數(shù)字測圖原理與方法第二十講1、偶然誤差的特性？

2、為什么算術(shù)平均值稱為最或是值？

3、推導(dǎo)白塞爾公式。

4、誤差傳播定律

5、加權(quán)平均值的公式推導(dǎo)。引入：地面數(shù)字測圖概述§11.1大比例尺測圖的技術(shù)設(shè)計(jì)§11.2圖根控制測量和測站點(diǎn)測定§11.3野外采集數(shù)據(jù)§11.4數(shù)字地形圖編輯和輸出§11.5大比例尺數(shù)字地形圖質(zhì)量控制§11.6地形圖數(shù)據(jù)庫§11.7地形圖數(shù)字化第十一章大比例尺數(shù)字地形圖測繪數(shù)字測圖系統(tǒng)數(shù)字測圖系統(tǒng)廣義數(shù)字測圖系統(tǒng)數(shù)字測圖：地面數(shù)字測圖（利用全站儀或其它測量儀器進(jìn)行野外數(shù)字化測圖）地圖數(shù)字化（利用手扶數(shù)字化儀或掃描數(shù)字化儀對(duì)紙質(zhì)地形圖的數(shù)字化）數(shù)字?jǐn)z影測量（利用航攝、遙感像片進(jìn)行數(shù)字化測圖）一、地面數(shù)字測圖相關(guān)概念定義：是指對(duì)利用全站儀、GPS接收機(jī)等儀器采集的數(shù)據(jù)及其編碼，通過計(jì)算機(jī)圖形處理而自動(dòng)繪制地形圖的方法?；居布喝緝x或GPS接收機(jī)、計(jì)算機(jī)和繪圖儀等。軟件基本功能：野外數(shù)據(jù)的輸入和處理、圖形文件生成、等高線自動(dòng)生成、圖形編輯與注記和地形圖自動(dòng)繪制。一、地面數(shù)字測圖工作內(nèi)容1、野外數(shù)據(jù)采集與編碼：利用全站儀或GPS接收機(jī)觀測并自動(dòng)記錄觀測數(shù)據(jù)或計(jì)算后的碎部點(diǎn)坐標(biāo)；用規(guī)定的數(shù)字代碼表示每個(gè)碎部點(diǎn)記錄中點(diǎn)號(hào)、觀測值或坐標(biāo)、符號(hào)碼以及點(diǎn)之間的連線關(guān)系碼等信息碼。計(jì)算機(jī)通過識(shí)別碎部點(diǎn)的信息碼來自動(dòng)繪制地形圖符號(hào)。2、數(shù)據(jù)處理與圖形文件生成：數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、地物點(diǎn)的圖形處理和地貌點(diǎn)的等高線處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理：對(duì)原始記錄數(shù)據(jù)作檢查，刪除已廢棄記錄與圖形生成無關(guān)的記錄，補(bǔ)充碎部點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算和修改含有錯(cuò)誤的信息碼并生成點(diǎn)文件。圖形文件生成：即根據(jù)點(diǎn)文件，將與地物有關(guān)的點(diǎn)記錄生成地物圖形文件，與等高線有關(guān)的點(diǎn)記錄生成等高線圖形文件。圖形文件生成后可進(jìn)行人機(jī)交互方式下的地形圖編輯，包括刪除錯(cuò)誤的和無需表示的圖形，修正不合理的符號(hào)表示，增添植被、土質(zhì)等配置符號(hào)及進(jìn)行地形圖注記，最終生成數(shù)字地形圖的圖形文件。3、地形圖與測量成果報(bào)表輸出：即將數(shù)字地形圖用磁盤存儲(chǔ)和通過自動(dòng)繪圖儀繪制地形圖。二、與傳統(tǒng)測圖作業(yè)相比，地面數(shù)字測圖特點(diǎn)：具有較高的測圖精度。具有較高的自動(dòng)化程度。其圖根控制測量與碎部測量可同時(shí)進(jìn)行。在通視良好，定向邊較長的情況下，碎部點(diǎn)到測站點(diǎn)的距離與傳統(tǒng)測圖相比，可以放得更長一些。在測區(qū)內(nèi)可不受圖幅的限制。直接測量碎部點(diǎn)的數(shù)目比傳統(tǒng)測圖有所增加，且碎部點(diǎn)（尤其是地形特征點(diǎn)）的位置選擇尤為重要。按地形圖比例尺的分類：大比例尺：1：500，1：1000，1：2000，1：5000，1：1萬中比例尺：1：2.5萬，1：5萬，1：10萬小比例尺：1：25萬，1：50萬，1：100萬按測圖比例尺的分類：大比例尺測圖：1：500，1：1000，1：2000，1：5000；中比例尺測圖：1:1萬，1：2.5萬，1：5萬，多用航測法成圖。小比例尺測圖：1：10萬，1：25萬，1：50萬，1：100萬，由較大比例尺地圖及各種資料編繪而成。測圖類型：地形圖、地籍圖、房產(chǎn)圖和地下管線圖等。地籍要素：行政境界、土地權(quán)屬界線、界址點(diǎn)及編號(hào)、土地編號(hào)、房產(chǎn)情況、土地利用類別、土地等級(jí)、土地面積等。必要的地形要素：測量控制點(diǎn)、房屋道路、水系以及與地籍有關(guān)的地物、地理名稱等。房產(chǎn)圖：地形圖和地籍圖的派生圖，控制點(diǎn)、界址點(diǎn)、房屋權(quán)界線、房屋結(jié)構(gòu)及層次、房產(chǎn)類別及用途、用地界線、附屬設(shè)施、圍護(hù)物、道路、水系及與房產(chǎn)有關(guān)的其他地形要素等。地下管線圖：各類地下管線的地面特征點(diǎn)、地下管線探測點(diǎn)、地下管線尺寸及用途、地下管線的附屬設(shè)施及地下管線周邊的地形要素等。大比例尺測圖圖的作業(yè)規(guī)范范和圖式主要要有：《工程測量規(guī)規(guī)范》《城市測量規(guī)規(guī)范》《地籍測繪規(guī)規(guī)范》《房產(chǎn)測量規(guī)規(guī)范》《大比例尺地地形圖機(jī)助制制圖規(guī)范》、、《1:5001:10001:2000地地形圖圖式式》《1:50001:10000地形形圖圖式》《地籍圖圖式式》《1:5001:10001:2000地地形圖要素素分類與代碼碼》等大比例尺地面面數(shù)字測圖技技術(shù)計(jì)劃的主主要內(nèi)容：任務(wù)概述測區(qū)情況已有資料及其其分析技術(shù)方案的設(shè)設(shè)計(jì)組織與勞動(dòng)計(jì)計(jì)劃儀器配備及供供應(yīng)計(jì)劃財(cái)務(wù)預(yù)算檢查驗(yàn)收計(jì)劃劃以及安全措措施等11.1大大比例尺測圖圖的技術(shù)設(shè)計(jì)計(jì)測量任務(wù)書：：明確工程項(xiàng)項(xiàng)目或編號(hào)，，設(shè)計(jì)階段及及測量目的，，測區(qū)范圍（（附圖）及工工作量，對(duì)測測量工作的主主要技術(shù)要求求和特殊要求求，及上交資資料的種類和和日期等。資料準(zhǔn)備：：測區(qū)內(nèi)及及附近已有有測量成果果資料，其其施測單位位、施測年年代、等級(jí)級(jí)、精度、、比例尺、、規(guī)范依據(jù)據(jù)、范圍、、平面和高高程坐標(biāo)系系統(tǒng)、投影影帶號(hào)、標(biāo)標(biāo)石保存情情況及可利利用程度等等。技術(shù)計(jì)劃：：任務(wù)概述述，測區(qū)情情況，已有有資料及其其分析，技技術(shù)方案的的設(shè)計(jì)，組組織與勞動(dòng)動(dòng)計(jì)劃，儀儀器配備及及供應(yīng)計(jì)劃劃，財(cái)務(wù)預(yù)預(yù)算，檢查查驗(yàn)收計(jì)劃劃以及安全全措施等內(nèi)內(nèi)容。平面坐標(biāo)系系統(tǒng)：國家家統(tǒng)一平面面直角坐標(biāo)標(biāo)系統(tǒng)。沒有國家控控制點(diǎn)可資資利用時(shí)，，可采用獨(dú)獨(dú)立坐標(biāo)系系統(tǒng)。測區(qū)面積大大于100km22時(shí)，應(yīng)應(yīng)與國家控控制網(wǎng)連測測，采用國國家坐標(biāo)系系統(tǒng)，控制制測量成果果應(yīng)顧及球球面與平面面的差別，，歸化到高高斯平面上上計(jì)算。采用3o帶帶投影時(shí)，，我國大部部分地區(qū)投投影帶邊緣緣的長度變變形約為1/2900，這這對(duì)普通導(dǎo)導(dǎo)線測量影影響尚不很很嚴(yán)重，而而對(duì)等級(jí)導(dǎo)導(dǎo)線測量的的邊長應(yīng)進(jìn)進(jìn)行距離改改化。無論是3oo帶投影，，或是1.5o帶投投影，一個(gè)個(gè)測區(qū)只能能用一種坐坐標(biāo)系統(tǒng)。。高程系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)與國家高高程系統(tǒng)一一致。即采采用“1985國家家高程基準(zhǔn)準(zhǔn)”。如測區(qū)附近近沒有國家家水準(zhǔn)點(diǎn)，，或連測工工作量很大大，可在已已有地形圖圖上求得一一個(gè)點(diǎn)的高高程作為起起算高程。。對(duì)于擴(kuò)建和和改建的工工程測圖，，為保持兩兩次測圖的的高程一致致，可以利利用原來的的水準(zhǔn)點(diǎn)高高程。這這時(shí)可以在在已有地形形圖上求得得一個(gè)點(diǎn)的的高程作為為起算高程程。到測區(qū)實(shí)地地調(diào)查人文文風(fēng)俗、自自然地理?xiàng)l條件、交通通運(yùn)輸、氣氣象情況等等。核對(duì)舊舊有標(biāo)石和和點(diǎn)之記。。初步考慮慮控制網(wǎng)布布設(shè)方案及及措施。在舊有地形形圖（或小小比例尺地地圖）上擬擬定地形控控制布設(shè)方方案，精度度估算。對(duì)對(duì)若干方案案進(jìn)行技術(shù)術(shù)要求與經(jīng)經(jīng)濟(jì)核算方方面的論證證。對(duì)地形控制制網(wǎng)的圖形形、施測、、點(diǎn)的密度度和平差計(jì)計(jì)算等因素素進(jìn)行全面面分析，并并確定最后后采用的方方案。實(shí)地地選點(diǎn)時(shí)，，容許局部部修改。展繪已有控控制點(diǎn)，繪繪制分幅圖圖、出坐標(biāo)標(biāo)格網(wǎng)線（（公里格網(wǎng)網(wǎng)線）。編制組織措措施和勞動(dòng)動(dòng)計(jì)劃，提提出儀器配配備計(jì)劃、、經(jīng)費(fèi)預(yù)算算計(jì)劃和工工作計(jì)劃進(jìn)進(jìn)度，同時(shí)時(shí)擬定檢查查驗(yàn)收計(jì)劃劃。避免工傷事事故和減少少儀器設(shè)備備損壞，確確保安全生生產(chǎn)。一、圖根控控制測量圖根點(diǎn)布設(shè)設(shè)：在各等等級(jí)控制下下加密，一一般不超過過兩次附合合。較小的的獨(dú)立測區(qū)區(qū)測圖，圖圖根控制可可作為首級(jí)級(jí)控制。布設(shè)方法：：圖根導(dǎo)線線、圖根三三角、交會(huì)會(huì)方法和GPSRTK等。。圖根點(diǎn)高程程：圖根水水準(zhǔn)和圖根根三角高程程測定。圖根點(diǎn)精度度：相對(duì)于于鄰近等級(jí)級(jí)控制點(diǎn)的的點(diǎn)位中誤誤差，不應(yīng)應(yīng)大于圖上上0.1mm，高高程中誤差差不應(yīng)大于于測圖基本本等高距的的1/10。圖根控制點(diǎn)點(diǎn)個(gè)數(shù)：每每平方公里里圖根點(diǎn)的的密度如表表所示：11.2圖圖根控控制測量和和測站點(diǎn)測測定1:20001:10001:500傳統(tǒng)測圖≥15≥50≥150數(shù)字測圖≥4≥16≥64一、圖根控控制測量方法：全站儀“同同步測量法法”，又稱稱“一步測測量法”GPS方法法光電測距極極坐標(biāo)法和和交會(huì)測量量等。一、圖根控控制測量全站儀“同同步測量法法”“一一步測量法法”作業(yè)步步驟：B點(diǎn)安置全全站儀，后后視點(diǎn)高級(jí)級(jí)控制點(diǎn)A，前視圖圖根點(diǎn)e，，觀測水平平角、前視視天頂距、、斜距和覘覘標(biāo)高。由由B點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)算出e點(diǎn)點(diǎn)三維坐標(biāo)標(biāo)。儀器不動(dòng)，，后視A點(diǎn)點(diǎn)作零方向向，施測測測站周圍的的碎部點(diǎn)1、2、3，并根據(jù)據(jù)B點(diǎn)坐標(biāo)標(biāo)，計(jì)算各各碎部點(diǎn)坐坐標(biāo)。儀器搬至e點(diǎn)，后視視B點(diǎn)，前前視f點(diǎn)，，同法測出出水平角、、前視方向向天頂距、、斜距及覘覘標(biāo)高，及及本站的各各碎部點(diǎn)5、6、7，并計(jì)算算出其坐標(biāo)標(biāo)，依此類類推至到g點(diǎn)。當(dāng)測到最后后一點(diǎn)h時(shí)時(shí)，同以上上步驟可算算得C坐標(biāo)標(biāo)，與C點(diǎn)點(diǎn)已知坐標(biāo)標(biāo)之差即附附合導(dǎo)線閉閉合差。若若符合限差差要求，按按與導(dǎo)線邊邊長成正比比平差計(jì)算算各導(dǎo)線點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)。為提高測圖圖精度，可可由各圖根根點(diǎn)平差值值重新計(jì)算算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)應(yīng)的碎部點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)。二、測站點(diǎn)點(diǎn)的測定盡量利用各各級(jí)控制點(diǎn)點(diǎn)作為測站站點(diǎn)。地形瑣碎、、地物、地地貌復(fù)雜零零碎的地段段，要增設(shè)設(shè)測站點(diǎn)，，切忌用增增設(shè)測站點(diǎn)點(diǎn)作大面積積的測圖。。增設(shè)測站方方法：在控控制點(diǎn)或圖圖根點(diǎn)上，，采用極坐坐標(biāo)法、交交會(huì)法和支支導(dǎo)線測定定測站點(diǎn)的的坐標(biāo)和高高程。支導(dǎo)線增設(shè)設(shè)測站時(shí)，，為保證方方向傳遞精精度，可用用三聯(lián)腳架架法。數(shù)字測圖時(shí)，測測站點(diǎn)的點(diǎn)位精精度，相對(duì)于附附近圖根點(diǎn)中誤誤差不應(yīng)大于圖圖上0.2mm，高程中誤誤差不應(yīng)大于測測圖基本等高距距的1/6。三聯(lián)腳架法導(dǎo)線線觀測使用三個(gè)既能安安置全站儀又能能安置帶有覘牌牌的反射棱鏡的的基座和腳架，，基座帶有通用用的光學(xué)對(duì)中器器。將全站儀安置在在測站i的基座座中，帶有覘牌牌的反射棱鏡安安置在后視點(diǎn)i-1和前視點(diǎn)點(diǎn)i+1的基座座中，進(jìn)行導(dǎo)線線測量。遷站時(shí)，i和i+1的腳架和和基座不動(dòng)，只只取下i上的全全站儀和i+1上帶有覘牌牌的反射棱鏡，，在i+1上安安置全站儀，在在i的基座上安安置帶有覘牌的的反射棱鏡，并并將i-1上的的腳架遷至i+2處并予以安安置，這樣直到到測完整條導(dǎo)線線為止。減弱儀器和目標(biāo)標(biāo)對(duì)中誤差對(duì)測測角、測距的影影響，提高導(dǎo)線線觀測精度，減減少坐標(biāo)傳遞誤誤差。三、全站儀的半半測回觀測法預(yù)先測定經(jīng)緯儀儀的橫軸誤差、、視準(zhǔn)軸誤差和和豎盤指標(biāo)差，，儲(chǔ)存在全站儀儀內(nèi)存或電子手手簿中；觀測水平方向和和豎角時(shí)，由程程序?qū)Π霚y回觀觀測方向和天頂頂距自動(dòng)進(jìn)行改改正來消除其影影響。當(dāng)視準(zhǔn)軸誤差和和豎盤指標(biāo)差有有較大變化時(shí)，，應(yīng)進(jìn)行儀器誤誤差的重新測定定。1、橫軸誤差對(duì)對(duì)水平方向影響響的改正設(shè)因橫軸傾斜角角而產(chǎn)生生的水平方向的的讀數(shù)影響為則正確的水平方方向讀數(shù)為式中，L′、R′為盤左、盤盤右水平方向讀讀數(shù)，α為豎角角。2、視準(zhǔn)軸誤誤差對(duì)水平方向向影響的改正設(shè)因視準(zhǔn)軸誤差差c對(duì)水平方向向的影響為則正確的水平方方向讀數(shù)為式中，L′、R′為盤左、盤盤右水平方向讀讀數(shù)，α為豎角角。在半測回觀測法法中，為施加和和改改正正，觀測水平方方向時(shí)必須同時(shí)時(shí)觀測豎角α，，如果只是為了了求和和，，豎角α不必精精確測定。第十章大比例例尺數(shù)字地形圖圖測繪10.2圖根控制制測量和測站點(diǎn)點(diǎn)測定3、指標(biāo)差對(duì)豎豎角的改正設(shè)指標(biāo)差為，，則一一般垂直度盤豎豎角的計(jì)算公式式為或式中，L、R為盤左、盤盤右天頂距讀讀數(shù)，α為豎豎角。第十章大比比例尺數(shù)字地地形圖測繪10.2圖圖根控制測測量和測站點(diǎn)點(diǎn)測定三、碎部測量量（一）點(diǎn)信息野外采采集：在野外由繪圖圖員將測得的的細(xì)部點(diǎn)標(biāo)注注在圖紙上，，隨時(shí)根據(jù)實(shí)實(shí)際情況連線線和標(biāo)繪圖式式符號(hào)，形成成工作草圖。。同時(shí)，記錄員員還需將地形形點(diǎn)的全部信信息（測站，，標(biāo)定圖板方方向，檢查方方向，視距讀讀數(shù)或距離，，豎直角，儀儀器高，水平平距離值，高高差等）記錄錄在碎部點(diǎn)手手簿上。在測圖及繪圖圖過程中一旦旦發(fā)現(xiàn)問題，，即可檢查手手簿進(jìn)行糾正正。第十章大比比例尺數(shù)字地地形圖測繪10.2圖圖根控制測測量和測站點(diǎn)點(diǎn)測定（二）碎部測量方法法全站儀除測量量水平角、豎豎直角、斜距距、平距、高高差等的直接接觀測值，及及其相應(yīng)改正正數(shù)（如指標(biāo)標(biāo)差改正、距距離測量的氣氣象改正等））外，還設(shè)置置有簡單的計(jì)計(jì)算軟件，能能在現(xiàn)場實(shí)時(shí)時(shí)計(jì)算碎部點(diǎn)點(diǎn)的三維坐標(biāo)標(biāo)、點(diǎn)間平距距、高差和方方位角或根據(jù)據(jù)已知的設(shè)計(jì)計(jì)坐標(biāo)計(jì)算出出放樣數(shù)據(jù)等等。第十章大比比例尺數(shù)字地地形圖測繪10.2圖圖根控制測測量和測站點(diǎn)點(diǎn)測定（二）碎部測量方法法1、極坐標(biāo)法法采用全站儀以以三維坐標(biāo)測測量法進(jìn)行：：用極坐標(biāo)法法測定點(diǎn)的平平面坐標(biāo)X，，Y，用三角角高程測定點(diǎn)點(diǎn)的高程H。。即從一個(gè)控制制點(diǎn)上，根據(jù)據(jù)測站上的一一個(gè)已知方向向測定出已知知方向與碎部部點(diǎn)之間的水水平角和測站站點(diǎn)到碎部點(diǎn)點(diǎn)的距離，來來確定細(xì)部點(diǎn)點(diǎn)的平面位置置。其測站點(diǎn)點(diǎn)可以是基本本控制點(diǎn)或圖圖根控制點(diǎn)。。全站儀中，一一般以N（North））、E（East）及Z或ELEV（Elevation）分別表示示點(diǎn)的平面坐坐標(biāo)和高程。。1、極坐標(biāo)法法已知：測站點(diǎn)點(diǎn)A、后視點(diǎn)點(diǎn)B的三維坐坐標(biāo)，P為碎碎部點(diǎn)。觀測：AB、、BP兩方向向間的水平角角β，測站點(diǎn)到碎碎部點(diǎn)的水平平距離dAP，斜距DAP，測站點(diǎn)到碎碎部點(diǎn)處目標(biāo)標(biāo)點(diǎn)的天頂距距ZAP，儀器高i，，目標(biāo)高t。計(jì)算：后視方方向方位角、、碎部邊方位位角及碎部點(diǎn)點(diǎn)坐標(biāo)為：第十章大比比例尺數(shù)字地地形圖測繪10.3野野外數(shù)據(jù)采采集1、極坐標(biāo)法法三維坐標(biāo)測量量法操作：在測站A上安安置全站儀，，量取儀器高高i，后視點(diǎn)點(diǎn)B處安置覘覘牌，按“坐坐標(biāo)輸入”鍵鍵，輸入測站站點(diǎn)及后視點(diǎn)點(diǎn)三維坐標(biāo)，，按“儀器高高輸入”鍵輸輸入儀器高。。照準(zhǔn)后視點(diǎn)B，按“方位位角設(shè)置”鍵鍵，軟件自動(dòng)動(dòng)計(jì)算αAB，進(jìn)行水平度度盤設(shè)置（水水平度盤定向向）：照準(zhǔn)B點(diǎn)后，用配配置度盤方法法使測站點(diǎn)到到已知點(diǎn)的水水平度盤讀數(shù)數(shù)等于測站點(diǎn)點(diǎn)到已知點(diǎn)的的坐標(biāo)方位角角，這樣度盤盤0即正北方方向。在碎部點(diǎn)處量量取棱鏡桿的的目標(biāo)高，通通知測站，按按“目標(biāo)高輸輸入”鍵輸入入目標(biāo)高t。。照準(zhǔn)目標(biāo)點(diǎn)棱棱鏡中心，按按“坐標(biāo)測量量”鍵，軟件件即可自動(dòng)計(jì)計(jì)算目標(biāo)方位位角αAP、目標(biāo)點(diǎn)的三三維坐標(biāo)，幾幾秒鐘后屏幕幕便顯示目標(biāo)標(biāo)點(diǎn)的NP，EP，ZP