发布时间 : 星期四 文章数字测图原理与方法分解更新完毕开始阅读5addd033a55177232f60ddccda38376bae1fe000
11.观测高差中误差
根据各种不同地理条件的约20个测区的实测资料，对不同边长的三角高程测量的精度统计，得出下列经验公式
式中，Mh为对向观测高差中数的中误差；s为边长，以km
为单位；P为每公里的高差中误差，以m/km为单位。根据统计资料的统计结果表明，P值一般在0.013~0.022之间变化，考虑到三角高程测量的精度，在不同类型的地区和不同的观测条件下，可能有较大的差异，现在从最不利观测条件来考虑，去P=0.025，即
式说明高差中误差与边长成正比例的关系，对短边三角高差测量精度较高，边长愈长精度愈低，对于平均边长为0.8km时，高差中误差为差为
；平均边长为0.4km时，高差中误
。可见三角高程测量用短边传递高程较为有利。
12.三角高程测量
用水准测量的方法测定点与点之间的高差，即可由已知高程点求得另一点的高程。应用这种方法求地面点的高程其精度较高，普遍用于建立国家高程控制点及测定高级地形控制点的高程。对于地面高低起伏较大的地区，用这种方法测定地面点的高程进程缓慢，有的甚至非常困难。这时在地面高低起伏较大或不便于水准测量的地区，常采用三角高程的测量方法传递高程。三角高程测量的基本思想是根据由测站向照准点所观测的竖角（或天顶距）和它们之间的水平距离，计算测站点与照准点之间的高差。这种方法简便灵活，受地形条件的限制较少。
13.三角高程测量的基本原理 在地面上A、B两点间测定高差
，A点设置仪器，在B点竖立标尺。量取望远镜旋转轴
中心I至地面点上A点的仪器高i，用望远镜中的十字丝的横丝照准B点标尺上的一点M，它距B点的高度称为目标高v，测出倾斜视线IM与水平视线IN间所夹的竖角a，若A、B两点间的水平距离已知为S，则可得两点间高差高程已知
，则B点高程为：
为：
若A点的 具体应用上式时
要注意竖角的正负号，当α为仰角时取正号，相应的Stana也为正值，当α为俯角时取负号，相应的Stana也为负值。若在A点设置全站仪（或经纬仪+光电测距仪），在B点安置棱镜，并分别量取仪器高i和棱镜高v，测得两点间斜距D与竖角a以计算两点间的高差，称为光电测距三角高程测量。A、B两点间的高差可按下式计算：
凡
仪器设置在已知高程点，观测该点与未知高程点之间的高差称为直觇；反之，仪器设在未知高程点，测定该点与已知高程点之间的高差称为反觇。
14.GPS定位基本模式 GPS定位模式包括静态定位、动态定位、绝对定位和相对定位。1按照用户接收机天线在定位过程中所处的状态，分为静态定位和动态定位。静态定位：在定位过程中，接收机天线的位置是固定的，处于静止状态。其特点是观测的时间较长，有大量
的重复观测，其定位的可靠性强、精度高。主要应用于测定板块运动、监测地壳形变、大地测量、精密工程测量、地球动力学及地震监测等领域。动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。其特点是可以实时地测得运动载体的位置，多余观测量少，定位精度低。目前广泛应用于飞机、船舶、车辆的导航中。2.按照参考点的不同位置，分为绝对定位和相对定位两类。绝对定位（也称单点定位）：是以地球质心为参照点，只需一台接收机，独立确定特定点WGS-84坐标系中的绝对位置。其组织实施简单，但定位精度较低（受星历误差、星钟误差及卫星信号在大气中传播中的延迟误差的影响比较显著）。该定位模式在船舶、飞机的导航，地质矿产勘探，暗礁定位，建立浮标，海洋捕鱼及低精度测量领域应用广泛。相对定位：以地面某固定点位参考点，利用两台以上接收机，同时观测同一组卫星，确定各观测站在WGS-84坐标系中的相对位置或基线向量。其优点：由于各站同步观测同一组卫星，误差对各站观测量的影响相同或大体相同，对各站求差（线性组合）可以消除或减弱这些误差的影响，从而提高了相对定位的精度；缺点：内外业组织实施较复杂。主要应用于大地测量、工程测量、地壳形变监测等精密定位领域。
15.工作草图
在数字测图野外数据采集中，绘制工作草图是保证数字测图质量的一项措施。工作草图是图形信息编码碎部点间接坐标计算和人机交互编辑修改的依据。在进行数字测图时，如果测区有相近比例尺的地图，则可利用旧图或影像图并适当放大复制，裁成合适的大小作为工作草图。在这种情况下，作业员可先进行测区调查，对照实地将变化的地物反映在草图上，同时标出控制点的位置，这种工程草图也起到工作计划图的作用。在没有合适的地图可作为工作草图的情况下，应在数据采集时绘制工作草图。工作草图应绘制地物的相关位置、地貌的地性线、点号、丈量距离记录、地理名称和说明注记等。草图可按地物相互关系一块块地绘制，也可按测站绘制，地物密集处可绘制局部放大图。草图上点号标注应清楚正确，并和电子手簿记录点号一一对应。
16.野外数据采集模式
大比例尺数字测图野外数据采集按碎部点测量方法，分为全站仪测量方法和GPS RTK测量方法。目前，主要采用全站仪测量方法，在控制点、加密的图根点或测站点上架设全站仪，全站仪经定向后，观测碎部点上放置棱镜，得到方向、竖直角（或天顶距）和距离等观测值，记录在电子手簿或全站仪内存；或者是由记录器程序计算碎部点的坐标和高程，记入电子手簿或全站仪内存。如果观测条件可能，也可采用GPS RTK测定碎部点，将直接得到碎部点的坐标和高程。野外数据采集除碎部点的坐标数据外还需有与绘图有关的其他信息，如碎部点的地形要素名称、碎部点连接线型等，以由计算机生成图形文件，进行图形处理。为了便于计算机识别，碎部点的地形要素名称、碎部点连接线型信息也都用数字代码或英文字母代码来表示，这些代码称为图形信息码。根据给以图形信息码的方式不同，野外数据采集的工作程序分为两种：一种是在观测碎部点时，绘制工作草图，在工作草图记录地形要素名称、碎部点连接关系。然后在室内将碎部点显示在计算机屏幕上，根据工作草图，采用人机交互方式连接碎部点，输入图形信息码和生成图形。另一种是采用笔记本电脑和PDA掌上电脑作为野外数据采集记录器，可以在观测碎部点之后，对照实际地形输入图形信息码和生成图形。大比例尺数字测图野外数据采集除硬件设备外，需要有数字测图软件来支持。不同的数字测图软件在数据采集方式、数据记录格式、图形文件格式和图形编辑功能等方面会有一些差别。
17.大比例尺数字地形图平面和高程精度的检查和质量评定
1.检测方法和一般规定
野外测量采集数据的数字地形图，当比例尺大于1:5000时，检测点的平面坐标和高程采用外业散点法按测站点精度施测，每幅图一般各选取20~50个点。用钢尺或测距仪量测相邻地物点间距离，量测边数每幅图一般不少于20处。平面检测点应均匀分布、随机选取的明显地物点。
2.检测点的平面坐标和高程中误差计算 地物点的平面坐标中误差按下式计算：
式中，
坐标X的检测值，
为坐标X的中误差，为坐标Y的中误差，为
为坐标的原测值。为坐标Y的检测值，为坐标Y的原测值，n
为检测点个数。相邻地物点之间间距中误差计算： 式中，为相邻地
物点实测边长与图上同名边长较差，n为量测边条数。 高程中误差计算：
式中，为检测点的实测高程，为数字地形图上相应内插
点高程。n为高程检测点个数。
18.碎部点高程的计算
在地形测图中，通常采用普通三角高程测量（传统测图）或电磁波测距三角高程测量（地面数字测图）测定碎部点的高程。在采用经纬仪或大平板仪进行传统测图时，计算碎部点高程
的公式为： 式中：H0为测站点高程，i为仪器高，v为中丝
在碎部点地形尺上的读数，k为视距乘常数（通常取k=100），l、a分别为相应的尺间隔和垂直角。在采用全站仪进行地面数字测图时，计算碎部点高程的公式为：
式中：H0为测站点高程，i为仪器高，v为镜高，D为斜距，
a为垂直角。
19.地面数字测图
地面数字测图是指对利用全站仪、GPS接收机等仪器采集的数据及其编码，通过计算机图形处理而自动绘制地形图的方法。地面数字测图基本硬件包括：全站仪或GPS接收机、计算机和绘图仪等。软件基本功能主要有：野外数据的输入和处理、图形文件生成、等高线自动生成、图形编辑与注记和地形图自动绘制。与传统测图作业相比，地面数字测图具有以下
特点：①传统测图经过坐标格网绘制，控制点手工展绘、碎部点手工刺绘等工序，且距离通常用视距法测取，而地面数字测图直接利用碎部点坐标在计算机上自动成图，且距离用电磁波测距法测取，因此，与传统测图相比，地面数字测图具有较高的测图精度。②传统测图在野外基本完成地形原图的绘制，在获得碎部点的平面坐标和高程后，还需手工绘制地形图，而地面数字测图外业测量工作实现自动记录、自动解算处理，自动成图，因此，地面数字测图具有较高的自动化程序。③传统测图先完成图根控制测量，经计算获得图根控制点坐标，并展绘到图板上，而后进行碎部测图。地面数字测图的图根控制测量与碎部测量可同时进行，即在进行图根控制测量的同时，可在图根控制点上同步测量本站的碎部点，再根据图根控制点的平差后坐标，对碎部点坐标重新计算，以提高碎部点坐标的精度，而后进行计算机处理并自动生成图形（这种方法称为“一步测图法”）。④地面数字测图主要采用极坐标法测量碎部点，根据电磁波测距的精度，在几百米范围内误差均在1cm左右，因此在通视良好、定向边较长的情况下，碎部点到测站点的距离与传统测图相比，可以放得更长一些。⑤传统测图是以一幅图为单元组织施测，这种规则的划分测图单元给图幅边缘测图造成困难，并带来图幅接边问题。地面数字测图在测区内可不受图幅的限制，作业小组的任务可按河流、道路等自然分界线划分，以便于碎部测图，也减少了图幅接边问题。⑥在传统测图中，测图员可对照实地用简单的几何作图法测绘规则的地物轮廓，用目测绘制细小地物和地貌形态，而地面数字测图必须有足够的特征点坐标才能绘制地物符号；有足够而又分布合理的地形特征点才能绘制等高线，因此，地面数字测图中直接测量碎部点的数目比传统测图有所增加，且碎部点（尤其是地形特征点）的位置选择尤为重要。
20.测定碎部点的基本方法主要有极坐标法、方向交会法、量距法、方向距离交会法、直角坐标法等。
21.例1.某点经度为114°33'45\，纬度为39°22'30\，计算其所在的图幅的编号。
该点所在
1:100万地形图图幅的图号为J50。已知图幅内某点的经、纬度或图幅西南图廓点的经、纬度，也可按下式计算所求比例尺地形图在1:100万地形图图号后的行、列号：
式中：（）表示商取余；【】表示
商取整；c表示所求比例尺地形图在1:100万地形图图号后的行号；d所求比例尺地形图在1:100万地形图图号后的列号；λ表示图幅内某点的经度或图幅西南图廓点的经度；φ表示图幅内某点的纬度或图幅西南图廓点的纬度；Δλ表示所求比例尺地形图分幅的经差；Δφ表示所求比例尺地形图分幅的纬差。 例2.仍以经度为114°33'45\，纬度为39°22'30\的某点为例，计算其所在1:1万地形图的编号
。
1:1万地形图的图号为J50G015010。已知图
号可计算该图幅西南图廓点的经、纬度。也可在同一副1:100万比例尺地形图图幅内进行不同比例尺地形图的行列关系换算，即由较小比例尺地形图的行、列号计算所含各较大比例尺地形图的行、列号或由较大比例尺地形图的行、列号计算它隶属于较小比例尺地形图的行、列号。