测量学8

地形控制测量完成后，根据图根控制点的坐标和高程，测定地物、地形特征点的平面位置和高程，并按照规定的比例尺和符号缩绘出测区的地形图。

地形图测绘包括地物和地貌的测绘。

大比例尺地形图测绘通常是指测绘1:500~1:5000比例尺地形图。

中小比例尺地形图一般采用航测、卫星遥感和编绘等方法。

收集控制点成果和测区已有资料

野外踏勘

编写技术设计书

碎部测量：是在控制测量获得的控制点和图根点基础上，利用各种测绘设备对地物和地貌特征点进行数据采集，包括采集点的平面数据和高程数据。

碎部点为地物、地貌的特征点。

地物特征点

主要是地物轮廓线的转折点或地物形状的中心点，如房屋角点、道路边线转折点、河岸线的转折点以及路灯等独立地物的中心点。

地貌特征点

是地面坡度及方向的变化点。地貌特征点归纳起来包括特殊地貌的边界拐点、坡度变化点和地性线的方向变换点等。地性线指山谷线、山脊线和山脚线。

传统的模拟测图法包括测量和绘图两个部分。

所以测图前不仅要做好仪器的准备工作，还要做好图纸的准备工作。

选择图纸（聚脂薄膜，绘图时选择毛面）

绘制坐标格网（10cm的方格）

坐标网格尺

直角坐标仪

绘制完成后：

（1）首先检查各方格的角点是否在同一条直线上，偏离不应大于0.2mm； （2）用比例尺检查10cm小方格的边长，其值与理论值相差不应超过0.2mm； （3）小方格的对角线长度应为14.14cm，容许误差为士0.3mm。

展绘控制点

例如，图根控制点1的坐标为x=625.22m；y=562.18m，由坐标值确定其位置在plmn方格内。然后按y坐标值分别从l、p点按比例尺向右量出12.18m，得到a、b点。同理得到c、d两点。连接ab和cd，其交点即为控制点在图纸的位置。图根控制点展绘在图纸上后，在点的右侧以分数的形式注明点号和高程，如图中的1、2、3、4、5点。

最后用比例尺在图纸上量取相邻控制点间的距离。与由两点坐标求算的实地水平距离相比较，作为已展绘的控制点的检核依据，其最大误差在图纸上应不超过0.3mm，否则应重新展绘。

经纬仪测绘法的实质是按极坐标法测点绘图。

测量原理：观测时先将经纬仪安置在测站A上，绘图板安置于测站旁，用经纬仪测定碎部点1的方向与已知方向B之间的夹角B1，测站A至碎部点1的水平距离D1和碎部点的高程H1。然后根据测定数据用量角器和比例尺把碎部点的位置展绘在图纸上，并在点的右侧注明其高程，然后对照实地描绘地形。

①安置仪器 安置仪器于测站点（控制点）上，即图中的A点，量取仪器高 i i i，并记录下来。

②定向 后视另一控制点B，置水平度盘读数为0°00’00"。

③立尺 立尺员依次将标尺立在地物和地貌碎部点上。立标尺前，立尺员应弄清实测范围和实地情况，选定立尺点，并与观测员、绘图员共同商定跑尺路线。

④观测 转动照准部，瞄准房角点1的标尺，读取视距间隔 l l l（包括上、下丝读数）、中丝读数 v v v、竖盘读数 L L L及水平角 β \beta β。

⑤记录 将每点测得的视距间隔 l l l、中丝读数 v v v、竖盘读数 L L L、水平角 β \beta β依次填入手簿（如下表）。对于有特殊作用的碎部点，如房角、山头、鞍部等，应在备注中加以说明。

⑥计算 先由竖盘读数 L L L计算竖直角 α \alpha α，然后按视距测量公式计算出到碎部点的水平距离 D D D和高程 H H H。

水平距离计算公式： D = k l c o s 2 a D=klcos^2a D=klcos2a

高程计算公式： H = H A + 1 2 k l s i n 2 α + i A − v H=H_A+\frac{1}{2} klsin2\alpha+i_A-v H=HA​+21​klsin2α+iA​−v

(现在测距精度提高，也可以用光电测距仪代替经纬仪视距测量来测量水平距离)

⑦展绘碎部点 地形展点工具：地形测量专用量角器。

展绘前，用细针将量角器的圆心插在图纸上已展绘的测站点A处。转动量角器，将量角器上等于β角值的刻划线对准图上起始方向线（零方向线）AB。此时量角器的零方向便是碎部点1的方向，然后用测图比例尺M按求算的水平距离d在该方向上标点定出点1的置，并在点的右侧注明其高程。 其中：d（mm）=D（m）×M

同理，测出其余各碎部点的平面位置与高程，绘于图上，并随测随绘等高线和地物。

地物按地形图图式规定的符号来表示。比如房屋轮廓需用直线连接起来，而道路、河流的弯曲部分则是逐点连成光滑的曲线。对不能按比例描绘的地物，用相应的非比例符号表示。 等高线勾绘采用人工勾绘，有图解法和目估法。

图解法：A、B是两地貌特征点，取等高距为h，若 H A − H B > h H_A-H_B>h HA​−HB​>h，则在A、B间必有等高线通过。 内插出等高线上的点位C： A C = A B × （ H A − H C ） （ H A − H B ） AC=\frac{AB×（H_A-H_C）}{（H_A-H_B）} AC=（HA​−HB​）AB×（HA​−HC​）​

目估法：两点间有等高线穿过，大致估算等高线上的点位C。

绘制完成后进行地形图的拼接、检查、整饰和验收。

**数字测图：**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，人们通常称为数字化测图（简称数字测图）或机助成图。广义的数字测图主要包括：全野外数字测图(或称地面数字测图、内外一体化测图）、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。狭义的数字测图指全野外数字测图。

数字测图使得大比例尺测图走向了自动化、数字化，实现了高精度，与传统人工测图相比具有很大的优势。

数字测图系统由数据输入、数据处理和数据输出三部分组成。 工作流程一般是：地形特征点采集及建库→数据处理与图形编辑一成果与图形输出。

电子平板法：现测现绘。

草图法：作业模式为测记法，即先现场手工草绘出地形草图，再到室内结合观测数据完成地形图绘制。

数字化仪法：利用图形数字化仪将图纸特征点坐标转换为数字坐标，然后在计算机上借助成图软件，得到数字化图。由于采点转换等误差，成图精度低于原始图。

扫描矢量化法：借助图像扫描，仪器沿x方向扫描，沿y方向走纸，图在扫描仪上走一遍，即完成图的扫描栅格化，然后借助人机交互方式或矢量软件将栅格数据转换成矢量数据，经过编辑最终得到数字化图。

航测法适应于大范围中小比例尺的成图工作，它是利用数字像片媒体，通过数字摄影测量技术，把像片转换成数字地形图。

草图法数据采集：

（1）仪器的准备和调试：

全站仪棱镜常数：棱镜是直角光学玻璃椎体，光在玻璃中的传播速度比空气中慢，因此光在玻璃中传播时所用的超量时间会使测量距离增大一个值，这个值就是棱镜常数。

图中，AC 之间的距离是棱镜的镜深，B 点为棱镜对中中心，D 点为棱镜的等效反射点，BD 之间的距离为棱镜常数，其大小为n·AC－AB，n 是折射系数。全站仪配套棱镜在出厂时都有其固定的棱镜常数值BD，供测距时使用，配套使用时只需要保持仪器原有的系统设置即可。但是，如果全站仪系统设置改变后或使用另外型号的棱镜，而且不按照正确的方式设置BD 就会出现测量粗差。

外业测量前简单的进行距离测量可以确定棱镜常数。具体方法是在平坦的地面上设置3 个点A、B、C，间距大致相当，而且在一条直线上，分别测量AB、AC 和BC 的距离，然后计算( AB+BC) -AC 的值，就是棱镜常数c。之后在全站仪中设置棱镜改正为-c。

GNSS RTK 的准备与调试

卫星导航定位原理：

卫星导航定位方式：

GPS控制测量（静态观测），两两测站之间至少4颗共同卫星，即可解算出两测站之间的基线向量。测定相邻两两点间的基线向量以后，可以平差，得到加密点坐标。

RTK（Real Time Kinematic）实时动态测量技术，是以载波相位观测为根据的实时差分GPS（RTDGPS）技术，它是测量技术发展里程中的一个突破，它由基准站接收机、数据链、 流动站接收机三部分组成。 在基准站上安置1台接收机为参考站， 对卫星进行连续观测，并将其观测数据和测站信息（伪距观测值，相位观测值），通过无线电传输设备，实时地发送给流动站，流动站GPS接收机在接收GPS卫星信号的同时，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据，然后在系统内组成差分观测值进行实时处理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标差△X、△Y、△H，加上基准坐标得到的每个点的WGS－84坐标，通过坐标转换参数得出流动站每个点的平面坐标X、Y和海拔高H）。分电台模式和网络通讯模式。

CORS：连续运行参考站若干个GPS基准站组成的网络系统（目前国内做的比较好的有千寻CORS）

RTK在往多基准站（网络）RTK的方向发展。

（2）外业数据采集

全站仪外业数据采集：

建立数据文件

测站设置

测站设置完成之后将棱镜立于后视点或者其他图根控制点上，测量其坐标，检验测站是否设置正确。

数据采集

照准目标棱镜，按坐标测量键，全站仪开始测距并计算显示测点的三维坐标。

GNSS RTK 的外业数据采集

在手簿中建立项目文件，设置坐标系统和中央子午线

架设基准站（覆盖范围大约在10km）

量取仪器高输入手簿

设置基准站发射信号，可以电台发射也可以插入手机卡进行GPRS网络发射

设置流动站

量取仪器高

基于电台链路或GPRS网络配置接收信号

点校正

检查一个已知控制点坐标是否正确。

数据采集

测量→碎步测量→移动站立在碎部点上，气泡水平居中→采集→确定→输入点名→仪器高→保存

（3）野外草图绘制

野外数据采集，不仅要获取地面点的三维解析坐标，还要记录地物图形之间的关系。草图法是一种十分实用、快速的测图方法。

野外草图是内业成图的依据。

（4）内业成图

草图法数据采集完成后，应进行内业处理。包括数据传输、数据处理、图形处理和图形输出。

数字测图软件国内常用的有南方CASS系列和北京威远图易的SV300系列。

以CASS2008为例：

地形图绘制完成后，还需要进行质量检查与评定，之后进行验收。

地形图是一切经济建设规划和发展必要的基础性资料。在工程规划阶段，地形图用于总平面设计，进行各项工程的总体布置。在施工设计阶段，地形图用于工程详细设计，从图上可以获得施工放样数据。

1）测定图上点位的坐标与高程；

2）测定图上直线的距离、方位角和坡度；

3）测定图上几何图形的面积；

图解法

网格法

解析法

4）沿一定方向绘制断面图；

5）按已知坡度在图上选定线路；

6）测定汇水面积；

7）场地平整（填挖方土方量计算）