测绘《数字地形测量》实验教学指导书

数字地形测量实验指导书

（供测绘工程专业使用）

测绘与城市空间信息系

2009-9

实验一全站仪的认识及数据采集模块的功能实用；

1. 目的

（1）了解全站型电子速测仪的基本结构与性能 ,各操作部件的名称和作用。

（2）掌握全站型电子速测仪的基本操作方法。

4. 仪器及用具

每组借全站仪NTS-660或SET500（包括棱镜、棱镜杆、脚架）1套，记录板1块，测伞1把。

5. 实验步骤提要

（1）了解全站仪的基本结构与性能及各操作部件的名称和作用。

（2）了解全站仪键盘上各按键的名称及其功能、显示符号的含义并熟悉使用方法

（3）掌握全站仪的安置方法。在一个测站上安置全站仪,练习水平角、竖角、距离及坐标的测量。

6．注意事项

（1）全站仪是目前结构复杂、价格昂贵的先进测量仪器之一，在使用时必须严格遵守操作规程，十分注意爱护仪器。

（2）必须及时将中心螺旋旋紧。

（3）在阳光下使用全站仪测量时，一定要撑伞遮掩仪器，严禁用望远镜对准太阳。

（4）在装卸电池时，必须先关断电源。

（5）迁站时，即使距离很近，也必须取下全站仪装箱搬运，并注意防震。

7．上交资料

上交观测记录表。

实验二全站仪数字测图外业数据采集

一、实验目的

1．掌握全站仪数据采集的全过程；

2．掌握偏心测量的作业方法；

3．掌握利用后方交会设置测站的方法。

4．模拟测图过程采集一测区碎步点数据。

二、仪器及用具

每组借全站仪NTS-660或SET500（包括棱镜、棱镜杆、脚架）1套，记录板1块，测伞1把。

三、实验步骤提要

1．坐标测量

在标准测量程序主菜单中，通过【←】或【→】键选择【记录】菜单，便进入【记录】菜单屏幕：

1）设置测站点

在【记录】菜单屏幕中选择【设置测站点】，并按[ENT]键进入后视点设置。

2）设置后视点

输入完测站信息后，可以继续输入后视点信息。通过“设置后视点”屏幕可以设定后视点和后视方向。

在【记录】菜单屏幕中选择【设置后视点】，并按[ENT]键，当测站点设置好以后，必须先按【设置】键才能设置后视方位角，再按【校核】键显示实测坐标与原坐标差值3）侧视测量（坐标测量）

当设置好测站点和后视点以后，便可以进行测量工作；在【记录】菜单通过箭头键选择【侧视测量】，并按[ENT]键，便进入侧视测量屏幕：

2．偏心测量

对无法直接测量的点，可采用下列步骤，测量数据直接转变为原始数据。

记录的观测点尽可能靠近要测的观测点，从测量屏幕中按[偏心]键，便显示偏心测量屏幕。

沿着视线方向上的偏差为径向偏差，远离仪器的方向为正；切向偏差从仪器方向上看在垂直于视线右边的偏差为正；垂直偏差在上面的为正。

切向偏差可以通过用于第二个前方交会的正交偏差的当前观测计算出来，通过这种方法可以获得目标的大致中心。例如：大树，瞄准目标的一侧，当在选择了偏差屏幕后，瞄准目标的中心后按[水平]及[F1]键记下水平角，从视线方向上的切向偏差便会计算出来并显示到屏幕中。

1）选择[记录]中的[侧视测量]，照准棱镜，按[F5](测量)，显示测站到棱镜点的斜距。

2）仪器保持不动，按[F6](翻页)，并按下[F3](偏心)键。

3）A：照准偏心目标点，按[F1](水平)键或[F2] (垂直)键，仪器变计算偏差值，并显示在屏幕上。B：手工输入前向(前向偏差，即沿着仪器视线方向)的值后；按[F1](水平)键或[F2] (垂直)键便显示相应的偏差值。

4）按[ENT]键便完成偏心测量。若再按[ENT]，将显示偏心测量结果。

3.后方交会

后交(F4)：后方交会功能键，用于计算测站点的坐标；

在测站点坐标未知的情况下，可通过执行【后交】程序将该测站点坐标计算出来。【后交】程序是通过在测站上测量至少两个已知点的坐标来计算该测站的坐标的。后方交会的测量方法有两种：测量距离和角度、只测量角度。计算的方法取决于可用的数据，至少需要观测两个点的角度和距离，或观测三个点的角度。

在屏幕下方将显示测站点的(e1)互差或N、E、Z方向上(sN,sE,sZ)的标准差。如果测量两点间的距离将显示互差。计算公式如下：

e1 = HD12(实测值) – HD12(理论值)

HD12表示第一点和第二点之间的平距。

如果测量了三点或更多点的距离或四点或更多点的角度，便显示标准差而不显示互差。按[添加]键，表示添加一个新的后方交会测量，按[测量]键便进行测量，但该测量数据既不存储也不用于后方交会计算。只有在添加新的后方交会测量按[ENT]键，才会将该测量用于后方交会计算。如果该点坐标未知，将会要求用户输入该点坐标，之后又回到后方交会主屏幕,并且显示已测量的点的点号。

如果观测了三个角度或观测两个角度与距离；按【坐标】键,便显示测站点的坐标，并在右边显示各点的残差。

显示的残差数据取决于参数的选择；一般来说，不好的观测的残差大，可以通过箭头键移动光标到该数据处按[删除]键，删除该记录；该记录便从表中清除，测站点的坐标、标准差或互差和其它观测值的残差将会自动的重新计算。

通过按[参数]键来选择后方交会计算中的参数，如果在参数设置中“计算后视方位”为打开状态，通过按[ENT]键，便会计算并设置后视方位角，并退出后方交会主屏幕。计算中会用到框中显示的全部测量数据。

四、上交资料

每人上交实验报告1份。

实验三“草图法数字测图”

一、实验目的

掌握草图法作业的全过程；

二、仪器及用具

每组借全站仪NTS-660或SET500（包括棱镜、棱镜杆、脚架）1套，记录板1块，测伞1把。

三、实验步骤提要

（一）草图法数字测图的组织

1、人员组织与分工

观测员:操作全站仪，观测并记录观测数据；

领图员:指挥跑尺员，现场勾绘草图；

跑尺员:现场徒步立反射器；

制图员:担负内业制图任务。

2、数据采集设备

数据采集设备：全站仪；带内存或磁卡，可直接记录观测数据；不带内存或磁卡时，则需加配电子手薄。

（二）草图法数字测图的作业流程

主要有：野外数据采集、内业数据下载、设定比例尺、展绘碎部点、连线成图、等高线处理、整饰图形、图形分幅和输出管理9个步骤。

1、野外数据采集

安置全站仪，量取仪器高，将测站点、后视点的点名、三维坐标、仪器高、跑尺员所持反射镜高度输入全站仪。

操作全站仪观测测站至反射镜的水平方向值、天顶距值和斜距值，利用全站仪内的程序自动计算出所测碎部点的x、y、H三维坐标并自动记录在全站仪的记录载体上；

领图员同时勾绘现场地物属性关系草图。

2、数据下载

全站仪内部记录的数据通过电缆。传输到电脑，形成观测坐标文件。

全站仪与计算机连接、数据传输。

3、数据转换

转换为CASS格式的坐标文件，CASS可以展点和生成等高线。

实验四：内业数据处理及成图编辑

一、实验目的

掌握南方cass7.0内业成图的四种基本成图方法及编辑整饰方法。

二、实验步骤提要

（一）描绘地物（应用CASS绘图软件）

“草图法”中的“点号定位法”和“坐标定位法”的工作方式及其作业流程

1、点号定位法作业流程：

1)定显示区

定显示区的作用是根据输入坐标数据文件的数据大小定义屏幕显示区域的大小，以保证所有点可见。

首先移动鼠标至“绘图处理”项，按左键，即出现下拉菜单，然后选择“定显示区”项，按左键，即出现一个对话窗。这时，需输入碎部点坐标数据文件名。可直接通过键盘输入，也可参考WINDOWS选择打开文件的操作方法操作。这时，命令区将显示最小坐标和最大坐标（米）。

2）选择测点点号定位成图

移动鼠标到屏幕右侧菜单区，左键单击“测点点号”，出现“选择点号对应的坐标数据文件名”对话框，打开点号坐标数据文件名，数秒钟后命令区提示：“读点完成！共读入n 点。”

3）描绘地物

为了更加直观地在图形编辑区内看到各测点之间的关系，可以先将野外测点点号在屏幕中展出来。其操作方法是：先移动鼠标至屏幕的顶部“绘图处理”菜单项按左键，这时系统弹出一个下拉菜单如图1。再移动鼠标选择“展点”项的“野外测点点号”项按左键，便出现一个对话框。输入对应的坐标数据文件名后，便可在屏幕展出野外测点的点号。根据外业草图，选择相应的地图图式符号在屏幕上将平面图绘出来。

例如，要根据33，34，35号点连成一间普通房屋，可移动鼠标至右侧菜单“居民地”处按左键，系统便弹出“居民地和垣栅”对话框，再移动鼠标到“四点房屋”的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。这时命令区提示：

“绘图比例尺1：”输入比例尺分母，回车后又提示

“1.已知三点/ 2.已知两点及宽度/ 3.已知四点<1>：”输入1，回车（或直接回车默认选1）。命令区提示：

“点P/〈点号〉：”输入33，回车，命令区提示：

“点P/〈点号〉：”输入34，回车，命令区提示：

“点P/〈点号〉：”输入35，回车。

这样，将33，34，35号点连成了一间普通房屋。

2、坐标定位法作业流程：

1）定显示区

此步操作与“点号定位”法作业流程的“定显示区”的操作相同。

2）选择坐标定位成图法

移动鼠标至屏幕右侧菜单区之“坐标定位”项，按左键，即进入“坐标定位”项的菜单。如果刚才在“测点点号”状态下，可通过选择“CASS成图软件”按钮返回主菜单之后再进入“坐标定位”菜单。

3）绘平面图

与“点号定位”法成图流程类似，需先在屏幕上展点，根据外业草图，选择相应的地图图式符号在屏幕上将平面图绘出来，区别在于不能通过测点点号来进行定位了。仍以绘四点房为例，先移动鼠标至右侧菜单“居民地”处按左键，系统便弹出“居民地和垣栅”对话框，再移动鼠标到“四点房屋”的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。这时命令区提示：

“1.已知三点/ 2.已知两点及宽度/ 3.已知四点<1>：”输入l，回车（或直接回车默认选1）。

移动鼠标至右侧屏幕菜单的“捕捉方式”项，击左键，弹出图2所示的对话框，再移动鼠标到“NOD”（节点）的图标处按左键，图标变亮表示该图标已被选中，然后移鼠标至OK处按左键。这时将鼠标靠近33号点，出现黄色标记，点击鼠标左键，完成捕捉工作。

同上操作捕捉34号点和35号点。这样，即将33、34、35号点连成一间普通房屋。

在输入点时可以使用捕捉功能，选择不同的捕捉方式会出现不同形式的黄颜色光标，适用于不同的情况。如果命令区要求“输入点”时，也可以用鼠标左键在屏幕上直接点击，为了精确定位也可输入实地坐标。随着鼠标在屏幕上移动，左下角提示的坐标实时变化。

3、描绘地貌

1）建立数字地面模型（构建三角网）：

在使用CASS自动生成等高线时，要先建立数字地面模型。在这之前，可以先“定显示区”及“展点”。“定显示区”的操作与上一节所述相同，展点时可选择“高程点”选项，输入文件名后所有高程点的高程均自动展绘到图上。

操作过程中命令区将提问在建立三角网时是否要考虑坎高因素。如果要考虑坎高因素，则在建立DTM前系统自动沿着坎毛的方向插入坎底点（坎底点的高程等于坎顶线上已知点的高程减去坎高），这样新建坎底的点便参与建立三角网的计算。因此在建立DTM之前必须要先将野外的点位展出来，再用捕捉最近点方式将陡坎绘出来，然后还要赋予陡坡各点的坎高。

显示三角网是将建立的三角网在屏幕编辑区显示出来。如选1，建完DTM后所有三角形同时显示出来，如果不想修改三角网，可以选2。如果建三角网时考虑坎高或地性线，系统在建三角网时速度会减慢。另外，命令区还将提示生成三角形的个数。

修改数字地面模型（修改三角网）

2）绘制等高线：

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，操作过程如下：

用鼠标选择“等高线”下拉菜单的“绘制等高线”项，命令区提示：

“绘图比例尺1：”输入比例尺分母后回车，命令区又提示：

“请输入等高距（单位：米）：”按图式规范的要求输入等高距，例如输入1，回车，命令区又提示选择拟合方式：

“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〉：”

一般选择3，回车后计算机开始绘制等高线，当命令区显示“绘制完成！”，则得到了初步的地形图。

CASS在绘制等高线时，充分考虑到等高线通过地性线和断裂线的处理，能自动切除通过地物、注记、陡坎的等高线。

修饰等高线

删除三角网

在“等高线”菜单中，选择“删三角网”。

注记等高钱

用“窗口缩放”项得到局部放大图，再选择“等高线”下拉菜单之“等高线注记”的“高程”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，按左键；命令区提示：

“依法线方向指定相邻一条等高（深）线：”移动鼠标至相邻等高线位置，按左键后，就完成了对该等高线的高程注记，且字头朝向高处。

4、地形图编辑

对于图形的编辑,“编辑”和“地物编辑”两种下拉菜单。其中，“编辑”是由AutoCAD 提供的编辑功能，如：图元编辑、删除、断开、延伸、修剪、移动、旋转、比例缩放、复制、偏移拷贝等：“地物编辑”是由CASS系统提供的对地物的编辑功能，如：线型换向、植被

填充、土质填充、批量删剪、窗口内的图形存盘、多边形内图形存盘等。

5、地形图整饰

6、地形图的检查

外业仪器设站检查可以是同精度检查，也可以是高精度检查；可以采用做点法，也可以采用断面法。所求之地物点点位中误差和等高线高程中误差应达到《工程测量规范》的精度要求。

实验五：扫描屏幕数字化

一、实验目的

掌握南方casscan5.0对光栅图像进行图像处理及图像矢量化的作业方法。

二、实验步骤提要

用CASSCAN软件进行扫描屏幕数字化作业方法

1、光栅图像导入

将扫描好地形图光栅图像导入计算机中，用已安装好CASSCAN软件进行光栅图像的数字化。在CASSCAN的主界面菜单拦中选择“图像”，通过“图像”菜单下的“插入”项调入一幅扫描好的光栅图像。

2、图像纠正

依次用“图像”下拉菜单的“图像纠正”的“两点符合”及“多点纠正”对图像进行纠正，命令区提示：IMatch-Select Image to match：时，选择扫描仪图像的最外框，局部放大后选择各角点或已知点并输入各点坐标（用这种方法纠正是对栅格图像的真正纠正）。使用“图像纠正”下的“移动”、“缩放”、“旋转”也可直接对栅格图像进行变换。

3、扫描矢量化

CASSCAN屏幕菜单对不同地物进行了分类归层，和CASS软件的分类方法相同，根据软件的功能在界面提示下，可以直接选用进行“描图”，可以很方便地进行人机交互式矢量化作业。在录入图形的同时，完成了CASS属性代码的录入，也就是在矢量化的同时也就完成了数据的采集，所生成的图形就是AutoCAD的DWG格式，可以在此软件中直接通过打印机或绘图仪绘图输出。下面仅就CASSCAN软件对等高线的跟踪功能作简单的介绍。

选择“线跟踪”下拉菜单的“属性设置”项，在弹出的对话框中，将Direction项改为“Both”，表示可双项跟踪，鼠标左键单击“OK”确定。

选择“线跟踪”下拉菜单的“参数设置”项，将“Color”项改为所需颜色，例如“Red”，鼠标左键单击“OK”确定。

选择“线跟踪”下拉菜单的“单线跟踪”项，在弹出的对话框中选择提示定义工作区域；若选择“Image”则对整个图像区域进行跟踪，若选择“Define”则要求开窗定义一个工作区域，若是第一次定义工作区域则弹出提示窗口“设置视口”，应用时一般选择“No”（如选择“Yes”则打开多个视口）。然后根据提示在栅格等高线上点击一点，当跟踪到某一处需要换向跟踪时，可点击鼠标右键，在弹出的浮动窗口中选择“End line”项（或者按回车或空格键），则进行换向跟踪，再点击右键，在弹出的浮动窗口中选择“End line”项（或者按回车或空格键）结束；同样用此方法操作跟踪几根等高线。也可以使用“线跟踪”下拉菜单下的“多线跟踪”功能，按提示要求输入一条向导线，则穿过此向导线的自由曲线将被自动跟踪。