本科毕业论文---工程测量学.doc
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1、工程测量学毕业论文题目:数字测图技术目 录绪 论3一. 数字测图原理与方法4二.任务实施41.已有资料利用与分析42.主要精度指标43.平面控制测量43.1野外实地堪踏选点43.2导线数据观测43.3控制网数据处理44.高程控制测量44.1仪器设备及施测方法44.2四等水准测量技术要求45.碎步测量采集数据46.内业数字化成图46.1成图软件选择及应用46.2内业成图47.上交成果4结束语致谢绪 论数字测图(Digital Surveying and Mapping,DSM)系统是以计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下,对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。
2、利用全站仪、GPS等设备进行数据采集,为GIS提供数据源,广泛用于测量工程、水文、工民建、道路桥梁、水利水电工程等建设领域。数字地图(Digital Map)以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上的地图。数字测图主要作业过程为三个步骤:数据采集、数据处理及地形图的数据输出(打印图纸、提供软盘等)。随着电子全站仪、RTK技术的发展逐步成熟,以及电子计算机的普及,地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展。特别是在我国的东部沿海发达地区,数字测图几乎已占据了大部分的地形图测绘市场。黄河水利职业技术学院测绘工程系应生产单位要求,着力发展工程测量学以及数字测图学,培养出更加优秀的
3、毕业生,为国家的基础建设贡献着自己的力量。数字测图技术是我院的省级精品课程,在河南省享有很高的知名度(见图:01)。图01:省级精品课程:数字测图技术 随着电子全站仪及电子计算机的普及,地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展。特别是在我国的东部沿海发达地区,数字测图几乎已占据了大部分的地形图测绘市场。数字化测图以其成图精度高、成图周期短、即用即测,快速建立城市大比例尺基础地理信息数据库等特点,已被一些城市建设规划管理的领导所青睐和引用。随着测绘科学技术的发展,全数字地形测图在现代机助制图技术支持下已经发展成为了高新的制图技术。而全站仪作为当前应用最为广泛的测绘仪器,是电
4、子技术与光学技术结合发展的光电测量仪器,集测距仪、电子经纬仪的优点于一体。因此全站仪也是目前实用的大比例尺数字化测图。自70年代末到90年代初,由于航测成图方法和技术基本上还是模拟和手工的,航测成图过程所花费的时间周期长,财力和物力投入大,已远远不能满足社会的需要。20世纪末,由于数字化、自动化测量和制图技术的发展,测量与制图的效益大大提高,时间明显缩短。而另一方面,由于经济建设和社会发展迅速,社会急需加速空间数据的更新及变化的监测。据了解,过去大比例尺的地图通常采用白纸测图,局部全站仪外业采集成图和模拟摄影测量成图,但由于航摄资料跨年代,使成果存在一定问题。目前国内外在有条件的时候,通常采用
5、全数字摄影测量系统,利用最新的航摄资料,进行影像扫描,像片连测加密、调绘、形成文件,为GIS提供空间数据。一. 数字测图原理与方法一、比例尺的概念及比例尺的分类比例尺:图上长度与相应的实地水平长度之比,称为该图的比例尺。比例尺的分类小比例尺:1:25万、1:50万、1:100万中比例尺:1:2.5万、1:5万、1:10万大比例尺:1:500、1:1000、1:2000、1:5000、1:1万二、白纸测图与数字测图的基本概念(1)白纸测图:传统的地形测量是利用测量仪器对地球表面局部区域内的各种地物、地貌(总称地形)的空间位置和几何形状进行测定,以一定的比例尺并按图式符号绘制在图纸上,即通常所称的
6、白纸测图。(2)数字测图:广义地讲,生产数字地图的方法和过程就是数字测图。数字测图实质上是一种全解析机助测图方法。它以计算机为核心,在相关输入输出设备的支持下,对地形空间数据进行采集、存贮、处理、输出和管理。三、大比例尺数字地图定义贮存在数据载体(磁带、磁盘或光盘)上的数字形式的大比例尺地图。四、大比例尺数字地图的特点(1)大比例尺数字地图以数字形式表示地图的内容。(2)大比例尺数字地图具有良好的现势性。(3)大比例尺数字地图是以数字形式贮存的1:1的数字地图,不受比例尺和图幅的限制。(4)大比例尺数字地图具有较高的位置精度且精度均匀。(5)大比例尺数字地图为与空间位置有关的信息系统提供基础数
7、据。(6)大比例尺数字地图的建立需要较大的费用和较长的时间。(7) 大比例尺数字地图的读写需要相应的软硬件的支持。五、数字测图技术特点(1)精度高(2)自动化程度高、劳动强度小(3)更新方便、快捷(4)便于保存与管理(5)便于应用(6)易于发布和实现远程传输六、数字测图系统的工作过程及作业模式。数字测图(digital surveying and mapping,简称DSM)系统是以计算机为核心,在外连输入输出设备硬、软件的支持下,对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。大比例尺数字测图分为三个阶段:数据采集、数据处理和地图数据的输出。广义地理解数字测图系统:采集地形数
8、据输入计算机,由机内的成图软件进行处理、成图、显示,经过编辑修改,生成符合国标的地形图,并控制数控绘图仪出图。七、数字测图的数据采集方式(1)地面数字测图法(2) 地图数字化法 (3) 数字摄影测量法八、地图数字化的主要方法及各自的特点。(1) 手扶跟踪数字化精度低、速度慢、劳动强度大和自动化程度低,一般只用于小批量或比较简单的地形图的数字化。(2)扫描数字化精度高、速度快和自动化程度高,对大批量、复杂度高的地形图更具有明显的优势。九、地面数字测图技术设计的内容。1、任务概述任务来源、测区范围、地理位置、行政隶属、测区面积、测图比例尺、技术依据、计划实施起止时间。2、测区概况居民地、道路、水系
9、、植被等要素的分布与主要特征;气候、风雨季节、交通情况及生活条件等。3、已有的资料利用情况说明已有资料的全部情况,包括控制测量成果的等级、精度,现有图的比例尺、等高距、施测单位和年代,采用的图式规范,平面和高程系统等。并对其主要质量进行分析评价,提出已有资料利用的可能性和利用方案。4、作业依据国家及部门颁布的有关技术规范、规程及图式;任务文件及合同书;经上级部门批准的有关部门制定的适合本地区的一些技术规定。5、控制测量方案平面控制测量方案坐标系统的确定,测量方案的选择,基本控制网的等级与加密层次,硬、软件的配置及施测方法,平差方法,各项主要限差及精度指标等。高程控制测量方案高程系统的选择,首级
10、高程控制的等级及起算数据的配置,加密方案及图形结构,路线长度及点的密度,标志类型及埋设,仪器和施测方法,平差方法,各项主要限差及精度指标等。6、数字测图方案地形图采用的分幅和编号方法图幅大小地形图的分幅编号图测站点的观测方法和要求对地形要素的表示和对地形的要求(1)数据采集图根控制测量 1999年颁布的城市测量规范中规定了数字化成图平坦开阔地区图根点密度如表1-1所示。图根点的密度表:数据采集作业模式的选择碎部测量(2)数据处理、图形处理、成果输出数据处理是数字化成图的主要工序之一,其目的是将用不同方法采集的数据进行转换、分类、计算、编辑,为图形处理提供必要的绘图信息数据文件。图形处理是将数据
11、处理成果转换成图形文件。成果输出就是将图形文件按照选定的分幅与编号方法和图幅大小,利用打印机、绘图机等输出设备打印出来。7、检查验收方案8、工作量统计、作业计划和经费预算9、上交资料清单地形图图形文件地形图分幅编号图成果说明文件控制测量成果文件数据采集原始数据文件图根点成果文件碎部点成果文件图形信息数据文件10、建议与措施十、地图的三个基本特征由特殊的数学法则产生的可量测性由使用地图语言表示事物所产生的直观性由实施制图综合产生的一览性十一、大比例尺数字测量系统中采用的坐标系大比例尺数字测图中的坐标系一般采用高斯克吕格坐标系或独立坐标系,它们都是一种平面直角坐标系统。十二、测量坐标系、屏幕坐标系
12、和绘图仪坐标系1、测量坐标系将旋转椭球当作地球的形体,球面上点的位置可用大地坐标(L,B)来表示。球面是不可能没有任何形变而展开成平面的,而在地籍测量中,如地籍图,往往需要用平面表示,因此就存在如何将球面上的点转换到平面上去的问题。解决的方法就是通过地图投影方法将球面上的点投影到平面上。地图投影的种类很多,地籍测量主要选用高斯克吕格投影(简称高斯投影),以高斯投影为基础建立的平面直角坐标系称为高斯平面直角坐标系。采用高斯克吕格平面直角坐标系或独立坐标系,以X轴为纵轴表示南北方向,以Y轴为横轴表示东西方向,以Z轴表示高程。测图成果一般是在平面地形图上加注高程和绘制等高线。测量坐标系一般以米为单位
13、,取值范围是可以是整个实数域,在实际工作中它的取值往往和地理区域有关。 2、笛卡儿坐标系笛卡儿坐标系又称为平面直角坐标系,由一个原点(坐标为(0,0))和两个通过原点的、相互垂直的坐标轴构成(见图2-11)。其中,水平方向的坐标轴为X轴,以向右为其正方向;垂直方向的坐标轴为Y轴,以向上为其正方向。平面上任何一点P都可以由X轴和Y轴的坐标所定义,即用一对有序实数对(x,y)来定义并定位一个点。例如,下图中P点的坐标为(3,4)。 笛卡儿坐标系的取值范围是整个实数域。 3、屏幕坐标系屏幕坐标系的坐标原点在屏幕左上角,X轴向右为正,以Y轴向下为正,且屏幕坐标都为正值。屏幕坐标系是以屏幕点阵为单位的,
14、它的取值范围一般只能够是正整数,具体的和屏幕的分辨率有关。 十四、平面控制测量及高程控制测量常用的方法。(一)平面控制测量1.导线测量将控制点用直线连接起来形成折线,成为导线,这些控制点位导线点,点间的折现便称为导线边,相邻边的夹角称为转折角。于坐标方位角已知的导线边线连接的转折角称为连接角。通过观测导线边的边长和转折角、根据起算数据经计算获得导线点的平面坐标,称为导线测量。(1)导线测量的定义有二:定义1:将一系列测点依相邻次序连成折线形式,并测定各折线边的边长和转折角,再根据起始数据推算各测点平面位置的技术与方法。定义2:依次测定各导线边边长和各导线角,根据起算数据推算各导线点坐标的平面控
15、制测量工作。(2).导线分类导线分为闭合导线、附和导线和支导线三种基本类型见下图。闭合导线形式符合导线形式支导线形式2.交会测量 交会测量(intersection survey)是根据多个已知点的平面坐标(或高程),通过测定已知点到某待定点的方向或(和)距离(或测定其竖直角),以推求此待定点平面坐标(或高程)的测量技术和方法。以确定待定点平面坐标为目的者,称平面交会测量;以确定待定点高程者,称高程交会测量;以确定待定点三维坐标的,称空间交会测量;若仅在已知点设站进行观测称前方交会,仅在待定点设站进行观测称后方交会,既在待定点设站又在个别已知点设站进行观测称侧方交会。在平面和空问交会测量中,若
16、经观测获得的仅有角元素称测角交会,而经观测获得的仅有边元素者称测边交会,经观测直接或间接获得的既有角元素又有边元素则称边角交会。在平面测角交会中,若控制点的平面位置是用解析法求得平面坐标值称解析交会,用图解法确定且直接展绘到图板上则称图解交会。3.GPS定位技术GPS英文全名是“Navigation Satellite Timing And Ranging / Global Position System”,其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”,简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。 GPS全球卫星定位导航系统,开始时只用于军事目的,后转为民用被广泛应用于商业和科学研究
17、上。GPS空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座,卫星高度约20200公里,分布在六条升交点互隔60度的轨道面上,每条轨道上均匀分布四颗卫星,相邻两轨道上的卫星相隔40度,使得地球任何地方至少同时可看到四颗卫星。 传统的GPS定位技术在户外运转良好,但在室内或卫星信号无法覆盖的地方效果较差,而且如果所在位置上空没有3颗以上的卫星,那么系统就无法从冷启动状态实现定位。(二)高程控制测量高程控制测量的任务是按规定的精度施测隧道洞口(包括隧道的进出口、竖井口、斜井口和平响口)附近水准点的高程,作为高程引测进洞的依据。高程控制通常采用三、四等水准测量的方法施测。 水准测量应选择连接洞口最平坦和最短的线路
18、,以期达到设站少、观测快、精度高的要求。每一洞口埋设的水准点应不少于两个,且以安置一次水准仪即可联测为宜。两端洞口之间的距离大于1km时,应在中间增设临时水准点。EDM 三角高程测量是通过观测各边端点的天顶距,利用已知点高程和已知边长确定各点高程的测量技术和方法。它观测方法简单,不受地形条件限制,是测定大地控制点高程的基本方法。十五、碎部测量的主要方法1.极坐标法:极坐标,其实就是利用一点到原点的角度和距离来表示这一点的位置,取代横纵坐标,所以极坐标没有Y轴.而极坐标法也就是用极坐标表示点的位置了,坐标中一点表示为P(P,SITA)(距离,角度)。2.直角坐标法:根据直角坐标原理,利用纵横坐标
19、之差,测设点的平面位置. 直角坐标法适用于施工控制网为建筑方格网或建筑基线的形式,且量距方便的建筑施工场地.3.距离交会法:从两个控制点或已测绘好的地物点测量至某一待测定地物点的距离,然后在图上根据这两段按比例尺缩小后的距离的交点绘出该地物点,这种方法称为距离交会法。4.方向(角度)交会法:从两个(或三个)已知点测定已知方向与待定点方向之间的水平夹角,以交会出待定点位置的方法。十六、全站仪在一个测站采集碎部点的操作过程。1.测站安置仪器 2.打开电源 3.仪器参数设置4.定向5.角度和距离测量或坐标测量6.绘图工作草图6.结束测站工作十八、RTK图根控制测量。1.RTK一般作业流程(1)收集资
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