数字化测图系统概述44624.docx

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1、第一章 数字测图概述随着电子技术和和计算机技术术日新月异的的发展及其在在测绘领域的的广泛应用，世纪年代产生了了电子速测仪仪、电子数据据终端，并逐逐步地构成了了野外数据采采集系统，将将其与内业机机助制图系统统结合，形成成了一套从野野外数据采集集到内业制图图全过程的、实实现数字化和和自动化的测测量制图系统统，人们通常常称作为数字字化测图（简简称数字测图图）或机助成成图。广义的的数字测图主主要包括：全全野外数字测测图（或称地地面数字测图图、内外一体体化测图）、地地图数字化成成图、摄影测测量和遥感数数字测图。狭狭义的数字测测图指全野外外数字测图。本本书主要介绍绍全野外数字字测图技术。1.1 数字字地形

2、表达一地形表达的的方法人们生活在地球球上并与地球球表面处处发发生联系：建建筑师在地表表设计、构筑筑楼房；地质质学家研究地地表结构；地地质生态学家家想了解地表表形态和地物物形成的过程程；测绘工作作者则对地形形起伏进行各各种测量，并并用各种方式式如地图和正正射影像图等等描述地形。尽尽管专业领域域不同，研究究的侧重点各各异，但所有有的工作都希希望能用一种种既方便又准准确的方法来来表达实际地地表现象。人类在很早以前前就开始想方方设法来描述述自己所熟悉悉的地表现象象，绘图是最古老老的一种，但但仅是很粗略略地反映所见见到的地形景景观，但这些些信息反映的的主要是对象象的形态特征征和色彩特征征，定量的描描述则

3、非常有有限。另外一种古老而而有效并一直直沿用至今的的精确表达地地表现象的方方式是地图。地图对对人类社会发发展的作用如如同语言和文文字对社会发发展的作用一一样，具有不不言而喻的重重要性。地图图是记录和传传达关于自然然世界、社会会和人文的位位置与空间特特性信息最卓卓越的工具。早早期地图用半半符号、半写写景的方法来来表示地形，实实现了在各种种二维介质平平面上对实际际的三维地形形表面的表示示和描述。现现代地图按照照一定的数学学法则，运用用符号系统概概括地将地面面上各种自然然和社会现象象表示在平面面上。地图具具有三个基本本的特性：数学法则性性、制图综合合性和内容符符号性。现代代地图的最大大优点在于具有有

4、可量测性。在各种地图中，用用来准确描述述地貌形态的的是等高线地地图。用等高高线来表达地地形表面起伏伏可追溯到118世纪，它它的方便性和直观性使得人人们认为在制制图学的历史史上等高线是是一项最重要要的发明。在在等高线地形形图上，所有有的地形信息息都正交地投投影在水平面面上，用线划划或符号表示示成比例缩小小后的地物，而而地物高度和和地形起伏的的信息则有选选择地用等高高线进行表达达。与各种线划图形形相比，影像像无疑具有更更大的优点，如如细节丰富、成成像快速、直直观逼真等，因因此摄影术一一出现就被广广泛用于记录录我们生活的的这个世界。1849年出现了利用地面摄影相片进行地形图的编绘，而航空摄影由于周期

5、短、覆盖面广、现势性强而广泛采用。利用多张具有一定重迭度的像片还能重建实际地形的立体模型，并可以进行精确进行三维定位。20世纪60年年代初，遥感感技术随着空空间科学的发发展面兴起。70年代美国地球资源卫星上天后，遥感技术获得了极为广泛的应用。在遥感技术中除了使用对可见光摄影的框幅式黑白摄影机，还使用彩色或彩红外摄影机、全景摄影机、红外扫描仪、雷达、CCD推扫式行扫描仪和矩阵数字摄影机等，它们能提供比原先黑白像片更丰富的影像信息。从本质上讲，地地图是对客观观存在的特征征和变化规则则的一种科学学的概括和抽抽象。对于地地图中最典型型也是最重要要的地形图而而言，由于其其描述的客观观世界是丰富富多彩、千

6、姿姿百态的三维维空间实体，其其二维空间的的表达与所表表示的三维现现实世界之间间有着不可逾逾越的鸿沟。因因此，地图学学者们一直致致力于地形图图的立体表示示，试图寻求求一种既能符符合人们的视视觉生理习惯惯，又能恢复复真实世界的的表示方法。在在此过程中先先后出现了写写景法、地貌貌晕翁法、地地貌晕渲法、分分层设色法等等，但由于这这些方法缺乏乏严密的数学学理论以及绘绘制复杂等而而使其受到了了很大局限。20世纪中叶后后，伴随着计计算机科学、现现代数学和计计算机图形学学等的发展，各各种数字的地地形表达方式式也得到迅猛猛的发展。电电子计算机为为自然科学的的发展提供了了进行严密计计算和快速演演绎的工具。使使用计

7、算机和和计算机技术术是当今信息息时代的一个个重要标志，其其在测绘方面面的应用使得得测绘学科逐逐步向数字化化与自动化、实实时处理与多多用途的方向向发展。计算算机技术在很很大程度上改改变了地图制制图的生产方方式，同时也也改变着地图图产品的样式式和用图概念念。借助于数数字地形表达达，现实世界界的三维特征征得到充分而而真实的再现现。总之：数字地形形表达的方式式可以分为两两大类，即数数学描述和图像描述。使使用傅立叶级级数和多项式式来描述地形形是常用的数数学描述方法法。规则格网网、不规则格格网、等高线线、剖面图等等则是图像描描述的常用方方式。二数字地面模模型模型是用来表现现其它事物的的一个对象或或概念，是

8、按按比例缩减并并转变到我们们能够理解的的形式的事物物本体。建立立模型可以有有许多特定的的目的，如预预测、控制等等。在这种情情况下，模型型只需要具备备足够重要的的细节来满足足即可。同时时，模型也可可以用来表现现系统或现象象的最初状态态，或者用来来表现某些假假定或预测的的情况等。一一般说来，模模型可以分为为三种不同的的层次，即概概念模型、物质模型的数学模型。概概念模型是基基于个人的经经验与知识在在大脑中形成成的关于状况况或对象的模模型，概念模模型往往也形形成了模拟的的初级阶段。然然而，如果事事物非常复杂杂难于描述，则则模拟也许只只能停留在概概念的形式上上。物质模型型通常是一个个模拟的模型型，如用橡

9、胶胶、塑料或泥泥土制成的地地形模型等。数数学模型一般般是基于数字字系统的定量量模型，根据据问题的确定定性和随机性性数学模型又又有函数模型型和随机模型型之分。采用用数学模型具具有以下明显显的优点：1理解现实世世界和发现自自然规律的工工具；2提供了考虑虑所有可能性性、评价选择择性和排除不不可能的机会会；3帮助在其它它领域推广或或应用解决问问题的结果；4帮助明了思思路，集中精精力关注问题题重要的方面面；5使问题的主主要成分能被被更好地观察察，同时确保保交流、减少少模糊，并提提供关于问题题一致看法的的机会。评价数学模型的的标准：精确性：模型的的输出是正确确的或是非常常接近正确；描述的现实性：基本正确的

10、的假设；准确性：模型的的预测是确定定的数字、函函数或几何图图表等；可靠性：对输入入数据中的错错误具有相对对免疫力；一般性：适用大大多数情况；成效性：结论有有用，并可以以启发或指导导其它好的模模型。麻省理工学院教教授米勒将计计算机和摄影影测量技术结结合在一起，比比较成功地解解决了道路工工程的计算机机辅助设计问问题。测绘学从地形测测绘的角度来来研究数字地地面模型，一一般仅把基本本地形图中的的地形要素、特特别是高程信信息，作为数数字地面模型型的内容。测测绘学家心目目中的数字地地面模型是新新一代的地形形图，地貌和和地物不再用用直观的等高高线和图例符符号在纸上表表达，而是通通过储存在磁磁介质中的大大量密

11、集的地地面点的空间间坐标和地形形属性编码，以以数字的形式式描述。其它它非测绘应用用的课题，通通常根据各自自的具体需要要，将某些地地形的特性信信息与地形信信息结合在一一起，构成数数字地面模型型。20世纪60年代出现现了地理信息息系统，由于于具有众多用用户共享的特特点，它的数数字地面模型型中所包含的的地面特性信信息类型就更更加丰富。一一般可分为下下列四组：1地貌信息：高程、坡度度、坡向、坡坡面形态及描描述地表起伏伏情况的更为为复杂的地貌貌因子；2基本地物信信息：水系、交交通网、居民民点和工矿企企业及境界线线；3主要的自然然资源和环境境信息：土壤壤、植被、地地质、气候；4主要的社会会经济信息：人口分

12、布、工工农业产值、国国民收入。1.2 数字字高程模型一数字高程模模型的含义从最一般的形式式上看，数字字地面模型包包括平面和地地形起伏两种种数据，并且且从其本身导导出的数据如如坡度、坡向向、可视性也也包含其中。Miller于于1958年提提出：数字地地面模型是利利用一个任意意坐标场中大大量选择的已已知X、Y、Z的坐标点对对连续地面的的一个简单的的统计表示，或或者说，DTTM是地形表表面简单的数数字表示。数字地面模型更更通用的定义义是描述地球球表面形态多多种信息空间间分布的有序序数值阵列，从从数学的角度度，可能用二二维函数系统统取值的有序序集合来概括括地表示数字字地面模型的的丰富内容和和多样形式。

13、地理空间实质是是三维的，但但人们往往在在二维地理空空间上描述并并分析地面特特性的空间分分布，如专题题图大多是平平面地图。数数字地面模型型是对某一种种或多种地面面特性空间分分布的数字描描述，在迭加加在二维地理理空间上的一一维或多维地地面特性向量量空间，是地地理信息系统统空间数据库库的某类实体体或所有这些些实体的总和和。数字地面面模型的本质质共性是二维维地理空间定定位和数字描描述。数字高程模型是是数字地面模模型中最基本本的部分，它它是对地球表表面地形地貌貌的一种离散散的数字表达达，是表示区区域D上的三维向向量有限序列列。二数字高程模模型的特点与传统的地形图图相比，数字字高程模型作作为地表的一一种数

14、字表达达形式有如下下特点：1容易以多种种形式显示地地形信息。地地形数据经过过计算机软件件处理后，产产生多种比例例尺的地形图图、纵横断面面图和立体图图。而常规地地形图一经制制作完成后，比比例尺不易改改变，改变或或绘制其它形形式地形图则则需要人工处处理。2精度不会损损失。常规地地图随着时间间的推移，图图纸将会变形形，失掉原有有的精度。而而DEM采用数数字媒介，因因而能保持精精度不变。另另外，由常规规的地图用人人工的方法制制作其它种类类的地图，精精度不会受到到损失。3容易实现自自动化、实时时化。常规地地图要增加和和修改都必须须重复相同的的工序，劳动动强度大而且且周期长，不不利于地图的的实时更新。而而

15、DEM由于是是数字形式的的，所以增加加和改变地形形信息只需要要将修改信息息直接输入计计算机，经软软件处理后立立即可产生实实时化的各种种地形图。概概括起来，数数字高程模型型具有以下显显着特点：便便于存储、更更新、传播和和计算机自动动处理；具有有多比例尺特特性；特别适适合于各种定定量分析与三三维建模。三数字高程模模型的分类1根据大小和和覆盖范围分分类：局部的DEMMs（Locall）：建立局局部的模型往往往源于这样样的前提，即即待模拟的区区域非常复杂杂，只能对一一个局部的范范围进行处理理。全局的DEMMs(Gloobal)：全局性的模模型一般包括括大量的数据据并覆盖一个个很大的区域域，并且该区区域

16、通常具有有简单、规则则的地形特征征。或者为了了一些特殊的的目的如侦察察，只需要使使用地形表面面最一般的信信息。地区的DEMMs（Regioonal）：界于局部和和全局两种模模型之间的情情况。2根据模型的的连续性分类类不连续的DEEMs（Discoontinuuous）：一个不连续续的模型表面面源于这样的的考虑，每一一个观测点的的高程都代表表了其邻域范范围内的值。基基于这样的观观点，任何待待内插的点的的高程都可以以利用最邻近近的参考点近近似。这时，一一系列局部的的表面被用来来表示整个地地形。连续的DEMMs（Contiinuouss）：与不连连续的DEMMs相反，连连续的模型表表面基于这样样的思

17、想，即即每个数据点点代表的只是是连续表面上上的一个采样样值，而表面面的一阶导数数可以是连续续的也可以是是不连续的。但但这里的定义义还是限定于于一阶导数不不连续的情况况，因为任何何一阶导数或或更高阶导数数连续的表面面将被定义为为光滑表面。光滑的DEMMs(Smoooth)：光滑DEMMs指的是一一阶导数或更更高阶导数连连续的表面，通通常是在区域域或全局的尺尺度上实现。创创建这种模型型一般基于以以下假设：模模型表面不必必经过所有原原始观测点，待待构建的表面面应该比原始始观测数据所所反映的变化化要平滑得多多。四数字高程模模型的应用范范畴1相关学科和和技术基础理论与技技术支持计算机科学是数数字高程模型

18、型产生和发展展的最重要的的基础之一，计计算机科学的的技术突破必必将对数字高高程模型的技技术理论体系系产生深远的的影响。数值值逼近、计算算几何、图论论和数学形态态学等数学分分支的有关理理论和方法则则奠定了数字字高程模型的的数学基础。各各种数字技术术如编码、数数据压缩、数数据结构和数数据库技术等等则是数字高高程模型数据据的理论依据据。地形的三三维逼真显示示技术，一直直是计算机图图形学的重要要研究内容。数数字高程模型型的可视表现现更是依托于于计算机图形形的发展。 测绘学数字高程模型的的原始数据采采集主要依靠靠测绘学的支支持。对不同同的数据源，可可分别借助摄摄影测量与遥遥感（RS）、GPS、机助助地图

19、制图的的图形数字化化输入和编辑辑以及野外数数字测图等技技术，进行数数字高程模型型原始数据的的采集工作。特特别是摄影测测量领域，DDEM已经成成为主要的新新产品形式和和正射影像生生产的基础。DEM辅助遥感影像的处理，则可提高影像分类及解译的成功率。 地理信息系统地理信息系统（Geographic Information System）出现于20世纪60年代，它是在计算机软硬件支持下，对空间信息进行管理、分析、表示和应用的技术系统或系统实体。DEM作为地球空间框架数据的基本内容和其它各种地理信息的载体，是各种地学分析的基础数据，自然也是GIS的基本内容。特别是GIS中的三维可视化和虚拟现实更是离不

20、开DEM。2应用数字高程模型既既然是地理空空间定位的数数字集合，因因此凡牵涉到到地理空间定定位，在研究究过程中又依依靠计算机系系统支持的课课题，一般都都要建立数字字高程模型。在在这个角度看看，建立数字字地面模型是是对地面特性性进行空间描描述的一种数数字方法途径径，数字高程程模型的应用用可遍及整个个地学领域。在在测绘中可用用于绘制等高高线、立体匹匹配片、立体体地形模型及及地图的修测测。在各种工工程中可用于于体积和面积积的计算、种种剖面图的绘绘制及线路的的设计。军事事上可用于导导航、通讯、作作战任务的计计划等。在遥遥感中可用作作为分类的辅辅助数据。在在环境与规则则中可用于土土地现状的分分析、各种规

21、规划及洪水险险情预报等。随着各种相关技技术的发展，数数字高程模型型经历了一个个循序渐进的的发展过程。20世纪50年代中期到60年代初，多局限于土木水利工程和地图测绘中。DEM的建立都只是为了某种特定的应用，如高速公路设计中的体积计算，遥感影像的几何纠正和正射影像生产等，这些DEM只能满足特定的行业和专业部门的应用需求，未成为一种像地图那样的标准产品。从60年代中期开始，随着数据库和环境遥感技术的迅速发展，一些发达国家在机助制图的基础上，逐步建立起国家范围和区域范围的地理信息系统，DEM作为标准的基础地理信息系统产品开始大规模的生产。如加拿大环境部的“加拿大地理信息系统（CGIS）”美国地质调查

22、局的“地理信息检索和分析系统（GISAS）”。数字高程模型开始作为数据库的实体，为地理信息系统进行空间分析和辅助决策提供充实而便于操作的数据基础，同时与地理信息系统的结合也愈来愈紧密。近年来，随着空间数据基础设施的建设和“数字地球（Digital Earth）”战略的实施，更加快了DEM与地理信息系统、遥感等的一体化进程，为DEM的应用开辟了更广阔的天地。1.3 数字字测图概念一、数字测图的的基本思想传统的地形测图图（白纸测图图）实质上是是将测得的观观测值（数值值）用图解的的方法转化为为图形。这一一转化过程几几乎都是在野野外实现的，即即使是原图的的室内整饰一一般也要在测测区驻地完成成，因此劳动

23、动强度较大；再则，这个个转化过程将将使测得的数数据所达到的的精度大幅度度降低。特别别是在信息剧剧增，建设日日新月异的今今天，一纸之之图已难载诸诸多图形信息息；变更、修修改也极不方方便，实在难难以适应当前前经济建设的的需要。数字测图就是要要实现丰富的的地形信息和和地理信息数数字化和作业业过程的自动动化或半自动动化。它希望望尽可能缩短短野外测图时时间，减轻野野外劳动强度度，而将大部部分作业内容容安排列室内内去完成。与与此同时，将将大量手工作作业转化为电电子计算机控控制下的机械械操作，这样样不仅能减轻轻劳动强度，而而且不会降低低观测精度。数字测图的基本本思想是将地地面上的地形形和地理要素素（或称模拟

24、拟量）转换为为数字量，然然后由电子计计算机对其进进行处理，得得到内容丰富富的电子地图图，需要时由由图形输出设设备（如显示示器、绘图仪仪）输出地形形图或各种专专题图图形。将将模拟量转换换为数字这一一过程通常称称为数据采集集。目前数据据采集方法主主要有野外地地面数据采集集法、航片数数据采集法、原原图数字化法法。数字测图图的基本思想想与过程如图图所示。数字字测图就是通通过采集有关关的绘图信息息并及时记录录在数据终端端（或直接传传输给便携机机），然后在在室内通过数数据接口将采采集的数据传传输给电子计计算机，并由由计算机对数数据进行处理理，再经过人人机交互的屏屏幕编辑，形形成绘图数据据文件。最后后由计算

25、机控控制绘图仪自自动绘制所需需的地形图，最最终由磁盘、磁磁带等贮存介介质保存电子子地图。数字字测图虽然生生产成品仍然然以提供图解解地形图为主主，但是它以以数字形式保保存着地形模模型及地理信信息。二、地图图形的的描述一切地图图形都都可以分解为为点、线、面面三种图形要要素，其中点点是最基本的的图形要素。这这是因为一组组有序的点可可连成线，而而钱可以围成成面。但要准准确地表示地地图图形上点点、线、面的的具体内容，还还要借助一些些特殊符号、注注记来表示。独独立地物可以以由定位点及及其符号表示示，线状地物物、面状地物物由各种线划划、符号或注注记表示，等等高线由高程程值表达其意意义。测量的基本工作作是测定

26、点位位。传统方法法是用仪器测测得点的三维维坐标，或者者测量水牛角角、竖直角及及距离来确定定点位，然后后绘图员按坐坐标（或角度度与距离）将将点展绘到图图纸上。跑尺尺员根据实际际地形向绘图图员报告测的的是什幺点（如如房角点），这这个（房角）点点应该与哪个个（房角）点点连接等等，绘绘图员则当场场依据展绘的的点位按图式式符号将地物物（房屋）描描绘出来。就就这样一点一一点地测和绘绘，一幅地形形图也就生成成了。数字测图是经过过计算机软件件自动处理（自自动计算、自自动识别、自自动连接、自自动调用图式式符号等），自自动绘出所测测的地形图。因因此，数字测测图时必须采采集绘图信息息，它包括点点的定位信息息、连接信

27、息息和属性信息息。定位信息亦称点点位信息，是是用仪器在外外业测量中测测得的，最终终以，（）表示示的三维坐标标。点号在测测图系统中是是唯一的，根根，据它可以以提取点位坐坐标。“连接信息是是指测点的连连接关系，它它包括连接点点号和连接线线型，据此可可将相关的点点连接成一个个地物。上述述两种信息台台称为图形信信息，又称为为几何信息。以以此可以绘制制房屋、道路路、河流、地地类界、等高高统等图形。属性信息又称为为非几何信息息，包括定性性信息和定量量信息。属性性的定性信息息用来描述地地图图形要素素的分类或对对地图图形要要素进行标名名，一般用拟拟定的特征码码（或称地形形编码）和文文字表示。有有了特征码就就知

28、道它是什什幺点，对应应的图式是什什幺。属性的的定量信息是是说明地图要要素的性质、特特征或强度的的，例如面积积、楼层、人人口、产量、流流速等，一般般用数字表示示。进行数字测图时时不仅要测定定地形点的位位置（坐标），还还要知道是什什幺点，是道道路还是房屋屋，当场记下下该测点的编码和和连接信息，显显示成图时，利利用测图系统统中的图式符符号库，只要要知道编码，就就可以从库中中调出与该编编码对应的图图式符号成图图。三、地图图形的的数据格式地图图形要素按按照数据获取取和成图方法法的不同，可可区分为关量量数据和珊格格数据两种数数据格式。矢矢量数据是图图形的离散点点坐标（，）的有序集集合；栅格数数据是图形像像

29、元值按矩阵阵形式的集合合，对应的图图形表示法如如图所示。由由野外采集的的数据、由解解析测图仪获获得的数据和和手扶跟踪数数字化仪采集集的数据是关关量数据；由由扫描仪和遥遥感获得的数数据是柳格数数据。据估计计，一幅：的的一般密度的的平面图只有有几千个点的的坐标对，一一幅。工的地地形图矢量数数据多则可达达几十万甚至至上百万个的的坐标对。矢矢量数据量与与比例尺、地地物密度有关关。而一幅地地形图（cm）的栅格格数据，随栅栅格单元（像像元）的边长长（一般.）而而不同，通常常达上亿个像像元点。故一一幅地图图形形的栅格数据据量一般情况况下比矢量数数据量大得多多。矢量数据据结构是人们们最熟悉的图图形表达形式式，

30、从测定地地形特征点位位置到线划地地形图中各类类地物的表示示以及设计用用图，都是利利用矢量数据据。计算机辅辅助设计（）、图图形处理及网网络分析，也也都是利用矢矢量数据和矢矢量算法。因因此数字测图图通常采用矢矢量数极结构构和画矢量图图。若采集的的数据是柳梢梢数据，必须须将其转换为为矢量数据。再再则由计算机机控制输出的的关量图形不不仅美观，而而且更新方便便，应用非常常广泛。四、数字测图需需要解决的问问题归纳起来，数字字测图所要解解决的问题是是：使采集的图形形信息和属性性信息为计算算机识别。由计算机按照照一定的要求求对这些信息息进行一系列列的处理。将经过处理的的数据和文字字信息转换成成图形，由屏屏幕输

31、出或绘绘图仪输出各各种所需的图图形。按照一定的要要求自动实现现图形数据的的应用问题。能自动地给制地地图图形是数数字测图的首首要任务，但但这只是最基基本的任务。数数字测图还解解决电子地图图应用问题，尤尤其要使数字字测图成果满满足地理信息息系统（）的需要要。数字测图图的最终目的的是实现测图图与设计和管管理一体化、自自动化。1.4 数字字测图系统数字测图系统是是以计算机为为核心，在外外连输入、输输出设备硬件件和软件的支支持下，对地地形空间数据据进行采集、输输入、成图、处处理、绘图、输输出、管理的的测绘系统。数数字测图系统统主要由数据据输入、数据据处理和数据据输出三部分分组成，如图图。 地形数据采集

32、数据据处理与成图图 成果与图形形输出围绕这三部分，由由于硬件配置置、工作方式式、数据输入入方法。输出出成果内容的的不同，可产产生多种数字字测图系统。接接输入方法可可区分为：原原图数字化数数字成图系统统，航测数字字成图系统，野野外数字测图图系统，综合合采样（集）数数字测图系统统；按硬件配配置可区分为为：全站仪配配合电子手簿簿测图系统，电电子平板测图图系统等。校校输出成果内内容可区分为为：大比例尺尺数字测图系系统，地形地地籍测图系统统，地下管线线测图系统，房房地产测量管管理系统，城城市规划成图图管理系统等等等。不同的的时期，不同同的应用部门门，如水利、物物探、石油等等科研院校，也也研制了众多多的自

33、动成图图系统。目前大多数数字字化测图系统统内容丰富，具具有多种数据据采集方法，具具有多种功能能和多种应用用范围，能输输出多种图形形和数据资料料，其结构如如图。数数字测图系统统需有一系列列硬件和软件件组成。用于于野外采集数数据的硬件设设备有全站式式或半站式电电子速测仪；用于室内输输入的设备有有数字化仪、扫扫描仪、解析析测图仪等；电子手簿、卡用于记记表数据；用用于室内输出出的设备主要要有磁盘、显显示器、打印印机和数控绘绘图仪等；便便携机或微机机是数字测图图系统的硬件件控制设备，既既用于数据处处理，又用于于数据采集和和成果输出。最最基本的软件件设备有系统统软件和应用用软件。应用用软件主要包包括控制测

34、量量计算软件、数数据采集和传传输软件、数数据处理软件件、图形编辑辑软件、等高高线自动绘制制软件、绘图图散件及信息息应用软件等等。在计算机自动化化成图过程中中，主要采用用野外数据采采集然后由计计算机自动进进行数据处理理，而随着计计算机的袖珍珍化和软件功功能的内外业业一体化，内内外业设备已已没有明显的的界限，就一一般而言，主主要由以下几几部分组成。1地面测量仪仪器地面测量仪器是是获取地面信信息的基本设设备，它包括括电子速测仪仪（全站仪）、电电子(或光学)经纬仪、测测距仪等。目目前一些传输输的机助成图图系统都适用用各种地面测测量仪器进行行采集，如CCASS系统统设有速测仪仪、经纬仪加加测距仪、视视距

35、、量距等等各种采集模模式，能充分分的利用现有有的仪器设备备。2电子计算机机电子计算机是进进行数据采集集、储存、处处理的基本设设备。对于机机助成图一般般包括两个部部分即外业数数据采集的计计算机和内业业数据处理所所用计算机。外外业数据采集集所用的计算算机要求计算算机袖珍化，便便于野外携带带和使用，常常用PC-11500、PC-E5500及便携携机。内业处处理所用的计计算机一般采采用微型计算算机，要求计计算机有足够够的贮存容量量和运算速度度。3图形输入设设备用于将地图几何何图形转换为为数据的专用用设备称为图图形输入设备备。常用的图图形输入设备备有数字化仪仪。数字化仪仪的类型按不不同指标或性性能有不同

36、的的分类，如： 自动化程度分：手扶跟踪式式、半自动跟跟踪式和自动动扫描式； 按数据格式分：矢量式和栅栅格式； 按坐标系分：直直角坐标式和和极坐标； 按数字化台面形形状分：平台台式和滚筒式式。目前通常指的数数字化仪都是是指手扶跟踪踪式直角坐标标数字化仪，由由于手扶跟踪踪数字化仪操操作简单、价价格低，其图图形输入的精精度能够满足足地图精度的的要求，因此此这一类型数数字化仪在机机助成图中广广泛使用。半半自动跟踪数数字化仪精度度高、速度快快，但价格昂昂贵，尚未得得到普及应用用；自动扫描描数字化仪(亦称扫描仪仪)虽然速度快快，但由于其其精度和矢量量化等问题，在在精度要求较较高的大比例例尺成图方面面，还有

37、待进进一步研究。4图形输出设设备实施制图数据到到图形的设备备称为图形输输出设备，主主要有打印机机、图形显示示器和自动绘绘图机等。打印机具有图形形输出速度快快的特点，虽虽然打印的图图形不精致，但但能为制图人人员提供概略略的样图以供供检查。图形显示器通常常把它归属于于计算机设备备，而不是一一个单独的图图形输出设备备。自动绘图仪的种种类很多，功功能各异，没没有严格的分分类标准。有有喷墨式、激激光式。1.5 数字字测图的优点点大比例尺数字测测图有力地冲冲击着传统的的平板仪或经经纬仪的白纸纸测图方法，大大有取代白纸纸测图之势，这这是因为数字字测图具有诸诸多的优点。一测图用图自自动化传统测图方式主主要是手

38、工作作业，外业测测量人工记录录，人工绘制制地形图，在在图上人工量量算所需要的的坐标、距离离和面积等等等。数字测图图则使野外测测量自动记录录，自动解算算，使内业数数据自动处理理，自动成图图，自动绘图图，并向用图图者提供可处处理的数字地地（形）图软软盘，用户可可自动提取图图数信息。二图形数字化化用软盘保存的数数字地（形）图图，存储了图图中具有特定定含义的数字字、文字、符符号等各类数数据信息，可可方便地传输输、处理和供供多用户共享享。数字地图图不仅可以自自动提取点位位坐标、两点点距离、方位位以及地块面面积等，还可可以供工程、规规、（计计算机辅助设设计）使用和和供（地地理信息系统统）建库使用用。数字地

39、图图的管理，即即节省空间，操操作又十分方方便。三点位精度高高传统的经纬仪配配合小平板、半半圆仪白纸测测图，地物点点平面位置的的误差主要受受解析图根的的测定误差和和展绘误差、测测定地物点的的视距误差、方方向误差、地地形图上的地地物点的刺点点误差等影响响，综合影响响使地物点平平面位置的测测定误差图上上约为士0.5（：10000比例尺），主主要误差源为为视距误差和和刺点误差。经经纬仪视距高高程法测定地地形点高程时时，即使在较较平坦地区（06），视距为150。，地形点高程测定误差也达土0.06，而且随着倾斜角的增大，高程测定误差会急剧增加。用全站仪采集数数据，测定地地物点的误差差在内约为主，测测定地形

40、点的的高程误差在在450内约约为士，若距离离在以内，则则测定地物点点误差约为全全，测测定地形点的的高程误差约约为士。在数字字测图中，野野外采集的数数据的精度毫毫无损失，也也与图的比例例尺天关。数数字测图的高高精度为地籍籍测量、管网网测量、房产产测量、工程程规划设计等等工作提供了了保证。四便于成果更更新数字测图的成果果是以点的定定位信息和属属性信息存入入计算机，当当实地有变化化时，只需输输人变化信息息的坐标、代代码，经过编编辑处理，很很快便可以得得到更新的图图，从而可以以确保地面的的可靠性和现现势性，数字字测图可谓“一劳永逸”。五避免因图纸纸伸缩带来的的各种误差表示在图纸上的的地图信息随随着时间

41、的推推移，会因图图纸的变形而而产生误差。数数字测图的成成果以数字信信息保存，避避免了对图纸纸的依赖性。六能以各种形形式输出成果果计算机与显示器器、打印机联联机时，可以以显示或打印印各种需要要的资料信息息，如用打印印机可打印数数据表格，当当对绘图精度度要求不高时时，可用打印印机打印图形形。计算机与与绘图议联机机，可以绘制制出各种比例例尺的地形图图、专题图，以以满足不同用用户的需要。七方便成果的的深加工利用用数字测图分层存存放，可使地地面信息无限限存放（这是是模拟图无法法比拟的优点点），不受图图面负载量的的限制，从而而便于成果的的深加工利用用，拓宽测绘绘工作的服务务面，开拓市市场。比如软件件中共定

42、义个层（用用户还可根据据需要定义新新居），房屋屋、电力线、铁铁路、植被、道道路、水系、地地貌等均存于于不同的层中中，通过关闭闭层、打开层层等操作来提提取相关信息息，便可方便便地得到所需需的测区内各各类专题图、综综合图，如路路网图、电网网图、管线图图、地形图等等。又如在数数字地籍图的的基础上，可可以综合相关关内容，补充充加工成不同同用户所需要要的城市规划划用图、城市市建设用图、房房地产图以及及各种管理用用图和工程用用图。八可作为的重要信信息源地理信息系统（）具有有方便的空间间信息查询检检索功能、空空间分析功能能以及辅助决决策功能，这这些功能在国国民经济、办办公自动化及及人们日常生生活中都有广广泛

43、的应用。然然而，要建立立一个，花在数据据采集上的时时间和精力约约占整个工作作的；要发发挥辅助决策策的功能，需需要现势性强强的地理信息息资料。数字字测图能提供供现势性强的的地理基础信信息，经过一一定的格式转转换，其成果果即可直接进进入的的数据库，并并更新的数据库。一一个好的数字字测图系统应应该是的一个子系系统。1.6 数字字测图的基本本过程数字测图的作业业过程与使用用的设备和软软件、数据源源及图形输出出的目的有关关。但不论是是测绘地形图图，还是制作作种类繁多的的专题图、行行业管理用图图，只要是测测绘数字图，都都必须包括数数据采集、数数据处理和图图形输出三个个基本阶段。一、数据采集地形图、航空航航

44、天遥感像片片、图形数据据或影像数据据、统计资料料、野外测量量数据或地理理调查资料等等，都可以作作为数字测图图的信息源。数数据资料可以以通过键盘或或转储的方法法输入计算机机；图形和图图像资料一定定要通过图数数转换装置转转换成计算机机能够识别和和处理的数据据。数据采集主要有有如下几种方方法：法，即即通过接收机采集集野外碎部点点的信息数据据；航测法，即通通过航空摄影影测量和遥感感手段采集地地形点的信息息数据；数字化仪法，即即通过数字化化仪在已有地地图上采集信信息数据；大地测量仪器器法，即通过过全站仪、测测距仪、经纬纬仪等大地测测量仪器实现现碎部点野外外数据采集。目前我国主要采采用数字化仪仪法、航测法

45、法和大地测量量仪器法采集集数据。前两两者主要是室室内作业采集集数据，大地地测量仪器法法是野外采集集数据。野外数据采采集野外常规数据采采集是工程测测量中，尤其其是工程中大大比例尺测图图获取数据信信息的主要方方法。而采集集数据的方法法随着野外作作业的方法和和使用的仪器器设备不同可可以分为下面面三种形式。普通地形图测测图方法使用普通的测量量仪器，例如如经纬仪、平平板仪和水准准仪等，将外外业观测成果果人工记录于于手簿中，再再进行内业数数据的处理，然然后输入到计计算机内。使用测距经纬纬仪和电子手手簿方法用测距经纬仪进进行外业观测测距离，水平平方向和天顶顶距等，用电电子手簿在野野外进行观测测数据的记录录及

46、必要的计计算并将成果果贮存。内业业处理时再用用电子手簿中中的观测数据据或经处理后后的成果输入入计算机中。野外使用全站站仪方法用全站仪进行外外业观测，测测量数据自动动存入仪器的的数据终端，然然后将数据终终端通过接口口设备输入到到计算机。采采用这种方法法则从外业观观测到内业处处理直至成果果输出整个流流程实现自动动化。大比例尺地面数数字测图与传传统白纸测图图相比，有如如下特点：1白纸测图通通常是在外业业直接成图，除除在1：500的地形形图上对主要要建筑物轮廓廓点注记外，其其余碎部点坐坐标是不保留留的。外业工工作处观测数数据外，地形形图的现场绘绘制、清绘占占地形测量很很重的比例。数数字测图在外外业是记

47、录观观测数据或计计算的坐标。在在记录中，点点的编号和特特征码是不可可缺少的信息息，特征码的的记录可在该该测时输入记记录器或在内内业根据草图图输入。数字字测图对于数数据记录要有有一定的格式式，这种格式式应被数字测测图软件所识识别，能和数数据库的建立立统一起来。2数字测图中中，电子手簿簿应具有测站站点坐标计算算功能，可以以自由设站。同同时测距仪在在几百米距离离内测距精度度较高，可达达1厘米。因此此，一般来说说地图图根点点的密度相对对于白纸测图图的要求可减减少。碎部测测量时可较多多采用自由设设站的方法建建立测站点。3碎部测量时时不受图幅边边界的限制，外外业不再分幅幅作业，内业业图形生成时时由软件根据

48、据图幅分幅表表及坐标范围围自动进行分分幅和接边处处理。4白纸测图是是在图根加密密后进行碎部部测量。数字字测图的碎部部测量可在图图根控制加密密后进行，也也可和图根控控制的观测同同时进行，然然后在内业计计算图根点坐坐标后再进行行碎部点坐标标计算。5数字测图由由数控绘图机机绘制地形图图，所有的地地形轮廓转点点都要有坐标标才能绘出地地物的轮廓点点来。对必须须表示的细部部地貌也要按按实测地貌点点才能绘出。因因此数字测图图直接测量地地形点的数目目比白纸测图图要多。原图数字化化采集不论从哪种比例例尺的地形图图上采集DEEM数据，最最基本的问题题都是对地形形图要素如等等高线进行数数字化处理，如如手扶跟踪数数字化或者半半自动扫描数数字化，然后后再用某种数数据