數(shù)字測圖講義精華

2/121第一章數(shù)字測圖概述隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展及其在測繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，２０世紀(jì)８０年代產(chǎn)生了電子速測儀、電子數(shù)據(jù)終端，并逐步地構(gòu)成了野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將其與內(nèi)業(yè)機(jī)助制圖系統(tǒng)結(jié)合，形成了一套從野外數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)制圖全過程的、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和自動化的測量制圖系統(tǒng)，人們通常稱作為數(shù)字化測圖（簡稱數(shù)字測圖）或機(jī)助成圖。廣義的數(shù)字測圖主要包括：全野外數(shù)字測圖（或稱地面數(shù)字測圖、內(nèi)外一體化測圖）、地圖數(shù)字化成圖、攝影測量和遙感數(shù)字測圖。狹義的數(shù)字測圖指全野外數(shù)字測圖。本書主要介紹全野外數(shù)字測圖技術(shù)。1.1數(shù)字地形表達(dá)一．地形表達(dá)的方法人們生活在地球上并與地球表面處處發(fā)生聯(lián)系：建筑師在地表設(shè)計(jì)、構(gòu)筑樓房；地質(zhì)學(xué)家研究地表結(jié)構(gòu)；地質(zhì)生態(tài)學(xué)家想了解地表形態(tài)和地物形成的過程；測繪工作者則對地形起伏進(jìn)行各種測量，并用各種方式如地圖和正射影像圖等描述地形。盡管專業(yè)領(lǐng)域不同，研究的側(cè)重點(diǎn)各異，但所有的工作都希望能用一種既方便又準(zhǔn)確的方法來表達(dá)實(shí)際地表現(xiàn)象。人類在很早以前就開始想方設(shè)法來描述自己所熟悉的地表現(xiàn)象，繪圖是最古老的一種，但僅是很粗略地反映所見到的地形景觀，但這些信息反映的主要是對象的形態(tài)特征和色彩特征，定量的描述則非常有限。另外一種古老而有效并一直沿用至今的精確表達(dá)地表現(xiàn)象的方式是地圖。地圖對人類社會發(fā)展的作用如同語言和文字對社會發(fā)展的作用一樣，具有不言而喻的重要性。地圖是記錄和傳達(dá)關(guān)于自然世界、社會和人文的位置與空間特性信息最卓越的工具。早期地圖用半符號、半寫景的方法來表示地形，實(shí)現(xiàn)了在各種二維介質(zhì)平面上對實(shí)際的三維地形表面的表示和描述?，F(xiàn)代地圖按照一定的數(shù)學(xué)法則，運(yùn)用符號系統(tǒng)概括地將地面上各種自然和社會現(xiàn)象表示在平面上。地圖具有三個基本的特性：數(shù)學(xué)法則性、制圖綜合性和內(nèi)容符號性。現(xiàn)代地圖的最大優(yōu)點(diǎn)在于具有可量測性。在各種地圖中，用來準(zhǔn)確描述地貌形態(tài)的是等高線地圖。用等高線來表達(dá)地形表面起伏可追溯到18世紀(jì)，它的方便性和直觀性使得人們認(rèn)為在制圖學(xué)的歷史上等高線是一項(xiàng)最重要的發(fā)明。在等高線地形圖上，所有的地形信息都正交地投影在水平面上，用線劃或符號表示成比例縮小后的地物，而地物高度和地形起伏的信息則有選擇地用等高線進(jìn)行表達(dá)。與各種線劃圖形相比，影像無疑具有更大的優(yōu)點(diǎn)，如細(xì)節(jié)豐富、成像快速、直觀逼真等，因此攝影術(shù)一出現(xiàn)就被廣泛用于記錄我們生活的這個世界。1849年出現(xiàn)了利用地面攝影相片進(jìn)行地形圖的編繪，而航空攝影由于周期短、覆蓋面廣、現(xiàn)勢性強(qiáng)而廣泛采用。利用多張具有一定重疊度的像片還能重建實(shí)際地形的立體模型，并可以進(jìn)行精確進(jìn)行三維定位。20世紀(jì)60年代初，遙感技術(shù)隨著空間科學(xué)的發(fā)展面興起。70年代美國地球資源衛(wèi)星上天后，遙感技術(shù)獲得了極為廣泛的應(yīng)用。在遙感技術(shù)中除了使用對可見光攝影的框幅式黑白攝影機(jī)，還使用彩色或彩紅外攝影機(jī)、全景攝影機(jī)、紅外掃描儀、雷達(dá)、CCD推掃式行掃描儀和矩陣數(shù)字?jǐn)z影機(jī)等，它們能提供比原先黑白像片更豐富的影像信息。從本質(zhì)上講，地圖是對客觀存在的特征和變化規(guī)則的一種科學(xué)的概括和抽象。對于地圖中最典型也是最重要的地形圖而言，由于其描述的客觀世界是豐富多彩、千姿百態(tài)的三維空間實(shí)體，其二維空間的表達(dá)與所表示的三維現(xiàn)實(shí)世界之間有著不可逾越的鴻溝。因此，地圖學(xué)者們一直致力于地形圖的立體表示，試圖尋求一種既能符合人們的視覺生理習(xí)慣，又能恢復(fù)真實(shí)世界的表示方法。在此過程中先后出現(xiàn)了寫景法、地貌暈翁法、地貌暈渲法、分層設(shè)色法等，但由于這些方法缺乏嚴(yán)密的數(shù)學(xué)理論以及繪制復(fù)雜等而使其受到了很大局限。20世紀(jì)中葉后，伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等的發(fā)展，各種數(shù)字的地形表達(dá)方式也得到迅猛的發(fā)展。電子計(jì)算機(jī)為自然科學(xué)的發(fā)展提供了進(jìn)行嚴(yán)密計(jì)算和快速演繹的工具。使用計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是當(dāng)今信息時代的一個重要標(biāo)志，其在測繪方面的應(yīng)用使得測繪學(xué)科逐步向數(shù)字化與自動化、實(shí)時處理與多用途的方向發(fā)展。計(jì)算機(jī)技術(shù)在很大程度上改變了地圖制圖的生產(chǎn)方式，同時也改變著地圖產(chǎn)品的樣式和用圖概念。借助于數(shù)字地形表達(dá)，現(xiàn)實(shí)世界的三維特征得到充分而真實(shí)的再現(xiàn)?？傊簲?shù)字地形表達(dá)的方式可以分為兩大類，即數(shù)學(xué)描述和圖像描述。使用傅立葉級數(shù)和多項(xiàng)式來描述地形是常用的數(shù)學(xué)描述方法。規(guī)則格網(wǎng)、不規(guī)則格網(wǎng)、等高線、剖面圖等則是圖像描述的常用方式。二．?dāng)?shù)字地面模型模型是用來表現(xiàn)其他事物的一個對象或概念，是按比例縮減并轉(zhuǎn)變到我們能夠理解的形式的事物本體。建立模型可以有許多特定的目的，如預(yù)測、控制等。在這種情況下，模型只需要具備足夠重要的細(xì)節(jié)來滿足即可。同時，模型也可以用來表現(xiàn)系統(tǒng)或現(xiàn)象的最初狀態(tài)，或者用來表現(xiàn)某些假定或預(yù)測的情況等。一般說來，模型可以分為三種不同的層次，即概念模型、物質(zhì)模型的數(shù)學(xué)模型。概念模型是基于個人的經(jīng)驗(yàn)與知識在大腦中形成的關(guān)于狀況或?qū)ο蟮哪Ｐ?，概念模型往往也形成了模擬的初級階段。然而，如果事物非常復(fù)雜難于描述，則模擬也許只能停留在概念的形式上。物質(zhì)模型通常是一個模擬的模型，如用橡膠、塑料或泥土制成的地形模型等。數(shù)學(xué)模型一般是基于數(shù)字系統(tǒng)的定量模型，根據(jù)問題的確定性和隨機(jī)性數(shù)學(xué)模型又有函數(shù)模型和隨機(jī)模型之分。采用數(shù)學(xué)模型具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)：1．理解現(xiàn)實(shí)世界和發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的工具；2．提供了考慮所有可能性、評價選擇性和排除不可能的機(jī)會；3．幫助在其他領(lǐng)域推廣或應(yīng)用解決問題的結(jié)果；4．幫助明了思路，集中精力關(guān)注問題重要的方面；5．使問題的主要成分能被更好地觀察，同時確保交流、減少模糊，并提供關(guān)于問題一致看法的機(jī)會。評價數(shù)學(xué)模型的標(biāo)準(zhǔn)：精確性：模型的輸出是正確的或是非常接近正確；描述的現(xiàn)實(shí)性：基本正確的假設(shè)；準(zhǔn)確性：模型的預(yù)測是確定的數(shù)字、函數(shù)或幾何圖表等；可靠性：對輸入數(shù)據(jù)中的錯誤具有相對免疫力；一般性：適用大多數(shù)情況；成效性：結(jié)論有用，并可以啟發(fā)或指導(dǎo)其他好的模型。麻省理工學(xué)院教授米勒將計(jì)算機(jī)和攝影測量技術(shù)結(jié)合在一起，比較成功地解決了道路工程的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)問題。測繪學(xué)從地形測繪的角度來研究數(shù)字地面模型，一般僅把基本地形圖中的地形要素、特別是高程信息，作為數(shù)字地面模型的內(nèi)容。測繪學(xué)家心目中的數(shù)字地面模型是新一代的地形圖，地貌和地物不再用直觀的等高線和圖例符號在紙上表達(dá)，而是通過儲存在磁介質(zhì)中的大量密集的地面點(diǎn)的空間坐標(biāo)和地形屬性編碼，以數(shù)字的形式描述。其他非測繪應(yīng)用的課題，通常根據(jù)各自的具體需要，將某些地形的特性信息與地形信息結(jié)合在一起，構(gòu)成數(shù)字地面模型。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了地理信息系統(tǒng)，由于具有眾多用戶共享的特點(diǎn)，它的數(shù)字地面模型中所包含的地面特性信息類型就更加豐富。一般可分為下列四組：1．地貌信息：高程、坡度、坡向、坡面形態(tài)及描述地表起伏情況的更為復(fù)雜的地貌因子；2．基本地物信息：水系、交通網(wǎng)、居民點(diǎn)和工礦企業(yè)及境界線；3．主要的自然資源和環(huán)境信息：土壤、植被、地質(zhì)、氣候；4．主要的社會經(jīng)濟(jì)信息：人口分布、工農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、國民收入。1.2數(shù)字高程模型一．?dāng)?shù)字高程模型的含義從最一般的形式上看，數(shù)字地面模型包括平面和地形起伏兩種數(shù)據(jù)，并且從其本身導(dǎo)出的數(shù)據(jù)如坡度、坡向、可視性也包含其中。Miller于1958年提出：數(shù)字地面模型是利用一個任意坐標(biāo)場中大量選擇的已知X、Y、Z的坐標(biāo)點(diǎn)對連續(xù)地面的一個簡單的統(tǒng)計(jì)表示，或者說，DTM是地形表面簡單的數(shù)字表示。數(shù)字地面模型更通用的定義是描述地球表面形態(tài)多種信息空間分布的有序數(shù)值陣列，從數(shù)學(xué)的角度，可能用二維函數(shù)系統(tǒng)取值的有序集合來概括地表示數(shù)字地面模型的豐富內(nèi)容和多樣形式。地理空間實(shí)質(zhì)是三維的，但人們往往在二維地理空間上描述并分析地面特性的空間分布，如專題圖大多是平面地圖。數(shù)字地面模型是對某一種或多種地面特性空間分布的數(shù)字描述，在疊加在二維地理空間上的一維或多維地面特性向量空間，是地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫的某類實(shí)體或所有這些實(shí)體的總和。數(shù)字地面模型的本質(zhì)共性是二維地理空間定位和數(shù)字描述。數(shù)字高程模型是數(shù)字地面模型中最基本的部分，它是對地球表面地形地貌的一種離散的數(shù)字表達(dá)，是表示區(qū)域D上的三維向量有限序列。二．?dāng)?shù)字高程模型的特點(diǎn)與傳統(tǒng)的地形圖相比，數(shù)字高程模型作為地表的一種數(shù)字表達(dá)形式有如下特點(diǎn)：1．容易以多種形式顯示地形信息。地形數(shù)據(jù)經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件處理后，產(chǎn)生多種比例尺的地形圖、縱橫斷面圖和立體圖。而常規(guī)地形圖一經(jīng)制作完成后，比例尺不易改變，改變或繪制其它形式地形圖則需要人工處理。2．精度不會損失。常規(guī)地圖隨著時間的推移，圖紙將會變形，失掉原有的精度。而DEM采用數(shù)字媒介，因而能保持精度不變。另外，由常規(guī)的地圖用人工的方法制作其他種類的地圖，精度不會受到損失。3．容易實(shí)現(xiàn)自動化、實(shí)時化。常規(guī)地圖要增加和修改都必須重復(fù)相同的工序，勞動強(qiáng)度大而且周期長，不利于地圖的實(shí)時更新。而DEM由于是數(shù)字形式的，所以增加和改變地形信息只需要將修改信息直接輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)軟件處理后立即可產(chǎn)生實(shí)時化的各種地形圖。概括起來，數(shù)字高程模型具有以下顯著特點(diǎn)：便于存儲、更新、傳播和計(jì)算機(jī)自動處理；具有多比例尺特性；特別適合于各種定量分析與三維建模。三．?dāng)?shù)字高程模型的分類1．根據(jù)大小和覆蓋范圍分類：①局部的DEMs（Local）：建立局部的模型往往源于這樣的前提，即待模擬的區(qū)域非常復(fù)雜，只能對一個局部的范圍進(jìn)行處理。②全局的DEMs(Global)：全局性的模型一般包括大量的數(shù)據(jù)并覆蓋一個很大的區(qū)域，并且該區(qū)域通常具有簡單、規(guī)則的地形特征。或者為了一些特殊的目的如偵察，只需要使用地形表面最一般的信息。③地區(qū)的DEMs（Regional）：界于局部和全局兩種模型之間的情況。2．根據(jù)模型的連續(xù)性分類①不連續(xù)的DEMs（Discontinuous）：一個不連續(xù)的模型表面源于這樣的考慮，每一個觀測點(diǎn)的高程都代表了其鄰域范圍內(nèi)的值?；谶@樣的觀點(diǎn)，任何待內(nèi)插的點(diǎn)的高程都可以利用最鄰近的參考點(diǎn)近似。這時，一系列局部的表面被用來表示整個地形。②連續(xù)的DEMs（Continuous）：與不連續(xù)的DEMs相反，連續(xù)的模型表面基于這樣的思想，即每個數(shù)據(jù)點(diǎn)代表的只是連續(xù)表面上的一個采樣值，而表面的一階導(dǎo)數(shù)可以是連續(xù)的也可以是不連續(xù)的。但這里的定義還是限定于一階導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的情況，因?yàn)槿魏我浑A導(dǎo)數(shù)或更高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的表面將被定義為光滑表面。③光滑的DEMs(Smooth)：光滑DEMs指的是一階導(dǎo)數(shù)或更高階導(dǎo)數(shù)連續(xù)的表面，通常是在區(qū)域或全局的尺度上實(shí)現(xiàn)。創(chuàng)建這種模型一般基于以下假設(shè)：模型表面不必經(jīng)過所有原始觀測點(diǎn)，待構(gòu)建的表面應(yīng)該比原始觀測數(shù)據(jù)所反映的變化要平滑得多。四．?dāng)?shù)字高程模型的應(yīng)用范疇1．相關(guān)學(xué)科和技術(shù)①基礎(chǔ)理論與技術(shù)支持計(jì)算機(jī)科學(xué)是數(shù)字高程模型產(chǎn)生和發(fā)展的最重要的基礎(chǔ)之一，計(jì)算機(jī)科學(xué)的技術(shù)突破必將對數(shù)字高程模型的技術(shù)理論體系產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。數(shù)值逼近、計(jì)算幾何、圖論和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)等數(shù)學(xué)分支的有關(guān)理論和方法則奠定了數(shù)字高程模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。各種數(shù)字技術(shù)如編碼、數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)等則是數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)的理論依據(jù)。地形的三維逼真顯示技術(shù)，一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要研究內(nèi)容。數(shù)字高程模型的可視表現(xiàn)更是依托于計(jì)算機(jī)圖形的發(fā)展。測繪學(xué)數(shù)字高程模型的原始數(shù)據(jù)采集主要依靠測繪學(xué)的支持。對不同的數(shù)據(jù)源，可分別借助攝影測量與遙感（RS）、GPS、機(jī)助地圖制圖的圖形數(shù)字化輸入和編輯以及野外數(shù)字測圖等技術(shù)，進(jìn)行數(shù)字高程模型原始數(shù)據(jù)的采集工作。特別是攝影測量領(lǐng)域，DEM已經(jīng)成為主要的新產(chǎn)品形式和正射影像生產(chǎn)的基礎(chǔ)。DEM輔助遙感影像的處理，則可提高影像分類及解譯的成功率。地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)（GeographicInformationSystem）出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，它是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，對空間信息進(jìn)行管理、分析、表示和應(yīng)用的技術(shù)系統(tǒng)或系統(tǒng)實(shí)體。DEM作為地球空間框架數(shù)據(jù)的基本內(nèi)容和其他各種地理信息的載體，是各種地學(xué)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，自然也是GIS的基本內(nèi)容。特別是GIS中的三維可視化和虛擬現(xiàn)實(shí)更是離不開DEM。2．應(yīng)用數(shù)字高程模型既然是地理空間定位的數(shù)字集合，因此凡牽涉到地理空間定位，在研究過程中又依靠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持的課題，一般都要建立數(shù)字高程模型。在這個角度看，建立數(shù)字地面模型是對地面特性進(jìn)行空間描述的一種數(shù)字方法途徑，數(shù)字高程模型的應(yīng)用可遍及整個地學(xué)領(lǐng)域。在測繪中可用于繪制等高線、立體匹配片、立體地形模型及地圖的修測。在各種工程中可用于體積和面積的計(jì)算、種剖面圖的繪制及線路的設(shè)計(jì)。軍事上可用于導(dǎo)航、通訊、作戰(zhàn)任務(wù)的計(jì)劃等。在遙感中可用作為分類的輔助數(shù)據(jù)。在環(huán)境與規(guī)則中可用于土地現(xiàn)狀的分析、各種規(guī)劃及洪水險情預(yù)報(bào)等。隨著各種相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字高程模型經(jīng)歷了一個循序漸進(jìn)的發(fā)展過程。20世紀(jì)50年代中期到60年代初，多局限于土木水利工程和地圖測繪中。DEM的建立都只是為了某種特定的應(yīng)用，如高速公路設(shè)計(jì)中的體積計(jì)算，遙感影像的幾何糾正和正射影像生產(chǎn)等，這些DEM只能滿足特定的行業(yè)和專業(yè)部門的應(yīng)用需求，未成為一種像地圖那樣的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。從60年代中期開始，隨著數(shù)據(jù)庫和環(huán)境遙感技術(shù)的迅速發(fā)展，一些發(fā)達(dá)國家在機(jī)助制圖的基礎(chǔ)上，逐步建立起國家范圍和區(qū)域范圍的地理信息系統(tǒng)，DEM作為標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)產(chǎn)品開始大規(guī)模的生產(chǎn)。如加拿大環(huán)境部的“加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS）”美國地質(zhì)調(diào)查局的“地理信息檢索和分析系統(tǒng)（GISAS）”。數(shù)字高程模型開始作為數(shù)據(jù)庫的實(shí)體，為地理信息系統(tǒng)進(jìn)行空間分析和輔助決策提供充實(shí)而便于操作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時與地理信息系統(tǒng)的結(jié)合也愈來愈緊密。近年來，隨著空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和“數(shù)字地球（DigitalEarth）”戰(zhàn)略的實(shí)施，更加快了DEM與地理信息系統(tǒng)、遙感等的一體化進(jìn)程，為DEM的應(yīng)用開辟了更廣闊的天地。1.3數(shù)字測圖概念一、數(shù)字測圖的基本思想傳統(tǒng)的地形測圖（白紙測圖）實(shí)質(zhì)上是將測得的觀測值（數(shù)值）用圖解的方法轉(zhuǎn)化為圖形。這一轉(zhuǎn)化過程幾乎都是在野外實(shí)現(xiàn)的，即使是原圖的室內(nèi)整飾一般也要在測區(qū)駐地完成，因此勞動強(qiáng)度較大；再則，這個轉(zhuǎn)化過程將使測得的數(shù)據(jù)所達(dá)到的精度大幅度降低。特別是在信息劇增，建設(shè)日新月異的今天，一紙之圖已難載諸多圖形信息；變更、修改也極不方便，實(shí)在難以適應(yīng)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。數(shù)字測圖就是要實(shí)現(xiàn)豐富的地形信息和地理信息數(shù)字化和作業(yè)過程的自動化或半自動化。它希望盡可能縮短野外測圖時間，減輕野外勞動強(qiáng)度，而將大部分作業(yè)內(nèi)容安排列室內(nèi)去完成。與此同時，將大量手工作業(yè)轉(zhuǎn)化為電子計(jì)算機(jī)控制下的機(jī)械操作，這樣不僅能減輕勞動強(qiáng)度，而且不會降低觀測精度。數(shù)字測圖的基本思想是將地面上的地形和地理要素（或稱模擬量）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，然后由電子計(jì)算機(jī)對其進(jìn)行處理，得到內(nèi)容豐富的電子地圖，需要時由圖形輸出設(shè)備（如顯示器、繪圖儀）輸出地形圖或各種專題圖圖形。將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字這一過程通常稱為數(shù)據(jù)采集。目前數(shù)據(jù)采集方法主要有野外地面數(shù)據(jù)采集法、航片數(shù)據(jù)采集法、原圖數(shù)字化法。數(shù)字測圖的基本思想與過程如圖所示。數(shù)字測圖就是通過采集有關(guān)的繪圖信息并及時記錄在數(shù)據(jù)終端（或直接傳輸給便攜機(jī)），然后在室內(nèi)通過數(shù)據(jù)接口將采集的數(shù)據(jù)傳輸給電子計(jì)算機(jī)，并由計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，再經(jīng)過人機(jī)交互的屏幕編輯，形成繪圖數(shù)據(jù)文件。最后由計(jì)算機(jī)控制繪圖儀自動繪制所需的地形圖，最終由磁盤、磁帶等貯存介質(zhì)保存電子地圖。數(shù)字測圖雖然生產(chǎn)成品仍然以提供圖解地形圖為主，但是它以數(shù)字形式保存著地形模型及地理信息。二、地圖圖形的描述一切地圖圖形都可以分解為點(diǎn)、線、面三種圖形要素，其中點(diǎn)是最基本的圖形要素。這是因?yàn)橐唤M有序的點(diǎn)可連成線，而錢可以圍成面。但要準(zhǔn)確地表示地圖圖形上點(diǎn)、線、面的具體內(nèi)容，還要借助一些特殊符號、注記來表示。獨(dú)立地物可以由定位點(diǎn)及其符號表示，線狀地物、面狀地物由各種線劃、符號或注記表示，等高線由高程值表達(dá)其意義。測量的基本工作是測定點(diǎn)位。傳統(tǒng)方法是用儀器測得點(diǎn)的三維坐標(biāo)，或者測量水牛角、豎直角及距離來確定點(diǎn)位，然后繪圖員按坐標(biāo)（或角度與距離）將點(diǎn)展繪到圖紙上。跑尺員根據(jù)實(shí)際地形向繪圖員報(bào)告測的是什么點(diǎn)（如房角點(diǎn)），這個（房角）點(diǎn)應(yīng)該與哪個（房角）點(diǎn)連接等等，繪圖員則當(dāng)場依據(jù)展繪的點(diǎn)位按圖式符號將地物（房屋）描繪出來。就這樣一點(diǎn)一點(diǎn)地測和繪，一幅地形圖也就生成了。數(shù)字測圖是經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件自動處理（自動計(jì)算、自動識別、自動連接、自動調(diào)用圖式符號等），自動繪出所測的地形圖。因此，數(shù)字測圖時必須采集繪圖信息，它包括點(diǎn)的定位信息、連接信息和屬性信息。定位信息亦稱點(diǎn)位信息，是用儀器在外業(yè)測量中測得的，最終以Ｘ，Ｙ，Ｚ（Ｈ）表示的三維坐標(biāo)。點(diǎn)號在測圖系統(tǒng)中是唯一的，根，據(jù)它可以提取點(diǎn)位坐標(biāo)。“連接信息是指測點(diǎn)的連接關(guān)系，它包括連接點(diǎn)號和連接線型，據(jù)此可將相關(guān)的點(diǎn)連接成一個地物。上述兩種信息臺稱為圖形信息，又稱為幾何信息。以此可以繪制房屋、道路、河流、地類界、等高統(tǒng)等圖形。屬性信息又稱為非幾何信息，包括定性信息和定量信息。屬性的定性信息用來描述地圖圖形要素的分類或?qū)Φ貓D圖形要素進(jìn)行標(biāo)名，一般用擬定的特征碼（或稱地形編碼）和文字表示。有了特征碼就知道它是什么點(diǎn)，對應(yīng)的圖式是什么。屬性的定量信息是說明地圖要素的性質(zhì)、特征或強(qiáng)度的，例如面積、樓層、人口、產(chǎn)量、流速等，一般用數(shù)字表示。進(jìn)行數(shù)字測圖時不僅要測定地形點(diǎn)的位置（坐標(biāo)），還要知道是什么點(diǎn)，是道路還是房屋，當(dāng)場記下該測點(diǎn)的編碼和連接信息，顯示成圖時，利用測圖系統(tǒng)中的圖式符號庫，只要知道編碼，就可以從庫中調(diào)出與該編碼對應(yīng)的圖式符號成圖。三、地圖圖形的數(shù)據(jù)格式地圖圖形要素按照數(shù)據(jù)獲取和成圖方法的不同，可區(qū)分為關(guān)量數(shù)據(jù)和珊格數(shù)據(jù)兩種數(shù)據(jù)格式。矢量數(shù)據(jù)是圖形的離散點(diǎn)坐標(biāo)（Ｘ，Ｙ）的有序集合；柵格數(shù)據(jù)是圖形像元值按矩陣形式的集合，對應(yīng)的圖形表示法如圖所示。由野外采集的數(shù)據(jù)、由解析測圖儀獲得的數(shù)據(jù)和手扶跟蹤數(shù)字化儀采集的數(shù)據(jù)是關(guān)量數(shù)據(jù)；由掃描儀和遙感獲得的數(shù)據(jù)是柳格數(shù)據(jù)。據(jù)估計(jì)，一幅１：１０００的一般密度的平面圖只有幾千個點(diǎn)的坐標(biāo)對，一幅１。工０００Ｏ的地形圖矢量數(shù)據(jù)多則可達(dá)幾十萬甚至上百萬個的坐標(biāo)對。矢量數(shù)據(jù)量與比例尺、地物密度有關(guān)。而一幅地形圖（５０Ｘ５０cm）的柵格數(shù)據(jù)，隨柵格單元（像元）的邊長（一般＜０.０２ｍｍ）而不同，通常達(dá)上億個像元點(diǎn)。故一幅地圖圖形的柵格數(shù)據(jù)量一般情況下比矢量數(shù)據(jù)量大得多。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是人們最熟悉的圖形表達(dá)形式，從測定地形特征點(diǎn)位置到線劃地形圖中各類地物的表示以及設(shè)計(jì)用圖，都是利用矢量數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ＣＡＤ）、圖形處理及網(wǎng)絡(luò)分析，也都是利用矢量數(shù)據(jù)和矢量算法。因此數(shù)字測圖通常采用矢量數(shù)極結(jié)構(gòu)和畫矢量圖。若采集的數(shù)據(jù)是柳梢數(shù)據(jù)，必須將其轉(zhuǎn)換為矢量數(shù)據(jù)。再則由計(jì)算機(jī)控制輸出的關(guān)量圖形不僅美觀，而且更新方便，應(yīng)用非常廣泛。四、數(shù)字測圖需要解決的問題歸納起來，數(shù)字測圖所要解決的問題是：①使采集的圖形信息和屬性信息為計(jì)算機(jī)識別。②由計(jì)算機(jī)按照一定的要求對這些信息進(jìn)行一系列的處理。③將經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)和文字信息轉(zhuǎn)換成圖形，由屏幕輸出或繪圖儀輸出各種所需的圖形。④按照一定的要求自動實(shí)現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)的應(yīng)用問題。能自動地給制地圖圖形是數(shù)字測圖的首要任務(wù)，但這只是最基本的任務(wù)。數(shù)字測圖還解決電子地圖應(yīng)用問題，尤其要使數(shù)字測圖成果滿足地理信息系統(tǒng)（ＧＩＳ）的需要。數(shù)字測圖的最終目的是實(shí)現(xiàn)測圖與設(shè)計(jì)和管理一體化、自動化。1.4數(shù)字測圖系統(tǒng)數(shù)字測圖系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心，在外連輸入、輸出設(shè)備硬件和軟件的支持下，對地形空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、成圖、處理、繪圖、輸出、管理的測繪系統(tǒng)。數(shù)字測圖系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出三部分組成，如圖。地形數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理與成圖成果與圖形輸出圍繞這三部分，由于硬件配置、工作方式、數(shù)據(jù)輸入方法。輸出成果內(nèi)容的不同，可產(chǎn)生多種數(shù)字測圖系統(tǒng)。接輸入方法可區(qū)分為：原圖數(shù)字化數(shù)字成圖系統(tǒng)，航測數(shù)字成圖系統(tǒng)，野外數(shù)字測圖系統(tǒng)，綜合采樣（集）數(shù)字測圖系統(tǒng)；按硬件配置可區(qū)分為：全站儀配合電子手簿測圖系統(tǒng)，電子平板測圖系統(tǒng)等。校輸出成果內(nèi)容可區(qū)分為：大比例尺數(shù)字測圖系統(tǒng)，地形地籍測圖系統(tǒng)，地下管線測圖系統(tǒng)，房地產(chǎn)測量管理系統(tǒng)，城市規(guī)劃成圖管理系統(tǒng)等等。不同的時期，不同的應(yīng)用部門，如水利、物探、石油等科研院校，也研制了眾多的自動成圖系統(tǒng)。目前大多數(shù)數(shù)字化測圖系統(tǒng)內(nèi)容豐富，具有多種數(shù)據(jù)采集方法，具有多種功能和多種應(yīng)用范圍，能輸出多種圖形和數(shù)據(jù)資料，其結(jié)構(gòu)如圖１－４。數(shù)字測圖系統(tǒng)需有一系列硬件和軟件組成。用于野外采集數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備有全站式或半站式電子速測儀；用于室內(nèi)輸入的設(shè)備有數(shù)字化儀、掃描儀、解析測圖儀等；電子手簿、ＰＣ卡用于記表數(shù)據(jù)；用于室內(nèi)輸出的設(shè)備主要有磁盤、顯示器、打印機(jī)和數(shù)控繪圖儀等；便攜機(jī)或微機(jī)是數(shù)字測圖系統(tǒng)的硬件控制設(shè)備，既用于數(shù)據(jù)處理，又用于數(shù)據(jù)采集和成果輸出。最基本的軟件設(shè)備有系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件主要包括控制測量計(jì)算軟件、數(shù)據(jù)采集和傳輸軟件、數(shù)據(jù)處理軟件、圖形編輯軟件、等高線自動繪制軟件、繪圖散件及信息應(yīng)用軟件等。在計(jì)算機(jī)自動化成圖過程中，主要采用野外數(shù)據(jù)采集然后由計(jì)算機(jī)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而隨著計(jì)算機(jī)的袖珍化和軟件功能的內(nèi)外業(yè)一體化，內(nèi)外業(yè)設(shè)備已沒有明顯的界限，就一般而言，主要由以下幾部分組成。1．地面測量儀器地面測量儀器是獲取地面信息的基本設(shè)備，它包括電子速測儀（全站儀）、電子(或光學(xué))經(jīng)緯儀、測距儀等。目前一些傳輸?shù)臋C(jī)助成圖系統(tǒng)都適用各種地面測量儀器進(jìn)行采集，如CASS系統(tǒng)設(shè)有速測儀、經(jīng)緯儀加測距儀、視距、量距等各種采集模式，能充分的利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備。2．電子計(jì)算機(jī)電子計(jì)算機(jī)是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、儲存、處理的基本設(shè)備。對于機(jī)助成圖一般包括兩個部分即外業(yè)數(shù)據(jù)采集的計(jì)算機(jī)和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理所用計(jì)算機(jī)。外業(yè)數(shù)據(jù)采集所用的計(jì)算機(jī)要求計(jì)算機(jī)袖珍化，便于野外攜帶和使用，常用PC-1500、PC-E500及便攜機(jī)。內(nèi)業(yè)處理所用的計(jì)算機(jī)一般采用微型計(jì)算機(jī)，要求計(jì)算機(jī)有足夠的貯存容量和運(yùn)算速度。3．圖形輸入設(shè)備用于將地圖幾何圖形轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)的專用設(shè)備稱為圖形輸入設(shè)備。常用的圖形輸入設(shè)備有數(shù)字化儀。數(shù)字化儀的類型按不同指標(biāo)或性能有不同的分類，如：自動化程度分：手扶跟蹤式、半自動跟蹤式和自動掃描式；按數(shù)據(jù)格式分：矢量式和柵格式；按坐標(biāo)系分：直角坐標(biāo)式和極坐標(biāo)；按數(shù)字化臺面形狀分：平臺式和滾筒式。目前通常指的數(shù)字化儀都是指手扶跟蹤式直角坐標(biāo)數(shù)字化儀，由于手扶跟蹤數(shù)字化儀操作簡單、價格低，其圖形輸入的精度能夠滿足地圖精度的要求，因此這一類型數(shù)字化儀在機(jī)助成圖中廣泛使用。半自動跟蹤數(shù)字化儀精度高、速度快，但價格昂貴，尚未得到普及應(yīng)用；自動掃描數(shù)字化儀(亦稱掃描儀)雖然速度快，但由于其精度和矢量化等問題，在精度要求較高的大比例尺成圖方面，還有待進(jìn)一步研究。4．圖形輸出設(shè)備實(shí)施制圖數(shù)據(jù)到圖形的設(shè)備稱為圖形輸出設(shè)備，主要有打印機(jī)、圖形顯示器和自動繪圖機(jī)等。打印機(jī)具有圖形輸出速度快的特點(diǎn)，雖然打印的圖形不精致，但能為制圖人員提供概略的樣圖以供檢查。圖形顯示器通常把它歸屬于計(jì)算機(jī)設(shè)備，而不是一個單獨(dú)的圖形輸出設(shè)備。自動繪圖儀的種類很多，功能各異，沒有嚴(yán)格的分類標(biāo)準(zhǔn)。有噴墨式、激光式。1.5數(shù)字測圖的優(yōu)點(diǎn)大比例尺數(shù)字測圖有力地沖擊著傳統(tǒng)的平板儀或經(jīng)緯儀的白紙測圖方法，大有取代白紙測圖之勢，這是因?yàn)閿?shù)字測圖具有諸多的優(yōu)點(diǎn)。一．測圖用圖自動化傳統(tǒng)測圖方式主要是手工作業(yè)，外業(yè)測量人工記錄，人工繪制地形圖，在圖上人工量算所需要的坐標(biāo)、距離和面積等等。數(shù)字測圖則使野外測量自動記錄，自動解算，使內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)自動處理，自動成圖，自動繪圖，并向用圖者提供可處理的數(shù)字地（形）圖軟盤，用戶可自動提取圖數(shù)信息。二．圖形數(shù)字化用軟盤保存的數(shù)字地（形）圖，存儲了圖中具有特定含義的數(shù)字、文字、符號等各類數(shù)據(jù)信息，可方便地傳輸、處理和供多用戶共享。數(shù)字地圖不僅可以自動提取點(diǎn)位坐標(biāo)、兩點(diǎn)距離、方位以及地塊面積等，還可以供工程、規(guī)、ＣＡＤ（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）使用和供ＧＩＳ（地理信息系統(tǒng)）建庫使用。數(shù)字地圖的管理，即節(jié)省空間，操作又十分方便。三．點(diǎn)位精度高傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀配合小平板、半圓儀白紙測圖，地物點(diǎn)平面位置的誤差主要受解析圖根的測定誤差和展繪誤差、測定地物點(diǎn)的視距誤差、方向誤差、地形圖上的地物點(diǎn)的刺點(diǎn)誤差等影響，綜合影響使地物點(diǎn)平面位置的測定誤差圖上約為士0.5ｍｍ（１：1000比例尺），主要誤差源為視距誤差和刺點(diǎn)誤差。經(jīng)緯儀視距高程法測定地形點(diǎn)高程時，即使在較平坦地區(qū)（0～6），視距為150ｍ。，地形點(diǎn)高程測定誤差也達(dá)土0.06ｍ，而且隨著傾斜角的增大，高程測定誤差會急劇增加。用全站儀采集數(shù)據(jù)，測定地物點(diǎn)的誤差在４５０ｍ內(nèi)約為主２２ｍｍ，測定地形點(diǎn)的高程誤差在450ｍ內(nèi)約為士２１ｍｍ，若距離在３０ｏｍｍ以內(nèi)，則測定地物點(diǎn)誤差約為全１５ｍｍ，測定地形點(diǎn)的高程誤差約為士１８ｍｍ。在數(shù)字測圖中，野外采集的數(shù)據(jù)的精度毫無損失，也與圖的比例尺天關(guān)。數(shù)字測圖的高精度為地籍測量、管網(wǎng)測量、房產(chǎn)測量、工程規(guī)劃設(shè)計(jì)等工作提供了保證。四．便于成果更新數(shù)字測圖的成果是以點(diǎn)的定位信息和屬性信息存入計(jì)算機(jī)，當(dāng)實(shí)地有變化時，只需輸人變化信息的坐標(biāo)、代碼，經(jīng)過編輯處理，很快便可以得到更新的圖，從而可以確保地面的可靠性和現(xiàn)勢性，數(shù)字測圖可謂“一勞永逸”。五．避免因圖紙伸縮帶來的各種誤差表示在圖紙上的地圖信息隨著時間的推移，會因圖紙的變形而產(chǎn)生誤差。數(shù)字測圖的成果以數(shù)字信息保存，避免了對圖紙的依賴性。六．能以各種形式輸出成果計(jì)算機(jī)與顯示器、打印機(jī)聯(lián)機(jī)時，可以顯示或打印各種需．要的資料信息，如用打印機(jī)可打印數(shù)據(jù)表格，當(dāng)對繪圖精度要求不高時，可用打印機(jī)打印圖形。計(jì)算機(jī)與繪圖議聯(lián)機(jī)，可以繪制出各種比例尺的地形圖、專題圖，以滿足不同用戶的需要。七．方便成果的深加工利用．?dāng)?shù)字測圖分層存放，可使地面信息無限存放（這是模擬圖無法比擬的優(yōu)點(diǎn)），不受圖面負(fù)載量的限制，從而便于成果的深加工利用，拓寬測繪工作的服務(wù)面，開拓市場。比如ＣＡＳＳ軟件中共定義２６個層（用戶還可根據(jù)需要定義新居），房屋、電力線、鐵路、植被、道路、水系、地貌等均存于不同的層中，通過關(guān)閉層、打開層等操作來提取相關(guān)信息，便可方便地得到所需的測區(qū)內(nèi)各類專題圖、綜合圖，如路網(wǎng)圖、電網(wǎng)圖、管線圖、地形圖等。又如在數(shù)字地籍圖的基礎(chǔ)上，可以綜合相關(guān)內(nèi)容，補(bǔ)充加工成不同用戶所需要的城市規(guī)劃用圖、城市建設(shè)用圖、房地產(chǎn)圖以及各種管理用圖和工程用圖。八．可作為ＧＩＳ的重要信息源地理信息系統(tǒng)（ＧＩＳ）具有方便的空間信息查詢檢索功能、空間分析功能以及輔助決策功能，這些功能在國民經(jīng)濟(jì)、辦公自動化及人們?nèi)粘Ｉ钪卸加袕V泛的應(yīng)用。然而，要建立一個ＧＩＳ，花在數(shù)據(jù)采集上的時間和精力約占整個工作的８０％；ＧＩＳ要發(fā)揮輔助決策的功能，需要現(xiàn)勢性強(qiáng)的地理信息資料。數(shù)字測圖能提供現(xiàn)勢性強(qiáng)的地理基礎(chǔ)信息，經(jīng)過一定的格式轉(zhuǎn)換，其成果即可直接進(jìn)入ＧＩＳ的數(shù)據(jù)庫，并更新＊ＩＳ的數(shù)據(jù)庫。一個好的數(shù)字測圖系統(tǒng)應(yīng)該是＊ＩＳ的一個子系統(tǒng)。1.6數(shù)字測圖的基本過程數(shù)字測圖的作業(yè)過程與使用的設(shè)備和軟件、數(shù)據(jù)源及圖形輸出的目的有關(guān)。但不論是測繪地形圖，還是制作種類繁多的專題圖、行業(yè)管理用圖，只要是測繪數(shù)字圖，都必須包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和圖形輸出三個基本階段。一、數(shù)據(jù)采集地形圖、航空航天遙感像片、圖形數(shù)據(jù)或影像數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)資料、野外測量數(shù)據(jù)或地理調(diào)查資料等，都可以作為數(shù)字測圖的信息源。數(shù)據(jù)資料可以通過鍵盤或轉(zhuǎn)儲的方法輸入計(jì)算機(jī)；圖形和圖像資料一定要通過圖數(shù)轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識別和處理的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集主要有如下幾種方法：①ＧＰＳ法，即通過ＧＰＳ接收機(jī)采集野外碎部點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)；②航測法，即通過航空攝影測量和遙感手段采集地形點(diǎn)的信息數(shù)據(jù)；③數(shù)字化儀法，即通過數(shù)字化儀在已有地圖上采集信息數(shù)據(jù)；④大地測量儀器法，即通過全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等大地測量儀器實(shí)現(xiàn)碎部點(diǎn)野外數(shù)據(jù)采集。目前我國主要采用數(shù)字化儀法、航測法和大地測量儀器法采集數(shù)據(jù)。前兩者主要是室內(nèi)作業(yè)采集數(shù)據(jù)，大地測量儀器法是野外采集數(shù)據(jù)。１．野外數(shù)據(jù)采集野外常規(guī)數(shù)據(jù)采集是工程測量中，尤其是工程中大比例尺測圖獲取數(shù)據(jù)信息的主要方法。而采集數(shù)據(jù)的方法隨著野外作業(yè)的方法和使用的儀器設(shè)備不同可以分為下面三種形式。①普通地形圖測圖方法使用普通的測量儀器，例如經(jīng)緯儀、平板儀和水準(zhǔn)儀等，將外業(yè)觀測成果人工記錄于手簿中，再進(jìn)行內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)的處理，然后輸入到計(jì)算機(jī)內(nèi)。②使用測距經(jīng)緯儀和電子手簿方法用測距經(jīng)緯儀進(jìn)行外業(yè)觀測距離，水平方向和天頂距等，用電子手簿在野外進(jìn)行觀測數(shù)據(jù)的記錄及必要的計(jì)算并將成果貯存。內(nèi)業(yè)處理時再用電子手簿中的觀測數(shù)據(jù)或經(jīng)處理后的成果輸入計(jì)算機(jī)中。③野外使用全站儀方法用全站儀進(jìn)行外業(yè)觀測，測量數(shù)據(jù)自動存入儀器的數(shù)據(jù)終端，然后將數(shù)據(jù)終端通過接口設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)。采用這種方法則從外業(yè)觀測到內(nèi)業(yè)處理直至成果輸出整個流程實(shí)現(xiàn)自動化。大比例尺地面數(shù)字測圖與傳統(tǒng)白紙測圖相比，有如下特點(diǎn)：1．白紙測圖通常是在外業(yè)直接成圖，除在1：500的地形圖上對主要建筑物輪廓點(diǎn)注記外，其余碎部點(diǎn)坐標(biāo)是不保留的。外業(yè)工作處觀測數(shù)據(jù)外，地形圖的現(xiàn)場繪制、清繪占地形測量很重的比例。數(shù)字測圖在外業(yè)是記錄觀測數(shù)據(jù)或計(jì)算的坐標(biāo)。在記錄中，點(diǎn)的編號和特征碼是不可缺少的信息，特征碼的記錄可在該測時輸入記錄器或在內(nèi)業(yè)根據(jù)草圖輸入。數(shù)字測圖對于數(shù)據(jù)記錄要有一定的格式，這種格式應(yīng)被數(shù)字測圖軟件所識別，能和數(shù)據(jù)庫的建立統(tǒng)一起來。2．?dāng)?shù)字測圖中，電子手簿應(yīng)具有測站點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算功能，可以自由設(shè)站。同時測距儀在幾百米距離內(nèi)測距精度較高，可達(dá)1厘米。因此，一般來說地圖圖根點(diǎn)的密度相對于白紙測圖的要求可減少。碎部測量時可較多采用自由設(shè)站的方法建立測站點(diǎn)。3．碎部測量時不受圖幅邊界的限制，外業(yè)不再分幅作業(yè)，內(nèi)業(yè)圖形生成時由軟件根據(jù)圖幅分幅表及坐標(biāo)范圍自動進(jìn)行分幅和接邊處理。4．白紙測圖是在圖根加密后進(jìn)行碎部測量。數(shù)字測圖的碎部測量可在圖根控制加密后進(jìn)行，也可和圖根控制的觀測同時進(jìn)行，然后在內(nèi)業(yè)計(jì)算圖根點(diǎn)坐標(biāo)后再進(jìn)行碎部點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算。5．?dāng)?shù)字測圖由數(shù)控繪圖機(jī)繪制地形圖，所有的地形輪廓轉(zhuǎn)點(diǎn)都要有坐標(biāo)才能繪出地物的輪廓點(diǎn)來。對必須表示的細(xì)部地貌也要按實(shí)測地貌點(diǎn)才能繪出。因此數(shù)字測圖直接測量地形點(diǎn)的數(shù)目比白紙測圖要多。２．原圖數(shù)字化采集不論從哪種比例尺的地形圖上采集DEM數(shù)據(jù)，最基本的問題都是對地形圖要素如等高線進(jìn)行數(shù)字化處理，如手扶跟蹤數(shù)字化或者半自動掃描數(shù)字化，然后再用某種數(shù)據(jù)建模方法內(nèi)插DEM。而關(guān)于地形圖要素的數(shù)字化處理特別是半自動掃描數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)很成熟并已成為地圖數(shù)字化的主流。①手扶跟蹤數(shù)字化將地圖平放在數(shù)字化儀的臺面上，用一個帶十字絲的游標(biāo)，手扶跟蹤等高線或其他地物符號，按等時間間隔或等距離間隔的數(shù)據(jù)流模式記錄平面坐標(biāo)，或由人工按鍵控制平面坐標(biāo)的記錄，高程則需由人工從鍵盤輸入。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是所獲取的向量形式的數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中比較容易處理；缺點(diǎn)是速度慢、人工勞動強(qiáng)度大。②掃描數(shù)字化或稱屏幕數(shù)字化利用平臺式掃描儀或滾筒式掃描儀將地圖掃描得到柵格形式的地圖數(shù)據(jù)，即一組陣列式排列的灰度數(shù)據(jù)(數(shù)字影像)。將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)可以充分利用圖像處理的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行曲線自動跟蹤和注記符號的自動識別等，因此效率很高。目前主要采用半自動化跟蹤的方法，即先由計(jì)算機(jī)自動跟蹤和識別，當(dāng)出現(xiàn)錯誤或計(jì)算機(jī)無法完成的時候再進(jìn)行人工干預(yù)，這樣既可減輕人工勞動強(qiáng)度，又能使處理軟件簡單易實(shí)現(xiàn)。國內(nèi)已有許多優(yōu)秀的半自動矢量軟件如GeoScan等。數(shù)字化后的等高線數(shù)據(jù)通過一定的處理如粗差的剔除、高程點(diǎn)的內(nèi)插、高程特征的生成等便可產(chǎn)生最終的DEM數(shù)據(jù)。３．航片數(shù)據(jù)采集涉及DEM數(shù)據(jù)采集的攝影測量采樣方法包括等高線法、規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)法、選擇采樣點(diǎn)、漸進(jìn)采樣法、剖面法、混合采樣法等，這些方法可以是人機(jī)交互的或自動化的。沿等高線采樣在地形復(fù)雜及陡峭地區(qū)，可采用沿等高線跟蹤的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在平坦地區(qū)，則不宜采用此方式。沿等高線采樣可按等距離間隔記錄數(shù)據(jù)或按等時間間隔記錄數(shù)據(jù)。采用等時間間隔記錄數(shù)據(jù)時，由于等高線曲率大的地方跟蹤的速度較慢，因而采集的點(diǎn)較密集，而在曲線較平直的地方跟蹤速度較快，采集的點(diǎn)較稀疏，故只要選擇恰當(dāng)?shù)臅r間間隔，所記錄的數(shù)據(jù)就能很好地描述地形，又不會有太多的數(shù)據(jù)冗余。規(guī)則格網(wǎng)采樣確保采集的數(shù)據(jù)具有規(guī)則的格網(wǎng)形式。通過固定某一方向(如X方向)，而在另一方向(如Y方向)以等間隔移動測標(biāo)，同時對每一點(diǎn)測量其高程值，便可獲得規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)。在這樣測量方法中，量測點(diǎn)在X或Y方向的移動由微處理器自動控制，不需要手工的操作。這各方法非常適于自動或半自動的數(shù)據(jù)采集。剖面法與規(guī)則格網(wǎng)法類似，它們之間的惟一區(qū)別是在格網(wǎng)中量測點(diǎn)在格網(wǎng)的兩個方向上都是均勻采集，而在剖面法中，只是在一個方向即剖面方向上均勻采樣。在剖面法中，通常情況下點(diǎn)以動態(tài)方式量測，而不像規(guī)則采樣中以靜態(tài)方式進(jìn)行。因此從速度方面具有較高的效率。但其精度將比以靜態(tài)方式量測的規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的精度低。另外這種方法固有的缺點(diǎn)是如果要保持較小而且重要的地形特征，那就必須保證采樣數(shù)據(jù)有較高的冗余度。大多數(shù)情況下，剖面法并非主要為了采集DEM數(shù)據(jù)，而是正射影像的生產(chǎn)聯(lián)系到一起的，從這一方面來說，DEM數(shù)據(jù)更像剖面法的副產(chǎn)品，而不是主要產(chǎn)品。漸進(jìn)采樣為了使采樣分布合理，即平坦地區(qū)樣點(diǎn)較少，地形復(fù)雜地區(qū)的樣點(diǎn)較多，采用漸近采樣方法。此方法中，小區(qū)域的格網(wǎng)間距逐漸改變，而采樣也由粗到精地逐漸進(jìn)行。優(yōu)點(diǎn)：漸近采樣能解決規(guī)則格網(wǎng)采樣方法所固有的數(shù)據(jù)冗除。缺點(diǎn)：地表突變鄰近區(qū)域內(nèi)的采樣仍有較高的冗除度，有些相關(guān)特性在第一輪粗略采樣中有可能丟失，并且不能在其后的任一輪采樣中恢復(fù)；跟蹤路徑太長，導(dǎo)致時間效率降低。選擇性采樣為了準(zhǔn)確反映地形，可根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇性的采樣，例如沿山脊線、山谷線、斷裂線以及離散特征點(diǎn)進(jìn)行采集。這種方法的突出優(yōu)點(diǎn)在于只需要少量的點(diǎn)便能使其所代表的地面具有足夠的可信度。缺點(diǎn)：因?yàn)樗枰艿綄I(yè)訓(xùn)練的觀測者對立體模型進(jìn)行大量的內(nèi)插，故并非高效的采樣方法，實(shí)際上，沒有一種自動采樣程序是基于這種策略的，因此這種方法并不常用?；旌喜蓸踊旌喜蓸邮且环N將選擇采樣與規(guī)則格網(wǎng)采樣相結(jié)合或者是選擇采樣與漸近采樣相結(jié)合的采樣方法。這種方法在地形突變處以選擇采樣的方式進(jìn)行，然后這些特征線和另外一些特征點(diǎn)如山頂點(diǎn)、谷底點(diǎn)等，被加入規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)中。實(shí)踐證明：使用混合采樣能解決很多在規(guī)則格網(wǎng)采樣和漸近采樣中遇到的問題?；旌喜蓸涌山⒏郊拥匦翁卣鞯囊?guī)則矩形格網(wǎng)DEM，也可建立沿特征附加三角網(wǎng)混合形式的DEM，但顯然其數(shù)據(jù)的存貯管理與應(yīng)用均較復(fù)雜。交互式采集上述的①③⑤⑥等方法適用于利用解析測圖儀或機(jī)助測圖儀進(jìn)行半自動的交互式數(shù)據(jù)采集。特別是在數(shù)字?jǐn)z影測量工作站中，混合采樣的方法既能達(dá)到較高的作業(yè)效率，又可取得較好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。這種方法首先使用計(jì)算機(jī)自動生成粗格網(wǎng)DEM，然后在立體模型上加測地形特征線，在此基礎(chǔ)上內(nèi)插細(xì)格網(wǎng)DEM。自動采集這也是數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)最主要的特征。自動采集方法按照像片上的規(guī)則格網(wǎng)利用影像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若利用高程直接求解的影像匹配方法，也可按模型上的規(guī)則格網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)在市場上已有成熟的產(chǎn)品。這種方法的優(yōu)點(diǎn)：許多操作是自動化的，用戶不需要做太多的干預(yù)。缺點(diǎn)：在自動相關(guān)生成DEM時仍需要采集地貌特征點(diǎn)線，才能保證DEM的高保真度。特別是在平坦地區(qū)、森林覆蓋地區(qū)和房屋密集的城區(qū)，仍需要相當(dāng)多的人工干預(yù)和編輯工作，否則，DEM的精度將難以保證。4.關(guān)于DEM采集的幾點(diǎn)結(jié)論1．對DEM的采集方法可以從性能、成本、時間、精度等方面進(jìn)行評價。應(yīng)當(dāng)指出，各種采集方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，因此選擇DEM采集的方法要從目的需求、精度要求、設(shè)備條件、經(jīng)費(fèi)條件等方面考慮選擇合適的采集方法。獲取方式DEM的精度速度成本更新程度應(yīng)用范圍地面測量非常高(cm)耗時很高很困難小范圍區(qū)域、特別的工程項(xiàng)目攝影測量比較高(cm~m)比較快比較高周期性大的工程項(xiàng)目、國家范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)收集立體遙感低很快低很容易國家范圍乃至全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)收集GPS比較高(cm~m)很快比較高容易小范圍、特別的項(xiàng)目手扶跟蹤數(shù)字化比較低(圖上精度0.2~0.4mm)比較耗時低周期性國家范圍內(nèi)以及軍事上的數(shù)據(jù)采集，中小比例尺地形圖的數(shù)據(jù)采集地形圖屏幕數(shù)字化比較低(圖上精度0.1~0.3mm)非?？毂容^低激光掃描干涉雷達(dá)非常高(cm)非常高很快容易高分辨率、各種范圍2．?dāng)z影測量是DEM重要的數(shù)據(jù)源，采用解析測圖儀或經(jīng)數(shù)字化改造的精密立體測圖儀在使用攝影測量方法對DEM的采集中仍占有很重要的地位。由于交互式數(shù)字?jǐn)z影測量自動化程度較高，并可顧及地形特征，同時生成的DEM精度也較高，因此是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫更新的最有效的方式之一。3．現(xiàn)在地形圖是DEM的另一重要數(shù)據(jù)源，經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，從等高線地形圖生產(chǎn)DEM的方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以廣泛用于生產(chǎn)。4．使用全球定位系統(tǒng)GPS、激光掃描、干涉雷達(dá)等新型技術(shù)進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)采集是很有發(fā)展前景的采集方式，不應(yīng)當(dāng)忽視。5．不論從何種數(shù)據(jù)源獲取DEM數(shù)據(jù)，在采集等高線或規(guī)則格網(wǎng)點(diǎn)的同時采集重要的地形特征點(diǎn)線是保證DEM質(zhì)量和提高作業(yè)效率的重要的措施。6．利用基于不規(guī)則三角網(wǎng)TIN的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)建模和隨機(jī)柵格轉(zhuǎn)換，是快速可靠地生產(chǎn)高精度格網(wǎng)DEM切實(shí)可行的方案。二、數(shù)據(jù)處理實(shí)際上，數(shù)字測圖的全過程都是在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，但這里講的數(shù)據(jù)處理階段是指在數(shù)據(jù)采集以后到圖形輸出之前對圖形數(shù)據(jù)的各種處理。數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)須處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計(jì)算、圖形生成、圖形編輯與整飾、圖形信息的管理與應(yīng)用等。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括坐標(biāo)變換、各種數(shù)據(jù)資料的匹配、圖比例尺的統(tǒng)一、不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換等等。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換內(nèi)容很多，如將野外采集到的帶簡碼的數(shù)據(jù)文件或無碼數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為帶繪圖編碼的數(shù)據(jù)文件，供自動繪圖使用；將AutoCAD的圖形數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為ＧＩＳ的交換文件。數(shù)據(jù)計(jì)算主要是針對地貌關(guān)系的。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)后，為建立數(shù)字地面模型繪制等高線，需要進(jìn)行插值模型建立、插值計(jì)算、等高線光滑處理三個過程的工作。在計(jì)算過程中，需要給計(jì)算機(jī)輸入必要的數(shù)據(jù)，如插值等高距、光滑的擬會步距等。必要時需對插值模型進(jìn)行修改，其余的工作都由計(jì)算機(jī)自動完成。數(shù)據(jù)計(jì)算還包括對房屋類呈直角拐彎的地物進(jìn)行誤差調(diào)整，消除非直角化誤差等。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可產(chǎn)生平面圖形數(shù)據(jù)文件和數(shù)字地面模型文件。要想得到一幅規(guī)范的地形圖，還要對數(shù)據(jù)處理后生成的“原始”圖形進(jìn)行修改、編輯、整理；還需要加上漢字注記、高程注記，并填充各種面狀地物符號；還要進(jìn)行測區(qū)圖形拼接、圖形分幅和圖廓整飾等。數(shù)據(jù)處理還包括對圖形信息的全息保存、管理、使用等。數(shù)據(jù)處理是數(shù)字測圖的關(guān)，鍵階段。在數(shù)據(jù)處理時，既有對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行交互處理，也有批處理。數(shù)字測圖系統(tǒng)的優(yōu)劣取決于數(shù)據(jù)處理的功能。三、成果輸出經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以后，即可得到數(shù)字地圖，也就是形成一個圖形文件，由磁盤或磁帶作永久性保存。也可以將數(shù)字地圖轉(zhuǎn)換成地理信息系統(tǒng)所需要的圖形格式，用于建立和更新ＧＩＳ圖形數(shù)據(jù)庫。輸出圖形是數(shù)字測圖的主要目的，通過對層的控制，可以編制和輸出各種專題地圖．（包括平面圖、地籍圖、地形圖、管網(wǎng)圍、帶狀圖、規(guī)劃圖等等），以滿足不同用戶的需要?？刹捎檬噶坷L圖儀、柵格繪圖儀、圖形顯示器、縮微系統(tǒng)等繪制或顯示地形圖圖形。為了使用方便，往往需要用繪圖儀或打印機(jī)將圖形或數(shù)據(jù)資料輸出。在用繪圖儀輸出圖形時，還可按層來控制線劃的粗細(xì)或顏色，繪制美觀、實(shí)用的圖形。如果以產(chǎn)生出版原圖為目的，可采用帶有光學(xué)繪圖頭或刻針（刀）的平臺矢量繪圖儀，它們可以產(chǎn)生帶有線劃、符號、文字等高質(zhì)量的地圖圖形。1.7數(shù)字測圖作業(yè)模式由于軟件設(shè)計(jì)者思路不同，使用的設(shè)備不同，數(shù)字測圖有不同的作業(yè)模式。歸納而言，可區(qū)分為兩大作業(yè)模式，即數(shù)字測記模式（簡稱測記式）和電子平板測繪模式（簡稱電子平板）。數(shù)字測記模式就是用全站儀（或普通測量儀器）在野外測量地形特征點(diǎn)的點(diǎn)位，用電子手簿（或ＰＣ卡）記錄測點(diǎn)的幾何信息及其屬性信息，或配合草圖到室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)由電子手簿傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，經(jīng)人機(jī)交互編輯成圖。測記式外業(yè)設(shè)備輕便，操作方便，野外作業(yè)時間短。由于是“盲式”作業(yè)，對于較復(fù)雜的地形，通常要繪制草圖。電子平板測繪模式就是全站儀十便攜機(jī)十相應(yīng)測圖軟件，實(shí)施外業(yè)測圖的模式。這種模式將便攜機(jī)的屏幕模擬測板在野外直接測圖，可及時發(fā)現(xiàn)并糾正測量錯誤，外業(yè)工作完成，圖也就出來了，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化。從實(shí)際作業(yè)來看，數(shù)字測圖的作業(yè)模式是多種多樣的。不同軟件支配不同的作業(yè)模式，一種軟件可支配多種測圖模式。由于用戶的設(shè)備不同，要求不同，作業(yè)習(xí)慣不同，細(xì)分目前我國數(shù)字測圖作業(yè)模式大致有如下幾種：①全站儀十電子手簿測圖模式；②普通經(jīng)緯儀十電子手簿測圖模式；③平板儀測圖十?dāng)?shù)字化儀數(shù)字化測圖模式；④舊圖數(shù)字化成圖模式；⑤測站電子平板測圖模式；③鏡站遙控電子平板測圖模式；⑤航測像片量測成圖模式。各種作業(yè)模式的硬件連接方式和數(shù)據(jù)傳輸方式如圖所示第一種作業(yè)模式是測記式，為絕大部分軟件所支持。該模式使用電子手簿自動記錄觀測數(shù)據(jù)，作業(yè)自動化程度較高，可以較大地提高外業(yè)工作的效率。在采用這種作業(yè)模式時的主要問題是地物屬性和連接關(guān)系的采集。由于全站儀的采用，測站和鏡站的距離可以拉得很遠(yuǎn)，因而測站上就很難看到所測點(diǎn)的屬性和與其它點(diǎn)的連接關(guān)系。屬性和連接關(guān)系輸入不正確，會給后期的圖形編輯工作帶來極大的困難。解決的方法之一，是使用對講機(jī)加強(qiáng)測站與立鏡（尺）點(diǎn)之間的聯(lián)系，以保證測點(diǎn)編碼（簡碼）輸入的正確性。也可以為采集系統(tǒng)配置一個袖珍繪圖儀（Ａ３／Ａ４）現(xiàn)場按坐標(biāo)實(shí)時展點(diǎn)繪草圖。解決的方法之二，將屬性和連接關(guān)系的采集移到鏡站用手工草圖來完成，測站電子手簿只記錄定位數(shù)據(jù)（坐標(biāo)），在內(nèi)業(yè)編輯時用“引導(dǎo)文件”導(dǎo)人屬性和連接關(guān)系。這樣，既保證了數(shù)據(jù)的可靠性又大幅度地提高了外業(yè)工作的效率，可以說是一種較理想的作業(yè)模式。第二種作業(yè)模式適合暫時還沒有條件購買全站儀的用戶，它采用手工鍵人觀測數(shù)據(jù)到電子手簿，其它與第一種作業(yè)模式相同。由于用手工鍵人數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)可靠性和工作效率顯然都存在一定的問題。然而，由于它對儀器設(shè)備的要求較低，也有一些單位仍在采用。第三種作業(yè)模式也幾乎被所有的數(shù)字測圖軟件所支持。該模式的基本作法是先用平板測圖方法測出白紙圖，可不清繪，然后在室內(nèi)用數(shù)字化儀將白紙圖轉(zhuǎn)為數(shù)字地圖。就我國的基本國情和目前測繪行業(yè)的現(xiàn)狀（設(shè)備條件、技術(shù)力量）而言，平板測圖仍然被大部分測繪單位所鐘愛，而某些工程項(xiàng)目卻又需要數(shù)字地圖（例如用計(jì)算機(jī)作城市規(guī)劃等），這時可采用這種折衷方式的作業(yè)模式。然而，這種作業(yè)模式所得到的數(shù)字地圖的精度較低，特別是數(shù)字地圖用于地籍管理等精度要求較高的工作時，精度問題就突出了。對于測繪數(shù)字地籍圖，可以用第一種作業(yè)模式測量界址點(diǎn)，用平板儀測繪房屋、道路等平面圖（不清繪），再用數(shù)字化儀將平面圖數(shù)字化裝繪到界址點(diǎn)展點(diǎn)圖（數(shù)字圖）上，即可得到實(shí)用的數(shù)字地籍圖。第四種作業(yè)模式是我國早期（８０年代末、９０年代初）的數(shù)字測圖的主要作業(yè)模式。由于大多數(shù)城市都有精度較高、現(xiàn)勢性較好的地形圖，要制作多功能的數(shù)字地圖，這些地形圖是很好的數(shù)據(jù)源。１９８７～１９９７年主要用手扶跟蹤數(shù)字化儀數(shù)字化舊圖。近年來隨著掃描矢量化軟件的成熟，掃描儀逐漸取代數(shù)字化儀數(shù)字化舊圖。先用掃描儀掃描得到柳格圖形，再用掃描矢量化軟件將柵格圖形轉(zhuǎn)換成矢量圖形。這一掃描矢量化作業(yè)模式，不僅速度快，勞動強(qiáng)度小，而且精度幾乎沒有損失。第五種作業(yè)模式即電子平板，它的基本思想是用計(jì)算機(jī)屏幕來模擬圖板，用軟件中內(nèi)置的功能來模擬鉛筆、直線筆、曲線筆，完成曲線光滑、符號繪制、線型生成等工作。具體作業(yè)時，將便攜機(jī)移至野外，現(xiàn)測現(xiàn)畫，且也可不需要作業(yè)人員記憶輸入數(shù)據(jù)編碼。這種模式的突出優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)場完成絕大部分工作，因而不易漏測，在測圖時觀念上也不需大的改變。這種作業(yè)模式對設(shè)備要求較高，起碼要求每個作業(yè)小組配備一臺檔次較高的便攜機(jī)，但在作業(yè)環(huán)境較差（如有風(fēng)沙）的情況下，便攜機(jī)容易損壞。由于點(diǎn)位數(shù)據(jù)和連接關(guān)系都在測站采集，當(dāng)測、鏡站距離較遠(yuǎn)時，屬性和連接關(guān)系的錄入比較困難。這種作業(yè)模式適合條件較好的測繪單位，用于房屋密集的城鎮(zhèn)地區(qū)的測圖工作。第六種作業(yè)模式將現(xiàn)代化通訊手段與電子平板結(jié)合起來，從根本上改變了傳統(tǒng)的測圖作業(yè)概念。該模式由持便攜式電腦的作業(yè)員在跑點(diǎn)現(xiàn)場指揮立鏡員跑點(diǎn)，并發(fā)出指令遙控驅(qū)動全站儀觀測（自動跟蹤或人工照誰），觀測結(jié)果通過無線傳輸?shù)奖銛y機(jī)，并在屏幕上自動展點(diǎn)。作業(yè)員根據(jù)展點(diǎn)即測即繪，現(xiàn)場成圖。由于由鏡站指揮測站，能夠“走到、看到、繪到”，不易漏測；能夠同步地“測、量、繪、注”，以提高成圖質(zhì)量。鏡站遙控電子平板作業(yè)模式可形成單人測圖系統(tǒng)，只要一名測繪員在鏡站立對中桿，遙控測站上帶伺服馬達(dá)的全站儀瞄準(zhǔn)鏡站反光鏡，并將測站上測得的三維坐標(biāo)用無線電傳輸入電子平板儀并展點(diǎn)和注記高程，繪圖員迅速實(shí)時地把展點(diǎn)的空間關(guān)系在電子平板儀上描述（表示）出來。這種作業(yè)模式現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)無編碼作業(yè)，測繪準(zhǔn)確，效率高，代表未來的野外測圖發(fā)展方向。但該測圖模式由于需數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵲O(shè)備，需高檔便攜機(jī)及帶伺服馬達(dá)的全站儀（非單人測圖時可用一般的全站儀），設(shè)備較貴。第七種作業(yè)模式的基本方法是：用解析測圖儀或經(jīng)過改造的立體坐標(biāo)量測儀量測像片點(diǎn)的坐標(biāo)，并將量測結(jié)果傳送到計(jì)算機(jī)，形成數(shù)字化測圖軟件能支持的數(shù)據(jù)文件。經(jīng)驗(yàn)證明，這種作業(yè)模式能極大地減少外業(yè)工作量，對于平坦地區(qū)的數(shù)字化測圖顯然是一種可行的方法。然而，由于受航測方法本身的局限和精度方面的限制，這種作業(yè)模式對于大比例尺成圖來說其應(yīng)用范圍會受到一定的限制。該作業(yè)模式會逐漸被全數(shù)字?jǐn)z影測量所取代。1.8數(shù)字測圖的發(fā)展與展望數(shù)字測圖首先是由機(jī)助地圖制圖（亦稱自動化制圖、機(jī)助制圖）開始的。機(jī)助地圖制圖技術(shù)醞釀于２０世紀(jì)５０年代。１９５０年第一臺能顯示簡單圖形的圖形顯示器作為美國麻省理工學(xué)院旋風(fēng)１號計(jì)算機(jī)的附件問世。１９５８年美國Ｃ。ｌ。。ｍＰ公司將聯(lián)機(jī)的數(shù)字記錄儀發(fā)展為滾筒式繪圖機(jī)，Ｇｒｅｂｅｒ公司把數(shù)控機(jī)床發(fā)展成平臺式繪圖儀。５０年代末，數(shù)控繪圖儀首先在美國出現(xiàn)，于此同時出現(xiàn)了第二、第三代電子計(jì)算機(jī)，從而促進(jìn)了機(jī)助制圖的研究和發(fā)展，很快就形成了一種“從圖上采集數(shù)據(jù)進(jìn)行自動制圖”的系統(tǒng)。１９６４年第一次在數(shù)控繪圖儀上繪出了地圖。１９６５－１９７０年第一批計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)開始運(yùn)行，用模擬手工制圖的方法繪制了一些地圖產(chǎn)品。１９７０一１９８０年，在新技術(shù)條件下，對機(jī)助制圖的理論和應(yīng)用問題，如地圖圖形的數(shù)字表示和數(shù)學(xué)描述、地圖資料的數(shù)字化和數(shù)據(jù)處理方法、地圖數(shù)據(jù)庫、制圖綜合和圖形輸出等方面的問題進(jìn)行了深入的研究，許多國家建立了硬軟件結(jié)合的交互式計(jì)算機(jī)地圖制圖系統(tǒng)，進(jìn)一步推動了地理信息的發(fā)展。８０年代進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，各種類型的地圖數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)相繼建立起來，計(jì)算機(jī)地圖制圖，尤其是機(jī)助專題地圖制圖得到了極大的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。７０年代末和８０年代初自動制圖主要包括數(shù)字化儀、掃描儀、計(jì)算機(jī)及顯示系統(tǒng)四個部分，數(shù)字化儀數(shù)字化成圖成為主要的自動成圖方法。２０世紀(jì)５０年代末，航空攝影測量都是使用立體測圖儀及機(jī)械連動坐標(biāo)繪圖儀，采用模擬法測圖原理，利用航測像對測繪出線劃地形圖。到６０年代就有了解析測圖儀，它是由精密立體坐標(biāo)儀、電子計(jì)算機(jī)和數(shù)控繪圖儀３個主要部分組成，將模擬測圖創(chuàng)新為解析測圖，其成果依然是圖解地形圖。威特（Ｗｉｌｄ）公司生成的ＢＣＺ、ＢＣ３，歐波同（ＯＰｔｏｎ）公司的ＰＺ、Ｐ３等都是后來生產(chǎn)的先進(jìn)的解析測圖儀，我國也研制和生產(chǎn)了解析測圖儀。后來在解析測圖儀直接量測并自動解算測圖點(diǎn)坐標(biāo)的基礎(chǔ)上，再鍵人相關(guān)信息，經(jīng)過人機(jī)交互的編輯工作，由計(jì)算機(jī)處理，便可生成數(shù)字地形圖。ＳＤ年代初，為了滿足數(shù)字測圖的需要，我國在生產(chǎn)、使用解析測圖儀的同時，對原有模擬立體測圖儀和立體坐標(biāo)量測儀，逐漸地改裝成數(shù)字測圖儀。將量測的模擬信息經(jīng)編碼器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信息，由計(jì)算機(jī)接受并處理，最終輸出數(shù)字地形圖。８０年代末、９０年代初，又出現(xiàn)了全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)。我國武漢測繪科技大學(xué)張祖勛教授主持研制出了具有世界先進(jìn)水平的全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)。全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)大致作業(yè)過程：將影像掃描數(shù)字化，利用立體觀測系統(tǒng)觀測立體模型（計(jì)算機(jī)視覺），利用系統(tǒng)提供的一系列進(jìn)行量測的軟件——掃描數(shù)據(jù)處理、測量數(shù)據(jù)管理、數(shù)字走向、立體顯示、地物采集、自動提?。ɑ蚪换ゲ杉模裕停〝?shù)字地面模型）、自動生成正射影像等軟件（其中利用了影像相關(guān)技術(shù)、核線影像匹配技術(shù)）使量測過程自動化。全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)在我國迅速推廣和普及，目前已基本上取代了解析攝影測量。大比例尺地面數(shù)字測圖，是２０世紀(jì)７０年代在輕小型、自動化、多功能的電子速測儀問世后，在機(jī)助地圖制圖系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。８０年代全站型電子速測儀（電子速測儀十電子記錄器，簡稱全站儀）的迅猛發(fā)展，加速了數(shù)字測圖的研究與應(yīng)用。我國從８０年代初開始開展大比例尺數(shù)字測圖的研究與實(shí)踐，有的偏重于城市大比例尺平面圖的自動測繪；有的則著眼于城市及其郊區(qū)大比例尺地形圖的自動測繪；有的側(cè)重于數(shù)據(jù)采集的編碼研究；有的側(cè)重于自動化儀器的開發(fā)。現(xiàn)已開發(fā)出數(shù)十套從數(shù)據(jù)采集到圖形編輯功能較完善的數(shù)字化測圖系統(tǒng)。有人預(yù)測：在我國平板儀測圖的時代將要結(jié)束，數(shù)字化測圖設(shè)計(jì)思想和作業(yè)方法，研制出一套既能適合各種地形地物，又簡單易學(xué)，易于被用戶接受的數(shù)字化測圖系統(tǒng)。這期間又有人提出了一些新的數(shù)字化測圖方法，如野外數(shù)字裝圖法、“電子平板”法、測算法、多種編碼方案采集法等。開發(fā)的比較受用戶歡迎的數(shù)字化測圖系統(tǒng)主要有：南方測繪儀器公司的“ＣＡＳＳ南方內(nèi)外業(yè)一體化成圖系統(tǒng)”、武漢瑞得公司的“ＲＤＭＳ數(shù)字測圖系統(tǒng)”、清華山維公司的“ＥＰＳＷ電子平板測圖系統(tǒng)”等?！鞍宋濉逼陂g我國建立了四川、陜西、黑龍江、北京、上海、廣東、湖北等七個數(shù)字化測繪生產(chǎn)示范基地。其間在我國南方、沿海以及內(nèi)陸部分經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，已較普遍應(yīng)用數(shù)字化測圖手段測繪地形圖、地籍圖。從１９９７年后為數(shù)字測圖技術(shù)全面成熟階段。數(shù)字測圖系統(tǒng)已跳出“測圖”框框，向測圖與設(shè)計(jì)一體化、自動化和數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)管理一體化、自動化發(fā)展，使數(shù)字測圖系統(tǒng)將取代白紙測圖。我國開發(fā)大比例尺數(shù)字化測圖系統(tǒng)研究和實(shí)驗(yàn)，主要經(jīng)歷了四個階段。８０年代初至１９８７年為第一階段，該階段主要是引進(jìn)外國大比例尺測圖系統(tǒng)的應(yīng)用與開發(fā)及探討研究階段。這一階段參加研究的人員和單位都比較少，人們對大比例尺地面數(shù)字測圖的認(rèn)識還模糊不清，屬于探討階段。受當(dāng)時測圖系統(tǒng)硬件（包括計(jì)算機(jī)及其繪圖設(shè)備、電子速測儀、電子手簿等）和軟件（計(jì)算機(jī)語言、系統(tǒng)軟件）的限制，所研究的大比例尺數(shù)字測圖系統(tǒng)還不成熟。該階段我國研制的數(shù)字化測圖系統(tǒng)的代表作是北京市測繪院研制的“ＤＧＪ大比例尺工程圖機(jī)助成圖系統(tǒng)”。１９８８——１９９１年為第Ｈ階段，在這短短的四年時間，國內(nèi)開展大比例尺數(shù)字化測圖研究的單位由前一階段兩三家猛增到幾十家，參加研究人員也是前一時期的幾十倍甚至上百倍，并舉辦了種類多樣的培訓(xùn)班、研討會、學(xué)習(xí)班等，活躍了這一研究課題的學(xué)術(shù)空氣，大大推動了我國大比例尺數(shù)字化測圖的發(fā)展。這一時期先后研制成功了數(shù)十套大比例尺數(shù)字化測圖系統(tǒng)，并都或多或少地在生產(chǎn)中得到了推廣和應(yīng)用：如武漢測繪科技大學(xué)與上海市測繪院等單位研制的“ＤＪＨ大比例尺數(shù)字測圖系統(tǒng)”、清華大學(xué)土木系推出的“ＧＡＭＡＰ機(jī)助成圖系統(tǒng)”、解放軍測繪學(xué)院的“綜合采樣數(shù)字地籍（形）測量系統(tǒng)”等。但由于忽略了我國城鎮(zhèn)農(nóng)村地形地物本身的多樣性和復(fù)雜性以及用戶的接受能力，給推廣應(yīng)用工作帶來了許多意想不到的困難。１９９１——１９９７年為總結(jié)、優(yōu)化和應(yīng)用推廣階段。隨著大范圍數(shù)字化測圖在生產(chǎn)和推廣中出現(xiàn)的許多實(shí)際問題，人們不得不回頭來重新考慮原來的成為ＧＩＳ（地理信息系統(tǒng)）的一個子系統(tǒng)。南方測繪儀器公司推出的“ＣＡＳＳ３．０地形地籍成圖軟件”，武漢瑞得公司推出的“ＲＤＭＳ４．０數(shù)字測圖系統(tǒng)”，清華山維公司推出的“ＥＰＳＷ９８電子平板測繪圖軟件”，廣州開思創(chuàng)力公司推出的“ＳＣＳＧ２０００成圖軟件”，是這一階段的代表作。這些功能強(qiáng)大、操作簡單、各有特色的成圖軟件促進(jìn)了我國地面數(shù)字測圖蓬勃發(fā)展。期間在我國還推出了幾套操作簡單、快速的掃描矢量化軟件，使原圖數(shù)字化成圖擺脫了手扶跟蹤之苦。另外，全數(shù)字?jǐn)z影測量在各省測繪局的測繪院相繼開展，各省都在開始建立１：10萬乃至１：１萬的地理信息系統(tǒng)。我國測繪事業(yè)開始進(jìn)人數(shù)字測圖時代。我國地面數(shù)字測圖系統(tǒng)可分為三種類型：國外現(xiàn)成的機(jī)助成圖系統(tǒng)；國內(nèi)直接利用AutoCAD系統(tǒng)開發(fā)的成圖系統(tǒng)；結(jié)合我國的實(shí)際情況，針對測繪專業(yè)特點(diǎn)自行研究、設(shè)計(jì)的機(jī)助成圖系統(tǒng)。對于直接引進(jìn)國外的數(shù)字成圖系統(tǒng)，都必須投入大量精力進(jìn)行二次開發(fā)工作。國外的機(jī)助成圖系統(tǒng)除價格昂貴并要求有與之相適應(yīng)的硬件配置外，更大的局限性在于它們一般與我國的測量作業(yè)方法和規(guī)范、圖式符號、漢字注記等不相適應(yīng)，因此很難得到推廣。對于直接利用AutoCAD平臺進(jìn)行圖形編輯的系統(tǒng)，由于AutoCAD具有豐富的非常成熟的圖形處理、圖形編輯功能，軟件研制人員可以此為基礎(chǔ)，較輕快地推出具有使用方便、擴(kuò)充性強(qiáng)、接口豐富的測圖系統(tǒng)，目前以ＡｌｌｔＯＣＡＤ為平臺開發(fā)的測圖軟件很多。國內(nèi)一些技術(shù)實(shí)力雄厚的單位，結(jié)合我國的國情和測繪專業(yè)數(shù)字成圖的特點(diǎn)，推出完全自主版本的機(jī)助成圖系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的圖形處理編輯時數(shù)據(jù)處理速度快，不僅操作簡單，而且接近我國實(shí)際作業(yè)模式。但完全自主開發(fā)的測圖軟件，開發(fā)速度慢，成本高，維護(hù)更新較困難。目前要在我國全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字測圖還有許多困難，主要問題是資金問題、人才問題和觀念問題，而不是技術(shù)問題。進(jìn)口儀器（全站儀和自動繪圖儀等）價格昂貴，使測繪成本提高。我國測繪技術(shù)人員對傳統(tǒng)測繪技術(shù)掌握得很好，但由于缺少進(jìn)修機(jī)會，很多測繪技術(shù)人員對數(shù)字測圖技術(shù)很陌生，數(shù)字測圖產(chǎn)品的使用與管理更缺乏人才。今后我國數(shù)字測繪教育和測繪技術(shù)人員數(shù)字測圖技術(shù)的培訓(xùn)任務(wù)很重。另外在推廣數(shù)字化測圖過程中，一定要更新觀念。數(shù)字化測圖畢竟與圖解測圖有著本質(zhì)的區(qū)別，不能受平板儀測量中某些傳統(tǒng)觀念的約束。例如，方格網(wǎng)在平板儀測量時是一切點(diǎn)位的基礎(chǔ)，而在數(shù)字測圖中，任何點(diǎn)位都是與方格網(wǎng)無關(guān)的，可以根本不需展繪方格網(wǎng)，展繪了也只是一般的符號，僅供使用者使用。又如測定碎部點(diǎn)時，有些方法（如對稱點(diǎn)法）在圖解測圖時是不能引用的，但在數(shù)字化測圖中卻可廣泛使用而提高工作效率。不能僅僅拿數(shù)字化測圖的某一項(xiàng)指標(biāo)（如野外測量速度）與傳統(tǒng)的白紙測圖相比，應(yīng)該全面進(jìn)行比較，應(yīng)充分認(rèn)識數(shù)字化測圖的優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字測圖必須突破“圖”的概念，而突出“數(shù)”的概念，測量數(shù)據(jù)一定要全總保存。測量數(shù)據(jù)應(yīng)全社會共享，也就是說測繪、規(guī)劃、土地、房產(chǎn)、市政等部門應(yīng)協(xié)調(diào)共同開展數(shù)字測圖工作。為了規(guī)范和促進(jìn)數(shù)字化測圖技術(shù)的發(fā)展，國家測繪局委托其下屬的測繪標(biāo)準(zhǔn)化研究所先后制訂了適應(yīng)我國大比例尺數(shù)字化測圖的規(guī)范和圖式，計(jì)有《大比例尺地形圖機(jī)助制圖規(guī)范》、們：５００、１：１０００、１：２０００地形圖要素分類與代碼人《1：５００、１：１０００、１：２０００地形圖圖式》和《１：５００、１：１０００、１：２０００大比例尺野外數(shù)字測圖數(shù)據(jù)記錄格式標(biāo)準(zhǔn)》等，經(jīng)國家有關(guān)部門審批后，現(xiàn)已在全國頒布執(zhí)行。上述規(guī)范規(guī)定了野外測圖的技術(shù)要求，使數(shù)字測圖生產(chǎn)規(guī)范化；規(guī)定了統(tǒng)一的地形圖要素分類（共分九大類）與編碼（采用線性四位編碼法），以便實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有各數(shù)字化測圖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和同一數(shù)據(jù)接口。為使數(shù)字化測圖技術(shù)普及，必須使系統(tǒng)的配套價格降下來。目前一套進(jìn)口系統(tǒng)價格在２０萬元以上，使得國內(nèi)很多單位無力接受，且進(jìn)口系統(tǒng)多不適合中國國情。根本出路還是測繪儀器和軟件國產(chǎn)化。近幾年來我國的測繪儀器研究有了突破的進(jìn)展，現(xiàn)已能批量生產(chǎn)全站儀和ＧＰＳ接收機(jī)（包括ＲＴＫ）。若配置國產(chǎn)儀器和我國開發(fā)的軟件，數(shù)字化測繪系統(tǒng)全套價格可在１０萬元之內(nèi)。另外，用圖單位關(guān)心的是地形特征點(diǎn)的坐標(biāo)及其精度，至于是否繪出地圖已不像過去傳統(tǒng)的手工白紙測圖那么迫切了，因?yàn)橐粡垟?shù)字化軟盤比紙上靜態(tài)線劃圖的用處更大，精度更高。因此，一定意義上像繪圖儀、數(shù)字化儀和掃描儀，并非各個單位都需要，完全可以采取借用或租用的方法，這樣數(shù)字化測圖的硬件費(fèi)用就更低了。今后數(shù)字化測圖軟件的發(fā)展方向應(yīng)該是一種無點(diǎn)號、無編碼的鏡站電子平板測圖系統(tǒng)。測站上的儀器照誰鏡站反光鏡后，自動將經(jīng)處理的以三維坐標(biāo)形式的數(shù)據(jù)，用無線電傳輸入電子平板，并展點(diǎn)和注記高程。由于測量員就在鏡站，熟悉現(xiàn)場情況，因此就可以迅速實(shí)時地把展點(diǎn)的空間關(guān)系在電子平板儀上描述（表示）出來。這種自動化測圖系統(tǒng)，走出了當(dāng)今困擾我們的編碼困難和編碼機(jī)內(nèi)處理麻煩的圈子，可能成為今后數(shù)字化測圖的主要系統(tǒng)。今后數(shù)字化測圖軟件介面一定很友好，操作很簡單，一學(xué)就會。第二章全站儀的使用2．1電子全站儀概述一．全站儀的發(fā)展電子全站儀是一種可以同時進(jìn)行角度測量(水平角和垂直角)和距離(斜距、平距、高差)測量、由機(jī)械、光學(xué)、電子元件組合而成的測量儀器。由于只要一次安置、儀器便可以完成在該測站上所有的測量工作，故被稱為全站儀。開始時，是將電子經(jīng)緯儀與光電測距儀裝置在一起，并可以拆卸，分離成經(jīng)緯儀和測距儀兩部分，稱為積木式全站儀。后來為將光電測距儀的光波發(fā)射接收裝置系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸的整體式全站儀，并且配置了電子計(jì)算機(jī)的中央處理單元、儲存單元和輸入輸出設(shè)備，能根據(jù)外業(yè)觀測數(shù)據(jù)(角度、距離)，實(shí)時計(jì)算并顯示出所需要的測量成果：點(diǎn)與點(diǎn)之間的方位角、平距、高差或點(diǎn)的三維坐標(biāo)等。通過輸入輸出設(shè)備，可以與計(jì)算機(jī)交互通訊，使測量數(shù)據(jù)直接進(jìn)行計(jì)算機(jī)，進(jìn)行計(jì)算、編輯和繪圖。測量作業(yè)所需要的已知數(shù)據(jù)也可以從計(jì)算機(jī)輸入全站儀。這樣，不僅使測量的外業(yè)工作高效化、而且可以實(shí)現(xiàn)整個測量作業(yè)的高度自動化。全站儀已廣泛用于控制測量、細(xì)部測量、施工放樣、變形觀測等各個方面的測量工作中。二．全站儀的結(jié)構(gòu)全站儀主要包括以下幾個部分：電源：供給其他各部分電源，包括望遠(yuǎn)鏡十字絲和顯示屏的照明。測角部分：相當(dāng)于電子經(jīng)緯儀，可以測定水平角、豎直角和設(shè)置方位角。測距部分：相當(dāng)于光電測距儀，一般用紅外光源，測定到目標(biāo)點(diǎn)的斜距，可歸算為平距和高差。中央處理單元：接受輸入指令，分配各種觀測作業(yè)，進(jìn)行測量數(shù)據(jù)的運(yùn)算，如多測回取平均值、觀測值的各種改正、極坐標(biāo)法或交會的坐標(biāo)計(jì)算以及包括運(yùn)算功能更為完善的各種軟件。輸入輸出設(shè)備：包括鍵盤、顯示屏和接口，從鍵盤可以輸入操作指令、數(shù)據(jù)和設(shè)置參數(shù)，顯示屏可以顯示出儀器當(dāng)前的工作方式、狀態(tài)、觀測數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果；接口使全站儀能與磁卡、磁盤、微機(jī)交互通訊、傳輸數(shù)據(jù)。2．2南方全站儀的使用儀器的結(jié)構(gòu)NTS-202全站儀結(jié)構(gòu)簡單、功能齊全、操作簡單、易學(xué)易懂。同經(jīng)緯儀一致的結(jié)構(gòu)：基座、基座腳螺旋、圓水準(zhǔn)器、水平制動手輪、水平微動手輪、長水準(zhǔn)器、目鏡、望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦手輪、垂直制動手輪、垂直微動手輪、望遠(yuǎn)鏡物鏡、粗瞄準(zhǔn)器、對中調(diào)焦手輪。特有的：垂直方向水準(zhǔn)器、測距頭、提把、電源開關(guān)、顯示器。顯示與鍵盤功能顯示與信號標(biāo)記液晶顯示屏采用雙行點(diǎn)陣式液晶顯示：R/L右旋/左旋水平角REC記錄HOLD水平角鎖定0SET水平角置零V%斜率（百分比）MODE測量方式¤照明MEAS測量TRK跟蹤測量▲增量鍵▼減量鍵HR右旋水平角HL左旋水平角V豎直角斜距、平距、高差各鍵的功能水平角右旋/左旋選擇鍵。交替按此鍵，水平角測量方向從右旋變?yōu)樽笮ń嵌葦?shù)值增加），按MODE鍵后，執(zhí)行測距功能。測量前的準(zhǔn)備1．儀器的對中和整平安置儀器和三角架：=1\*GB3①在儀器安置于三腳架上之前，調(diào)整三角架的高度，以便得到合適的觀測高度，=2\*GB3②將重錘掛在三腳架上粗略對中，此時調(diào)整好腳架，并將腳尖插入地面使其穩(wěn)固。=3\*GB3③調(diào)整三腳架各腿之長度，使其盡量水平。安裝儀器將儀器放在腳架架頭上，一手握住儀器，另一手旋緊中心螺旋。使用光學(xué)對中器對中整平=1\*GB3①通過光學(xué)對中器的目鏡觀察地面標(biāo)志，先調(diào)節(jié)目鏡使十字分化板清晰。=2\*GB3②調(diào)節(jié)光學(xué)對中器的調(diào)焦輪，直至地面清晰。=3\*GB3③松開角架的中心螺絲，通過光學(xué)對中器觀察地面標(biāo)志，小心地平移儀器，勿旋轉(zhuǎn)，直到分劃板十字絲與地面站點(diǎn)標(biāo)志點(diǎn)重合。=4\*GB3④調(diào)整腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器的氣泡居中。=5\*GB3⑤通過光學(xué)對中器觀察地面標(biāo)志是否與十字絲中心重合，如若不重合，則重復(fù)上述操作，直到重合為止。用長水準(zhǔn)管精確整平儀器=1\*GB3①讓一個長水準(zhǔn)器與任意兩個腳螺旋連線平行,調(diào)節(jié)這兩個腳螺旋,使水準(zhǔn)器的氣泡居中,調(diào)節(jié)兩個腳螺旋時,旋轉(zhuǎn)方向應(yīng)相反.=2\*GB3②長水準(zhǔn)器繞豎軸轉(zhuǎn)動90度,用另一個腳螺旋使水準(zhǔn)器的氣泡居中.=3\*GB3③轉(zhuǎn)動水準(zhǔn)器90度,重復(fù)1和2,使水準(zhǔn)器移到任何方向都居中.2．目鏡調(diào)節(jié)和目標(biāo)照準(zhǔn)目鏡調(diào)節(jié)：取下望遠(yuǎn)鏡鏡蓋，將望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)天空,調(diào)整目鏡視度圈，直至分劃板十字絲最清晰。目標(biāo)照準(zhǔn)：用粗瞄準(zhǔn)器的準(zhǔn)星對準(zhǔn)目標(biāo)；調(diào)節(jié)望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦手輪，直至看清目標(biāo)；制動望遠(yuǎn)鏡制動手輪，將十字絲精確對準(zhǔn)目標(biāo)，這時眼睛左右輕微移動觀察，目標(biāo)相對于分劃板應(yīng)是靜止的。注：對較近目標(biāo)調(diào)焦時，順時針方向轉(zhuǎn)動調(diào)焦手輪，較遠(yuǎn)目標(biāo)則逆時針方向旋轉(zhuǎn)。即使不測豎直角是仍用十字絲中心位置瞄準(zhǔn)目標(biāo)。3．打開和關(guān)閉電源打開電源時，顯示屏所有點(diǎn)陣發(fā)亮，2秒后即可開始測量。進(jìn)行水平角以外的測量時，應(yīng)先指示垂直零點(diǎn)。在10~30分鐘內(nèi)不進(jìn)行任何操作，儀器將自動關(guān)閉電源。4．指示垂直零點(diǎn)開啟電源后，將望遠(yuǎn)鏡上下轉(zhuǎn)動，當(dāng)望遠(yuǎn)鏡通過水平線時，將指示出垂直零點(diǎn)，將指示出垂直零點(diǎn)，垂直角顯示出角值。注：不必指示垂直零點(diǎn)亦可測水平角。測角—測距模式的轉(zhuǎn)換1．從測角模式轉(zhuǎn)換到測距模式開機(jī)，望遠(yuǎn)鏡上下轉(zhuǎn)動即進(jìn)行測角模式，可作角度測量的各種操作；按MODE鍵，儀器進(jìn)行測距狀態(tài)，可用距離測量的各種操作。2．從測距模式轉(zhuǎn)換到測角模式儀器處于測距模式，只要按MODE鍵，即可進(jìn)入測角模式。按鍵，交替顯示斜距、平距、高差。角度測量1．盤左/盤右觀測盤左是指觀測者對著望遠(yuǎn)鏡目鏡時豎盤在望遠(yuǎn)鏡的左邊，同樣，盤右指的是觀測者對著目鏡時豎盤在右邊。取盤左和盤右觀測值可以有效地消除儀器系統(tǒng)誤差，因此，在可能的情況下，一定要進(jìn)行盤左盤右觀測。2．水平角置0(0SET)將望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)目標(biāo)A后，按0SET鍵兩次,使水平角讀數(shù)為。注：0SET只對水平角有效。除保持HOLD鍵狀態(tài)外，任何時候水平角均可以置0，如果操作過程中誤按0SET，只要不再按該鍵就沒有關(guān)系，當(dāng)鳴響停止后就可開始操作。3.水平角與豎直角測量(HR、V或HL\V)=1\*GB3①設(shè)置水平角右旋與豎直角測量方式(HR.V).瞄準(zhǔn)目標(biāo)A,按二次0SET鍵,設(shè)置目標(biāo)A的水平角為,瞄準(zhǔn)目標(biāo)B,則A.B間的水平角度為瞄準(zhǔn)目標(biāo)B時而顯示的角度值.而A.B間的豎直角就是兩次的差值.設(shè)瞄準(zhǔn)A時顯示為:按兩次0SET后顯示為再瞄準(zhǔn)目標(biāo)B時顯示為則AB水平角為,AB豎直角為.=2\*GB3②按R/L鍵后,水平角右旋變?yōu)樽笮?顯示如下,以后的測量方法與前一樣,只是瞄準(zhǔn)方向與之相反.R/L對豎直角無效,再按它水平角又由左轉(zhuǎn)右,為(HR,V)模式.4．水平角保持(HOLD)測角過程中，若需要保持所測水平角，按HOLD鍵兩次即可，這時再轉(zhuǎn)動儀器，水平角也不發(fā)生變化。注：HOLD鍵對豎直角或測距無效。再按HOLD鍵一次，解除保持功能。若在操作過程中誤按HOLD鍵，只要不按第二次，當(dāng)鳴響聲停止后便可繼續(xù)以后的操作。5．水平角象限設(shè)置瞄準(zhǔn)第一個目標(biāo)按0SET鍵兩次，使水平角置0。繞豎軸轉(zhuǎn)動儀器，有鳴響時停止轉(zhuǎn)動，顯示：。鎖緊照準(zhǔn)部，使用微調(diào)手輪使水平讀數(shù)為90度，用望遠(yuǎn)鏡確定新的目標(biāo)點(diǎn),此時目標(biāo)點(diǎn)象限角為90度。6．豎直角的零方向設(shè)置豎直角在初始設(shè)置時，可選擇天頂方向?yàn)?度/水平方向0度。7．天頂距與垂直角的測量天頂距：如豎直角選擇天頂方向?yàn)?，則測得的豎直角為天頂距。垂直角：如豎直角選擇水平方向?yàn)?，則測得的豎直角為垂直角。8．斜率百分比在角度模式下測量，豎直角可以轉(zhuǎn)換成斜率百分比，按鍵，顯示器交替顯示豎直角和斜率百分比（斜率百分比值=H/D*100%）。斜率百分比范圍從水平角方向至。若超過此值則儀器不顯示斜率值。距離測量1．精確測量開機(jī)，顯示，上下轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡,顯示，按MODE鍵,顯示，瞄準(zhǔn)反射鏡，按HOLD鍵,精確測量距離，顯示為。2．跟蹤測量開機(jī)，顯示，上下轉(zhuǎn)動望遠(yuǎn)鏡,顯示，按MODE鍵,顯示，瞄準(zhǔn)反射鏡，按TRK鍵，跟蹤測量距離，顯示為。跟蹤測量距離僅顯示到厘米位，每1秒測量一次。在測距狀態(tài)下，按V%鍵交替顯示斜距、平距、高差。1．在電子手簿中輸入已知的坐標(biāo)信息2．3索佳全站儀的使用一．儀器的結(jié)構(gòu)提柄、儀器高標(biāo)志、顯示窗、鍵盤、三角基座制動控制桿、度板、圓水準(zhǔn)器、腳螺旋、三角基座、光學(xué)對點(diǎn)器目鏡、光學(xué)對點(diǎn)器調(diào)焦環(huán)、物鏡、提柄固定螺絲、電池、水平制動鈕、水平微動手輪、數(shù)據(jù)輸出插口、外接電源插口、照準(zhǔn)部水準(zhǔn)器、垂直制動鈕、垂直微動手輪、望遠(yuǎn)鏡目鏡、望遠(yuǎn)鏡調(diào)焦環(huán)、粗照準(zhǔn)器二．顯示符號顯示符號表示意義顯示符號表示意義ZA天頂距Z=0S斜距VA垂直角H=0對邊測量中的%坡度垂直角H=0±90H水平距%坡度V高差HAR右水平角Ht懸高測量值HAL左水