公路基本测量步骤及GPS和全站仪在基本测量中的应用

云南省大保高速公路地形测量
目录：

摘要┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄6
前言┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄8

第一章 地形测量的基本知识
§1 地形测量的概念个组成┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┈9
§2 地面点位置的表示方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄9

第二章 地形图的基本知识
§1 地形图的比例尺┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄14
§2 地形图的分幅和编号┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄15
§3 地形图图外注记┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄17
§4 地形图的测绘方法┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄18
§5 地形图的绘制┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄19

第三章 GPS的应用和全站仪的相关知识
§1 GPS定位原理┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄21
§2 GPS测量的实施┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄27
§3 全站仪┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄29

第四章 野外数据采集┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄33

第五章 内业处理
§1 应用南方测绘软件的几点体会┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄36
§2 南方测绘软件绘制等高线┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄38
结论┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄48
总结与体会┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄49
谢词┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄50
参考文献┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄52
附录┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄53

摘要：
本文从公路地形测量的基本知识开始讲起，系统地介绍了地形测量，地形图和GPS控制网建立的原理和步骤等。从而总结出关于公路基本测量的步骤以及GPS和全站仪在基本测量中的应用。本文后面则重点介绍了南方成图软件和数字化成图的特点及应用前景。


前言；
本次毕业设计可以让学生在所学的专业知识、南方测绘软件的基础上，对大保高速公路地形测量的外业成果进行内业拼图、修图级等高线的生成和处理工作。这样，可以使学生对专业知识的了解更加深刻，对南方测绘软件的应用有深一步的掌握，并且能锻炼学生解决实际问题的能力，这样对以后走上工作岗位是十分有意义的。
本课题的的主要任务是：
1、完成毕业实习
2、文献查阅
3、熟练掌握Leica全站仪的使用
4、熟练掌握南方开思软件各功能模块
5、外业数据采集
6、对外业数据进行预处理，并画出草图，内业整理
7、设计论文的组织和撰写
针对本课题的特性，本人便从地形测量、地形图的基本知识开始讲起，逐步深入到本次课题中去，从而总结出关于公路基本测量的步骤以及GPS和全站仪在基本测量中的应用，南方成图软件和数字化成图的特点及应用前景。







第一章 地形测量的基本知识
要完成此课题，我们首先应该了解关于地形测量的相关知识，从而深入了解本课题的操作原理和步骤。
§1 地形测量的概念和组成

对地球表面的地物、地形在水平面上的投影位置和高程进行测定，并按一定比例缩小，用符号和注记绘制成地形图的工作。称为地形测量。
地形测量包括控制测量和碎部测量。①控制测量是测定一定数量的平面和高程控制点，为地形测图的依据。平板仪测图的控制测量通常分首级控制测量和图根控制测量。首级控制以大地控制点为基础，用三角测量或导线测量方法在整个测区内测定一些精度较高、分布均匀的控制点。图根控制测量是在首级控制下，用小三角测量、交会定点方法等加密满足测图需要的控制点。图根控制点的高程通常用三角高程测量或水准测量方法测定。②碎部测量是测绘地物地形的作业。地物特征点、地形特征点统称为碎部点。碎部点的平面位置常用极坐标法测定，碎部点的高程通常用视距测量法测定。按所用仪器不同，有平板仪测图法、经纬仪和小平板仪联合测图法、经纬仪（配合轻便展点工具）测图法等。它们的作业过程基本相同。测图前将绘图纸或聚酯薄膜固定在测图板上，在图纸上绘出坐标格网，展绘出图廓点和所有控制点，经检核确认点位正确后进行测图。测图时，用测图板上已展绘的控制点或临时测定的点作为测站，在测站上安置整平平板仪并定向，然后用望远镜照准碎部点，通过测站点的直尺边即为指向碎部点的方向线，再用视距测量方法测定测站至碎部点的水平距离和高程，按测图比例尺沿直尺边沿自测站截取相应长，即碎部点在图上的平面位置，并在点旁注记高程。这样逐站边测边绘，即可测绘出地形图。

§2 地面点位置的表示方法
确定地面上一点的空间位置，可由坐标和高程表示。
1．地面点的坐标：包括地理坐标、平面直角坐标、高斯平面直角坐标
（1）地理坐标：用经度、纬度表示地面点的绝对位置。纬度用φ、 经度用λ表示。
（2）平面直角坐标：当测区范围较小时，可采用平面直角坐标，以X轴为纵轴，一般用它表示南北方向，以Y轴为横轴，表示东西方向。
数学上的平面直角坐标系与测量上平面直角坐标系的异同点。如下图：
x x

Ⅳ Ⅰ Ⅱ Ⅰ
o y o y
Ⅲ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
测量学中的平面直角坐标系 数学中的平面直角坐标系
（3）高斯平面直角坐标
1）高斯平面直角坐标建立：在大区域测图时，不能将地球的球面当作平面
看待，测图可采用高斯平面直角坐标系，它是以中央子午线和赤道投影为互相垂直的直线，中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。
2）高斯平面直角坐标系的性质
中央子午线的投影为一条直线，且投影后长度无变形，其余经线的投影为凹向中央子午线的对称曲线。
赤道的投影也为一直线，其余纬线的投影为凸向赤道的对称曲线。
中央子午线和赤道投影后为互相垂直的直线，成为其他经纬线投影的对称轴。而其他经
纬线投影后仍保持互相垂直关系，即投影前后角度无变形，故称为正形投影。
3）6°带的划分：从格林威治子午线（首子午线）起，依次每隔经度6°分为一带，整个地球分为60带，用数字1-60顺序编号，可按下式计算：
λ=6N-3
其中，λ为投影带中央子午线的经度，N为投影带带号
4）点在高斯平面直角坐标系中的坐标值理论上中央子午线的投影是X轴，赤道的投影是Y轴，其交点是坐标原点。点的X坐标是点至赤道的距离；点的Y坐标是点至中央子午线的距离，设为y′；y′有正有负。为了避免Y坐标出现负值，把原点向西平移500公里。为了区分不同投影带中的点，在点的Y坐标值上加带号N所以点的横坐标通用值为
y=N*1000000+500000+y′
2．地面点的高程：有绝对高程和相对高程之分。
（1）绝对高程：地面点沿垂线方向至大地水准面的距离称为绝对高程。如下图，地面点A和B的绝对高程分别为HA和HB
（2）相对高程：地面点到任意水准面的铅直距离称为相对高程。如下图，地面点A和B的绝对高程分别为HA ′ 和HB′。
（3）高差：地面两点高程之差称为高差。高差有正负之分。如下图，地面点A和B的高差hAB=HA-HB= HA ′ -HB′
（4）高程零点：
目前我国大多采用“1985年国家高程基准”所定的平均海水面为高程零点，称为“1985国家高程基准”根据新的高程基准面，得出青岛水准原点的高程为72.260m。
高程测量的任务是求出点的高程，即求出该点到某一基准面的垂直距离。为了建立一个全国统一的高程系统，必须确定一个统一的高程基准面，通常采用大地水准面即平均海水面作为高程基准面。解放后我国采用青岛验潮站1950～1956年观测结果求得的黄海平均海水面作为高程基准面。根据这个基准面得出的高程称为“1956黄海高程系”。为了确定高程基准面的位置，在青岛建立了一个与验潮站相联系的水准原点，并测得其高程为72.289m。水准原点作为全国高程测量的基准点。从1989年起，国家规定采用青岛验潮站1952～1979年的观测资料，计算得出的平均海水面作为新的高程基准面。
三、以水平面代替水准面的限度
1．对水平距离的影响
当精度要求较高时，测区半径R≤10km的范围内时，可不考虑地球曲率的影响，即可把水准面当作水平面看待。在精度要求较低时，其半径可扩大到25km。
2．对水平角度的影响
在面积P≤100 km2范围内进行水平角测量时，可不考虑地球曲率的影响。
以上两项分析说明：在面积为100km2范围内，不论是水平距离或水平角度测量，都可以不顾及曲率的影响。在要求精度较低的情况下，这个范围还可以相应扩大。
3．对高程的影响
在进行高程测量时，即使在很短的距离内也必须考虑地球曲率的影响。



第二章 地形图的基本知识
地形测量的主要目的是为了形成各种地形图，供建造施工用，而地形图作为地形测量的最终成果，我们也应该对其有必要的了解。


按一定法则，有选择地在平面上表示地球表面各种自然现象和社会现象的图，通称地图。按内容，地图可分为普通地图及专题地图。普通地图是综合反映地面上物体和现象一般特征的地图，内容包括各种自地理要素(例如水系、地貌、植被等)和社会经济要素(例如居民点、行政区划及交通线路等)，但不突出表示其中的某一种要素。专题地图是着重表示自然现象或社会现象中的某一种或几种要素的地图，如地籍图、地质图和旅游图等。本章主要介绍地形图，它是普通地图的一种。地形图是按一定的比例尺，用规定的符号表示地物、地貌平面位置和高程的正射投影图。

§1 地形图的比例尺
地形图上任意一线段的长度与地面上相应线段的实际水平长度之比，称为地形图的
比例尺。
一、比例尺的种类
1．数字比例尺
数字比例尺一般用分子为1的分数形式表示。。
比例尺的大小是以比例尺的比值来衡量的，分数值越大(分母M越小)，比例尺越大。为了满足经济建设和国防建设的需要，测绘和编制了各种不同比例尺的地形图。通常称1：1000000、1：500000、1：200000为小比例尺地形图；1：100000、1：50000和1：25000为中比例尺地形图；1：10000、1：5000、1：2000、1：1000和1：500为大比例尺地形图。建筑类各专业通常使用大比例尺地形图。按照地形图图式规定，比例尺书写在图幅下方正中处，
2．图示比例尺
为了用图方便，以及减弱由于图纸伸缩而引起的误差，在绘制地形图时，常在图上绘 制图示比例尺。1:1000的图示比例尺，绘制时先在图上绘两条平行线，再把它分成若干相等的线段，称为比例尺的基本单位，-般为2cm；将左端的一段基本单位又分成十等分，每等分的长度相当于实地2m。而每一基本单位所代表的实地长度为2cm×1000＝20m。
二、比例尺的精度
一般认为，人的肉眼能分辨的图上最小距离是0.1mm，因此通常把图上0.1mm所表示的实地水平长度，称为比例尺的精度。根据比例尺的精度，可以确定在测图时量距应准确到什么程度，例如，测绘1：1000比例尺地形图时，其比例尺的精度为0.1m，故量距的精度只需0.1m，小于0.1mm在图上表示不出来。另外，当设计规定需在图上能量出的实地最短长度时，根据比例尺的精度，可以确定测图比例尺。比例尺越大，表示地物和地貌的情况越详细，精度越高。但是必须指出，同一测区，采用较大比例尺测图往往比采用较小比例尺测固的工作量和投资将增加数倍，因此采用哪一种比例尺测图，应从工程规划、施工实际需要的精度出发，不应盲目追求更大比例尺的地形图。


§2 地形图的分幅和编号
为了便于管理和使用地形图，需要将各种比例尺的地形图进行统一的分幅和编号。地形图分幅和编号的方法分为两类，一类是按经纬线分幅的梯形分幅法(又称为国际分幅)，另一类是按坐标格网分幅的矩形分幅法。
一、地形围的梯形分幅与编号
1、1：1000000比例尺图的分幅与编号
按国际上的规定，1：1000000的世界地图实行统一的分幅和编号。即白赤道向北或向南分别按纬差4°分成横列，各列依次用A、B…V表示。自经度180°开始起算，自西向东按经差6°分成纵行，各行依次用l、2…60表示。每一幅图的编号由其所在的"横列一纵行"的代号组成。例如北京某地的经度为东经118°24′20″，纬度为39°56′30″，则所在的1：1000000比例尺图的图号为J-50。
2、1：100000比例尺图的分幅和编号
将一幅1：1000000的图，按经差30′，纬差20′分为144幅1：100000的图。
3、1：50000、1：25000、1：10000图的分幅和编号
这三种比例尺图的分幅编号都是以1：100000比例尺因为基础的。每幅1：100000的图，划分成4幅1：50000的图，分别在1：100000的图号后写上各自的代号A、B、C、D。每幅1：50000的图又可分为4幅1：2．50000的图，分别以1、2、3、4编号。每幅1：100000图分为64幅1：10000的图，分别以(1)、(2)、……(64)表示。
4、1：5000和l: 2000比例尺图的分幅编号
1：5000和1：2000比例尺图的分幅编号是在1：10000图的基础上进行的。每幅1：10000的图分为4幅1：5000的图，分别在1：10000的图号后面写上各自的代号a、b、c、d。每幅1：5000的因又分成9幅1：2000的图，分别以l、2、……9表示，图幅的大小及编
二、地形图的矩形分幅与编号
大比例尺地形图大多采用矩形分幅法，它是按统一的直角坐标格网划分的。采用矩形分幅时，大比例尺地形图的编号，一般采用图幅西南角坐标公里数编号法。其西南角的坐标X＝3530．0km，y＝531．0km，所以其编号为"3530．0-531.0"。编号时，比例尺为1：500地形图，坐标值取至0．01km，而1：1000、1：2000地形图取至0．1km。
某些工矿企业和城镇，面积较大，而且测绘有几种不同比例尺的地形图，编号时是以1：5000比例尺图为基础，并作为包括在本图幅中的较大比例尺图幅的基本图号。例如，某1：5000图幅西南角的坐标值x＝20km，y＝10km，则其图幅编号为"20-10"。这个图号将作为该图幅中的较大比例尺所有图幅的基本图号。也就是在1：5000图号的末尾分别加上罗马字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，就是1：2千比例尺图幅的编号。同样，在1：2000图幅编号的末尾分别再加上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，就是1：1000图幅的编号，在1：1000比例尺的图号末尾再加上Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，就是1：500图幅的编号。


§3 地形图图外注记
一、图名和图号
图名即本幅图的名称，是以所在图幅内最著名的地名、厂矿企业和村庄的名称来命名的。为了区别各幅地形图所在的位置关系，每幅地形图上都编有图号。图号是根据地形图分幅和编号方法编定的，并把它标注在北图廓上方的中央。
二、接图表
说明本图幅与相邻图幅的关系，供索取相邻图幅时用。通常是中间一格画有斜线的代表本图幅，四邻分别注明相应的图号(或图名)，并绘注在图廓的左上方(见图7-1)。在中比例尺各种图上，除了接图表以外，还把相邻图幅的图号分别注在东、西、南、北图廓 线中间，进一步表明与四邻图幅的相互关系。
三、图廊
图廓是地形图的边界，矩形图幅只有内、外图廓之分。内图廓就是坐标格网线，也是图幅的边界线。在内图廓外四角处注有坐标值，并在内廓线内侧，每隔10cm绘有5mm的短线，表示坐标格网线的位置。在图幅内绘有每隔10cm的坐标格网交叉点。外图廓是最外边的粗线。
在城市规划以及给排水线路等设计工作中，有时需用1：10000或1：25000的地形图。这种图的图廓有内图廓、分图廓和外图廓之分。内图廓是经线和纬线，也是该图幅的边界线。内、外图廓之间为分图廓，它绘成为若干段黑白相问的线条，每段黑线或白线的长度，表示实地经差或纬差1′。分度廓与内图廓之间，注记了以公里为单位的平面直角坐标值。
四、三北方向关系图
在中、小比例尺图的南图廓线的右下方，还绘有真子午线、磁子午线和坐标纵轴(中央子午线)方向这三者之间的角度关系，称为三北方向图。利用该关系图，可对图上任一方向的真方位角、磁方位角和坐标方位角三者间作相互换算。此外，在南、北内固廓线上，还绘有标志点P和P'，该两点的连线即为该图幅的磁于午线方向，有了它利用罗盘可将地形图进行实地定向。


§4 地形图的测绘方法

地形测量即碎部测量就是测定碎部点的平面位置和高程。下面分别介绍碎部点的选择和碎部测量的方法。
一、碎部点的选择
前已述及碎部点应选地物、地貌的特征点。对于地物，碎部点应选在地物轮廓线的方向变化处，如房角点，道路转折点，交叉点，河岸线转弯点以及独立地物的中心点等。连接这些特征点，便得到与实地相似的地物形状。由于地物形状极不规则，一般规定主要地物凸凹部分在图上大于0．4mm均应表示出来，小于0．4mm时，可用直线连接。对于地貌来说，碎部点应选在最能反应地貌特征的山脊线、山谷线等地性线上。如山顶、鞍部、山脊、山谷、山坡、山脚等坡度变化及方向变化处。根据这些特征点的高程勾绘等高线，即可得地貌在图上表示出来。
二、经纬仪测绘法
经纬仪测绘法的实质是按极坐标定点进行测图，观测时先将经纬仪安置在测站上，绘图板安置于测站旁，用经纬仪测定碎部点的方向与已知方向之间的夹角、测站点至碎部点的距离和碎部点的高程。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，再对照实地描绘地形。此法操作简单，灵活，适用于各类地区的地形困测绘。
三、全站仪测绘法
全站仪将测距仪与电子经纬仪组合在一起，除可以自动显示角度、距离的数据外，还可以通过一起内部的微处理机，直接得到地面点的空间坐标。全站仪测绘法方便简洁，已得到极大的应用。


§5 地形图的绘制
在外业工作中，当碎部点展绘在图上后，就可对照实地随时描绘地物和等高线。如果测区较大，由多幅图拼接而成，还应及时对各图幅衔接处进行拼接检查，经过检查与整饰，才能获得合乎要求的地形图。
一、地物描绘
地物要按地形图图式规定的符号表示。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。不能依比例描绘的地物，应按规定的非比例符号表不。
二、等高线勾绘
勾绘等高线时，首先用铅笔轻轻描绘出山脊线、山谷线等地性线，再根据碎部点的高程勾绘等高线。不能用等高线表示的地貌，如悬崖、峭壁、土堆、冲沟、雨裂等，应按图式规定的符号表示。
由于碎部点是选在地面坡度变化处，因此相邻点之间可视为均匀坡度。这样可在两相邻碎部点的连线上，按平距与高差成比例的关系，内插出两点间各条等高线；定出其它相邻两碎部点间等高线应通过的位置。将高程相等的相邻点连成光滑的曲线，即为等高线，
勾绘等高线时，要对照实地情况，先画计曲线，后面首曲线，并注意等高线通过山脊线、山谷线的走向。地形图等高距的选择与测图比例尺和地面坡度有关。
三、地形图的拼接、检查与整饰
1．地形图的拼接
测区面积较大时，整个测区必须划分为若干幅图进行施测。这样，在相邻图幅连接处，由于测量误差和绘图误差的影响，无论是地物轮廓线，还是等高线往往不能完全吻合。相邻左、右两图幅相邻边的衔接情况，房屋、河流、等高线都有偏差。拼接时用宽5.6cm的透明纸蒙在左图幅的接图边上，用铅笔把坐标格网线、地物、地貌描绘在透明纸上，然后再把透明纸按坐标格网线位置蒙在右图幅衔接边上，同样用铅笔描绘地物和地貌；当用聚脂薄膜进行测图时，不必描绘图边，利用其自身的透明性，可将相邻两幅图的坐标格网线重叠；若相邻处的地物、地貌偏差不超过规定的要求时，则可取其平均位置，并据此改正相邻图幅的地物、地貌位置。
2．地形图的检查
为了确保地形图质量，除施测过程中加强检查外，在地形图测完后，必须对成图质量作一次全面检查。
(1)室内检查
室内检查的内容有：图上地物、地貌是否清晰易读；各种符号注记是否正确，等高线与地形点的高程是否相符，有无矛盾可疑之处，．图边拼接有无问题等。如发现错误或疑点，应到野外进行实地检查修改。
(2)外业检查
巡视检查根据室内检查的情况，有计划地确定巡视路线，进行实地对照查看。主要检查地物、地貌有无遗漏；等高线是否逼真合理；符号、注记是否正确等。
仪器设站检查根据室内检查和巡视检查发现的问题，到野外设站检查，除对发现的问题进行修正和补测外，还要对本测站所洲地形进行检查，看原测地形图是否符合要求。仪器检查量每幅图一般为10％左右。
3．地形图的整饰
当原因经过拼接和检查后，还应清绘和整饰，使用面更加合理，清晰、美观。整饰的顺序是先图内后图外；先地物后地貌；先注记后符号。图上的注记、地物以及等高线均按规定的图式进行注记和绘制，但应注意等高线不能通过注记和地物。最后，应按图式要求写出图名、图号、比例尺、坐标系统及高程系统、施测单位、测绘者及测绘日期等。




第三章 GPS的应用及全站仪的相关知识

由第一部分可知，地形测量是分为控制测量和碎部测量两个部分，本课题中，控制测量是应用GPS布设的，而碎部测量则是应用全站仪完成，所以在这里，我就重点GPS控制网布设（定位）的原理、方法及全站仪的相关知识。


§1 GPS定位原理
GPS进行定位的方法，根据用户接收祝天线在测量中所处的状态来分，可分为静态定位和动态定位；若按定位的结果进行分类，则可分为绝对定位和相对定位。
所谓绝对定位，是在WGS—84坐标系中，独立确定观测站相对地球质心绝对位置的方法。相对定位同样在WGS—84坐标系中，确定的则是观测站与某一地面参考点之间的相对位置，或两观测站之间相对位置的方法。
所谓静态定位，即在定位过程中，接收机天线(待定点)的位置相对于周围地面点而言，处于静止状态。而动态定位正好与之相反，即在定位过程中，接收机天线处于运动状态，也就是说定位结果是连续变化的，如用于飞机、轮船导航定位的方法就属动态定位。
各种定位方法还可有不同的组合，如静态绝对定位、静态相对定位、动态绝对定位、动态相对定位等。现就测绘领域中，最常用的静态定位方法的原理作一简介。
一、基本定位原理
利用GPS进行定位的基本原理，是以GPS卫星和用户接收机天线之间距离(或距离差)的观测量为基础，并根据已知的卫星瞬间坐标来确定用户接收机所对应的点位，即待定点的三维坐标(x，y，z)。由此可见，GPS定位的关键是测定用户接收机天线至GPS卫星之间的距离。
1．伪距的概念及伪距测量
GPS卫星能够按照星载时钟发射某一结构为‘伪随机噪声码’的信号，称为测距码信号(即粗码C／A码或精码P码)。该信号从卫星发射经时间t后，到达接收机天线；用上述信号传播时间t乘以电磁波在真空中的速度C，就是卫星至接收机的空间几何距离ρ。

实际上，由于传播时间t中包含有卫星时钟与接收机时钟不同步的误差，测距码在大气中传播的延迟误差等等，由此求得的距离值并非真正的站星几何距离，习惯上称之为“伪距”，用表示，与之相对应的定位方法称为伪距法定位。
为了测定上述测距码的时间延迟，即GPS卫星信号的传播时间，需要在用户接收机内复制测距码信号，并通过接收机内的可调延时器进行相移，使得复制的码信号与接收到的相应码信号达到最大相关，即使之相应的码元对齐。为此，所调整的相移量便是卫星发射的测距码信号到达接收机天线的传播时间，即时间延迟。
假设在某一标准时刻Ta卫星发出—个信号，该瞬间卫星钟的时刻为ta，该信号在标准时刻Tb到达接收机，此时相应接收机时钟的读数为tb；于是伪距测量测得的时间延迟，即为tb与ta之差。

由于卫星钟和接收机时钟与标准时间存在着误差，设信号发射和接收时刻的卫星和接收机钟差改正数分别为Va和Vb，

(Tb—Ta)即为测距码从卫星到接收机的实际传播时间△T。由上述分析可知，在△T中已对钟差进行了改正；但由△T•C所计算出的距离中，仍包含有测距码在大气中传播的延迟误差，必须加以改正。设定位测量时，大气中电离层折射改正数为δρI，对流层折射改正数为δρT，则所求GPS卫星至接收机的真正空间几何距离ρ应为

伪距测量的精度与测量信号(测距码)的波长及其与接收机复制码的对齐精度有关。目前，接收机的复制码精度一般取1／100，而公开的C／A码码元宽度(即波长)为293m，故上述伪距测量的精度最高仅能达到3m(293×1／100≈3m)，难以满足高精度测量定位工作的要求。
2．绝对定位
GPS绝对定位又称单点定位，其优点是只需用一台接收机即可独立确定待求点的绝对坐标；且观测方便，速度快，数据处理也较简单。主要缺点是精度较低，目前仅能达到米级的定位精度。
在伪距测量的观测方程中，若卫星钟和接收机时钟改正数Va和Vb已知；且电离层折射改正和对流层折射改正均可精确求得；那么测定伪距就等于测定了站星之间的真正几何距离，而与卫星坐标(xs，ys，zs)和接收机天线相位中心坐标(x,y,z)之间有如
下关系：

卫星的瞬时坐标(xs，ys，zs)可根据接收到的卫星导航电文求得，故式中仅有三个未知数，即待求点三维坐标(x，y，z)。如果接收机同时对三颗卫星进行伪距测量，从理论上说，就可解算出接收机天线相位中心的位置。因此GPS单点定位的实质，就是空间距离后方交会。
实际上，在伪距测量观测方程中，由于卫星上配有高精度的原于钟，且信号发射瞬间的卫星钟差改正数Va可由导航电文中给出的有关时间信息求得。但用户接收机中仅配备一般的石英钟，在接收信号的瞬间，接收机的钟差改正数不可能预先精确求得。因此，在伪距法定位中，把接收机钟差Vb作为未知数，与待定点坐标在数据处理时一并求解。由此可见，在实际单点定位工作中，在一个观测站上为了实时求解四个未知数x、y、z和Vb，便至少需要四个同步伪距观测值ρi。也就是说，至少必须同时观测四颗卫星。伪距法绝对定位原理的数学模型为：
二、载波相位测量
载波相位测量顾名思义，是利用GPS卫星发射的载波为测距信号。由于载波的波长(λL1＝19cm，λL2＝24cm)比测距码波长要短得多，因此对载波进行相位测量，就可能得到较高的测量定位精度。
假设卫星S在to时刻发出一载波信号，其相位为φ(S)；此时若接收机产生—个频率和初相位与卫星载波信号完全—致的基准信号，在to瞬间的相位为φ(R)。假设这两个相位之间相差个整周信号和不足一周的相位Fr(ψ)，由此可求得to时刻接收机天线到卫星的距离为：

载波信号是一个单纯的余弦波。在载波相位测量中，接收机无法判定所量测信号的整周数，但可精确测定其零数Fr(ψ)，并且当接收机对空中飞行的卫星作连续观测时，接收机借助于内含多普勒频移计数器，可累计得到载波信号的整周变化数Int(ψ)。因此，ψ＝Int(ψ)十Fr(ψ)才是载波相位测量的真正观测值。而No称为整周模糊度，它是一个未知数，但只要观测是连续的，则各次观测的完整测量值中应含有相同的，也就是说，完整的载波相位观测值应为：

在to时刻首次观测值中Int(ψ)＝0，不足整周的零数为Fr°(ψ)，No是未知数；在t1时刻No值不变，接收机实际观测值ψ由信号整周变化数人Inti(ψ)和其零数Fri(ψ)组成。
与伪距测量一样，考虑到卫星和接收机的钟差改正数Va、Vb以及电离层折射改正和对流层折射改正δρT的影响，可得到载波相位测量的基本观测方程为:
若在等号两边同乘上载波波长，并简单移项后，则有：

两式比较可看出，载波相位测量观测方程中，除增加了整周末知数No外，与伪距距测量的观测方程在形式上完全相同。
整周未知数的确定是载波相位测量中特有的问题，也是进一步提高GPS定位精度、提高作业速度的关键所在。目前，确定整周未知数的方法主要有三种：伪距法、No作为未知数参与平差法和三差法。伪距法就是在进行载波相位测量的同时，再进行伪距测量；由两种方法的观测方程可知，将未经过大气改正和钟差改正的伪距观测值减去载波相位实际观测值与波长的乘积，便可得到值，从而求出整周未知数No，No作为未知数参与平差，就是将No作为未知参数，在测后数据处理和平差时与测站坐标一并求解；根据对No的处理方式不同，可分为“整数解’和“实数解”。三差法就是从观测方程中消去No的方法，又称多普勒法，因为对于同一颗卫星来说，每个连续跟踪的观测中，均含有相同的，因而将不同观测历元的观测方程相减，即可消去整周末知数No，从而直接解算出坐标参数。关于确定No的具体算法以及对整周跳变(由于种种原因引起的整周观测值的意外丢失现象)的探测和修复的具体方法，这里不再详述，请参阅有关书籍。
三、相对定位
相对定位是目前GPS测量中精度最高的一种定位方法，它广泛用于高精度测量工作中。在介绍绝对定位方法时已叙及，GPS测量结果中不可避免地存在着种种误差；但这些误差对观测量的影响具有一定的相关性，所以利用这些观测量的不同线性组合进行相对定位，便可能有效地消除或减弱上述误差的影响，提高GPS定位的精度，同时消除了相关的多余参数，也大大方便了GPS的整体平差工作。实践表明，以载波相位测量为基础，在中等长度的基线上对卫星连续观测1——3小时，其静态相对定位的精度可达10-6—10-7。
静态相对定位的最基本情况是用两台GPS接收机分别安置在基线的两端，固定不动；同步观测相同的GPS卫星，以确定基线端点在WGS—84坐标系中的相对位置或基线向量，由于在测量过程中，通过重复观测取得了充分的多余观测数据，从而改善了GPS定位的精度。
考虑到GPS定位时的误差来源，当前普遍采用的观测量线性组合方法称之为差分法，其具体形式有三种，即所谓的单差法、双差法和三差法，现分述如下。
1．单差法
所谓单差，即不同观测站同步观测相同卫星p所得到的观测量之差，也就是在两台接收机之间求一次差；它是GPS相对定位中观测量组合的最基本形式。
单差法并不能提高GPS绝对定位的精度，但由于基线长度与卫星高度相比，是一个微小量，因而两测站的大气折光影响和卫星星历误差的影响，具有良好的相关性。因此，当求一次差时，必然削弱了这些误差的影响；同时消除了卫星钟的误差(因两台接收机在同—时刻接收同一颗卫星的信号，则卫星钟差改正数相等)。由此可见，单差法只能有效地提高相对定位的精度，其求算结果应为两测站点间的坐标差，或称基线向量。
2．双差法
双差就是在不同测站上同步观测一组卫星所得到的单差之差，即在接收机和卫星间求二次差。
在单差模型中仍包含有接收机时钟误差，其钟差改正数仍是一个未知量。但是由于进行连续的相关观测，求二次差后，便可有效地消除两测站接收机的相对钟差改正数，这是双差模型的主要优点；同时也大大地减小了其它误差的影响。因此在GPS相对定位中，广泛采用双差法进行平差计算和数据处理。
3．三差法
三差法就是于不同历元同步观测同一组卫星所得观测量的双差之差，即在接收机、卫星和历元间求三次差，表达式为：
引入三差法的目的，就在于解决前两种方法中存在的整周未知数和整周跳变待定的问题(前已叙及)，这是三差法的主要优点。但由于三差模型中未知参数的数目较少，则独立的观测量方程的数目也明显减少，这对未知数的解算将会产生不良的影响，使精度降低。正是由于这个原因，通常将消除了整周未知数的三差法结果，仅用作前两种方法的初次解(近似值)，而在实际工作中采用双差法结果更加适宜。


§2 GPS测量的实施
GPS测量的外业工作主要包括选点、建立观测标志、野外观测以及成果质量检核等；内业工作主要包括(GPS测量的技术设计、测后数据处理以及技术总结等。如果按照GPS测量实施的工作程序，则可分为技术设计、选点与建立标志、外业观测、成果检核与处理等阶段。
现将GPS测量中最常用的精密定位方法——静态相对定位方法的工作程序作一简单介绍。
一、GPS网的技术设计
GPS网的技术设计是一项基础性的工作。这项工作应根据网的用途和用户的要求来进行，其主要内容包括精度指标的确定和网的图形设计等。
1．GPS测量的精度指标
精度指标的确定取决于网的用途，设计时应根据用户的实际需要和可以实现的设备条件，恰当地确定GPS网的精度等级。精度指标通常以网中相邻点之间的距离误差来表示，其形式为：

式中D为相邻点间的距离(km)
2．网形设计
GPS网的图形设计就是根据用户要求，确定具体的布网观测方案，其核心是如何高质量低成本地完成既定的测量任务。通常在进行GPS网没计时，必须顾及测站选址、卫星选择、仪器设备装置与后勤交通保障等因素；当网点位置、接收机数量确定以后，网的设计就主要体现在观测时间的确定、网形构造及各点设站观测的次数等方面。
一般GPS网应根据同一时间段内观测的基线边，即同步观测边构成闭合图形(称同步环)，例如三角形(需三台接收机，同步观测三条边，其中两条是独立边。)、四边形(需四台接收机)或多边形等，以增加检核条件，提高网的可靠性；然后，可按点连式、边连式和网连式这三种基本构网方法，将各种独立的同步环有机地连接成一个整体。由不同的网方式，又可额外地增加若干条复测基线闭合条件(即对某一基线多次观测之差)和非同步图形(异步环)闭合条件(即用不同时段观测的独立基线联合推算异步环中的某一基线，将推算结果与直接解算的该基线结果进行比较，所得到的坐标差闭合条件)，从而进一步提高了GPS网的几何强度及其可靠性。关于各点观测次数的确定，通常应遵循“网中每点必须至少独立设站观测两次”的基本原则。应当指出，布网方案不是唯一的，工作中可根据实际情况灵活布网。
二、选点与建立标志
由于GPS测量观测站之间不要求通视，而且网形结构灵活，故选点工作远较常规大地测量简便；并且省去了建立高标的费用，降低了成本。但GPS测量又有其自身的特点，因此选点时，应满足以下要求：点位应选在交通方便、易于安置接收设备的地方，且视野开阔，以便于同常规地面控制网的联测；GPS点应避开对电磁波接收有强烈吸收、反射等干扰影响的金属和其它障碍物体，如高压线、电台电视台、高层建筑、大范围水面等。
点位选定后，应按要求埋置标石，以便保存。最后，应绘制点之记、测站环视图和GPS网选点图，作为提交的选点技术资料。
三、外业观测
外业观测是指利用GPS接收机采集来自GPS卫星的电磁波信号，其作业过程大致可分为天线安置、接收机操作和观测记录。外业观测应严格按照技术设计时所拟定的观测计划进行实施，只有这样，才能协调好外业观测的进程，提高工作效率，保证测量成果的精度。为了顺利地完成观测任务，在外业观测之前，还必须对所选定的接收设备进行严格的检验。
天线的妥善安置是实现精密定位的重要条件之一，其具体内容包括：对中、整平、定向并量取天线高。
接收机操作的具体方法步骤，详见仪器使用说明书。实际上，目前GPS接收机的自动化程度相当高，一般仅需按动若干功能键，就能顺利地自动完成测量工作；并且每做一步工作，显示屏上均有提示，大大简化了外业操作工作，降低了劳动强度。
观测记录的形式一般有两种：一种由接收机自动形成，并保存在机载存储器中，供随时调用和处理，这部分内容主要包括接收到的卫星信号、实时定位结果及接收机本身的有关信息。另一种是测量手簿，由操作员随时填写，其中包括观测时的气象元素等其它有关信息。观测记录是GPS定位的原始数据，也是进行后续数据处理的唯一依据，必须妥善保管。


§3 全站仪工作原理
全站仪将测距仪和电子经纬仪结合在一起，除可以自动显示角度、距离的数据外，还可以通过仪器的内部的微处理机，直接得到地面点的空间坐标。因此，全站仪的工作原理就是利用激光或红外光进行光电测距，利用电子经纬仪测量竖直角和水平角，再通过自身所带的应用程序计算出空间坐标，并显示和储存角度、距离、坐标数据。

全站仪的操作与使用
不同型号的全站仪，其具体操作方法会有较大的差异。下面简要介绍全站仪的基本操作与使用方法。
1.全站仪的基本操作与使用方法
1）水平角测量
（1）按角度测量键，使全站仪处于角度测量模式，照准第一个目标A。
（2）设置A方向的水平度盘读数为0°00′00″。
（3）照准第二个目标B，此时显示的水平度盘读数即为两方向间的水平夹角。
2）距离测量
（1）设置棱镜常数
测距前须将棱镜常数输入仪器中，仪器会自动对所测距离进行改正。
（2）设置大气改正值或气温、气压值
光在大气中的传播速度会随大气的温度和气压而变化，15℃和760mmHg是仪器设置的一个标准值，此时的大气改正为0ppm。实测时，可输入温度和气压值，全站仪会自动计算大气改正值（也可直接输入大气改正值），并对测距结果进行改正。
（3）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（4）距离测量
照准目标棱镜中心，按测距键，距离测量开始，测距完成时显示斜距、平距、高差。
全站仪的测距模式有精测模式、跟踪模式、粗测模式三种。精测模式是最常用的测距模式，测量时间约2.5S，最小显示单位1mm；跟踪模式，常用于跟踪移动目标或放样时连续测距，最小显示一般为1cm，每次测距时间约0.3S；粗测模式，测量时间约0.7S，最小显示单位1cm或1mm。在距离测量或坐标测量时，可按测距模式（MODE）键选择不同的测距模式。
应注意，有些型号的全站仪在距离测量时不能设定仪器高和棱镜高，显示的高差值是全站仪横轴中心与棱镜中心的高差。
3）坐标测量
（1）设定测站点的三维坐标。
（2）设定后视点的坐标或设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。当设定后视点的坐标时，全站仪会自动计算后视方向的方位角，并设定后视方向的水平度盘读数为其方位角。
（3）设置棱镜常数。
（4）设置大气改正值或气温、气压值。
（5）量仪器高、棱镜高并输入全站仪。
（6）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。



使用时应注意事项：
4.1 开工前应检查仪器箱背带及提手是否牢固。
4.2开箱后提取仪器前，要看准仪器在箱内放置的方式和位置，装卸仪器时，必须握住提手，将仪器从仪器箱取出或装入仪器箱时，请握住仪器提手和底座，不可握住显示单元的下部。切不可拿仪器的镜筒，否则会影响内部固定部件，从而降低仪器的精度。应握住仪器的基座部分，或双手握住望远镜支架的下部。仪器用毕，先盖上物镜罩，并擦去表面的灰尘。装箱时各部位要放置妥帖，合上箱盖时应无障碍。
4.3在太阳光照射下观测仪器，应给仪器打伞，并带上遮阳罩，以免影响观测精度。在杂乱环境下测量，仪器要有专人守护。当仪器架设在光滑的表面时，要用细绳（或细铅丝）将三脚架三个脚联起来，以防滑倒。
4.4当架设仪器在三脚架上时，尽可能用木制三脚架，因为使用金属三脚架可能会产生振动，从而影响测量精度。
4.5当测站之间距离较远，搬站时应将仪器卸下，装箱后背着走。行走前要检查仪器箱是否锁好，检查安全带是否系好。当测站之间距离较近，搬站时可将仪器连同三脚架一起靠在肩上，但仪器要尽量保持直立放置。
4.6 搬站之前，应检查仪器与脚架的连接是否牢固，搬运时，应把制动螺旋略微关住，使仪器在搬站过程中不致晃动。
4.7 仪器任何部分发生故障，不勉强使用，应立即检修，否则会加剧仪器的损坏程度。
4.8光学元件应保持清洁，如沾染灰沙必须用毛刷或柔软的擦镜纸擦掉。禁止用手指抚摸仪器的任何光学元件表面。清洁仪器透镜表面时，请先用干净的毛刷扫去灰尘，再用干净的无线棉布沾酒精由透镜中心向外一圈圈的轻轻擦拭。除去仪器箱上的灰尘时切不可作用任何稀释剂或汽油，而应用干净的布块沾中性洗涤剂擦洗。
4.9在潮湿环境中工作，作业结束，要用软布擦干仪器表面的水分及灰尘后装箱。回到办公室后立即开箱取出仪器放于干燥处，彻底凉干后再装箱内。
4.10 冬天室内、室外温差较大时，仪器搬出室外或搬入室内，应隔一段时间后才能开箱。

第四章 野外数据采集


以上介绍的都是与本课题密切相关的各种测量基本知识，下面我再来介绍一下本次毕业设计的野外数据采集步骤。

目前大比例尺野外数字测图主要使用全站仪采采集数据。野外数据采集方法
　　（1）、图根加密：
　　由于采用光电测距，测站点到地物、地形点的距离即使在500米以内也能保证测量精度，故对图根点的密度要求已不很严格，视测区的地形情况而定．一般以在500米以内能测到碎部点为原则．通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些（相对白纸测图时的密度）．等级控制点尽量选在制高点．控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手簿，或电子计算机，并且结算出控制点坐标与高程．对于图根控制点，还可采用＂辐射法＂和＂一步测量法＂。辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用坐标法测量方法，按全圆方向观测方式一次测定几个图根点．这种方法无须平差计算，直接测出坐标．为了保证图根点精度，一般要进行两次观测。
一步测量法就是将图根导线与碎部测量同时作业．即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部点．这是一种少安置一轮仪器、少跑一轮路，大大提高外业工作效率的测量方法。
　　（2）、碎部测量
　　野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点（碎部点）采集．实施数字测图前必须先进行控制测量．布设控制网应遵循的原则：分级布网，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格．
控制测量取得合格成果后，即可进行下面的碎部点的采集．但在出测前必须做好准备工作．
　　
　　准备工作
　　1、仪器器材与资料准备实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料．仪器、器材、主要包括：全站仪、对讲机、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆（若使用全站仪的内存或内插式记录卡，不用电缆）、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺等．全站仪、对讲机应提前充电．
　　2、成果、资料准备目前，大多数数字测图系统在进行数据采集时，要求绘制较详细的草图．绘制草图一般在专门准备的工作底图上进行．工作底图最好用旧地形图、平面图的晒蓝图或复印件制作，也可用航片放大影像图制作．为了便于多个作业组作业，在野外采集数据之前，通常要对测区进行＂作业区＂划分．一般以沟渠、道路等明显线状地物将测区划分为若干个作业区．对于地籍测量来说，一般以街坊为单位划分作业区．分区的原则是各区之间的数据（地物）尽可能地独立．
　　3、作业组组织
　　为切实保证野外作业的顺利进行，出测前必须对作业组成员进行合理分工，根据各成果的业务水平、特点，选好观测员，绘草图领尺（镜）员，跑尺（镜）员等．合理的分工组织，可大大提高野外作业效率。⑴测记法施测时，作业人员一般配置为：观测员一人，记录员一人，草图员一人，跑尺员1—2人．⑵电子平板法施测时，作业人员一般配置为：观测员一人，电子平板（边携机）操作人员一人（记录与成图），跑尺员1—2人．
　　野外数据采集：
　　作业员进入测区后，根据事先的分工，各负其职．绘图人员首先对测站周围的地形、地物分布情况熟悉一下，便于开始观测后及时在图上标明所测碎部点的位置及点号．仪器观测员指挥跑镜员到事先选好的已知点上准备立镜定向；自己快速架好仪器，连接便携机，量取仪器高，选择测量状态，输入测站点号和方向点号、定向点起始方向值，一般把起始方向值置零；瞄准棱镜，定好方向通知持镜者开始跑点；用对讲机确定镜高及所立点的性质，准确瞄准，待测点进入手簿坐标被记录下来．一般来讲，施测的第一点选在某已知点上（手簿中事先已输入）．测后从以下几方面查找原因：已知点、定向点的点号是否输错；坐标是否输错；所调用于检查的已知点的点号、坐标是否有误；检查仪器、设备是否有故障等。若测量中需要绘草图必须把所测点的属性在草图上显示出来，以供处理、图形编辑时用．草图的绘制要遵循清晰、易读、相对位置准确，比例一致的原则，在野外采集时，能测到的点要尽量测，实在测不到的点可利用皮尺或钢尺量距，利用电子手簿的间接量算功能，生成这些直接测不到的点的坐标．在一个测站上所有的碎部点测完后，还要找一个已知点重测，以检查施测过程中是否存在因误操作，仪器碰动或出故障等原因造成的错误．检查确定无误后，关机、搬站．到下一测站,重新按上述采集方法、步骤进行施测．

第五章 内业处理
在得到野外的测量数据后，剩下的就是利用南方测绘软件对其进行内业处理了。

§1 应用南方测绘软件的几点体会

南方测绘软件是目前测绘行业用的最广泛的一个数字测绘软件，其系统分为数据输入系统、图形编辑系统、工程应用、图形输出等功能模块。由于其功能太多，在这我就不一一列举，只把应用该测绘软件的几点体会和附上。

1．根据数据文件或者图面高程点批量生成等高线,采用不同的拟合方式生成的等高线有一定的差别,采用三次样条拟合时,拟合线可能不严格通过整数高程点,而张力样条拟合和拟合容易产生线条交叉现象,应根据所测地形的复杂程度,选择不同的拟合方式;
2.手工绘制等高线时可以使用复合线功能来绘制等高线,因为复合线非常容易拉动修改"在等高线绘制完后可以批量拟合复合线,然后在数据菜单下/编辑实体地物编码进行修改,把拟合后的复合线加注等高线属性即可;在属性工具条中可以更改等高线标高;
3.如果想批量修改高程点字体大小,应在文件菜单下的参数配置中,输入新的高程点注记高度,然后在/地物编辑下进行/重新生成，展出的高程点和数字是一个整体,有时需要编辑高程和移动数字,此时应使用绘图处理工具条下的打散高程注记命令,使高程点和高程注记分开,然后使用合成打散的高程注记命令进行合成;
3。在绘一张1:500的图,要将它插入用1:1000图时,应打开1:500的图,在/绘图处理使用/改变当前图形比例尺的命令,改成1:1000后保存,再插入;改变比例尺的时候应在未生成图框前进行,否则无效;
4. 用测图精灵在同一个点上建两个不同属性的办法:完成第一类属性物测量后,在该点的棱镜不动,再选择第二类属性地物测量一次;
5.测量后的图形文件可能很大,若想减少图形文件的大小,可以通过批量分幅处理,将一幅大图切成若干小图进行存储,这样每幅小图操作起来也会比较快捷;
6.三角网存取和/图面完善功能,可以使修补测中增加的高程点在原有三角网的基础上重新构网而不破坏原有的模型"将已经建立好的三角网模型保存到文件中,以便随时调用,将增加的高程点展出后,用/图面完善功能,将新增点自动插入到原有的模型中去"若是两个或以上小组共同作业,可以在各自的图形文件中分别建立模型并保存三角网,待各自完成后合并图形,利用/图面完善即可将各个独立的模型自动重组在一起,而不必进行数据合并后再重新建立模型,可以节约大量的时间;
7. 应用工具条,根据外业草图进行陡坎连接时,在陡坎拐弯和坎角处应多点几个节点,以避免陡坎连接后,因拟合变形而失真;
8.系统打开之后,有时界面右边的那个菜单关掉了,此时,打开文件菜单下的参数配置,打开/显示菜单,在选项里勾选/显示屏幕菜单即可;
9. 在图形与数据的交互方式有以下几种
:(1)指定点生成数据文件:通过拾取图面上的点生成坐标数据文件,逐一拾取但不能批量处理;
(2)高程点生成数据文件:它分为有编码和无编码两种"有编码高程点生成数据文件是通过图面上的高程点批量生成坐标数据文件,但此高程点必须是有的图层和属性"无编码高程点生成数据文件是通过图面上的点位和高程注记来生成数据文件,当无编码高程点在同一图层,注记的高程数字也在同一图层时,可用这种方式批量处理;(3)控制点生成数据文件:可以将图中展绘的控制点直接生成等高线(主要是等高线上的结点)生成数据文件,但数据量较大;
2114测图精灵数据不能保存可能有以下原因:(1)插入软件狗时,系统提示是否向卡供电,此时应点击/是否则软件狗不起作用;(2)当打开测图精灵时,系统提示/你运行的是测图精灵学习版这类现象较多,因为测图精灵在没有软件狗时是学习版,在掌上电脑打开多个程序后,屏幕上没有相应的图标标识,很难看出该程序是开是关,建议每次开机后运行/程序/系统管理器0,则已打开的程序可在/系统管理器中可见"插入软件狗应保证已退出/测图精灵学习版
10.和命令的区别:重画屏幕是消除画图时的/字标记,重画屏幕是重画符号,并消除画图时的字标记"如陡坎无毛刺等情况出现时,使用命令可以出现;
11.复合线连接的前提是线段首尾相接,无空隙,在同一个高程面上,即值和属性相同"如不是复合线,使用/地物编辑菜单的/复合线处理的/直线->复合线功能,批量改为复合线后再使用/复合线连接功能;
12.改变当前图形比例尺与打印比例尺的区别:在文件菜单的/绘图输出对话框中的/页面设置下有/打印比例设置一栏,其中的/比例设置确定了最终打印出图的图面比例尺大小,如1:015比例输出的图的比例尺为1:500,1:1比例输出的图的比例尺为1:1000,依此类推"/绘图处理下/改变当前图形比例尺改变的是图画各种符号如陡坎坎毛的疏密的显示,使之符合当前比例尺标准"所以要想使打印出的图比例尺!图上符号都符合标准,必须是图面比例尺与打印严格保持一致"例如想打印出一幅1:2000的图,必须把图画比例尺改为1:2000,并在绘图输出中以1:2的比例输出;
13.使用有记录模块功能的全站仪进行外业测量记录,全站仪与计算机之间需利用通讯软件进行数据交换,在通讯过程中,通讯参数一定要设定一致"数据通讯完后应检查有无坏数据,如果有坏数据将无法进行坐标转换,应先把坏数据删掉;



§2 南方测绘软件绘制等高线

1，构建三角网
一般情况下，由于地形条件的限制在外业采集的碎部点很难一次性生成理想的等高线，如楼顶上控制点。另外还因现实地貌的多样性和复杂性，自动构成的数字地面模型与实际地貌不太一致，这时可以通过修改三角网来修改这些局部不合理的地方。
1. 删除三角形
如果在某局部内没有等高线通过的，则可将其局部内相关的三角形删除。删除三角形的操作方法是：先将要删除三角形的地方局部放大，再选择“等高线”下拉菜单的“删除三角形”项，命令区提示Selectobjects:，这时便可选择要删除的三角形，如果误删，可用“U”命令将误删的三角形恢复。删除三角形后如图。

2. 过滤三角形
可根据用户需要输入符合三角形中最小角的度数或三角形中最大边长最多大于最小边长的倍数等条件的三角形。如果出现CASS6.0在建立三角网后点无法绘制等高线，可过滤掉部分形状特殊的三角形。另外，如果生成的等高线不光滑，也可以用此功能将不符合要求的三角形过滤掉再生成等高线。
3. 增加三角形
如果要增加三角形时，可选择“等高线”菜单中的“增加三角形”项，依照屏幕的提示在要增加三角形的地方用鼠标点取，如果点取的地方没有高程点，系统会提示输入高程。
4. 三角形内插点
选择此命令后，可根据提示输入要插入的点:在三角形中指定点（可输入坐标或用鼠标直接点取），提示高程(米)=时，输入此点高程。通过此功能可将此点与相邻的三角形顶点相连构成三角形，同时原三角形会自动被删除。
5. 删三角形顶点
用此功能可将所有由该点生成的三角形删除。因为一个点会与周围很多点构成三角形，如果手工删除三角形，不仅工作量较大而且容易出错。这个功能常用在发现某一点坐标错误时要将它从三角网中剔除的情况下。
6. 重组三角形
指定两相邻三角形的公共边，系统自动将两三角形删除，并将两三角形的另两点连接起来构成两个新的三角形，这样做可以改变不合理的三角形连接。如果因两三角形的形状特殊无法重组，会有出错提示。

7. 删三角网
生成等高线后就不再需要三角网了，这时如果要对等高线进行处理，三角网比较碍事，可以用此功能将整个三角网全部删除。
8. 修改结果存盘
通过以上命令修改了三角网后，选择“等高线”菜单中的“修改结果存盘”项，把修改后的数字地面模型存盘。这样，绘制的等高线不会内插到修改前的三角形内。
注意：修改了三角网后一定要进行此步操作，否则修改无效！
当命令区显示:存盘结束！时，表明操作成功。

2．绘制等高线

完成上面准备操作后，便可进行等高线绘制。等高线的绘制可以在绘平面图 的基础上叠加，也可以在“新建图形”的状态下绘制。如在“新建图形”状态下绘制等高线系统会提示您输入绘图比例尺。
用鼠标选择“等高线”下拉菜单的“绘制等高线”项，命令区提示：最小高程为1753.639米，最大高程为1805.796米 ，请输入等高距〈单位:米〉：根据比例尺，按图式规范的要求输入等高距，例如输入1，回车。
请选择: 1.不光滑 2.张力样条拟合 3.三次B样条拟合 4.SPLINE<1>:选择等高线绘制的方式，例如输入3，回车。

如果选1，绘制出来的等高线是折线，是分析三角网得来的最原始图形，在此基础上进行拟合就可得到更光滑的等高线。因此选2就是把折线进行张力样条拟合，这时的等高线最忠实于地形，也比折线美观。
三次B样条是最优的等高线生成方式，用这种方式生成的等高线最光滑，外观最好，但是会有少许失真，因此，如果你用三次B样条生成等高线后，发现等高线没有过整数高程点，就是原因了。但在5.1版之后，等高线都可以精确经过整数的高程点。
正在绘图，请稍候！
当命令区显示：绘制完成！，便完成绘制等高线的工作。

3． 等高线的修饰
1. 注记等高线
用“窗口缩放”项得到局部放大图如图3-41，再选择“等高线”下拉菜单之“等高线注记”的“单个高程注记”项。命令区提示：
选择需注记的等高（深）线：移动鼠标至要注记高程的等高线位置，如图3-41之位置A，按左键；依法线方向指定相邻一条等高（深）线：移动鼠标至如图3-41之等高线位置B，按左键。等高线的高程值即自动注记在A处，且字头朝B处。

图 等高线高程注记

2. 切除穿建筑物等高线
鼠标点击“等高线\等高线修剪\切除穿建筑物等高线”项，该处以高亮度（深蓝）显示按左键，进入子菜单。这时，程序自动将等高线穿过房屋的部分切除。
3. 切除穿陡坎等高线
按照制图规范，等高线不应穿过陡坎，在分析DTM绘出等高线后，应对穿过了陡坎的等高线
进行处理，CASS6.1提供了自动切除所有等高线穿过指定陡坎的功能。运行此功能，系统提示如下：
请选择：1.选择陡坎？2.全部陡坎<1>默认选择1，如果直接回车下一步就是选择陡坎，如果选2，系统会自动在图中寻找所有陡坎，无需手工逐个选取。再次回车，系统将会开始处理，自动将所有等高线与陡坎的重叠部分切除。
4. 切除穿围墙等高线
程序自动切除所有等高线穿过指定围墙的部分，要注意用鼠标点取围墙时应选围墙骨架线。即白色的线条。
5. 切除穿高程注记等高线
程序自动切除所有等高线穿过高程注记的部分。在注记了高程后，可用此功能将等高线进行处理。
上面2、3、4、5见下图；
6．切除指定区域内等高线
选择一封闭复合线，系统将该复合线内所有等高线切除。注意，封闭区域的边界一定要是复合线，如果不是，系统将无法处理。

7. 切除指定二线间等高线
命令区提示：
选择第一条线:用鼠标指定一条线，例如选择公路的一边。
选择第二条线:用鼠标指定第二条线，例如选择公路的另一边。
程序将自动切除等高线穿过此二线间的部分。
4，图幅　
　　图外的各项整饰工作一副图编辑完之后，就要进行图幅的整饰工作，图幅的四周要加绘内外图廓和公里格网，北图廓外应注记该图幅的图名，图号，行政区划注记，及接合表，这些注记一般都是从库文件中找的，其注记的参数应与库文件中的一致，同样，对其余的三边按规定加注．
　　图幅的接边
　　图幅编辑之后，要综合各小组的成果进行图幅的拼接，目的是将其拼成一副完整的地形图，相临图幅应自然接边，图形上的线要素与面要素既要进行几何位置接边，又要进行属性接边，直线地物要素在接边时应保持其直线性，另外，无论是母线数据，还是制图数据，相临图幅同一地物要素的分类代码，颜色，和有向方向要保持一致．地物要素符号应保持完整性，连续性．

5，南方测绘软件作为数字测绘软件中的一员，其特点也是众多的：
　1、点位精度高
　　传统的经纬仪配合平板、量角器的图解测图方法,其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差;测定地物点的视距误差和方向误差;地形图上地物点的刺点误差等影响.实际的图上误差可达±0.47㎜.经纬仪视距法测定地形点高程时,即使在较平坦地区(0°—6°)视距为150米,地形点高程测定误差也达±0.06米而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增加.如在1:500的地籍测量中测绘房屋要用皮尺或钢尺量距用坐标法展点.普及了红外测距仪和电子速测仪,虽然测距和测角的精度大大提高,但是沿用白纸测图的方法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高.也就是说无论怎样提高测距和测角的精度,图解地形图的精度变化不大,浪费了应有的精度.这就是白纸测图致命的弱点.而数字化测图则不同,若距离在300m以内时测定地物点误差约为±㎜,测定地形点高差约为±18㎜.电子速测仪的测量数据作为电子信息可以自动传输、记录、存储、处理和成图.在全过程中原始数据的精度毫无损失,从而获得高精度(与仪器测量同精度)的测量成果.数字地形图最好地反映了外业测量的高精度,也是最好地体现了仪器发展更新、精度提高的高科技进步的价值。
　　2、改进了作业方式
　　传统的方式主要是通过手工操作,外业人工记录、人工绘制地形图;并且在图上人工量算坐标、距离和面积等.数字测图则使野外测量达到自动记录、自动解算处理、自动成图,并且提供了方便使用的数字地图软盘.数字测图自动化的程度高,出错(读错、记错、展错)的概率小,能自动提取坐标、距离、方位和面积等.绘图的地形图精确、规范、美观。
3、便于图件的更新
　　城镇的发展加速了城镇建筑物和结构的变化,采用地面数字测图能克服大比例尺白纸测图连续更新的困实地房屋的改建扩建、变更地籍或房产时,只须输入有关的信息,经过数据处理就能方便地做到更新和修改,始终保持图面整体的可靠性和现势性。
　　4、加了地图的表现力
　　计算机与显示器、打印机联机,可以显示或打印各种资料信息;与绘图机联机时,可以绘制各种比例尺的地形
也可以分层输出各类专题地图,满足不同的用户的需要。
　　5、方便成果的深加工利用
　　数字化测图的成果是分层存放,不受图面负载量的限制,从而便于成果的加工利用.比如EPSW软件定义11层(用户还可以根据需要定义新层),房屋、电力线、铁路、道路、水系地貌等存于不同的层中,通过打开或关闭不同的层得到所需的各类专题图,如管线图、水系图、道路图、房屋图等。
　　6、可作为GIS的重要信息源
　　地理信息系统具有方便的信息查询功能、空间分析功能、以及辅助决策功能,在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用.数字化测图作为GIS的信息源,能及时地提供各类基础数据更新GIS的数据库。


结论：
地形测量的基本步骤；
1、 实地踏勘，选择图根控制点
2、 运用GPS定位建立平面控制网
3、 建立高程控制
4、 运用全站仪进行地形测量
5、 对外业数据进行预处理，并化出草图，内业整理
6、 得出地形图
而在整个地形测量中，基本上都是采用数字化测图来完成。
数字化测图作业原理
数字化测图的主要作业过程分为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供数据光盘等）。
数字化作业流程图如下：
利用全站仪进行野外数字采集，在内业计算机上采用南方软件进行数据处理成图。
测绘软件
在本次作业中采用南方CASS6.0软件进行内业处理. 南方CASS6.0是基于AUTO CAD平台开发的，AUTOCAD的所有功能它都可以用，而AUTOCAD则是世界上大家所共认的绘图平台，其编辑功能是有目共睹的，它均提供三种作业方式：电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。在CAD的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外，还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能