大比例尺數(shù)字測圖及其在土木工程中的應(yīng)用

大比例尺數(shù)字測圖及其在土木工程中的應(yīng)用第1頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字化儀由操作平板、定位標和接口裝置構(gòu)成，如圖11-1所示。操作平板用來放置并固定工作底圖，定位標用來操作數(shù)字化測圖軟件和從工作底圖上采集地形特征點坐標數(shù)據(jù)，接口裝置一般為標準的RS232C串行接口，它的作用是與計算機交換數(shù)據(jù)。工作前必須將數(shù)字化儀與計算機的一個串行接口連接并在數(shù)字化測圖軟件中配置好數(shù)字化儀。第2頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)字化使用的工作底圖必須是聚脂薄膜原圖，將工作底圖固定在數(shù)字化儀操作平板上，數(shù)據(jù)采集的方式是操作員應(yīng)用數(shù)字化儀的定位標在工作底圖上逐點采集地圖上地物或地貌的特征點，將工作底圖上的圖形、符號、位置轉(zhuǎn)換成坐標數(shù)據(jù)，并輸入數(shù)字化測圖軟件定義的相應(yīng)代碼，生成數(shù)字化采集的數(shù)據(jù)文件，經(jīng)過人機交互編輯，形成數(shù)字地圖。2)掃描數(shù)字化掃描數(shù)字化需要的生產(chǎn)設(shè)備為掃描儀、計算機、專用矢量化軟件或數(shù)字化測圖軟件。因工程大幅面掃描儀的價格較高，所以若單位無掃描儀時，也可將工作底圖集中拿到專業(yè)公司掃描生成柵格圖像文件(一般為TIFF、PCX、BMP格式)，價格為20元/張左右，這樣掃描數(shù)字化就只需要計算機、矢量化軟件或數(shù)字化測圖軟件就可以進行。將需要數(shù)字化的地圖圖像格式文件引入矢量化軟件，然后對引入的圖像進行定位和糾正。數(shù)據(jù)采集的方式是操作員使用鼠標在計算機顯示屏幕上跟蹤地圖位圖上的地物或地貌的特征點，將工作底圖上的圖形、符號、位置轉(zhuǎn)換成坐標數(shù)據(jù)，并輸入矢量化軟件或數(shù)字化測圖軟件定義的相應(yīng)代碼，生成數(shù)字化采集的數(shù)據(jù)文件，經(jīng)過人機交互編輯，形成數(shù)字地圖。與手扶跟蹤數(shù)字化方法比較，掃描數(shù)字化具有成本低、速度快、效率高的特點。第3頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(2)地面數(shù)字測圖在沒有合適的大比例尺地圖的地區(qū)，當設(shè)備條件許可時，可以直接采用地面數(shù)字測圖方法，該方法也稱為內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖方法。內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖方法需要的生產(chǎn)設(shè)備為全站儀(或測距經(jīng)緯儀)、電子手簿(或掌上電腦和筆記本電腦)、計算機和數(shù)字化測圖軟件。根據(jù)所使用設(shè)備的不同，內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖方法有兩種實現(xiàn)形式。1)草圖法：在野外利用全站儀或電子手簿采集并記錄外業(yè)數(shù)據(jù)或坐標，同時手工勾繪現(xiàn)場地物屬性關(guān)系草圖，返回室內(nèi)后，下載記錄數(shù)據(jù)到計算機內(nèi)，將外業(yè)觀測的碎部點坐標讀入數(shù)字化測圖系統(tǒng)直接展點，根據(jù)現(xiàn)場繪制的地物屬性關(guān)系草圖在顯示屏幕上連線成圖，經(jīng)編輯和注記后成圖。2)電子平板法：在野外用安裝了數(shù)字化測圖軟件的筆記本電腦或掌上電腦直接與全站儀相連，現(xiàn)場測點，電腦實時展繪所測點位，作業(yè)員根據(jù)實地情況，現(xiàn)場直接連線、編輯和加注記成圖。與傳統(tǒng)的白紙測圖方法比較，內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖方法創(chuàng)建的大比例尺數(shù)字地圖具有如下特點：1)白紙測圖方法是采用視距法測距，測距相對誤差只有約1/300，而數(shù)字測圖方法是采用EDM測距，測距相對誤差小于1/40000，幾百米的距離測量誤差均在1cm左右。在通視良好、定向邊較長的情況下，地形點到測站的距離可以比常規(guī)測圖法長，具體見表9-6。第4頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一2)白紙測圖方法是將控制點和碎部點坐標手工展繪在聚脂薄膜上，受人眼最小分辨距離為圖上0.1mm的限制，存在展點誤差。數(shù)字測圖方法是采用計算機自動展點，沒有展點誤差。3)白紙測圖方法先完成圖根加密，按坐標將控制點展繪在聚脂薄膜上，然后進行地形測圖。數(shù)字測圖方法可以使圖根點加密和地形測圖同時進行，例如采用自由設(shè)站方法，用全站儀的邊角后方交會功能觀測2個或2個以上的已知點，就可以精確測定出測站點的三維坐標。4)白紙測圖方法是以一幅地形圖為單元組織施測，這容易給圖幅邊緣測圖帶來困難，數(shù)字測圖方法不受圖幅的限制。作業(yè)小組的任務(wù)可以按照河流、道路和自然分界來劃分，方便地形測圖的施測，也減少了常規(guī)測圖的接邊問題。5)數(shù)字地形圖便于修測。由于數(shù)字地圖的碎部點精度較高且分布均勻，重要地物點相對于臨近控制點的點位誤差小于5cm，所以當數(shù)字地圖需要修測而圖內(nèi)大部分控制點已遭破壞時，可以自由設(shè)站，使用全站儀的邊角后方交會功能觀測圖內(nèi)已知的重要地物點就可以快速獲得測站點的三維坐標。通過上述介紹可知，采用內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖方法創(chuàng)建的大比例尺數(shù)字地圖與采用圖解地圖法獲得的數(shù)字地圖是有差別的，但前者的設(shè)備投入經(jīng)費及測圖成本明顯高于后者。因此，《測繪工程產(chǎn)品價格》的規(guī)定，對于困難類別為最高的Ⅲ類測區(qū)，測繪1:500圖解地形圖的取費標準是179387.50元/km2，而測繪1:500數(shù)字地形圖的取費標準是309445.12元/km2，后者比前者高出1.725倍。第5頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一§11.2內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖實現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖的關(guān)鍵是要選擇一種成熟的、技術(shù)先進的數(shù)字測圖軟件。目前，市場上比較成熟的最新版本的大比例尺數(shù)字化測圖軟件主要下列3種：(1)廣州南方測繪儀器公司(South)公司開發(fā)的CASS5.1；(2)北京威遠圖儀器公司(WelTop)開發(fā)的SV300；(3)廣州開思測繪軟件公司(SCS)開發(fā)的SCSGIS2000。這些數(shù)字化測圖軟件一般都應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)并具有GIS前端數(shù)據(jù)采集功能，其生成的數(shù)字地圖可以多種格式文件輸出并可以供某些GIS軟件讀取。它們都是在AutoCAD平臺上開發(fā)的，其優(yōu)點是可以充分利用AutoCAD強大的圖形編輯功能。雖然上述數(shù)字化測圖軟件都是在AutoCAD平臺上開發(fā)的，但它們的圖形數(shù)據(jù)和地形編碼一般互不兼容，一個城市的各測繪生產(chǎn)單位必須根據(jù)本市的實際和需求選擇其中一種數(shù)字化測圖軟件來統(tǒng)一本市的數(shù)字化測圖工作，而不宜引進多種數(shù)字化測圖軟件，本書只介紹CASS5.1。CASS5.1的全部安裝文件放置在隨書光盤的“CASS安裝文件”路徑下，請讀者先仔細閱讀該文件夾下的Readme文件，按照文件的說明安裝?！?1.2.1CASS5.1對計算機軟硬件的要求(1)建議硬件環(huán)境CPU為Pentium133以上，內(nèi)存大于等于64MB，至少64MB的硬盤剩余空間，VGA(800×600)以上彩色顯示器。第6頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(2)軟件環(huán)境Windows95或以上版本的操作系統(tǒng)，安裝有AutoCAD2000、2000i或2002版本。§11.2.2CASS5.1的操作界面雙擊安裝文件在桌面上創(chuàng)建的CASS5.1圖標，即可以啟動。圖11-2是在AutoCAD2000上安裝CASS5.1的界面。第7頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一它與AutoCAD2000的界面及操作方法是相同的，兩者的區(qū)別在于下拉菜單及屏幕菜單的內(nèi)容不同，各區(qū)的功能簡介如下：⑴下拉菜單區(qū)：主要的測量功能；⑵屏幕菜單：繪制各類別地物，操作較頻繁的地方；⑶圖形區(qū)：主要工作區(qū)，顯示圖形及其操作；⑷工具欄：各種AutoCAD命令、測量功能，實質(zhì)為快捷工具；⑸命令提示區(qū)：命令記錄區(qū)，提示用戶操作?！?1.2.3草圖法數(shù)字測圖草圖法數(shù)字測圖的流程是：外業(yè)使用全站儀測量碎部點三維坐標的同時，領(lǐng)圖員繪制碎部點構(gòu)成的地物形狀和類型并記錄下碎部點點號(必須與全站儀自動記錄的點號一致)。內(nèi)業(yè)將全站儀或電子手簿記錄的碎部點三維坐標，通過CASS傳輸?shù)接嬎銠C、轉(zhuǎn)換成CASS坐標格式文件并展點，根據(jù)野外繪制的草圖在CASS中繪制地物。其優(yōu)點是：測圖時，不需要記憶繁多的地形符號編碼，是一種十分實用、快速的測圖方法；缺點是不直觀，當草圖編號有錯誤時，可能還需要到實地查錯。(1)人員組織1)觀測員1人：負責(zé)操作全站儀，觀測并記錄觀測數(shù)據(jù)，當全站儀無內(nèi)存或PC卡時，必須加配電子手簿，此時觀測員還負責(zé)操作電子手簿并記錄觀測數(shù)據(jù)。觀測中應(yīng)注意經(jīng)常檢查零方向，與領(lǐng)圖員核對點號。2)領(lǐng)圖員1人：負責(zé)指揮跑尺員，現(xiàn)場勾繪草圖，要求熟悉地形圖圖式，以保證草圖的簡潔、正確，應(yīng)注意經(jīng)常與觀測員對點號(一般每測50個點就要與觀測員對一次點號)。第8頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一草圖紙應(yīng)有固定格式，不應(yīng)隨便畫在幾張紙上；每張草圖紙應(yīng)包含日期、測站、后視、測量員、繪圖員信息；當遇到搬站時，盡量換張草圖紙，不方便時，應(yīng)記錄本草圖紙內(nèi)哪些點隸屬哪個測站，一定要標示清楚。草圖繪制，不要試圖在一張紙上畫足夠多的內(nèi)容，地物密集或復(fù)雜地物均可單獨繪制一張草圖，既清楚又簡單。3)跑尺員1人：負責(zé)現(xiàn)場跑尺，要求對跑點必須有經(jīng)驗，以保證內(nèi)業(yè)制圖的方便，對于經(jīng)驗不足者，可由領(lǐng)圖員指揮跑尺，以防引起內(nèi)業(yè)制圖的麻煩。4)內(nèi)業(yè)制圖員1人：對于無專業(yè)制圖人員的單位，通常由領(lǐng)圖員擔(dān)負內(nèi)業(yè)制圖任務(wù)；對于有專業(yè)制圖人員的單位，通常將外業(yè)測量和內(nèi)業(yè)制圖人員分開，領(lǐng)圖員只負責(zé)繪草圖，內(nèi)業(yè)制圖員得到草圖和坐標文件，即可在CASS上連線成圖；這時領(lǐng)圖員繪制的草圖好壞將直接影響到內(nèi)業(yè)成圖的速度和質(zhì)量。(2)數(shù)據(jù)采集設(shè)備數(shù)據(jù)采集設(shè)備一般為全站儀。主流全站儀大多帶有可以存儲3000個以上碎部點的內(nèi)存或PC卡，可直接記錄觀測數(shù)據(jù)。(3)野外采集數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C文件保存使用與全站儀型號匹配的通訊電纜連接全站儀與計算機的COM口，設(shè)置好全站儀的通訊參數(shù)后，執(zhí)行下拉菜單“數(shù)據(jù)/讀取全站儀數(shù)據(jù)”命令，彈出如圖11-3所示的“全站儀內(nèi)存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”對話框。對話框操作如下：第9頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一1)在“儀器”下拉列表中選擇所使用的全站儀類型，圖中為選擇“南方中文NTS-320系列”全站儀。2)設(shè)置與全站儀一致的通訊參數(shù)，包括通訊口、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位；勾選“聯(lián)機”復(fù)選框；在“CASS坐標文件”文本框中輸入保存全站儀數(shù)據(jù)的文件名和路徑，也可以單擊其右邊的“選擇文件”按鈕，在彈出的標準文件選擇對話框中選擇路徑和輸入文件名。3)單擊“轉(zhuǎn)換”按鈕，CASS彈出圖11-4所示的對話框，操作全站儀發(fā)送數(shù)據(jù)，單擊“確定”按鈕，即可將發(fā)送數(shù)據(jù)保存到圖11-3設(shè)定的FC.dat文件中。第10頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(4)將保存的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為CASS格式的坐標文件格式同樣是執(zhí)行下拉菜單“數(shù)據(jù)/讀全站儀數(shù)據(jù)”命令，彈出如圖11-3所示的“全站儀內(nèi)存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換”對話框，不勾選“聯(lián)機”復(fù)選框后的對話框界面如圖11-5所示。在“全站儀內(nèi)存文件”文本框中輸入需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)文件名和路徑，在“CASS坐標文件”文本框中輸入轉(zhuǎn)換后保存的數(shù)據(jù)文件名和路徑(CASS自動為其加上擴展名dat)。上述兩個數(shù)據(jù)文件名和路徑都可以單擊“選擇文件”按鈕，在彈出的標準文件選擇對話框中輸入。單擊“轉(zhuǎn)換”按鈕，即完成數(shù)據(jù)文件格式轉(zhuǎn)換。(5)展碎部點展碎部點分定顯示區(qū)、展野外測點點號和展高程點三步進行。1)定顯示區(qū)定顯示區(qū)的作用是根據(jù)要輸入的CASS坐標數(shù)據(jù)文件中的坐標值定義繪圖區(qū)的大小，以保證所有點都可見。該命令位于下拉菜單“繪圖處理\定顯示區(qū)”。例如，執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\定顯示區(qū)”命令，在彈出的如圖11-6所示的標準文件選擇對話框中，可以選擇CASS自帶的坐標數(shù)據(jù)文件“Ymsj.dat”，單擊“打開”按鈕完成定顯示區(qū)操作。同時在命令行給出下列提示：最小坐標(米):X=31087.315,Y=54095.471最大坐標(米):X=31221.270,Y=54200.0002)展野外測點點號展野外測點點號是將CASS坐標數(shù)據(jù)文件中點的三維坐標展繪在繪圖區(qū)，并在點位的右邊注記點號，以方便用戶結(jié)合野外繪制的草圖繪制地物。第11頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一該命令位于下拉菜單“繪圖處理\展野外測點點號”，其創(chuàng)建的點位和點號對象位于“ZDH”(意為展點號)圖層，其中點位對象是AutoCAD的“Point”對象，用戶可以執(zhí)行AutoCAD的Ddptype命令修改點樣式。

例如，執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\展野外測點點號”命令，在彈出的圖11-6所示的標準文件選擇對話框中，仍然可以選擇“Ymsj.dat”文件，單擊“打開”按鈕完成展點操作。用戶可以在繪圖區(qū)看見展繪好的碎部點點位和點號。要說明的是，雖然沒有注記點的高程數(shù)值，但點位本身是包含高程坐標的三維空間點。用戶可以使用AutoCAD的Id命令，打開“節(jié)點”捕捉(nod)拾取任一碎部點來查看。如38號點的三維坐標為X=54120.9800，Y=31184.0100，Z=493.3000。3)展高程點展高程點的作用是將CASS坐標數(shù)據(jù)文件中點的三維坐標展繪在繪圖區(qū)，并根據(jù)用戶給定的間距注記點位的高程值。該命令位于下拉菜單“繪圖處理\展高程點”，其創(chuàng)建的點位對象位于“GCD”(意為高程點)圖層，其中點位對象是半徑為0.5的實心圓。例如，執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\展高程點”命令，命令行提示如下：繪圖比例尺1:<500>輸入繪圖比例尺的分母值后，按回車鍵，在彈出的標準文件選擇對話框中，仍然可以選擇“Ymsj.dat”文件，單擊“打開”按鈕，命令行提示如下：第12頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一注記高程點的距離(米):輸入了注記高程點的距離后，按回車鍵完成展高程點操作。此時點位和高程注記對象與前面繪制的點位和點號對象重疊。為了繪制地物的方便，用戶可以先關(guān)閉“GCD”圖層。

(6)根據(jù)草圖繪制地物單擊屏幕菜單的“坐標定位”按鈕，屏幕菜單變成圖11-7所示。用戶可以根據(jù)野外繪制的草圖和將要繪制的地物在該菜單中選擇適當?shù)拿?。例如，根?jù)草圖，33、34、35號點為一幢簡單房屋的三個角點(地物編碼)，4、5、6、7、8號點為一條小路的五個點，25號點為一口水井。1)繪制簡單房屋的操作步驟為：單擊圖11-7屏幕菜單中的“居民地”按鈕，彈出圖11-8所示的“居民地和垣柵”對話框，選中“四點簡單房屋”，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對話框，命令行提示如下：第13頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一1.已知三點/2.已知兩點及寬度/3.已知四點<1>:1輸入點:(捕捉33號點)輸入點:(捕捉34號點)輸入點:(捕捉35號點)2)繪制一條小路的操作步驟為：單擊圖11-7屏幕菜單中的“交通設(shè)施”按鈕，在彈出的“交通及附屬設(shè)施類”對話框中選擇“小路”，單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對話框，根據(jù)命令行的提示分別捕捉4、5、6、7、8五個點位后按回車鍵結(jié)束指定點位操作，命令行最后提示如下：擬合線<N>?y一般選擇擬合，鍵入y按回車鍵，完成小路的繪制。3)繪制一口水井的操作步驟為：單擊圖11-7屏幕菜單中的“水系設(shè)施”按鈕，在彈出的“水系及附屬設(shè)施”對話框中選中“水井”后單擊“確定”按鈕，關(guān)閉對話框，點擊25號點位，完成水井的繪制。上述繪制的三個地物如圖11-9所示。在繪制地物的過程中要注意以下兩點：1)為了準確地捕捉到碎部點，必須將AutoCAD的自動對象捕捉類型設(shè)置為“節(jié)點”捕捉。方法是鼠標右鍵單擊狀態(tài)欄的“對象捕捉”按鈕，在彈出的快捷下拉菜單中選擇“設(shè)置”選項，在彈出的“草圖設(shè)置”—“對象捕捉”選項卡勾選“節(jié)點”復(fù)選框，單擊確定即完成設(shè)置。自動對象捕捉設(shè)置可以在命令執(zhí)行之前或執(zhí)行過程中進行。2)為便于查看點號，要使用視圖縮放命令適當放大繪圖區(qū)，方法是單擊“標準工具欄”中的視圖縮放命令(常用窗口放大命令)放大繪圖區(qū)。由于AutoCAD自動將縮放命令作為透明命令使用，所以視圖縮放命令也可以在命令執(zhí)行過程中進行。第14頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一3)CASS自動將繪制的地物放置在相應(yīng)的圖層中，如簡單房屋放置在“JMD”(意為居民點)圖層，小路放置在“DLSS”(意為道路設(shè)施)圖層，水井放置在“SXSS”(意為水系設(shè)施)圖層。4)地形符號編碼?！?:5001:10001:2000地形圖圖式》共有12章，各章內(nèi)容及對應(yīng)的CASS基本圖層列于表11-1中。第15頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一參照圖式的章節(jié)號，CASS為所有的地形符號進行了編碼。編碼統(tǒng)一為6位數(shù)字，其規(guī)則是“1或2+圖式章節(jié)號+0或1”。其中3~9章的內(nèi)容第一位數(shù)字為1，10~12章的內(nèi)容第一位數(shù)字為2，圖式章節(jié)號只取后2位章數(shù)字的個位數(shù)字。如示坡線的章節(jié)號為10.1.3，則其編碼為201300。上述繪制的簡單房屋、小路、水井在圖式上的章節(jié)號分別為4.1.2、6.4.3、8.5.1，CASS賦予它們的編碼分別為141200、164300、185102。因為在圖式的8.5.1下又將水井劃分為依比例尺的水井和不依比例尺的水井，所以CASS為依比例尺的水井編號185101，不依比例尺的水井編號185102。等高線的章節(jié)號為10.1.1，CASS賦予它們的編碼分別為201101(首曲線)、201102(計曲線)、201103(間曲線)。全部地形符號的編碼參見隨書光盤“CASS說明書”文件夾下的Word文檔中的附錄A。執(zhí)行下拉菜單“數(shù)據(jù)\查看實體編碼”命令，點選地形對象，可以查看該對象的編碼。圖11-10為查看前已繪制的簡單房屋編碼的提示內(nèi)容?！?1.2.4電子平板法數(shù)字測圖電子平板法數(shù)字測圖的流程是：用通訊電纜將安裝了CASS5.1的筆記本電腦與測站上安置的全站儀連接起來(注意，不同品牌及型號的全站儀使用的通訊電纜是不一樣的，南方公司的NTS300系列全站儀使用的是CE-203通訊電纜)，全站儀測得的碎部點坐標自動傳輸?shù)焦P記本電腦并展繪在CASS的繪圖區(qū)，第16頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一完成一個地物的碎部點測量工作后，采用與草圖法相同的方法現(xiàn)場實時繪制地物。它是一種在野外作業(yè)現(xiàn)場實時連線成圖的數(shù)字測圖方法，其特點是直觀性強，在野外作業(yè)現(xiàn)場“所測即所得”，當出現(xiàn)錯誤時，可以及時發(fā)現(xiàn)，立即修改。(1)人員組織觀測員1人，負責(zé)操作全站儀，觀測并將觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦P記本電腦中。某些舊款全站儀的傳輸是被動式命令，觀測完一點必須按發(fā)送鍵，數(shù)據(jù)才能傳送到筆記本電腦；而主流全站儀一般都支持主動式發(fā)送，并自動記錄觀測數(shù)據(jù)。制圖員1人，負責(zé)指揮跑尺員、現(xiàn)場操作筆記本電腦、內(nèi)業(yè)后繼處理整飾地形圖。跑尺員1~2人，負責(zé)現(xiàn)場跑尺。(2)數(shù)據(jù)采集設(shè)備全站儀與筆記本電腦一般采用標準的RS232C接口通訊電纜連接，也可以采用加配兩個數(shù)傳電臺(數(shù)據(jù)鏈)，分別連接于全站儀、筆記本電腦上，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳送。但數(shù)傳電臺的價格較貴，當前市場價約為1.8萬/只。(3)創(chuàng)建測區(qū)已知點坐標數(shù)據(jù)文件可以直接使用Windows的記事本，也可以執(zhí)行CASS下拉菜單“編輯\編輯文本文件”命令調(diào)用Windows的記事本創(chuàng)建測區(qū)已知點坐標數(shù)據(jù)文件。坐標數(shù)據(jù)文件的格式如下：第17頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一總點數(shù)點名,編碼,Y坐標,X坐標,H坐標……點名,編碼,Y坐標,X坐標,H坐標點名可以為任意合法字符(包括中文字符)，編碼代表了控制點的等級，后面為按Y、X、H順序排列的已知點的三維坐標(單位為米)，各字符一定要用西文逗號分隔，切記不要使用中文逗號。下面為作者創(chuàng)建的一個包括8個已知點的坐標數(shù)據(jù)文件(文件名為030330.dat，它位于隨書光盤的“數(shù)字地形圖練習(xí)”文件夾下)，其中“I12”和“I13”點為導(dǎo)線點(編碼131500)，其余為圖根點(編碼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第18頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一已知點編碼也可以不輸入，當不輸入已知點編碼時，其后的逗號不能省略。上述數(shù)據(jù)文件不輸入編碼的格式為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)測站準備測站準備的工作內(nèi)容是：參數(shù)設(shè)置、定顯示區(qū)、展已知點、確定測站點、定向點、定向方向水平度盤值、檢查點、儀器高、檢查。1)參數(shù)設(shè)置在測站安置好全站儀，用通訊電纜連接全站儀與筆記本電腦，執(zhí)行下拉菜單“文件\CASS5.1參數(shù)設(shè)置”命令，彈出圖11-11所示的“CASS50”參數(shù)設(shè)置對話框，它有四個選項卡，如圖11-11~11.14所示。用戶可以根據(jù)需要設(shè)置。全站儀與筆記本電腦的通訊參數(shù)設(shè)置方法見圖11-3。第19頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第20頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一2)定顯示區(qū)執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\定顯示區(qū)”命令，選擇上面創(chuàng)建的已知點坐標數(shù)據(jù)文件030330.dat。3)展已知點執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\展野外測點點號”命令，選擇上面創(chuàng)建的已知點坐標數(shù)據(jù)文件030330.dat。4)測站設(shè)置單擊屏幕菜單的“電子平板”按鈕，屏幕菜單變成圖11-15所示，在彈出的標準文件對話框中選擇已知點坐標數(shù)據(jù)文件030330.dat后命令行提示如下：測站點:輸入點名(N)/<輸入坐標>N輸入測站點點名:M9定向點:輸入點名(N)/<輸入坐標>N輸入定向點點名:I12輸入定向點起始值(0度):0輸入檢查點點名:M4輸入儀器高(米）:1.47請選擇通訊口:1.串口COM12.串口COM2<1>:測站點坐標:X=31426.62Y=53359.06H=31.23定向點坐標:X=31454.84Y=53352.89H=28.50第21頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一上面輸入內(nèi)容的意義是：M9為測站點、I12為定向點、定向點起始方向值為0、M4為檢查點、儀器高為1.47m、筆記本電腦通訊口為COM1。完成輸入后，CASS彈出圖11-16所示的提示對話框，其中檢查點水平角為∠I12-M9-M4=105°31′10.2″，用戶可以立即操作全站儀實測該角進行檢核。(5)測圖操作測圖過程中，主要是使用圖11-15所示的屏幕菜單。下面以測繪4點3層砼房屋為例說明操作步驟。1)操作全站儀照準立在第一個房角點的棱鏡。2)單擊屏幕菜單“居民地”按鈕，在彈出的圖11-8所示的“居民地和垣柵”對話框中選擇“四點砼房屋”，單擊“確定”按鈕，命令行提示如下：繪圖比例尺1:<500>Enter1.已知三點/2.已知兩點及寬度/3.已知四點<1>:Enter請輸入標高(0.00):1.82等待全站儀信號……上述輸入的標高1.82為棱鏡高。CASS會驅(qū)動全站儀自動測距，稍侯片刻測量數(shù)據(jù)便由全站儀傳送到筆記本電腦。注意，有些全站儀要操作儀器手動測距并向串口傳輸數(shù)據(jù)，如徠卡全站儀。數(shù)據(jù)傳輸完成后，命令行繼續(xù)提示如下：第22頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一選擇糾正方式:(1)偏角(2)偏前(3)偏左(4)偏右(5)不作糾正<5>上述糾正方式選項，當棱鏡無法立在地物點時非常有用，缺省選項是“5”不糾正，直接回車鍵選中該選項。操作全站儀照準豎立在第二個房角點的棱鏡，命令行繼續(xù)重復(fù)如下提示兩次：請輸入標高(1.82):Enter等待全站儀信號……選擇糾正方式:(1)偏角(2)偏前(3)偏左(4)偏右(5)不作糾正<5>完成3個房角點的測量后，命令行提示如下：閉合C/隔一閉合C/隔一點G/微導(dǎo)線A/曲線Q/邊長交會B/回退U/連全站儀T/<指定點>輸入層數(shù):<1>3完成后的4點3層砼房屋如圖11-17所示，其中的文字注記“砼3”為CASS自動加上的，它與房屋連線對象都位于“JMD”圖層。與草圖法數(shù)字測圖比較，電子平板法的主要缺點是筆記本電腦價格較貴，且電池連續(xù)使用約4個小時后就需要充電。由于野外作業(yè)條件一般都很差，而筆記本電腦的防塵、防水性能很弱，長期的野外使用將對筆記本電腦部件造成很大的損害，大大縮短其壽命，增加數(shù)字測圖成本。第23頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一§11.2.5等高線的處理白紙測圖中，等高線是對測得的相臨碎部點線性內(nèi)插，手工將同高程的點連成光滑曲線獲得的，這樣描繪的等高線雖然比較圓滑但精度較低。而在數(shù)字測圖中，等高線是在CASS中通過創(chuàng)建數(shù)字地面模型DTM(DigitalTerrestrialModel)后自動生成的。DTM是指在一定區(qū)域范圍內(nèi)，規(guī)則格網(wǎng)點或三角形點的平面坐標(X，Y)和其它地形屬性的數(shù)據(jù)集合。如果該地形屬性是該點的高程坐標H，則此數(shù)字地面模型又稱為數(shù)字高程模型DEM(DigitalElevationModel)。DTM從微分角度三維地描述了測區(qū)地形的空間分布，應(yīng)用它可以按用戶設(shè)定的等高距生成等高線、任意方向的斷面圖、坡度圖、計算給定區(qū)域的土方量等。下面以CASS5.1自帶的地形點數(shù)據(jù)文件“C:\CASS50\DEMO\dgx.dat”為例，介紹等高線的繪制過程。(1)建立DTM執(zhí)行下拉菜單“等高線\由數(shù)據(jù)文件建立DTM”命令，在彈出的標準文件對話框中選擇dgx.dat文件，命令行提示和操作如下：請選擇:1.不考慮坎高2.考慮坎高<1>:“2考慮坎高”是指在建立DTM前自動沿著坎毛方向插入坎底點，坎底點的高程等于坎頂線上已知點的高程減去坎高，新建的坎底點將參與DTM三角網(wǎng)組網(wǎng)的計算。第24頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一它要求在執(zhí)行下拉菜單“等高線\由數(shù)據(jù)文件建立DTM”命令之前要先將陡坎碎部點展繪出來，繪出陡坎并賦予陡坎各點的坎高。完成響應(yīng)后，命令行提示如下：請選擇地性線:(地性線應(yīng)過已測點，如不選則直接回車)選擇對象:…選擇對象:Enter地性線就是山脊線、山谷線，等高線通過不同類型的地性線時彎曲方向是不一樣的。完成地性線的選擇后，按回車鍵空響應(yīng)結(jié)束地性線選擇，命令行提示如下：請選擇:1.顯示建三角網(wǎng)結(jié)果2.顯示建三角網(wǎng)過程3.不顯示三角網(wǎng)<1>:前面兩個選項的功能是一樣的，都是將建立的三角網(wǎng)顯示出來，如選擇最后一個選項3，則命令執(zhí)行后，不顯示三角網(wǎng)。圖11-18是由坐標數(shù)據(jù)文件dgx.dat創(chuàng)建的三角網(wǎng)，它位于“SJW”(意為三角網(wǎng))圖層。(2)修改數(shù)字地面模型由于現(xiàn)實地貌的多樣性、復(fù)雜性和某些點的高程缺陷(如山上有房屋，而屋頂上又有控制點)，直接使用外業(yè)采集的碎部點很難一次性生成準確的數(shù)字地面模型，這就需要對生成的數(shù)字地面模型進行修改，它是通過修改三角網(wǎng)來實現(xiàn)的。第25頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第26頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一修改三角網(wǎng)命令位于下拉菜單“等高線”下，如圖11-19所示，命令功能說明如下：1)刪除三角形：它實際上是執(zhí)行AutoCAD的Erase命令。當某局部內(nèi)沒有等高線通過時，可以刪除周圍相關(guān)的三角網(wǎng)。如果誤刪，可以執(zhí)行U命令恢復(fù)。2)過濾三角形：如果出現(xiàn)CASS無法繪制等高線或繪制的等高線不光滑，這是由于某些三角形的內(nèi)角太小或三角形的邊長懸殊太大所至，這時可以使用該命令過濾掉部分形狀特殊的三角形。命令執(zhí)行后，提示如下：請輸入最小角度:(0-30)<10度>請輸入三角形最大邊長最多大于最小邊長的倍數(shù):<10.0倍>3)增加三角形：點取屏幕上任意三個點可以增加一個三角形，當所點取的點沒有高程時，CASS將提示用戶手工輸入高程值。4)三角形內(nèi)插點：它要求用戶在任一個三角形內(nèi)指定一個點，CASS自動將內(nèi)插點與該三角形的三個頂點連接構(gòu)成三個三角形。當所點取的點沒有高程時，CASS將提示用戶手工輸入高程值。5)刪三角形頂點：當某一個點的坐標有誤時，可以使用該命令刪除它，CASS會自動刪除與該點連接的所有三角形。6)重組三角形：在一個四邊形內(nèi)可以組成兩個三角形，如果認為三角形的組合不合理，可以使用該命令重組三角形，重組前后案例如圖11-20所示。第27頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一8)三角網(wǎng)存?。核旅孢€分有“寫入文件”和“讀出文件”兩個子命令。“寫入文件”是將當前圖形中的三角網(wǎng)寫入用戶給定的文件，CASS自動為該文件加上擴展名dgx(意為等高線)；讀出文件是讀取執(zhí)行“寫入文件”命令保存的擴展名為dgx的三角網(wǎng)文件。9)修改結(jié)果存盤：三角形修改完成以后，要執(zhí)行該命令后其修改結(jié)果才有效。(3)繪制等高線對使用坐標數(shù)據(jù)文件dgx.dat創(chuàng)建的三角網(wǎng)執(zhí)行下拉菜單“等高線\繪制等高線”命令，命令行提示如下：繪圖比例尺1:<500>Enter最小高程為24.368米,最大高程為43.900米請輸入等高距<單位:米>:0.5請選擇:1.不光滑2.張力樣條擬合3.三次B樣條擬合4.SPLINE<1>:3最后一行命令選項決定了生成等高線的曲線樣式，“1.不光滑”是指用折線繪制等高線；“2.張力樣條擬合”繪制的等高線是最忠實于地形的光滑曲線；“3.三次B樣條擬合”繪制的等高線最光滑但會有少許變形，采用該選項繪制的坐標數(shù)據(jù)文件的dgx.dat的等高線如圖11-21所示。(4)等高線的修飾1)注記等高線：有4種注記等高線的方法，其命令位于下拉菜單“繪圖處理\等高線注記”下，如圖11-22所示。第28頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第29頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一批量注記等高線時，一般選擇“沿直線高程注記”，它要求用戶先使用AutoCAD的Line命令繪制一條垂直于等高線的輔助直線，繪制直線的方向應(yīng)為注記高程字符字頭的朝向。命令執(zhí)行完成后，CASS自動刪除該輔助直線，注記的字符自動放置在DGX(意為等高線)圖層，如圖11-23所示。第30頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一2)等高線修剪：有11種修剪等高線的方法，命令位于下拉菜單“繪圖處理\等高線修剪”，如圖11-24所示。3)等值線濾波：不執(zhí)行任意命令，直接用鼠標點擊某條修剪后的等高線，該條等高線上密布的夾點將顯示出來，如圖11-23所示。過密的夾點將使圖形文件容量增大，可以執(zhí)行下拉菜單“等高線\等值線濾波”命令適當稀釋等高線夾點。命令執(zhí)行后的提示如下：請輸入濾波閥值<0.5米>:請選擇要進行濾波的等值線:輸入的濾波閥值越大，稀釋掉的夾點就越多，默認值為0.5米。過大的濾波閥值會導(dǎo)致等高線失真，通常選擇默認值。(5)三維模型該命令位于下拉菜單“等高線\三維模型”下，共有4個命令選項，如圖11-25所示。1)繪制三維模型：該命令可以獨立執(zhí)行，也就是說，如果用戶只需要創(chuàng)建三維模型，可以直接執(zhí)行該命令，而不必先執(zhí)行前面(1)~(4)步的命令繪制等高線。命令執(zhí)行后，CASS彈出標準文件選擇對話框，選擇dgx.dat文件后，命令行提示如下：正在讀取坐標...正在建立DTM...最大高程:43.90米,最小高程:0.00米輸入高程乘系數(shù)<1.0>:Enter整個區(qū)域東西向距離=276.96米,南北向距離=224.77米第31頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一輸入格網(wǎng)間距<8.0>:Enter是否擬合?(1)是(2)否<1>高程乘系數(shù)是指將數(shù)據(jù)文件中的高程值放大的倍數(shù)。乘系數(shù)取1則建立的三維模型與實際情況一致；大于1則將地形起伏放大；小于1則將地形起伏縮小。圖11-26為乘系數(shù)等于3，由坐標數(shù)據(jù)文件dgx.dat生成的三維模型圖，它位于“SHOW”圖層上。要說明的是，執(zhí)行“繪制三維模型”命令后，為了更清晰地觀察三維地面模型效果，CASS自動凍結(jié)了除“SHOW”圖層以外的全部圖層，并將“SHOW”圖層設(shè)置為當前圖層。2)低級作色方式：該命令就是AutoCAD的“Shademode\帶邊框平面著色(L)”命令選項，必須先執(zhí)行“繪制三維模型”命令以后才可以使用。3)高級作色方式：該命令就是AutoCAD的“Render”(渲染)命令，也必須先執(zhí)行“繪制三維模型”命令以后才可以使用。第32頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一4)返回平面視圖：將當前視圖設(shè)置為平面視圖，解凍全部圖層并刪除“SHOW”圖層上的三維網(wǎng)格對象?！?1.2.6地形圖的整飾本節(jié)只介紹使用最多的加注記和圖框的操作方法。(1)加注記為某條道路加上路名“迎賓路”的操作方法如下：單擊圖11-7屏幕菜單的“文字注記”按鈕，彈出圖11-27所示的“注記”對話框，選中“注記文字”，單擊“確定”按鈕，命令行提示如下：請輸入圖上注記大小(mm)<3.0>4請輸入注記內(nèi)容:迎賓路請輸入注記位置(中心點):CASS自動將注記文字水平放置(位于ZJ圖層)，根據(jù)圖式的要求，用戶必須按照道路等級在4.0、3.5、2.75中選擇一個文字高度。第33頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一如果需要沿道路走向放置文字，則先創(chuàng)建一個字“迎”，然后使用AutoCAD的Copy命令復(fù)制到適當位置，再使用Rotate命令旋轉(zhuǎn)文字至適當方向，最后使用Ddedit命令修改文字內(nèi)容。(2)加圖框加圖框命令位于下拉菜單“繪圖處理”下，如圖11-29所示。下面以為圖11-21的等高線圖形加圖框為例，說明加圖框的操作方法。先執(zhí)行下拉菜單“文件\CASS5.1參數(shù)設(shè)置”命令，在彈出的“CASS50參數(shù)設(shè)置”對話框的“圖幅設(shè)置”選項卡中設(shè)置好外圖框中的部分注記內(nèi)容，如圖11-14所示。執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\標準圖幅(50×40cm)”命令，彈出圖11-30所示的“圖幅整飾”對話框，對話框的內(nèi)容設(shè)置如圖中所示，不勾選“取整”復(fù)選框，勾選“刪除圖框外實體”復(fù)選框，單擊“確定”按鈕，CASS自動按照對話框的設(shè)置為圖11-21的等高線圖形加圖框并以內(nèi)圖框為邊界，自動修剪掉內(nèi)圖框外的所有對象。結(jié)果如圖11-31所示?！?1.3圖解地形圖的數(shù)字化§11.3.1手扶跟蹤數(shù)字化手扶跟蹤數(shù)字化是使用數(shù)字化儀來采集圖解地圖上的數(shù)據(jù)。數(shù)字化儀的幅面可根據(jù)圖紙的大小而定，一般選用A1(841mm×597mm)幅面或A0(1189mm×841mm)幅面?！?:5001:10001:2000地形圖數(shù)字化規(guī)范》(GB/T17160-1997)規(guī)定，所用數(shù)字化儀的分辨率不小于394線/cm，精度不底于0.127mm。第34頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第35頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一目前市場上滿足上述要求的新型數(shù)字化儀有美國Calcomp公司生產(chǎn)的Calcomp34360(A1幅面)和Calcomp34480(A0幅面)，美國Summa公司生產(chǎn)的SummaSG52436(A1幅面)和Summa53648(A0幅面)。兩個廠生產(chǎn)的數(shù)字化儀價格相差不大，其中A1幅面約為1.5萬元、A0幅面約為1.6萬元左右。本節(jié)以Calcompdigitizer34480數(shù)字化儀為例說明手扶跟蹤數(shù)字化地圖的操作步驟和方法。將數(shù)字化儀與安裝了CASS5.1的計算機連接好并接通電源后，按下列步驟操作：(1)配置數(shù)字化儀1)連接好數(shù)字化儀和電腦，先打開數(shù)字化儀的電源，再啟動電腦，Windows會自動查找新硬件并提示用戶安裝新硬件的驅(qū)動程序。將數(shù)字化儀隨機附帶的驅(qū)動程序光盤插入光驅(qū)，系統(tǒng)會自動安裝驅(qū)動程序并作出相應(yīng)的系統(tǒng)配置修改。完成安裝后，Windows會提示用戶重新啟動計算機。2)在CASS5.1下，執(zhí)行下拉菜單“文件\AutoCAD配置”(實際上是執(zhí)行AutoCAD的Options或Preferences)命令，彈出的圖11-32所示的“選項”對話框，選中“系統(tǒng)”選項卡，在“當前定點設(shè)備”下拉列表框中列出了AutoCAD支持的所有數(shù)字化儀，將其設(shè)置為“WintabCompatibleDigitizerADI4.2-byAutodeskInc”，如果數(shù)字化儀的驅(qū)動程序安裝成功，“輸入自”下的兩個單選框?qū)⒆兂捎行?。一般選中“數(shù)字化儀和鼠標”單選框，使數(shù)字化儀和鼠標都可以用作定位裝置。數(shù)字化儀配置成功后，屏幕上會出現(xiàn)小十字絲光標，同時數(shù)字化儀會鳴叫一聲，移動數(shù)字化儀的定位標可以控制屏幕上小十字絲光標的移動。第36頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(2)標定CASS5.1的圖板菜單1)打印并粘貼圖板菜單：由于移動數(shù)字化儀的定位標控制光標移動的行程要比移動鼠標控制光標移動的行程大的多，所以，使用數(shù)字化儀的定位標點擊下拉菜單或屏幕菜單將變得比較辛苦。一般是在數(shù)字化儀的有效區(qū)域內(nèi)貼上用戶自己設(shè)計的圖板菜單，這樣就可以使用定位標直接在圖板菜單上點擊要執(zhí)行的命令進行操作。CASS為用戶創(chuàng)建了一個圖板菜單，其圖形文件為“C:\CASS50\SYSTEM\Tabmenu.dwg”，用戶可以在CASS中打開該文件，根據(jù)數(shù)字化儀的大小，以適當?shù)谋壤诶L圖儀或打印機上打印出來，粘貼在數(shù)字化儀的適當位置。圖板菜單的部分命令圖標如圖11-33所示，它有61行11列共671個命令圖標。第37頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(3)圖紙定向?qū)⒐ぷ鞯讏D(workingbasemap)固定在數(shù)字化儀平板的有效區(qū)域內(nèi)，用定位標在圖板菜單中點取“圖紙定向”命令圖標，根據(jù)命令行提示分別點取圖紙內(nèi)圖廓2~4個角點，并鍵入對應(yīng)角點的Y、X坐標。(4)設(shè)置屏幕顯示區(qū)使用窗口縮放命令將工作底圖的某個區(qū)域放大至整個顯示屏幕，這是在數(shù)字化過程中需要反復(fù)進行的操作。用定位標在圖板菜單中點取“窗口縮放”命令圖標，根據(jù)命令行的提示用定位標在工作底圖上點擊需要放大的矩形區(qū)域的兩個對角點。也可以直接執(zhí)行AutoCAD的Zoom命令執(zhí)行上述操作。(5)加圖框先執(zhí)行下拉菜單“文件\CASS5.1參數(shù)設(shè)置”命令，在彈出的“CASS50參數(shù)設(shè)置”對話框的“圖幅設(shè)置”選項卡中設(shè)置好外圖框中的部分注記內(nèi)容，見圖11-14。如果工作底圖是50×40cm的標準圖幅，則執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\標準圖幅(50×40cm)”命令，在彈出的“圖幅整飾”對話框中設(shè)置圖幅注記內(nèi)容，參見圖11-30。單擊“確定”按鈕，命令行將提示用戶輸入比例尺分母值。用定位標點擊圖板菜單中的“顯示全圖”圖標就可以看到一幅完整的圖框。(6)描繪地物地貌有兩種描繪地物和地貌的方法。1)按地物類別進行：選擇一次地物類別就將地圖中相同類別的地物全部繪完。其優(yōu)點是可以用一種繪圖功能連續(xù)作圖，缺點是身體移動范圍較大。第39頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一2)按區(qū)域劃分進行：先根據(jù)線狀地物(如道路，河流等)劃分為若干個自然地塊，先畫一塊地物，再畫第二塊地物，逐塊將所有地物畫完，其優(yōu)點是身體移動范圍小，缺點是要頻繁切換地物、地貌種類。(7)加注記請參見11.2.6。在數(shù)字化描圖的過程中，應(yīng)該每隔10分鐘左右執(zhí)行一次存盤操作，以防意外死機?！?1.3.2掃描數(shù)字化掃描地形圖使用的工程掃描儀有平臺式和滾筒式兩種，幅面可選用A1(841mm×597mm)幅面或A0(1189mm×841mm)幅面。《1:5001:10001:2000地形圖數(shù)字化規(guī)范》規(guī)定掃描儀的分辨率應(yīng)不小于157點/cm。丹麥Contet公司生產(chǎn)的各類掃描儀是目前市場上比較暢銷的掃描儀之一，黑白掃描儀的價格約在7~10萬元左右。對著好墨、圖面清晰的聚脂薄膜底圖，掃描分辨率一般設(shè)置為300dpi(DotPerInch即每英寸點數(shù))的分辨率，對沒有著墨的鉛筆聚脂薄膜原圖，掃描分辨率一般設(shè)置為450~600dpi，掃描獲得的柵格圖像文件格式一般為TIFF、PCX或BMP格式。完成圖紙的掃描后，即可以進行數(shù)字化操作，下面以隨書光盤“數(shù)字地形圖練習(xí)”文件夾下光柵圖像文件01708300.pcx為例介紹地形圖數(shù)字化的具體操作步驟該幅地形圖的比例尺為1:1000，內(nèi)圖廓西南角坐標為(2501700,383000)，圖形分幅為標準圖幅50×40cm。請讀者播放隨書光盤“教學(xué)演示片”文件夾下的“地形圖掃描數(shù)字化演示VCD教學(xué)片.avi”視頻文件觀看上述操作過程。第40頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一§11.4數(shù)字地形圖應(yīng)用基礎(chǔ)本節(jié)介紹使用CASS5.1在數(shù)字地形圖上查詢點位坐標、直線的方位角和距離、封閉對象或指定區(qū)域的面積，選線、繪制路線縱橫斷面圖、計算填挖土方量等命令的操作方法，這些命令放置在下拉菜單“工程應(yīng)用”下，如圖11-40所示。學(xué)習(xí)完本節(jié)后，讀者容易發(fā)現(xiàn)，數(shù)字地形圖的應(yīng)用比圖解地形圖的應(yīng)用無論是精度還是效率都要高得多。§11.4.1查詢計算與結(jié)果注記打開“C:\CASS50\Dem\Study.dwg”圖形文件。作為練習(xí)，下面的查詢操作全部在該圖形文件中進行。(1)查詢指定點的坐標執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\查詢指定點的坐標”命令，提示如下：輸入點:(點取需要查詢的點位，注意使用對象捕捉)測量坐標:X=31173.642米Y=53175.444米H=0.000米如要在圖上注記點的坐標，則必須執(zhí)行屏幕菜單的“文字注記”命令，在彈出的圖11-27所示的“注記”對話框中點擊坐標注記圖標并單擊“確定”按鈕，根據(jù)命令行的提示指定注記點和注記位置后，CASS自動標注指定點的X、Y坐標，圖11-41注記了D121和D123點的坐標。

第41頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第42頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(2)查詢兩點的距離和方位角執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\查詢兩點距離及方位”命令，提示如下：第一點:輸入點:(圓心捕捉圖11-41中的D121點)第二點:輸入點:(圓心捕捉圖11-41中的D123點)兩點間距離=45.273米,方位角=201度46分57.39秒(3)查詢線長執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\查詢線長”命令，提示如下：選擇精度:(1)0.1米(2)1米(3)0.01米<1>選擇曲線:(點取圖11-41中D121點至D123的直線)完成響應(yīng)后，CASS彈出如圖11-42所示的提示框給出查詢的線長值。(4)查詢封閉對象的面積執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\查詢實體面積”命令，提示如下：選擇對象:(點取圖11-41中砼房屋輪廓線上的點)實體面積為202.683平方米(5)注記封閉對象的面積執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\計算范圍的面積”命令，提示如下：1選目標/2.選圖層/3.選指定圖層的目標<1>●1選目標：選擇指定的封閉對象注記面積。第43頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一●3.選指定圖層的目標：先鍵入圖層名，再選擇該圖層上的封閉對象，注記它們的面積。注記Study.dwg圖形文件中全部封閉房屋的面積并填充斜線的操作步驟如下：1選目標/2.選圖層/3.選指定圖層的目標<1>2圖層名:jmd是否對統(tǒng)計區(qū)域加青色陰影線?(1)是(2)否<1>Enter注意，CASS將各種類型房屋都放置在JMD(意為居民地)圖層，面積注記文字位于對象的中央，并自動放置在MJZJ(意為面積注記)圖層。Study.dwg圖形文件共有4幢房屋，圖11-41只顯示了2幢房屋的注記面積。(6)統(tǒng)計注記面積對圖中的面積注記數(shù)字求和。統(tǒng)計上述全部房屋面積的操作步驟為：執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\統(tǒng)計指定區(qū)域的面積”命令，提示如下：面積統(tǒng)計--可用:窗口(W.C)/多邊形窗口(WP.CP)/...等多種方式選擇已計算過面積的區(qū)域選擇對象:all選擇對象:Enter總面積=597.88平方米也可以點取單個面積注記文字；當面積注記文字比較分散時，也可以使用各種類型窗選方法選擇面積注記對象，CASS自動過濾出MJZJ圖層上的面積注記對象進行統(tǒng)計計算，統(tǒng)計計算的結(jié)果只在命令行提示，不注記在圖上。第44頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(7)計算指定點圍成的面積執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\指定所圍成的面積”命令，提示如下：輸入點:…輸入點:Enter指定點所圍成的面積=X.XXX平方米面積計算結(jié)果只在命令行提示，不注記在圖上?！?1.4.2土方量的計算由圖11-40的下拉菜單可知，土方量的計算方法有5種。(1)DTM法土方計算該法又分了4種方法，如圖11-43所示，下面介紹前面兩種方法。1)根據(jù)坐標文件 下面以“C:\CASS50\Demo\dgx.dat”文件為例講解操作方法。執(zhí)行下拉菜單“繪圖處理\展高程點”命令，將坐標數(shù)據(jù)文件dgx.dat中的碎部點三維坐標展繪到當前圖形中。執(zhí)行AutoCAD的多段線命令Pline繪制一條閉合多段線作為土方計算的邊界，如圖11-44所示。執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\DTM法土方計算\根據(jù)坐標文件”命令，提示如下：選擇邊界線:(點取封閉邊界對象)請輸入邊界插值間隔(米):<20>Enter第45頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一在彈出的標準文件選擇對話框中選擇dgx.dat文件后，命令行提示如下：平場面積=2822.3平方米平場標高(米):12挖方量=84442.7立方米,填方量=0.0立方米請指定表格左下角位置:<直接回車不繪表格>(為了使繪制的表格不與已經(jīng)展繪的高程點重疊，可以透明執(zhí)行“標準工具欄”中的“平移”視圖命令)上述鍵入的平場標高為12米，在屏幕上指定了表格左下角的位置以后，CASS將在指定點處繪制一個圖11-45所示的土方計算專用表格。(2)根據(jù)圖上高程點與“根據(jù)坐標文件”命令唯一不同的是，該命令是通過在屏幕上選取已展繪的高程點來計算土方量，其余操作方法都一樣。

第46頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(2)方格網(wǎng)法土方計算執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\方格網(wǎng)法土方計算”命令，在彈出的標準文件對話框中選擇dgx.dat文件后，提示如下：選擇土方計算邊界線:(仍然選擇圖11-44所示的多段線邊界)輸入方格寬度:(米)<20>5最小高程=24.368,最大高程=43.900設(shè)計面是:(1)平面(2)斜面(3)數(shù)據(jù)文件<1>Enter輸入目標高程:(米)12總填方=0.0立方米,總挖方=84569.3立方米完成操作后，CASS自動在邊界對象附近繪制圖11-46所示的表格放置計算結(jié)果。方格寬度一般要求為圖上2cm，上面輸入的方格寬度為5m，因比例尺為1：500，所以圖上寬度為1cm。方格寬度越小，土方計算精度就越高。與圖11-45的結(jié)果比較可知，兩種計算法得出的結(jié)果相差126.6m3，應(yīng)該說DTM法計算土方的精度是最高的。在“設(shè)計面是:”提示行中可以有3個選項，上面使用的是12米高程水平面。如果選擇“(2)斜面”選項，則提示如下：點取高程相等的基準線上兩點,第一點:第二點:輸入基準線設(shè)計高程:(米)斜面的坡度為百分之:第47頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一指定設(shè)計高程高的方向:如果選擇“(3)數(shù)據(jù)文件”選項，則要求用戶輸入平整后的曲面點的數(shù)據(jù)文件。(3)區(qū)域土方量平衡計算計算指定區(qū)域挖填平衡的設(shè)計高程和土方量。執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\區(qū)域土方量平衡”命令，提示如下：請選擇:(1)根據(jù)坐標數(shù)據(jù)文件(2)根據(jù)圖上高程點<1>Enter在彈出的標準文件對話框中選擇dgx.dat文件后，提示如下：選擇邊界線：(仍然選擇圖11-44所示的多段線邊界)請輸入邊界插值間隔(米):<20>10平場面積=2822.3平方米土方平衡高度=41.932米,挖方量=1433立方米,填方量=1433立方米請指定表格左下角位置:<直接回車不繪表格>完成響應(yīng)后，CASS在指定點處繪制一個土方計算專用表格，并繪出挖填平衡分界線，如圖11-47所示。第48頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(4)等高線法土方計算該命令可以計算任意兩條封閉等高線之間的土方量。作為練習(xí)，可以打開圖11-31所示的圖形文件，執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\等高線法土方計算”命令，提示如下：選擇參與計算的封閉等高線:(依次選擇圖11-31中從山頂向山底方向的8條閉合等高線)…選擇對象:Enter輸入最高點高程:<直接回車不考慮最高點>Enter請指定表格左上角位置:<直接回車不繪表格>完成響應(yīng)后，CASS在指定點處繪制一個土方計算專用表格，并給出相臨兩條等高線之間的土方量和總土方量，如圖11-48所示。第49頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一§11.4.3坐標數(shù)據(jù)文件的輸出上述大部分土方量計算方法都要求有數(shù)字地形圖的坐標數(shù)據(jù)文件，圖解地圖數(shù)字化后，可以根據(jù)圖面上的等高線和高程點生成當前圖形的坐標數(shù)據(jù)文件。由圖11-40可知，有3個生成坐標數(shù)據(jù)文件命令，通常是使用“高程點生成數(shù)據(jù)文件”命令。打開一幅已數(shù)字化的地形圖，使用Pline命令繪制一條封閉多段線，它必須包含要生成數(shù)據(jù)文件的全部高程點。執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\高程點生成數(shù)據(jù)文件\有編碼高程點”命令，在彈出的標準文件對話框中鍵入數(shù)據(jù)文件名后，命令提示如下：請選擇:(1)選取區(qū)域邊界(2)直接選取高程點或控制點<1>Enter請選取建模區(qū)域邊界:(點取已繪制的封閉多段線)CASS即將封閉邊界內(nèi)全部高程點的三維坐標保存到給定的數(shù)據(jù)文件中?！?1.5數(shù)字地形圖的在路線勘察設(shè)計中的應(yīng)用§11.5.1路線曲線設(shè)計在CASS5.1中，還只能進行“基本形”平面線形公路曲線設(shè)計。圖11-49為一幅50×40cm分幅的1：1000數(shù)字地形圖，它是使用掃描數(shù)字化法繪制的，圖形文件名為02108350.dwg，它放置在隨書光盤“數(shù)字地形圖練習(xí)”路徑下。第50頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一在CASS中打開該圖形文件，使用AutoCAD的Rectangle命令以內(nèi)圖廓的任意兩個對角點為頂點繪制一個矩形作為坐標數(shù)據(jù)文件輸出的邊界。執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\高程點生成數(shù)據(jù)文件\有編碼高程點”命令，將矩形邊界內(nèi)全部有編碼高程點的三維坐標輸出到名稱為02108350.dat的坐標數(shù)據(jù)文件中。設(shè)在圖11-49圖幅內(nèi)的中線交點坐標及設(shè)計數(shù)據(jù)列于表11-1。創(chuàng)建ZX(中線)圖層并設(shè)置為當前圖層，凍結(jié)除ZX圖層以外的所有圖層，根據(jù)JD25、JD26、JD27點的坐標，執(zhí)行AutoCAD的Pline命令繪制圖中粗線所示的路線中線對象。注意，繪制多段線的方向代表路線方向。創(chuàng)建QX(曲線)圖層并設(shè)置為當前圖層，執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\公路曲線設(shè)計\單個節(jié)點處理”命令，彈出圖11-50所示的“公路曲線計算”對話框。參照表11-1的設(shè)計數(shù)據(jù)進行輸入，結(jié)果如圖11-50所示。其中“起點坐標”和“交點坐標”可以單擊其右邊的“拾取”按鈕，分別在屏幕上捕捉起點和交點點位獲得，捕捉到的點位坐標立即顯示在其坐標文本框中。第51頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一“采樣間隔”文本框輸入從ZH點起、整10m樁號開始的樁號計算間隔。完成對話框設(shè)置后，單擊“開始”按鈕，命令行提示如下：選定平曲線要素表左上角點:(在路線樁號附近的空白處點取一點)完成響應(yīng)后，CASS自動繪制出道路曲線并注記主點ZH、HY、QZ、YH、YZ的點位，在指定點處放置自動計算出來的平曲線要素表和20m采樣間隔的整數(shù)里程樁位點的坐標，它們均位于QX圖層，如圖11-51所示。第53頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一§11.5.2不含路線曲線的中線縱斷面圖的繪制如果已經(jīng)獲得了路線中線地區(qū)的數(shù)字地形圖，就可以在CASS中自動生成中線方向的縱斷面圖。繪斷面圖命令位于下拉菜單“工程應(yīng)用\繪斷面圖”下，如圖11-52所示。設(shè)置當前圖層為ZX，凍結(jié)QX圖層，解凍其余圖層，執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\繪斷面圖\根據(jù)坐標文件”命令，提示如下，選擇斷面線:(點取圖中的路線中線對象)在彈出的標準文件選擇對話框中選擇當前圖幅的坐標數(shù)據(jù)文件02108350.dat，完成操作后，命令行提示如下：請輸入采樣點間距(米):<20>Enter請輸入起始里程:<0>13357.395彈出如圖11-53所示的“繪制縱斷面圖”對話框。一般橫向比例尺設(shè)置與數(shù)字地形圖比例尺相同，縱向比例尺為橫向比例尺的10~20倍，圖中為10倍；其它根據(jù)需要設(shè)置。完成設(shè)置后，單擊“確定”按鈕，命令行提示如下：是否繪制平面圖?(1)否(2)是<1>2鍵入2，選擇繪制平面圖的縱斷面圖，結(jié)果如圖11-54所示。圖中自動繪出了所有轉(zhuǎn)點和以20米為采樣間距的采樣點的地面高程和里程，所有轉(zhuǎn)點的相對于所選路線對象起點的里程、各轉(zhuǎn)點的轉(zhuǎn)折角、將路線拉直后兩端20米范圍內(nèi)的帶狀地形圖。第54頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一可以執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\繪斷面圖\查詢斷面點”命令查詢斷面線上任一點的里程和高程值，命令執(zhí)行后的提示如下：橫向比例為1:<500>1000縱向比例為1:<100>Enter指定參照點:(在縱斷面圖上用端點捕捉JD26點)參照點里程:13500參照點高程:34.68指定斷面點:……指定斷面點:Enter需要說明的是，輸入的橫向比例和縱向比例必須與繪制縱斷面圖時設(shè)置的比例一致，見圖11-53。完成參照點的指定及其里程、高程值的輸入以后，每在斷面圖上指定一點，CASS立即在命令行提示該點的里程、高程值，按Enter鍵空響應(yīng)結(jié)束操作。第55頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一§11.5.3包含路線曲線的中線縱、橫斷面圖的繪制和土方量的計算圖11-54是由路線相臨交點(JD點)直線連成的路線中線上的縱斷面圖，它沒有經(jīng)過圖11-51所示的交點路線曲線，因此不能用于計算路線土方量。而圖11-51中JD26點的路線曲線是一個圓曲線和二個緩和曲線構(gòu)成的三個分立對象，需要先執(zhí)行AutoCAD的修剪命令Trim編輯中線和緩和曲線，再執(zhí)行多段線編輯命令Pedit將它們連接成一個單一多段線后才可以作為JD26點的路線曲線。編輯后的路線曲線中的圓曲線段將自動變成折線相連，這會給土方量的計算帶來一些誤差。解凍所有圖層，按下列步驟操作，即可以計算出路線土方量。(1)路線橫斷面線與里程文件的生成可以根據(jù)路線曲線和地形圖的坐標數(shù)據(jù)文件，按用戶給定橫斷面的間距值和橫斷面線上采集點的間距值，在路線曲線上自動繪制橫斷面線并生成它們的里程文件。執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\生成里程文件\由縱斷面線生成”命令，在彈出的“輸入里程文件名”對話框中鍵入02108350，CASS自動為其加上擴展名hdm(意為橫斷面)，單擊“保存”按鈕，彈出“輸入坐標數(shù)據(jù)文件名”對話框，選中前已生成的坐標數(shù)據(jù)文件02108350.dat，單擊“打開”按鈕，命令行提示如下：選擇縱斷面線:(點取編輯后的道路曲線多段線對象)輸入橫斷面間距:(米)<20.0>Enter輸入橫斷面線上點距:(米)<5.0>Enter輸入帶狀區(qū)域的寬度:(米)<40.0>Enter是否加入復(fù)合線結(jié)點?(1)否(2)是<1>2第56頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一第57頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一自動生成28個橫斷面線，見圖11-55，它們位于HDM(意為橫斷面)圖層。第58頁，共68頁，2023年，2月20日，星期一(2)生成路線的縱、橫斷面圖：執(zhí)行下拉菜單“工程應(yīng)用\斷面法土方計算\道路斷面”命令，彈出如圖11-56所示的“斷面設(shè)計參數(shù)”對話框，單擊“選擇里程文件”區(qū)域框中的…按鈕，在彈出的“選擇里程文件名”對話框中選中前已創(chuàng)建的02108350.hdm里程文件，設(shè)置“中樁設(shè)計高程”為34，路寬為25，其余根據(jù)需要設(shè)置，單擊“確定”按鈕，彈出圖11-53所示的“繪制縱斷面圖”對話框，將縱斷面圖的縱、橫向比例都設(shè)置為1：1000，單擊“確定”按鈕后，CASS自動繪制出縱斷面圖，命令行提示如下：指定橫斷面圖起始位置:完成響應(yīng)后，CASS自動在指定點位的右下方繪制28個橫斷面圖，它們是下一步計算道路土方量的基礎(chǔ)，見圖11-57，它位于02108350.dwg圖