實(shí)用工測章數(shù)字化測圖PPT課件

1、 數(shù)字測圖則由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成這樣的測繪過程。不難看出，要完成自動(dòng)繪圖，必須賦于點(diǎn)的三類信息： (1)點(diǎn)的三維坐標(biāo)； (2)點(diǎn)的屬性，告訴計(jì)算機(jī)這個(gè)點(diǎn)是什么點(diǎn)（地物點(diǎn)，還是地貌點(diǎn)，）； (3)點(diǎn)的連接關(guān)系，與哪個(gè)點(diǎn)相連，連實(shí)線或虛線，從而得到相應(yīng)的地物。 在外業(yè)測量時(shí)，將上述信息記錄存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件處理（自動(dòng)識(shí)別、檢索、連接、調(diào)用圖式符號(hào)等），最后得到地形圖。一幅圖的各種圖形都是以數(shù)字形式來存儲(chǔ)。根據(jù)用戶的需要，可以輸出不同比例尺和不同圖幅大小的地形圖。除基本地形圖外，還可輸出各種專題地圖，例如交通圖、水系圖、管線圖、地藉圖、資源分布圖等。傳統(tǒng)的測圖的方法是：外業(yè)測量地物地貌的特征點(diǎn)

2、 在圖紙上展繪碎部點(diǎn)按點(diǎn)之間關(guān)系連線，顯示地物地貌按碎部點(diǎn)高程，手工內(nèi)插描繪等高線第1頁/共28頁第2頁/共28頁第3頁/共28頁全站儀或其它測量儀器手扶數(shù)字化儀或掃描數(shù)字化儀立體坐標(biāo)量測儀或解析測圖儀電子平板（便攜機(jī)）PCMCIAPCMCIA卡電子手簿微型計(jì)算機(jī)及成圖軟件磁 盤顯示器打印機(jī)繪圖儀數(shù)字化測圖系統(tǒng)組成第4頁/共28頁第5頁/共28頁5. 數(shù)字化測圖的現(xiàn)狀與發(fā)展 發(fā)展過程大致可以分為以下兩個(gè)階段： (1)全站儀在野外測量，電子手薄記錄，人工畫草圖，室內(nèi)將數(shù)據(jù)用電子手薄傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，配以成圖軟件編輯成數(shù)字地圖，最后由繪圖儀輸出。 (2)仍然采用野外數(shù)字測記模式，但成圖軟件有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)

3、展。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是開發(fā)了智能化外業(yè)數(shù)據(jù)采集軟件；二是自動(dòng)成圖軟件能直接針對電子手薄記錄的地形信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。第6頁/共28頁 隨著科學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)一步發(fā)展，地面數(shù)字測圖系統(tǒng)發(fā)展為更自動(dòng)化的模式： (1)全站儀自動(dòng)跟蹤測量模式 測站上安置自動(dòng)跟蹤式全站儀，棱鏡站則有司鏡員和電子平板操作員（或由一人兼擔(dān)）。 (2)GPS測量模式 近幾年發(fā)展起來的GPS載波相位差分技術(shù)，又稱RTK（Real Time Kinematic），即實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位，能夠?qū)崟r(shí)給出厘米級(jí)的定位結(jié)果。 在RTK作業(yè)模式，若與電子平板測圖系統(tǒng)連接，就可現(xiàn)場實(shí)時(shí)成圖，避免了測后返工問題。 隨著RTK技術(shù)的不斷發(fā)展和系列化產(chǎn)

4、品的不斷出現(xiàn)，一些更輕小、更廉價(jià)的RTK模式的GPS接收機(jī)正在不斷地推向市場。現(xiàn)在有一些廠家還生產(chǎn)出了用于地形測量的GPS產(chǎn)品，稱為GPS Total Station（GPS全站儀）。第7頁/共28頁第8頁/共28頁測站點(diǎn) A Ab ba a便攜式電子計(jì)算機(jī)（電子平板）或電子手簿全站儀草圖已知控制點(diǎn) B B第9頁/共28頁第10頁/共28頁3.地面數(shù)字化測圖的實(shí)施（1）施測方法 傳統(tǒng)的測圖作業(yè)步驟是先控制后碎部。數(shù)字測圖同樣可以采取相同的作業(yè)步驟，但考慮到全站儀數(shù)字測圖的特點(diǎn)，充分發(fā)揮其優(yōu)越性，圖根控制測量與碎部測量可以同步進(jìn)行。 在采用圖根控制測量與碎部測量同步進(jìn)行的作業(yè)過程中，圖根控制測量

5、與傳統(tǒng)的作業(yè)方法相同；所不同的是在施測每個(gè)圖根點(diǎn)的測站上，同步測量圖根點(diǎn)站周圍的地形，并實(shí)時(shí)計(jì)算出各圖根點(diǎn)和碎部點(diǎn)坐標(biāo)。這時(shí)的圖根點(diǎn)坐標(biāo)是未經(jīng)平差的。 待圖根控制導(dǎo)線測畢，由系統(tǒng)對圖根導(dǎo)線進(jìn)行平差計(jì)算。若閉合差在允許范圍之內(nèi)，則認(rèn)可計(jì)算的各點(diǎn)的坐標(biāo)，不必重新計(jì)算。 如兩者相差很大,則根據(jù)平差后的坐標(biāo)值重新計(jì)算各碎部點(diǎn)的坐標(biāo)，然后再顯示成圖。若閉合差超限，則應(yīng)查找出錯(cuò)誤的癥結(jié)所在，進(jìn)行返工，直至閉合差在限差允許的范圍之內(nèi)，然后根據(jù)平差所得各圖根導(dǎo)線點(diǎn)的坐標(biāo)值重算各碎部點(diǎn)坐標(biāo)。第11頁/共28頁 （2）碎部測量 (a)測站設(shè)置與檢校 將電子全站儀安置在測站點(diǎn)上，對中、整平、量儀器高，連接電子手簿或

6、便攜機(jī)，啟動(dòng)野外數(shù)據(jù)采集軟件，按菜單提示鍵盤輸入測站信息。 根據(jù)所輸入的點(diǎn)號(hào)即可提取相應(yīng)控制點(diǎn)的坐標(biāo)，并反算出后視方向的坐標(biāo)方位角，以此角值設(shè)定全站儀的水平度盤起始讀數(shù)。 然后，用全站儀瞄準(zhǔn)檢核點(diǎn)反光鏡，測量水平角、豎直角及距離，輸入反光鏡高度。即可自動(dòng)算出檢核點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并與該點(diǎn)已知信息比較，若檢核通過則繼續(xù)碎部測量。第12頁/共28頁 (b)碎部點(diǎn)的信息采集 數(shù)字化測圖野外數(shù)據(jù)的采集方式，常用的方法是極坐標(biāo)法。 在完成好測站設(shè)置和檢核后，即可用全站儀瞄準(zhǔn)選定的碎部點(diǎn)反光鏡進(jìn)行測量；同時(shí)按菜單提示輸入碎部點(diǎn)信息；全站儀自動(dòng)測量測站點(diǎn)至待測碎部點(diǎn)間的坐標(biāo)方位角、豎直角和距離。經(jīng)軟件的自動(dòng)處理

7、，即可算出待定點(diǎn)的三維坐標(biāo)，以數(shù)據(jù)文件的形式存儲(chǔ)或在便攜機(jī)屏幕上顯示點(diǎn)位，實(shí)時(shí)展點(diǎn)成圖。 現(xiàn)在的電子測圖軟件，能夠在現(xiàn)場自動(dòng)完成成圖，測完后圖也全部顯示出來。經(jīng)過現(xiàn)場的編輯、修改，可確保測圖的正確性，真正做到內(nèi)外業(yè)一體化。第13頁/共28頁第14頁/共28頁 只需將高斯坐標(biāo)系的原點(diǎn)平移至圖幅左上角，在按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)90，并考慮兩種坐標(biāo)系的變換比例，即可實(shí)現(xiàn)由高斯直角坐標(biāo)向屏幕坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換。 xyxy第15頁/共28頁 對在屏幕上顯示的圖形，可根據(jù)野外實(shí)測的草圖或記錄的信息進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)問題，用程序可對其進(jìn)行屏幕編輯和修改，同時(shí)按成圖比例尺完成各類文字注記、圖式符號(hào)以及圖名圖號(hào)、圖廓等成圖要素

8、的編輯。 經(jīng)檢查和編輯修改成為準(zhǔn)確無誤的圖形，軟件能自動(dòng)將其圖形定位點(diǎn)的屏幕坐標(biāo)再轉(zhuǎn)換成高斯坐標(biāo)。連同相應(yīng)的信息編碼保存在圖形數(shù)據(jù)文件中（原有誤的圖形數(shù)據(jù)自動(dòng)被新的數(shù)據(jù)所代替）或組成新的數(shù)據(jù)文件，供自動(dòng)繪圖時(shí)調(diào)用。第16頁/共28頁第17頁/共28頁(4)繪圖儀自動(dòng)繪圖 平臺(tái)式繪圖儀： 具有性能良好的x導(dǎo)軌和y導(dǎo)軌、固定光滑的繪圖面板，故應(yīng)用最為普及，但繪圖速度較慢。 滾筒式繪圖儀： 圖紙裝在滾筒上，前后滾動(dòng)作為x方向，電機(jī)驅(qū)動(dòng)筆架作為y軸方向，因此圖紙幅面在x軸方向不受限制，繪圖速度快，但繪圖精度相對較低。 第18頁/共28頁1. 手扶跟蹤數(shù)字化儀的原理 采用電磁感應(yīng)元件制作，在數(shù)字化平板的

9、表層下有相互垂直的x和y兩組柵格線，作為測量x和y方向坐標(biāo)值的依據(jù)；鼠標(biāo)器內(nèi)設(shè)有一個(gè)圓形線圈，線圈發(fā)射正弦交流信號(hào)，柵格線接受線圈的發(fā)射信號(hào)，通過對鼠標(biāo)器下方附近柵格線感應(yīng)信號(hào)的處理，即可確定線圈中心在平板上的坐標(biāo)，其坐標(biāo)值是相對于零柵格線的坐標(biāo)值。 數(shù)字化板鼠標(biāo)器46.4247.1846.6245.7849.7444.37第一小學(xué) 影響圖形數(shù)字化采集精度的主要因素有儀器本身的硬件誤差、人為的采樣誤差、圖紙伸縮變形及定位誤差等。第19頁/共28頁第20頁/共28頁3. 圖形數(shù)字化的方法 圖形數(shù)字化的具體步驟如下： (a)固定圖紙 (b)檢查設(shè)備、開機(jī) (c)地圖定位 (d)菜單定位 (e)地圖

10、符號(hào)的數(shù)字化 (f)全圖數(shù)字化結(jié)束后，應(yīng)再次數(shù)字化四個(gè)圖廓點(diǎn)或選定的控制點(diǎn)，以檢核數(shù)字化成果的質(zhì)量。 手扶跟蹤數(shù)字化由于速度較慢，工作強(qiáng)度較大、精度較低等因素，正在逐步喪失數(shù)字化方法的主導(dǎo)地位，取而代之的是掃描屏幕數(shù)字化。第21頁/共28頁地形圖掃描屏幕數(shù)字化1掃描儀簡介 按色彩輻射分辨率分為： 黑白掃描儀和彩色掃描儀 按照儀器的結(jié)構(gòu)分為： 滾筒式和平臺(tái)式掃描儀 數(shù)據(jù)形式：掃描區(qū)域內(nèi)每個(gè)象素的灰度或色彩值，屬于柵格數(shù)據(jù)。 通過掃描儀生成的地形圖要能精確地由繪圖儀輸出，方便地提供給規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程CAD和GIS使用，關(guān)鍵問題是必須具有功能完善、方便使用的地形圖掃描矢量化軟件，方能快捷地完成掃描柵格

11、數(shù)據(jù)向圖形矢量數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。第22頁/共28頁2掃描柵格數(shù)據(jù)及其矢量化 利用掃描儀得到的地形圖信息是按柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式存儲(chǔ)的，相當(dāng)于將掃描范圍的地形劃分為均勻的網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格作為一個(gè)象元，象元的位置由所在的行列號(hào)確定，象元的值即掃描得到的該點(diǎn)色彩灰度的等級(jí)（或該點(diǎn)的屬性類型代碼），稱為象素。 數(shù)字化的主要目的是能方便地提取地物地貌特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，及各類地物實(shí)體的空間位置、長度、面積等信息，以供使用，或用計(jì)算機(jī)控制繪圖儀自動(dòng)繪圖。 通過記錄坐標(biāo)的方式，用點(diǎn)、線、面等基本信息要素來精確表示各類地形實(shí)體，這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 一條曲線是通過一系列帶有x，y坐標(biāo)的采集點(diǎn)給出的，點(diǎn)位越密，表

12、示的曲線越精確，計(jì)算機(jī)繪圖時(shí)可以通過軟件自動(dòng)計(jì)算并擬合，繪制出平滑曲線。 第23頁/共28頁地物符號(hào)、文字自動(dòng)跟蹤矢量化圖形、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和輸出地形圖檢查與編輯注記的識(shí)別輸入鼠標(biāo)屏幕矢量化地形圖底圖準(zhǔn)備掃描地形圖輸入柵格數(shù)據(jù)預(yù)處理圖形細(xì)化處理4 4為點(diǎn)信息（如獨(dú)立地物等）1 1、2 2可形成線信息（如1 1代表公路軸線，2 2代表河流中線等）8 8則代表某面狀信息（例如綠地等）第24頁/共28頁 要想在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示、繪圖儀自動(dòng)繪制該曲線，或求算曲線上某點(diǎn)的坐標(biāo)、曲線的長度等信息，必須首先通過對掃描柵格數(shù)據(jù)的細(xì)化處理，提取圖形的構(gòu)圖骨架（即中心線）。再經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算，跟蹤處理，將柵格圖像數(shù)

13、據(jù)（中心線）轉(zhuǎn)換成用一系列坐標(biāo)表示其圖形要素的矢量數(shù)據(jù)。 如果底圖存在污點(diǎn)，線條不光滑等，再受到掃描系統(tǒng)分辨率的限制，就有可能給掃描出來噪聲（誤差或缺陷）。所以一般在細(xì)化和矢量化之前，應(yīng)利用專門的計(jì)算機(jī)算法對柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲和邊緣的平滑處理，除去這些噪聲，以防矢量化的誤差和失真。 此外，由于存在圖紙的變形及掃描變形的影響，使得掃描后的圖象產(chǎn)生某種程度的失真，因此，需要對圖形進(jìn)行糾正。這項(xiàng)工作稱為數(shù)據(jù)的預(yù)處理。 第25頁/共28頁一條曲線的兩種表示方法(a)(a)用數(shù)字化儀的矢量化表示方式原底圖上表示的曲線(a)矢量化曲線xoy曲線柵格表示矢量化曲線(b)(b)用掃描柵格數(shù)據(jù)的表示方法(b)i (行號(hào))oJ (列號(hào))第26頁/共28頁 大比例尺地形圖的