向插入坎底点 坎底点的高程等于坎顶线上已知点的高程减去坎高 新建的坎底点将参与DTM三角网组网的计算 同济大学出版社制作覃辉 它要求在执行下拉菜单 等高线 由数据文件建立DTM 命令之前要先将陡坎碎部点展绘出来 绘出陡坎并赋予陡坎各点的坎高 完成响应后 命令行提示如下 请选择地性线 地性线应过已测点 如不选则直接回车 选择对象 选择对象 Enter地性线就是山脊线 山谷线 等高线通过不同类型的地性线时弯曲方向是不一样的 完成地性线的选择后 按回车键空响应结束地性线选择 命令行提示如下 请选择 1 显示建三角网结果2 显示建三角网过程3 不显示三角网 前面两个选项的功能是一样的 都是将建立的三角网显示出来 如选择最后一个选项3 则命令执行后 不显示三角网 图11 18是由坐标数据文件dgx dat创建的三角网 它位于 SJW 意为三角网 图层 2 修改数字地面模型由于现实地貌的多样性 复杂性和某些点的高程缺陷 如山上有房屋 而屋顶上又有控制点 直接使用外业采集的碎部点很难一次性生成准确的数字地面模型 这就需要对生成的数字地面模型进行修改 它是通过修改三角网来实现的 同济大学出版社制作覃辉 同济大学出版社制作覃辉 修改三角网命令位于下拉菜单 等高线 下 如图11 19所示 命令功能说明如下 1 删除三角形 它实际上是执行AutoCAD的Erase命令 当某局部内没有等高线通过时 可以删除周围相关的三角网 如果误删 可以执行U命令恢复 2 过滤三角形 如果出现CASS无法绘制等高线或绘制的等高线不光滑 这是由于某些三角形的内角太小或三角形的边长悬殊太大所至 这时可以使用该命令过滤掉部分形状特殊的三角形 命令执行后 提示如下 请输入最小角度 0 30 请输入三角形最大边长最多大于最小边长的倍数 3 增加三角形 点取屏幕上任意三个点可以增加一个三角形 当所点取的点没有高程时 CASS将提示用户手工输入高程值 4 三角形内插点 它要求用户在任一个三角形内指定一个点 CASS自动将内插点与该三角形的三个顶点连接构成三个三角形 当所点取的点没有高程时 CASS将提示用户手工输入高程值 5 删三角形顶点 当某一个点的坐标有误时 可以使用该命令删除它 CASS会自动删除与该点连接的所有三角形 6 重组三角形 在一个四边形内可以组成两个三角形 如果认为三角形的组合不合理 可以使用该命令重组三角形 重组前后案例如图11 20所示 同济大学出版社制作覃辉 8 三角网存取 它下面还分有 写入文件 和 读出文件 两个子命令 写入文件 是将当前图形中的三角网写入用户给定的文件 CASS自动为该文件加上扩展名dgx 意为等高线 读出文件是读取执行 写入文件 命令保存的扩展名为dgx的三角网文件 9 修改结果存盘 三角形修改完成以后 要执行该命令后其修改结果才有效 3 绘制等高线对使用坐标数据文件dgx dat创建的三角网执行下拉菜单 等高线 绘制等高线 命令 命令行提示如下 绘图比例尺1 Enter最小高程为24 368米 最大高程为43 900米请输入等高距 0 5请选择 1 不光滑2 张力样条拟合3 三次B样条拟合4 SPLINE 3最后一行命令选项决定了生成等高线的曲线样式 1 不光滑 是指用折线绘制等高线 2 张力样条拟合 绘制的等高线是最忠实于地形的光滑曲线 3 三次B样条拟合 绘制的等高线最光滑但会有少许变形 采用该选项绘制的坐标数据文件的dgx dat的等高线如图11 21所示 4 等高线的修饰1 注记等高线 有4种注记等高线的方法 其命令位于下拉菜单 绘图处理 等高线注记 下 如图11 22所示 同济大学出版社制作覃辉 同济大学出版社制作覃辉 批量注记等高线时 一般选择 沿直线高程注记 它要求用户先使用AutoCAD的Line命令绘制一条垂直于等高线的辅助直线 绘制直线的方向应为注记高程字符字头的朝向 命令执行完成后 CASS自动删除该辅助直线 注记的字符自动放置在DGX 意为等高线 图层 如图11 23所示 同济大学出版社制作覃辉 2 等高线修剪 有11种修剪等高线的方法 命令位于下拉菜单 绘图处理 等高线修剪 如图11 24所示 3 等值线滤波 不执行任意命令 直接用鼠标点击某条修剪后的等高线 该条等高线上密布的夹点将显示出来 如图11 23所示 过密的夹点将使图形文件容量增大 可以执行下拉菜单 等高线 等值线滤波 命令适当稀释等高线夹点 命令执行后的提示如下 请输入滤波阀值 请选择要进行滤波的等值线 输入的滤波阀值越大 稀释掉的夹点就越多 默认值为0 5米 过大的滤波阀值会导致等高线失真 通常选择默认值 5 三维模型该命令位于下拉菜单 等高线 三维模型 下 共有4个命令选项 如图11 25所示 1 绘制三维模型 该命令可以独立执行 也就是说 如果用户只需要创建三维模型 可以直接执行该命令 而不必先执行前面 1 4 步的命令绘制等高线 命令执行后 CASS弹出标准文件选择对话框 选择dgx dat文件后 命令行提示如下 正在读取坐标 正在建立DTM 最大高程 43 90米 最小高程 0 00米输入高程乘系数 Enter整个区域东西向距离 276 96米 南北向距离 224 77米 同济大学出版社制作覃辉 输入格网间距 Enter是否拟合 1 是 2 否高程乘系数是指将数据文件中的高程值放大的倍数 乘系数取1则建立的三维模型与实际情况一致 大于1则将地形起伏放大 小于1则将地形起伏缩小 图11 26为乘系数等于3 由坐标数据文件dgx dat生成的三维模型图 它位于 SHOW 图层上 要说明的是 执行 绘制三维模型 命令后 为了更清晰地观察三维地面模型效果 CASS自动冻结了除 SHOW 图层以外的全部图层 并将 SHOW 图层设置为当前图层 2 低级作色方式 该命令就是AutoCAD的 Shademode 带边框平面着色 L 命令选项 必须先执行 绘制三维模型 命令以后才可以使用 3 高级作色方式 该命令就是AutoCAD的 Render 渲染 命令 也必须先执行 绘制三维模型 命令以后才可以使用 同济大学出版社制作覃辉 4 返回平面视图 将当前视图设置为平面视图 解冻全部图层并删除 SHOW 图层上的三维网格对象 11 2 6地形图的整饰本节只介绍使用最多的加注记和图框的操作方法 1 加注记为某条道路加上路名 迎宾路 的操作方法如下 单击图11 7屏幕菜单的 文字注记 按钮 弹出图11 27所示的 注记 对话框 选中 注记文字 单击 确定 按钮 命令行提示如下 请输入图上注记大小 mm 4请输入注记内容 迎宾路请输入注记位置 中心点 CASS自动将注记文字水平放置 位于ZJ图层 根据图式的要求 用户必须按照道路等级在4 0 3 5 2 75中选择一个文字高度 同济大学出版社制作覃辉 如果需要沿道路走向放置文字 则先创建一个字 迎 然后使用AutoCAD的Copy命令复制到适当位置 再使用Rotate命令旋转文字至适当方向 最后使用Ddedit命令修改文字内容 2 加图框加图框命令位于下拉菜单 绘图处理 下 如图11 29所示 下面以为图11 21的等高线图形加图框为例 说明加图框的操作方法 先执行下拉菜单 文件 CASS5 1参数设置 命令 在弹出的 CASS50参数设置 对话框的 图幅设置 选项卡中设置好外图框中的部分注记内容 如图11 14所示 执行下拉菜单 绘图处理 标准图幅 50 40cm 命令 弹出图11 30所示的 图幅整饰 对话框 对话框的内容设置如图中所示 不勾选 取整 复选框 勾选 删除图框外实体 复选框 单击 确定 按钮 CASS自动按照对话框的设置为图11 21的等高线图形加图框并以内图框为边界 自动修剪掉内图框外的所有对象 结果如图11 31所示 11 3图解地形图的数字化 11 3 1手扶跟踪数字化手扶跟踪数字化是使用数字化仪来采集图解地图上的数据 数字化仪的幅面可根据图纸的大小而定 一般选用A1 841mm 597mm 幅面或A0 1189mm 841mm 幅面 1 5001 10001 2000地形图数字化规范 GB T17160 1997 规定 所用数字化仪的分辨率不小于394线 cm 精度不底于0 127mm 同济大学出版社制作覃辉 同济大学出版社制作覃辉 目前市场上满足上述要求的新型数字化仪有美国Calcomp公司生产的Calcomp34360 A1幅面 和Calcomp34480 A0幅面 美国Summa公司生产的SummaSG52436 A1幅面 和Summa53648 A0幅面 两个厂生产的数字化仪价格相差不大 其中A1幅面约为1 5万元 A0幅面约为1 6万元左右 本节以Calcompdigitizer34480数字化仪为例说明手扶跟踪数字化地图的操作步骤和方法 将数字化仪与安装了CASS5 1的计算机连接好并接通电源后 按下列步骤操作 1 配置数字化仪1 连接好数字化仪和电脑 先打开数字化仪的电源 再启动电脑 Windows会自动查找新硬件并提示用户安装新硬件的驱动程序 将数字化仪随机附带的驱动程序光盘插入光驱 系统会自动安装驱动程序并作出相应的系统配置修改 完成安装后 Windows会提示用户重新启动计算机 2 在CASS5 1下 执行下拉菜单 文件 AutoCAD配置 实际上是执行AutoCAD的Options或Preferences 命令 弹出的图11 32所示的 选项 对话框 选中 系统 选项卡 在 当前定点设备 下拉列表框中列出了AutoCAD支持的所有数字化仪 将其设置为 WintabCompatibleDigitizerADI4 2 byAutodeskInc 如果数字化仪的驱动程序安装成功 输入自 下的两个单选框将变成有效 一般选中 数字化仪和鼠标 单选框 使数字化仪和鼠标都可以用作定位装置 数字化仪配置成功后 屏幕上会出现小十字丝光标 同时数字化仪会鸣叫一声 移动数字化仪的定位标可以控制屏幕上小十字丝光标的移动 同济大学出版社制作覃辉 2 标定CASS5 1的图板菜单1 打印并粘贴图板菜单 由于移动数字化仪的定位标控制光标移动的行程要比移动鼠标控制光标移动的行程大的多 所以 使用数字化仪的定位标点击下拉菜单或屏幕菜单将变得比较辛苦 一般是在数字化仪的有效区域内贴上用户自己设计的图板菜单 这样就可以使用定位标直接在图板菜单上点击要执行的命令进行操作 CASS为用户创建了一个图板菜单 其图形文件为 C CASS50 SYSTEM Tabmenu dwg 用户可以在CASS中打开该文件 根据数字化仪的大小 以适当的比例在绘图仪或打印机上打印出来 粘贴在数字化仪的适当位置 图板菜单的部分命令图标如图11 33所示 它有61行11列共671个命令图标 同济大学出版社制作覃辉 同济大学出版社制作覃辉 3 图纸定向将工作底图 workingbasemap 固定在数字化仪平板的有效区域内 用定位标在图板菜单中点取 图纸定向 命令图标 根据命令行提示分别点取图纸内图廓2 4个角点 并键入对应角点的Y X坐标 4 设置屏幕显示区使用窗口缩放命令将工作底图的某个区域放大至整个显示屏幕 这是在数字化过程中需要反复进行的操作 用定位标在图板菜单中点取 窗口缩放 命令图标 根据命令行的提示用定位标在工作底图上点击需要放大的矩形区域的两个对角点 也可以直接执行AutoCAD的Zoom命令执行上述操作 5 加图框先执行下拉菜单 文件 CASS5 1参数设置 命令 在弹出的 CASS50参数设置 对话框的 图幅设置 选项卡中设置好外图框中的部分注记内容 见图11 14 如果工作底图是50 40cm的标准图幅 则执行下拉菜单 绘图处理 标准图幅 50 40cm 命令 在弹出的 图幅整饰 对话框中设置图幅注记内容 参见图11 30 单击 确定 按钮 命令行将提示用户输入比例尺分母值 用定位标点击图板菜单中的 显示全图 图标就可以看到一幅完整的图框 6 描绘地物地貌有两种描绘地物和地貌的方法 1 按地物类别进行 选择一次地物类别就将地图中相同类别的地物全部绘完 其优点是可以用一种绘图功能连续作图 缺点是身体移动范围较大 同济大学出版社制作覃辉 2 按区域划分进行 先根据线状地物 如道路 河流等 划分为若干个自然地块 先画一块地物 再画第二块地物 逐块将所有地物画完 其优点是身体移动范围小 缺点是要频繁切换地物 地貌种类 7 加注记请参见11 2 6 在数字化描图的过程中 应该每隔10分钟左右执行一次存盘操作 以防意外死机 11 3 2扫描数字化扫描地形图使用的工程扫描仪有平台式和滚筒式两种 幅面可选用A1 841mm 597mm 幅面或A0 1189mm 841mm 幅面 1 5001 10001 2000地形图数字化规范 规定扫描仪的分辨率应不小于157点 cm 丹麦Contet公司生产的各类扫描仪是目前市场上比较畅销的扫描仪之一 黑白扫描仪的价格约在7 10万元左右 对着好墨 图面清晰的聚脂薄膜底图 扫描分辨率一般设置为300dpi DotPerInch即每英寸点数 的分辨率 对没有着墨的铅笔聚脂薄膜原图 扫描分辨率一般设置为450 600dpi 扫描获得的栅格图像文件格式一般为TIFF PCX或BMP格式 完成图纸的扫描后 即可以进行数字化操作 下面以随书光盘 数字地形图练习 文件夹下光栅图像文件01708300 pcx为例介绍地形图数字化的具体操作步骤该幅地形图的比例尺为1 1000 内图廓西南角坐标为 2501700 383000 图形分幅为标准图幅50 40cm 请读者播放随书光盘 教学演示片 文件夹下的 地形图扫描数字化演示VCD教学片 avi 视频文件观看上述操作过程