矿区地形图数字化测绘设计
摘 要: 数字化测图方法相对于传统经纬仪、小平板测图方法具有巨大优势, 可以完全取代它。本
文结合在矿区采用全站仪数字化技术测绘大比例尺地形图的实践, 分析了数字化测图的特点。
关键词: 数字化测图; 精度; 全站仪 1 概述
由于地面建设和受井下开采影响而引起地面的地形地物变化, 矿区地形图须定期重测、不断填绘和修改。这项工作一般由本矿测绘机构来完成。他们测绘地形图的传统方法主要有经纬仪测绘法、大平板仪测绘法、经纬仪( 水准仪) 小平板仪联合测绘法。这些方法简便灵活、对设备要求不高, 但工作效率低、劳动强度大、测量精度差、成图周期长、不便于修测更新。
随着电子全站仪及电子计算机的普及, 传统的平板仪成图方法正在逐步向数字化地形测图方向发展。目前, 数字化测绘大比例尺地形图技术以其测图周期短、成图精度高、即用即测、急用先测, 已被许多单位所青睐和引用,近年来我单位测绘工程院和数字化工程院在数字化测量方面投入了不少资金和技术, 开展了大量的数字化测量工作,下面就数字成图中的几个方面谈一些个人的体会。 2 大比例尺地形图数字化测绘技术现状
数字化地形测图是在现代机助制图技术支持下发展起来的高新测图技术。具体讲就是, 以传统的测图原理为基础, 采用数据库技术和图形及数字处理方法, 实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存贮、处理、显示、编辑修改和计算机绘图。与传统白纸测图相比, 全数字地形测图不仅仅是方法的改进,而是技术的本质飞跃。
九十年代以来, 全站仪进入了一个新的发展时期, 出现了带内存、防水型、电脑型等等的全站仪, 使得这一最常规的测量仪器越来越满足数字化地形测图工作的需求。随着计算机技术的飞速发展, 涌现出一批优秀测量绘图软件, 如清华大学的清华测霸EPSW2000;南方测绘公司基于A utoCAD2004 的CA SS57.0 数字化地形地籍成图软件; 武汉瑞得公司集数字采集、数据处理、图形编辑于一体的数字化测图系统RDMS 等。这些软件可以绘制数字化地形图、数字化地籍图, 进行数字化图纸管理, 图形信息可以以文本格式存放, 直接进入地理信息系统GIS, 具有强大的编辑功能, 方便实用。它们的出现极大地推进了数字化测图技术的发展。GPS、GIS 等测绘相关技术的发展, 也使得外业用全站仪采集数据, 内业采用相应软件测绘地形图的数字化测图方法趋于成熟。 3 实例分析
某煤矿现在所用地形图为1979 年航测而成的1 ： 5000 地形图、1986 年航测而成的1 比2000 地形图、各个时期为单项工程测绘的小面积地形图。它们分别为矿区各个时期的生产与建设做出了应有的贡献。随着时间的推移, 原有的地形图已经严重滞后于矿区发展与建设的需要。只有尽快更新矿区地形图资料, 才能保证所属各生产矿井的安全生产, 促进企业更好地发展。 3.1 数字化测图软硬件设备配置
NT S- 322 全站仪两台。该仪器的测角精度为2秒, 测程2.6 公里, 测距精度
( 3mm+ 2ppm .D) 。野外测绘数据采集及成图一体化软件测图精灵( Mapping Genius) , 它可以发挥笔记本电脑、电子手薄、掌上平板的优点, 实现坐标、图形、属性数据的同步采集存储。
基于AutoCAD平台的成图软件CASS7.0， 在CASS5.7.0 环境下可以进行地形图编辑工作。HP500 绘图仪。分辨率1200dpi * 600dpi, 幅面A0, 内存16M。 3.2 数字化测图作业过程
数字化地形测图主要作业过程分为四个步骤:控制测量、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) 。现就我们的作业方式详述如下:在数字测图工作中, 控制测量的工作与传统的控制测量相比非常简便。首先在测区范围内布设GPS 加密控制网, 一般以三个互相通视的GPS 点为一组, 每组GPS 点之间的距离以不超过2 公里为宜。每组GPS 点之间以全站仪附合导线相连, 由于这样的导线点精度高、密度大, 它们兼有高级控制点和图根点的作用。最后再根据碎部测量的实际需要
在已有控制点的基础上施测闭合导线和支导线( 由于缺乏检合, 最好不要多于2 站) 作为图根点使用。高程控制测量根据实际需要先进行精度估算,然后再结合平面控制网的布设, 灵活组合应用
三、四等水准测量、GPS 高程拟合、全站仪三角高程等方法施测。
数字化测图的碎部测量用全站仪进行, 将全站仪与测图精灵用数据传输电缆连接在一起, 点击测图精灵可以控制全站仪测量镜站坐标并记录下来。我们一般采用
草图法模式, 现场绘制草图, 室内用测点点号定位方法绘制成图。 “草图法”工作方式要求外业工作时, 除了测量员和跑尺员外, 还要安排一名绘草图的人员。在跑尺员跑尺时, 绘图员要和测量员及时联系, 标注出所测的是什么地物( 属性信息) 及记下所测点的点号( 位置信息) 。“ 草图法”工作方式在测量每一个碎部点时不用在电子手簿或全站仪里输入地物编码, 故又称为“ 无码方式”。
进行碎部测量时, 对于比较开阔的地方, 在一个制高点上可以测完大半幅图, 就不要因为距离
太远( 其实也不过
五、六百米) 而忙于搬站。对于比较复杂的地方, 也不要因为“ 麻烦”( 其实也浪费不了几分钟) 而不愿搬站, 要充分利用电子手簿的优势和全站仪的精度, 因为测一个支导线点是很容易的。数字化测图一般以路、河、山脊等为界线, 以自然地块进行分块测绘。
当所测地物比较复杂时, 例如村庄内部, 为了减少镜站数, 提高效率, 可用皮尺丈量方法测量, 室内用交互编辑方法成图。如果测点的高程不参加高程模型的计算, 使用测图精灵采集时, 则要在同步采集面板下把“ 不参加建模”选项选上, 这样, 待测点的高程就自动为零了。
在进行地貌采点时, 在地性线上要有足够密度的点, 特征点也要尽量测到。例如在沟底测了一排点, 也应该在沟边再测一排点, 这样生成的等高线才真实; 而在测量陡坎时, 最好坎上坎下同时测点, 这样生成的等高线才没有问题。在其它地形变化不大的地方, 可以适当放宽采点密度。外业数据采集完成后, 下一步是将坐标数据和图形数据传输到微机中, 用CASS7.0 进行绘图。在CASS7.0 软件环境下, 可实时地将地物定位点和邻近地物( 形) 点显示在当前图形编辑窗口中,操作十分方便。根据野外作业时绘制的草图, 移动鼠标至屏幕右侧菜单区选
择相应的地形图图式符
号, 然后在屏幕中将所有的地物绘制出来。系统中所有地形图图式符号都是按照图层来划分的, 例如所有表示测量控制点的符号都放在“ 控制点” 这一层, 所有表示独立地物的符号都放在
独立地物这一层, 所有表示植被的符号都放在
植被园林这一层。
3.3 文件管理
数字化测图的内业处理涉及的数据文件较多。因此, 进入CASS7.0 成图系统后, 面临输入各种各样的文件名的情况, 所以最好养成一套较好的命名习惯, 以减少内业工作中不必要的麻烦。我们采用如下的命名约定:测图精灵原始文件野外作业时在测图精灵中将文件保存, 回到驻地后传到微机上, 存到微机上的文件扩展名是SPD。此文件是二进制格式, 不能用写字板打开坐标数据文件指由手簿传输到计算机的原始坐标数据文件,采用* .DAT 格式。控制点坐标文件指由手簿传输到计算机的原始坐标数据文件,采用* .DAT 格式。图形文件在CASS7.0 绘图系统生成的图形文件, 采用* .DWG 格式。 3.4.数字化测图精度分析
地形图平面位置的精度可用地物点相对于邻近的图根点的点位中误差来衡量。用下式计算:
式中, m站为图根点的平面位置误差; ms 为测定地物点的距离误差; m
为测定地物点的方向误差; m层为展绘地物点的刺点误差。下面以1: 2000 比例尺测图, 最大视距为500 米为例进行分析。在数字测图中, 因为是计算机自动展点, 所以图根点与地物点的展绘误差m站、m层可忽略不计, 看作0。
取碎部点至测站的距离为500m, 按测距仪的标称精度取3+ 5ppm, 计算得ms 为5.5mm。顾及测量中棱镜不到位等各项因素的影响, ms 取经验值0.02m。取方向中误差为标称精度的3 倍极限, 因为是半测回测角, 所以方向误差mp为2 * 3 * 2= 12。则实测得的平面点相对于图根点的误差为
由上可见, 在视线良好的情况下, 由全站仪测得地物点的精度可以达到 0.036 m。相对于传统的经纬仪、小平板测图方法测得地物点的经验精度 1.2 m有很大改善。因此, 当采用数字化测图技术时, 测量碎部点的距离可以放大, 图根点的密度可作相应地降
4 数字测图的特点
综上所述, 数字化地形测图主要有以下几个特点:1GPS、全站仪的普及和测量精度的提高, 打破了分级布网、逐级控制的原则。一个测区可一次性整体布网、整体平差, 控制网也可以是任意混合, 所需控制点数目比传统测图大大减少, 图根控制的加密可与碎部测量同时进行。
打破了内外业的界线, 从首级控制到最终成图, 实行一体化作业, 并且大大减轻了室外作业的强度, 缩短了成图周期。碎部量测时不受图幅边界的限制, 外业可不分幅作业, 由内业成图时自动进行分幅与接边处理。 5 结论与建议
总之, 数字化地形测图技术已经相当成熟, 测图精度有很大提高。它完全可以替代传统的经纬仪、小平板测图方法绘制矿区大比例尺地形图、矿区工业广场平面图或对已有地形图进行补测。结合本人的工作经验, 我认为矿区数字化地形测图技术还有
以下几个方面需要逐步完善: 1 复杂地形条件等高线的绘制还比较困难, 要从软件编制和野外作业两个方面进行深入研究。
2 逐步探索利用数字化地形测图技术测绘大面积地形图的组织管理工作, 特别应该注意不同测绘小组之间的协调作业能力和图例、符号使用的一致性。 3 要加强数字化地形测图成果与地理信息系统的衔接。 参考文献: [1]孔祥元，郭继明 大地测量学基础 武汉大学出版 [2]刘福珍 数字化测土教程 西南交通大学出版社 [3]测量学.测绘出版社,1980.[4]大比例尺数字测图.测绘出版社,1996.[5]黄德全.现代测量技术[ M] .北京: 中国教育文化出版, 2005 [6] 杨德麟.大比例尺数字测图的原理方法与应用[ M] .北京: 清华大学出版社, 1998 [7] 黄刚收.城市大比例尺数字测图及其应用[ J] .现代测绘,2010, 35( 5) : 55- 57 [8] 邓念武.测量学[ M] .北京: 中国电力出版社, 2010 [9]冯雪巍 地形测图常见问题处理方法探讨，2010 [10]屈桂荣 数字化地形测量初探
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