畢業(yè)論文---數(shù)字測圖在工程測量中的應用

1、<p><b>　　畢　業(yè)　論　文</b></p><p>　　數(shù)字測圖在工程測量中的應用</p><p>　　系　　別： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學生學號：

2、 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　摘要:數(shù)字制圖技術是在現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機使用情況調(diào)查工作的輔助行業(yè)內(nèi)的繪圖系統(tǒng):。該系統(tǒng)使工程測量內(nèi)業(yè)計算的自動化與可視化成為可能。系統(tǒng)的模擬模塊具有在計算出放樣

3、數(shù)據(jù)的基礎上迭加誤差,進行模擬外業(yè),通過經(jīng)驗知識的積累,達到精度預測的目的功能。系統(tǒng)避免了人工作業(yè)過程中可能出現(xiàn)的各種粗差甚至錯誤,為工程測量、尤其是精密工程測量精度的提高提供經(jīng)驗數(shù)據(jù)參考與依據(jù)。 </p><p>　　關鍵詞: 工程測量; 數(shù)字地圖 實際應用</p><p>　　第一章 數(shù)字地圖在工程測量中的發(fā)展</p><p>　　傳統(tǒng)工程測量的生產(chǎn)過程(這里

4、主要指測設過程)都是以時空為依據(jù)劃分為各個過程,人工干預多,作業(yè)周期長,內(nèi)業(yè)實際是并不復雜的手工簡單重復計算。而且,測量總是和數(shù)據(jù)打交道,人為因素越多,出錯的概率越大。從測設的實質(zhì)看,其過程是一個獲取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、外業(yè)操作、數(shù)據(jù)檢核等過程。如何使這樣的一個傳統(tǒng)流程自動化、可視化,把工程測量人員從重復的簡單計算中解放出來,杜絕由于計算失誤所造成的錯誤,防止在工程測量中由于測量的粗差甚至錯誤給工程造成的損失,是一個值得探討的問題。<

5、/p><p>　　新技術的發(fā)展為自動化、可視化的作業(yè)流程提供了可能。本文所探討的基于數(shù)字地圖的工程測量系統(tǒng),充分利用了數(shù)字地圖的作用,能自動計算放樣數(shù)據(jù)。通過在系統(tǒng)中加入知識和經(jīng)驗積累,系統(tǒng)能模擬外業(yè)結果,具有精度預測的功能。 </p><p>　　隨著信息技術的不斷發(fā)展,大比例尺數(shù)字測圖和傳統(tǒng)測圖在概念上已出現(xiàn)很大的不同。傳統(tǒng)大比例尺測圖是以生產(chǎn)紙質(zhì)地圖為惟一目的。而數(shù)字大比例尺測圖則不同,

6、它是GIS乃至數(shù)字地球的重要數(shù)據(jù)源之一。不論是制圖技術還是GIS的發(fā)展,數(shù)字地圖越來越受到關注,數(shù)字地圖不僅僅是測繪界的需要,也是數(shù)字化時代的要求。</p><p>　　數(shù)字地圖不僅僅是地圖的數(shù)字化表現(xiàn)形式,從傳統(tǒng)手工地圖到機助制圖、到數(shù)字地圖也不僅僅是形式和工具的變化發(fā)展,從本質(zhì)上講,數(shù)字地圖在數(shù)據(jù)組織、資源共享、現(xiàn)勢性、開放性等各個方面都有其有別于傳統(tǒng)意義上的地圖的特定要求。有些學者稱之為“面向GIS的數(shù)字地

7、圖”。</p><p><b>　　第二章 系統(tǒng)設計</b></p><p>　　數(shù)字地圖由空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)組成,為系統(tǒng)功能的實現(xiàn)提供了一個數(shù)字化和可視化的平臺。系統(tǒng)功能如下。</p><p>　　1.放樣數(shù)據(jù)的自動計算</p><p>　　1.1.控制點數(shù)據(jù)向系統(tǒng)的傳輸。系統(tǒng)根據(jù)人工指令讀取放樣所需要的起算數(shù)據(jù),自

8、動記錄其點位關系,如導線的起算邊的相應坐標、坐標編號及坐標點之間的關系,作為起算數(shù)據(jù)輸入下一個流程。</p><p>　　1.2確定參數(shù)。系統(tǒng)根據(jù)工程測量的不同項目預置了相應算法,如放樣建筑物4個角點的坐標,在放線測量中選擇相應的參數(shù)。這些參數(shù)隨工程測量項目的不同而不同。對放樣建筑物4個角點坐標這樣簡單而常見的項目,參數(shù)選擇為2維點,曲線測設選擇圓曲線或緩和曲線等。</p><p>　　1

9、.3放樣數(shù)據(jù)計算。系統(tǒng)讀取放樣點的坐標,對曲線測設,系統(tǒng)讀取曲線參數(shù)等數(shù)據(jù),通過內(nèi)置的坐標反算程序(對曲線測設自然調(diào)用曲線測設計算程序),算出放樣數(shù)據(jù)。至此,完成了對于常規(guī)工程測量外業(yè)之前的測設數(shù)據(jù)獲取。</p><p>　　2. 外業(yè)模擬、精度預測與精度分析</p><p>　　2.1 外業(yè)模擬、精度預測。系統(tǒng)在放樣數(shù)據(jù)計算出來以后,即進行噪聲迭加來正算放樣點坐標。仍以放樣4個建筑物角點

10、坐標為例,實際是通過人為加入誤差,模擬外業(yè)的過程。噪聲主要來源于儀器誤差、觀測誤差、定位誤差、環(huán)境因素影響等。這些誤差項是經(jīng)驗的,需要不斷積累才會逐漸趨于合理。當?shù)诱`差后的點位精度低于放樣點的要求精度時,則需要從幾個誤差來源考慮如何減小誤差,提高放樣的精度[2],這對于精密工程測量的施工設計尤為重要。</p><p>　　2.2 精度分析。外業(yè)結束后的檢核結果通過系統(tǒng)“展點”到數(shù)字地圖上。這樣數(shù)字地圖上對于每個

11、放樣點就有3個數(shù)據(jù):理論點位(如果我們不考慮數(shù)字地圖本身的誤差)、實際放樣結果點位、模擬點位。實際放樣結果點位和理論點位之間的誤差應該滿足放樣的精度要求。而對系統(tǒng)的期望是實際放樣結果點位和模擬點位相差越小越好,即我們希望經(jīng)驗的誤差靠近實際誤差,這樣可以在放樣之前預測放樣結果。</p><p>　　隨著工程項目的增加,經(jīng)驗數(shù)據(jù)的可靠性會越來越強,因為積累的先驗知識又會作為新項目誤差的預計經(jīng)驗。如貫通測量中支導線延伸

12、時,可將通視條件、風的影響等外界因素的影響考慮進去,將外界因素作為誤差的經(jīng)驗函數(shù)加入誤差項。在電子地圖上可以方便地給出放樣點,將放樣數(shù)據(jù),模擬放樣結果與檢核結果同時在數(shù)字地圖上顯示,一方面可以以實際檢核結果修正誤差經(jīng)驗函數(shù),另一方面,圖和枯燥的數(shù)據(jù)相比一目了然,點位調(diào)整也更加方便可靠。系統(tǒng)用VB結合AutoCAD作為開發(fā)工具,開發(fā)過程簡單。</p><p>　　第三章 數(shù)字制圖的實際應用</p>

13、<p>　　RTK與全站儀聯(lián)合測繪地形圖,可以優(yōu)劣互補。在進行地形測量時,空曠地區(qū)的地形、地物用RTK測之;村莊、城市內(nèi)的建筑物、構筑物用RTK實時給出圖根點的三維坐標,然后用全站儀測之。這樣可以大大加快測量速度,提高工作效率。由于受到條件的限制，我們這次是完全用全站儀進行數(shù)字測圖。借此機會我試結合我實習中實踐的工程黑龍江省五常市權屬調(diào)查1:500地籍圖測量，進行粗略的分析。</p><p>　　如圖所

14、示 我們先利用飛機的航拍圖將五常市劃分成33個區(qū)域 然后逐一進行測量。</p><p><b>　　1測量前的準備工作</b></p><p><b>　　1.1測站點的測設</b></p><p>　　數(shù)字測圖時應盡量利用各級控制點作為測量點。但由于五常市地表上的地物、地貌極其復雜零碎的，要全部在各級控制點上采集到所有的

15、碎部點往往比較困難，所以我們除了利用各級控制點外，還增設了很多測站點。特別是在小溝，小山脊轉，房屋密集的居民地，我們加多了測站點的數(shù)量。</p><p>　　1.2儀器器材、資料準備</p><p>　　我們準備的器材主要包括：一臺RTK 全站儀 對講機 花桿 反光棱鏡。</p><p>　　資料的準備：我們在數(shù)據(jù)采集之前，我們將測區(qū)的全部已知點成果通過計算機輸入全

16、站儀的內(nèi)存里面，以便調(diào)用</p><p><b>　　2碎步測量</b></p><p>　　2.1全站儀的簡單操作流程</p><p>　　整平對中, 對中偏差不得超過1 mm </p><p>　　把全站儀架設在控制點或圖根點上，以通視的控制點或圖根點作為后視點，后視點為檢核點進行檢核, 偏差在限差范圍內(nèi)方可進行碎步

17、點的采集。我們在五常搞的權屬調(diào)查工程師給我們的限差是平面在1cm左右，高程在3cm左右。</p><p>　　2.2數(shù)據(jù)采集作業(yè)過程</p><p>　　測量小組一般都是三個人組成，一個主要負責草圖勾繪和控制點制作，其余兩個負責具體測量。遵循“從整體到局部”、“先控制后碎部”、“由高級到低級”、“步步有檢核”的原則。</p><p>　　每次作業(yè)順序為：確定測站點。

18、確定測站點時，要盡量保證大的可視區(qū)域，同時還要保證有可通視的已知點。所以，在實際作業(yè)時一般將測站點定在較高的坡或山頂，以避免經(jīng)常遷站。 </p><p>　　架設儀器。架設儀器時，要保證儀器架穩(wěn)，一般是將三腳架的腿間距稍微放大些，保證平穩(wěn)。角度過大將導致全站儀過低，給觀測帶來不便，同時也影響觀測員的行動；角度過小時全站儀放置不穩(wěn)，存在儀器損害的潛在危險。觀測前要進行儀器的校驗，對準已知點，以保證數(shù)據(jù)均為可信數(shù)據(jù)。

19、 </p><p>　　立棱鏡，測量讀數(shù)。立鏡時要保證鏡竿盡量豎直，每個碎布點保持間距35-45米左右。實際碎部點間距大多在35米左右，符合精度要求。全站儀能夠自動保存數(shù)據(jù)，讀數(shù)較快。一般有兩到三人負責立棱鏡，其中兩人同時立鏡。 </p><p>　　記錄。本次外業(yè)數(shù)據(jù)采集作業(yè)采用的是無碼作業(yè)，這種方法的優(yōu)點是采集數(shù)據(jù)速度快，缺點是只能是采集數(shù)據(jù)，無法對數(shù)據(jù)的性質(zhì)進行分類記錄，所以在觀測同

20、時要進行草圖的勾繪，如：山脊線、山谷線、探槽等特殊數(shù)據(jù)就要在草圖上記錄下來，以便內(nèi)業(yè)作業(yè)。一般由一人主測，另一人勾繪草圖 </p><p>　　測站點檢驗及檢核。在測量一定點數(shù)后或遷站時，要進行一次測站點檢核。檢核方法為：重測某一已知點（一般為后視控制點），檢驗兩次誤差是否符合技術要求。如果誤差超出范圍則所測數(shù)據(jù)有誤。</p><p><b>　　3內(nèi)業(yè)處理</b>&

21、lt;/p><p><b>　　3.1數(shù)據(jù)的傳輸</b></p><p>　　用數(shù)據(jù)通訊線連接電子手薄和計算機，把野外觀測數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，每次觀測的數(shù)據(jù)要及時傳輸，避免數(shù)據(jù)丟失。</p><p>　　等數(shù)據(jù)傳好之后把dat格式的文件用txt文本打開，查看里面的點號是不是與白天所測得得點號一致，以免傳輸錯誤。</p><p&g

22、t;　　3.2內(nèi)業(yè)電子草圖的勾繪</p><p>　　我們在五常那邊的測圖范圍一般都是地勢平坦地區(qū)，應用散點表示地形的變化，散點分布均勻合理。特殊地貌采用正確的地貌符號進行表示。數(shù)字測圖中，碎部測量的主要方法為極坐標法，在實測得多數(shù)碎部點的坐標后，可以用軟件中的方向交會、距離交會、十字尺測量法或兩算定點等方法來取得其余各點的坐標，在輔以軟件中的偏移、拷貝、延伸等功能，得到最后的圖形。 </p>&l

23、t;p>　　每天外業(yè)作業(yè)完成后，晚上回來后要進行電子草圖的勾繪，以防止手繪草圖丟失后給成圖造成不便。電子草圖的勾繪根據(jù)手繪草圖將特殊地物地貌點相連，并進行一定的修補。 </p><p><b>　　4.內(nèi)業(yè)成圖 </b></p><p>　　4.1成圖軟件介紹：</p><p>　　內(nèi)業(yè)成圖利用南方CASS 7.1軟件。 CASS 7.1

24、在數(shù)字化成圖方面的技術特色： </p><p>　　1.更加便捷的簡碼用戶方案。 </p><p>　　2.更加完善、使用的電子平板。 </p><p>　　3.更加底層的骨架線技術。 </p><p>　　4.更加直觀、便捷的圖上比例尺更改。 </p><p>　　5.更加直觀高效的地物遍及。 </p>

25、<p>　　6.更加豐富的DTM建模與等高線繪圖技術。 </p><p>　　7.提供了更多的用戶化途徑。 </p><p>　　8.全面采用ObjectARX開發(fā)技術。 </p><p>　　9.加集中的參數(shù)設置模式。 </p><p>　　4.2內(nèi)業(yè)成圖方法： </p><p>　　內(nèi)業(yè)將利用外業(yè)草圖，

26、采用南方CASS7.1軟件進行成圖。成圖比例尺為1：500。地貌與實地相符，地物位置精確，符號利用要正確。地物要按地形圖圖式規(guī)定的符號表示。房屋輪廓需用直線連接起來，而道路、河流的彎曲部分則是逐點連成光滑的曲線。不能依比例描繪的地物，應按規(guī)定的非比例符號表示。</p><p>　　4.2.1內(nèi)業(yè)成圖具體過程：</p><p>　　展點（高程點或點號）：在繪圖處理的下拉菜單中選擇“展點”項的

27、“野外測點點號”在打開的對話框中選擇自己所需要的文件，然后單擊確定便可以在屏幕展出野外測點及點號。房屋輪廓需用直線連接起來，而道路、河流的彎曲部分則是逐點連成光滑的曲線。不能依比例描繪的地物，應按規(guī)定的非比例符號表示。</p><p>　　DTM的建立：在等高線的目錄下選擇由數(shù)據(jù)文件建立DTM，輸入繪圖比例1：500，選擇不考慮坎高，回車以后在選擇直接顯示建立三角網(wǎng)的結果； </p><p&g

28、t;　　三角形的修改：在等高線的目錄下選擇“刪除三角形”，“增加三角形”，“過濾三角形”，“三角形內(nèi)插點”，“重組三角形”的命令，按照提示進行操作可以對三角網(wǎng)進行修改。 </p><p>　　勾繪等高線：在等高線的目錄下選擇“勾繪等高線”，輸入等高距2米，選擇“張力樣條擬合”。 </p><p>　　等高線的修飾（包括修飾與高程注記）：在等高線的目錄下選擇“刪除三角網(wǎng)”，修改不正確的等高線

29、，并沿直線注記等高線或單獨注記。 </p><p>　　加圖廓的方法：首先利用工程應用查詢圖框的長，寬；在繪圖處理的目錄下選擇“加任意圖幅” ，在打開的對話框中輸入測圖員的姓名、長寬、接圖表等與圖相關的內(nèi)容，拾取圖的左下角坐標。完成內(nèi)業(yè)地圖勾繪。</p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　隨著科學技術的進步，電子計算技術的

30、迅猛及其向各專業(yè)的滲透，以及電子測量儀器的廣泛應用，促進了地形測量的自動化和數(shù)字化。測量成果不止是可以繪制在圖紙上的地形圖（即以圖紙為載體的地形信息），而主要是以計算機磁盤為載體的數(shù)字地形信息，其提交的成果是可供計算機處理、遠距離傳輸、多方共享的數(shù)字地形圖。數(shù)字測圖是一種全解析的計算機輔助測圖方法，與圖解法測圖相比，其具有明顯的優(yōu)越性和廣闊的發(fā)展前景。它將成為地理信息系統(tǒng)的重要組成部分。</p><p>　　測繪

31、科學技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的測圖方法正逐步被不斷涌現(xiàn)的新儀器、新設備、新技術、新方法所取代。技術在更新，我們的知識也需要更新，所以現(xiàn)在的我們還要不停的學習新知識，為自己的將來而奮斗。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1. 潘正風，楊正堯等.<數(shù)字測圖的原理與方法》，武漢大學出版社，2004.96-103;</p><

32、;p>　　2. 楊曉明，王軍德 《數(shù)字測圖》，測繪出版社 2009 76-81; </p><p>　　3.張博 《數(shù)字化測圖》，測繪出版社 2010 33-40;</p><p>　　4.李寶玉 《大比例尺數(shù)字化測圖技術》，西南交通出版社 2009 88-93;</p><p>　　5.黃瑞 《地理信息系統(tǒng)》 測繪出版社 2010 120-1