《数字测图概述》PPT课件

数字测图的发展历程
总结词
数字测图经历了从模拟测图到数字化测图的 转变，随着技术的发展不断完善。
详细描述
早期的地形图测绘采用模拟方法，通过手工 测量和绘制地形图。随着计算机技术和数字 化技术的发展，数字测图逐渐取代了模拟测 图。数字测图技术不断发展，从最初的纸质 地图数字化到现在的全数字化测量，精度和 效率不断提高。同时，随着GIS技术的发展
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目录
CONTENTS
• 数字测图的基本概念 • 数字测图的原理与方法 • 数字测图的应用领域 • 数字测图的优缺点 • 数字测图的发展趋势与展望
01
CHAPTER
数字测图的基本概念
数字测图的定义
总结词
数字测图是一种利用数字化技术进行地形图测绘的方法。
详细描述
数字测图是指通过数字化技术将实地测量得到的数据转换为 数字地图的过程。它利用全站仪、GPS等测量仪器获取地形 、地物等空间信息，然后通过计算机软件进行数据处理、图 形绘制和编辑，最终生成数字地图。
数字测图需要使用先进的测量设备和计算 机等设备，增加了测图成本。
数字测图需要技术人员具备较高的技术水 平和操作经验，否则可能会出现数据误差 和地图失真等问题。
数据安全问题
法律法规限制
数字测图的数据以数字格式存储，存在被 篡改、盗取和损坏等数据安全问题，需要 采取相应的数据保护措施。
数字测图涉及到地图测绘等敏感领域，受 到相关法律法规的限制，需要遵守相关法 律法规的规定。
治理提供依据。
环境质量监测
利用数字测图数据，对环境质量 进行监测和评估，及时发现和解
决环境问题。
自然资源保护
通过数字测图技术，对自然资源 进行保护和管理，维护生态平衡

字化测图等技术。 利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机，并由功能齐全的成图软 件进行数据处理、成图显示，再经过编辑、修改，生成符合国标的地形图。 最后将地形数据和地形图分类建立数据库，并用数控绘图仪或打印机完成地 形图和相关数据的输出。
（二）数字测图的基本过程
通过采集有关的绘图信息并及时记录在数据终端（或
（一）碎部点的描述 1）测点的三维坐标；
2）测点的属性，即点的特征信息（地貌点？地物
点？……）；有什么特征等； 3）测点的连接关系，按照这个连接关系，即可将 相关的点连成一个地物。
（二）地形要素编码
• 野外数据采集仅用全站仪或其它大地测量仪器测定碎部
点的位置（坐标）是不能满足计算机自动成图要求的，
第二节 数字测图系统
数字测图系统数字测图系统是以计算机为核心，
在外连输入、输出设备硬件和软件的支持下，
对地形空间数据进行采集、输入、成图、处理、
绘图、输出、管理的测绘系统。
（一）数字测图系统的分类
按输入方法可区分为
原图数字化数字成图系统，航测数字成图系统，野外数字测图
系统。 按硬件配置可区分为 全站仪配合电子手簿测图系统，电子平板测图系统等。 按输出成果内容可区分为
第十章 数字地形图测绘方法
第一节 数字测图概述
随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领 域的广泛应用，20世纪80年代产生了电子速测仪、电子数 据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其与内外 业机助制图系统结合，形成了一套从野外数据采集到内业 制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，人
一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素，
独立地物可以由地物定位点及其符号表示，线状地物、

平行圈
T
法
法
线
截
线
子
午 线
S
法截面、法截线——包含某点法线的平面称为法截面，法截面与椭球面的交 线称为法截线。
卯酉圈——与某点子午面正交的法截面在椭球上的截线。
（2）空间直角坐标系向空间大地坐标系的转换
在采用上式进行转换时，大地纬度B需要用迭代的方 法求解。当两次迭代结果之差⊿Ｂ≦ε时，就得到了B。 然后就可确定H 。
Y X 1
XB YB ZB
XA YA ZA
X A YA ZA
K
X Y mZ
0
其中：
K
ZA
ZA 0
YA XA
XA
YA
YA XA 0 ZA
在作业中，一般把既有A坐标系的坐标，又有B坐标系 的坐标的点叫做公共点。转换参数就是根据坐标系的公共 点按最小二乘原理来确定的。
（二）同一基准内坐标的相互转换
1 0
0
cosY 0 sinY
cosZ sinZ 0
R(X) 0 cosX
sinY
R(Y
)
0
1
0
R(Z) sinZ
cosZ
0
0 sinY cosX
sinY 0 cosY
0
0 1
cos 1
3个旋转角通常为小角度，称为欧勒角。令
s
i
n
1 Z Y R()R(X)R(Y)R(Z)Z 1 X
120
式中：
t = tan B
2
a2 b2 b2
cos2
B
l = L-Lo，
三、测量坐标系到屏幕坐标系和绘图坐标系的转换 1. 测量坐标与屏幕坐标之间的变换

数字测图原理及方法
Principle and Methods of Digital Mapping
第七章 碎部测量
7.1 碎部测图方法 7.2 测定碎部点的基本方法 7.3 地物测绘 7.4 地貌测绘
数字测图原理及方法
第七章 碎部测量
• 控制测量—— 先把一系列起控制作用的地面点，经 过一定的数学方法(地图投影)处理后，作为进一步测 绘及制图的基础。
返回
方格网的绘制
900
800
700
600
500
100
200
300
400
500
600
1:1000
数字测图原理及方法
控制点展绘
900
P3 53.648 800
P2 52.234
700
P4
600
51.888
P1 52.117
500
100
200
300
400
500
600
1:1000
数字测图原理及方法
• 经纬仪测图：采用经纬仪与分度规（量角器）配 合测图
数字测图原理及方法
第七章 碎部测量
7.1 碎部测图方法
数字测图原理及方法
7.1 碎部测图方法
• 1 地形图的内容
•
地物：地面各种固定性的物体。
• 人工地物：铁路、房屋、桥梁、大坝等
• 自然地物：江河、湖泊、森林、草地
地貌：地面各种高低起伏形态，如高山、深谷、陡坎、悬 崖峭壁和雨裂冲沟等。
– 地形图的内容
0.2毫米， 0.3毫米
1)、对角线法
数字测图原理及方法
2)、坐标格网 尺法
3)、绘图仪法 格网检查与注记

（三）全野外数字测图的基本方法
1、数字测记模式
2、电子平板模式
三、职业岗位分析
项目名称 项目一：数字化测图基础知识 项目二：数字测图系统 项目三：全野外数字测图的准备工作
项目四：全野外数字测图的外业
工作任务
1-1 数字测图的基本概念 1-2 数字测图的基本方法 1-3 职业岗位分析
2-1 认识与使用数字测图的硬件 2-2 认识与使用数字测图的软件
二、数字测图的基本方法
2、数字测图的图形描述 绘图信息
定位信息 连接信息图的基本过程
1、数据采集 全野外数据采集：全站仪、RTK
2、数据处理 CASS软件
3、数据输出 屏幕、绘图仪等。
全站仪
数字终端
计算机
GNSS接收机
便携式计算机
数控绘图仪
二、数字测图的基本方法
白纸测图方法
大平板仪
小平板仪
经纬仪加半圆仪
一、数字测图基本概念
白纸测图工具：平板仪
一、数字测图基本概念
平板仪测图方法：
传统解析法测图：测定点的三维 坐标、展绘
数字测图：经过计算机软件自动 处理（自动计算、自 动识别、自动连接、 自动调用图示符号 等）、自动绘出所测 的地形图。
一、数字测图基本概念
4、数字测图概念
数字测图的基本思想就是将采集地面上的地形和 地理要素（或称模拟量）转换为数字量，然后由 电子计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子 地图，需要时由图形输出设备（如显示器、绘图 仪）输出地形图或各种专题图地形图。
一、数字测图基本概念
白纸测图回顾
• 以图解形式按图示符号和比例尺将地形测绘到白纸 上（绘图纸或聚酯薄膜），称为白纸测图或模拟法 测图。

研究测绘小范围地形图，把地球表面看作平面而不考 虑地球曲率影响。
研究内容：图根控制网的建立和地形图的测绘
表示形式：数字、文字、图
数字测图原理及方法
二、测量学内容
3、摄影测量学
摄影测量学是研究摄影影像与被摄物体之间的内在几 何和物理关系，进行分析、处理和解译，以确定被摄物体 的形状、大小和空间位置，并判定其性质的一门学科。
三、测绘科学的应用范围
1、在国民经济建设和社会发展规划中，测绘信息是最重要的基础信息之一；
测量学的起源和土地界线的划定紧密联系着。
非洲尼罗河每年泛滥会把土地的界线冲刷掉，为了每年恢复土地的界线很早就 采用了测量技术。
地籍测量。用以测定地块的边界和坐落，求算地块的面积，在农业为主的 社会里，国家为了征税而开展地籍测量，同时记录业主姓名和土地用途等。
数字测图原理及方法
1.1 测量学概述
20世纪40年代自动安平水准仪的问世，标志着水 准测量自动化的开端。1990年已研制出数字水准仪，
可以作到读数记录全自动化。1968年生产了电子经纬
仪，它采用光栅、光学编码来代替刻度分划线，以电 信号方式获得测量数据，并可自动记录在存贮载体上。 陀螺经纬仪与激光经纬仪亦已应用于工程测量的 定向工作。
数字测图原理及方法
Principle and Methods of Digital Mapping
第一章 绪论
为什么要学习《数字测图》？
GIS是一种获取、存储、检 索、操作、分析和显示地球 空间数据的计算机系统。---------英国教育部
数字测图原理及方法
如何学习《数字测图》？
实践性很强——认真做好每个实习 有严格的行业标准——多查看相关规范
数字测图原理及方法

第二节 测图前准备工作
外业准备工作
为了顺利完成某一测区的数字测图任务，就必须做好充 分的准备工作。内容包括“人员安排、仪器工具的选择、仪 器检验、测区踏勘、已有成果资料收集”，并根据工作量的 大小、人员情况和仪器情况拟定作业计划，并编制数字测图 技术设计书来指导数字测图工作，确保数字测图的有序展开。
1、编码应遵循的原则：
• (1) 符合国标图式分类，符合地形图绘图规则； • (2) 简练，便于操作和记忆。 • (3) 便于计算机处理； • (4) 便于GIS等软件的使用； • (5) 要有系统性、科学性和可扩充性。
第三节 野外数据采集
2、地形图要素分类
•
按照GB14804-93《1：500，l： l000；
第三节 野外数据采集
3、数据记录格式
• 下图数据记录格式，分为8个数据段。
• A1表示记录类别，后面的记录按类别表示相应 的内容。例如一条碎部点记录，A2表示点号，A3 表示连接点号，A4表示线型和线序，A5表示地形 要素代码，A6 、A7 、A8分别表示碎部点的x、y
坐标和高程。
第三节 野外数据采集
3.数字摄影测量模式
利用全站仪进行数据采集时，每次只能测定一个点，而 利用摄影测量的方法则可同时测定多个点，这是摄影测量方 法的最大优点。
3D激光扫描仪采用主动式激光发射，所以它不受周围 光线的影响，可以实现白天和黑夜作业，被广泛应用于军事 侦察、变形监测、地质灾害防治等方面，它必将在目标数据 的采集及快速成图方面愈发显示出其它测量方法不可替代的 优势。
一、删除三角形 二、过滤三角形 三、增加三角形 四、三角形内插点 五、删三角形顶点 六、重组三角形 七、删三角网 八、修改结果寸盘 注意：修改了三角网后一定要进行此操作，否则修改无效。

矢量数据结构是人们最熟悉的图形数据结构， 各类数字图的工程应用基本上都使用矢量格式 数字图，而栅格格式的数字图，存在不能编辑 修改、不便于工程量算、放大输出时图形不美 观等问题，而且一般情况下，同样大小的区域， 栅格格式的地形图数据量比矢量数据量大得多。
栅格格式的地形图，常常要将其转换为矢量数 据格式的数字图，这项工作称之为矢量化。
白纸测图（模拟法测图）
传统的大比例尺地形测量是测量地形、地 物特征点到测站的距离及其相对某一参考 方向的角度，使用量角器、比例尺等绘图 工具，直接在绘图纸上定点，并按规定的 绘图符号手工绘制地形图。这种测图方法， 因为直接在绘图纸上绘图，被称为白纸测 图或模拟法测图。
回顾
结合大二地形测量实习,总结白纸 测图的作业流程。
请同学们思考一下，说说大比 例尺数字化测图比白纸测图的 优越性所在。
1. 1. 2 数字化测图的基本原理
数字化测图的基本原理是采集地面上的 地形、地物要素的三维坐标以及描述其 性质与相互关系的信息，然后录入计算 机，借助于计算机绘图系统处理，显示、 输出与传统地形图表现形式相同的地形 图。
数据采集：将地形、地物要素转换为数字信 息的过程。
数字地形信息要经过计算机绘图系统处理，借助于显示屏 幕或绘图仪，才能显现为传统形式的地形图。(点、线、 面）
计算机绘图系统显示出的一切都和传统地形图一样，所不 同的是，显示屏或绘图仪输出的仅仅是数字地图信息的一 种表现形式，而不像传统的纸质地形图，所看到的即是它 的全部。
1.1. 4 数字地形图的数据格式
连接信息与属性信息只能靠观测员实地观察确 定，没有准确、完整的连接与属性信息，点位 信息作为孤立的点，是没有价值的。
对于大比例尺数字化测图而言，观察与记录连 接与属性信息，是细致、复杂的工作，需要观 测员具有良好的地形表现能力和专业素质。

2-1. GPS测量模式
GPS(global positioning system)是全球 定位系统的简称。它是美国国防部于1973 年组织研制的军用导航定位系统，80年代 商品化并推广到民用，引起各界广泛的注 意。GPS定位方法精度高，方便灵活。 GPS定位技术在测绘中的应用和普及，是 测绘科技的一个重 踪 测 量 模 式
1-2. 全 站 仪 自 动 跟 踪 测 量 模 式
1-3. 全 站 仪 自 动 跟 踪 测 量 模 式
1. 全站仪自动跟踪测量模式
徕卡TPS1100系列全站仪
➢ 马达驱动与自动目标识别。 ➢ 自动跟踪。 ➢ 镜站遥控测量。 ➢ 无反射棱镜测量。 ➢ 支持用户自编应用程序。
1:5000、1:1万
（2）白纸测图 图解地图 ①平板仪测图
②经纬仪测图
（3）数字测图 数字地图 ①测量仪器 ②计算机等硬件系统 ③自动化成图软件系统
（4）大比例尺数字地图 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。
一、数字测图的优点
数字地图是以数字的形式表达地形特征点的 集合形态，数字测图实质是一种全解析机助测图 的方法。与模拟测图相比，具有显而易见的优势 和广阔的发展前景，是地形测绘发展的技术前沿。
• 50年代初期，机助成图技术蓬勃发展； • 50年代到60年代中期，图数转换装置和数控绘
图机问世；
• 70年代，计算机地图制图系统迅猛发展及电子 速测仪面世；
• 80年代后，计算机技术和信息技术迅速发展， 地图数据库和地理信息系统相继建立，全数字 化测图系统面世，遥感（RS）和全球定位系 统（GPS）广泛应用，数字化测图必将朝自动 化、数字化、智能化和信息化方向发展。
两模式、三阶段

数 字 测 图 技 术
第一章 数字测图概述
第一章
第一节
第二节
数字测图概述
数字测图概念
数字测图的发展与展望
第一节 数字测图的概念
一、什么是数字测图
传统的图解法测图是利用测量仪 器对地球表面局部区域内的各种地 物、地貌特征点的空间位置进行测 定，并以一定的比例尺按图示符号 将其绘制在图纸上。
地形测量
计算机直接进行数据处理
电子手簿
思考题
1、什么是数字测图？ 数字测图的实质是什么？ 2、什么是数字地图？
它与电子地图有什么关
系？
3、数字地图与常规地图
的差异。
一、什么是数字测图
数字化测图（也称数字测图、机助成图）
就是用数字化方法测绘地图，即从野外数据采
集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化
的测量制图系统。
数字测图的主要特征
数字测图实质上是一种全解析机助测图方法： 载体——磁盘或光盘； 成果——数字地形图数据文件； 数字地图可以生成电子地图和数字地面模型； 数字地理信息是地理信息系统的主要组成部分。
数字地图与常规地图的差异：
（一）数字地图的载体不是纸张 , 而是适合于 计算机存取的磁盘、磁带和光盘。 （二）数字地图不像传统地图那样以线划、颜 色、符号、注记来表示地物类别和地形，而是 以一定的计算机可视别的数字代码系统来反映 地表各类地理属性特征。
数字地图与常规地图的差异：
（三）数字地图所记录的地表地理信息虽往往能满足一定 的地图投影关系，并经过一定的制图综合处理，但并没有 比例尺的限定。在一定比例尺范围内可以输出不同比例尺 和不同图幅大小的地图，输出各种分层叠合的专题地图。 （四）数字地图的使用必须借助于计算机及其配套的外部 设备。

软件：控制测量计算软件、数据采集和传输软件、 数据处理软件、图形编辑软件、等高线自动绘 制软件、绘图软件及信息应用软件等。
在计算机自动化成图过程中，主要采用 野外数据采集然后由计算机自动进行数据处理， 而随着计算机的袖珍化和软件功能的内外业一 体化，内外业设备已没有明显的界限。
数字测图系统综合框图
课后作业
• 课本P37页的思考与练习1、3
感谢下 载
感谢下 载
第二章 数字测图 系统
• 2.1 • 2.2 • 2.3
备
• 2.4
数字测图系统概述 全站型电子速测仪 数字测图系统的其他硬件设
数字测图软件系统
第二章 数字测图系统
• 2.2.1、数字测图系统概念
数字测图系统是以计算机为核心，在外 连输入、输出设备硬件和软件的支持下，对地形 空间数据进行采集、输入、成图、处理、绘图、 输出、管理的测绘系统。数字测图系统主要由数 据输入、数据处理和数据输出三部分组成。
化读数
（一） 度盘的电子
把操作者从繁重 的度盘人工读数中解脱出 来。
不但提高了效率，还 大大降低了误读的机率。
电子度盘读数系统
与改正
（二）三轴误差的自动补偿
液体补偿 器
有效的轴系 自动补偿与改正，是 实现高精度测角的有 力保证。
（三）目标的自动识别与照准
自动目标识别并驱动 轴系照准目标，把测量员从 全站仪测量工作中最为繁重 一项操作——人工照准目标 中解脱出来，使测量员可以 远离测站。
发挥更大的作用。
全站仪的特点
〈1〉、仪器操作简单，高效。全站仪具有现代测量工作所需的所有功能。 〈2〉、快速安置：简单地整平和对中后，仪器一开机后便可工作。仪器具有专门 的动态角扫描系统，因此无需初始化。关机后，仍会保留水平和垂直度盘的方向

数字测图概述（一）数字测图基本思想传统的地形测图（白纸测图）实质上是将测得的观测值（数值）用图解的方法转化为图形。

这一转化过程几乎都是在野外实现的，即使是原图的室内整饰一般也要在测区驻地完成，因此劳动强度较大；再则，这个转化过程将使测得的数据所达到的精度大幅度降低。

特别是在当今信息量剧增，一纸之图已难载诸多图形信息；变更、修改也极不方便，实在难以适应当前经济建设的需要。

数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要素（或称模拟量）转换为数字量，然后由计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由图形输出设备（如显示器、绘图仪）输出地形图或各种专题图图形。

将模拟量转换为数字这一过程通常称为数据采集。

目前数据采集方法主要有野外地面数据采集法、航片数据采集法、原图数字化法等。

数字测图的基本思想与过程如图1-1所示。

数字测图就是通过采集有关的绘图信息并及时记录在数据终端（或直接传输给便携机），然后在室内通过数据接口将采集的数据传输给计算机，并由计算机对数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑，形成绘图数据文件。

最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地形图，最终由磁盘、光盘和硬盘等贮存介质保存电子地图。

数字测图虽然生产成品仍然以提供图解地形图为主，但是它以数字形式保存着地形模型及地理信息。

图1-1 数字测图的基本思想与过程（二）地图图形的描述测量的基本工作是测定点位。

传统方法是用仪器测得点的三维坐标，或者测量水平角、竖直角及距离来确定点位，然后绘图员按坐标（或角度与距离）将点展绘到图纸上。

跑尺员根据实际地形向绘图员报告测的是什么点（如房角点），这个（房角）点应该与哪个（房角）点连接等等，绘图员则当场依据展绘的点位按图式符号将地物描绘出来。

独立地物可以由定位点及其符号表示，线状地物、面状地物由各种线划、符号或注记表示，等高线由高程值表达其意义。

就这样一点一点地测和绘，一幅地形图也就生成了。

数字测图是经过计算机软件自动处理（自动计算、自动识别、自动连接、自动调用图式符号等），自动绘出所测的地形图。

水资源管理
通过数字化测图技术，可以实时监测水资源分布和水质情况，为水资 源管理和保护提供数据支持。
交通工程设计与运营
交通工程设计
数字化测图技术可以为交通工程设计提供准确的地形数据和地质 资料，确保交通设施的安全性和可靠性。
交通设施运营
数字化测图可帮助交通设施运营团队更好地掌握交通状况和路况， 提高运营效率和服务质量。
ESRI - Home of GIS Technology
Digital Mapping
and
Remote
Sensing
相关参考文献
Frazier, A. L., & Hook, S. (2017). Digital mapping and remote sensing: an introduction to satellite data analysis. John Wiley & Sons.
特点
高精度、高效率、高自动化、更新方 便、信息量大、应用广泛。
技术发展历程
01
02
03
模拟测图阶段
使用光学仪器和机械仪器 进行测量，手工绘制地图。
数字测图阶段
使用全站仪、GPS等设备 进行测量，计算机处理数 据，生成数字地图。
信息化测图阶段
使用遥感、GIS等技术， 实现大面积、高精度、快 速的数据采集和处理。
数字化测图概述课件
目录
• 数字化测图基本流程 • 数字化测图关键技术 • 数字化测图应用领域及案例 • 数字化测图发展趋势与挑战 • 相关链接与参考文献
数字化测图技术概述
定义与特点
定义
数字化测图是一种以数字形式表示地 形、地貌、地物等空间信息的技术， 通过计算机处理、解析和显示，生成 各种形式的地图产品。