地面数字测图：全面掌握技巧

地面数字测图也称为内外业一体化数字测图。地面数字测图法需要的生产设备为全站仪（或测距仪和经纬仪）、掌上电脑或笔记本电脑、计算机和数字化测图软件。

根据所使用的设备不同，地面数字测图主要有“草图法”、“电子平板法”、“简码法”、“数字仪录入法”等多种成图作业方式。由于从实用性和篇幅考虑，本书只介绍“草图法”，其他几种方法读者可参阅有关书籍。

8.6.5.1 草图法工作流程

草图法是在野外利用全站仪采集并记录观测数据或坐标，同时勾绘现场地物属性关系草图。回到室内，再自动或手动连线成图。其流程如图8-33所示。

具体过程为：

（1）在野外，利用全站仪采集并记录观测数据或坐标，同时勾绘现场地物连接关系草图；

（2）回到室内，将记录数据下载到电脑，得到观测数据文件或坐标数据文件；

（3）将数据预处理为“dat”格式；

（4）直接展绘点位；

（5）编辑修改，最终出图。

草图法是一种十分实用、快速的测图方法。其优点是：在野外作业时间短，大大降低外业劳动强度，提高作业效率。由于免去了外业人员记忆图形编码的麻烦，因而这种作业方法，更容易让一般用户接受。其缺点为：不直观，容易出错，当草图有错误时，可能还需要到实地查错。

8.6.5.2 人员组织

1.观测员1人

（1）负责操作全站仪，观测并记录观测数据；

（2）应注意经常对零方向，经常与领图员对点号。

图8-33 草图法工作流程

2.领图员1人

（1）负责指挥跑尺员，现场勾绘草图；

（2）要求对图式熟悉，以保证草图的简洁、正确；

（3）当人员配备紧张时，许多单位的领图员还担负着后继处理图形数据的任务；

（4）应注意经常与观测员对点号。

3.跑尺员若干人

（1）负责现场跑尺；

（2）要求对跑点有经验，以保证制图的方便。对于经验不足者，可由领图员指挥跑尺，以防引起内业制图的麻烦；

（3）当人员充足时，可根据情况安排多一些人员跑尺。

4.内业制图员若干人

（1）对于无专业制图人员的单位，通常领图员担负着后继制图的任务；

（2）对于有专业制图人员的单位，通常将外业测量和内业制图人员分开，领图员只负责绘草图，内业制图员得到草图和坐标文件，即可连线成图；

（3）草图质量一定要高，领图员绘制的草图好坏直接影响到内业成图速度及质量的高低。如果再配置一个（A3\A4）小型绘图仪，现场就可以按坐标实时展点绘图，及时检查和纠正绘图错误。减免了人工画草图的工作。对于外业经验丰富，水平相对较高的测绘小组，外业测量也可以只要观测员和跑尺员一起凭记忆将打印出来的点快速连绘成图，交给内业人员制图，这种成图方法非常高效。

8.6.5.3 数字成图软件的选择

实现内外业一体化数字测图的关键是要选择一种成熟的、技术先进的数字成图软件。目前，市场上比较成熟的大比例尺数字成图软件主要有下列四种：

①广州南方测绘公司开发的CASS数字化地形地籍成图系统；

②北京威远仪器公司开发的CitoMap地理信息采集系统；

③北京清华山维公司开发的EPSW电子平板测图系统；

④广州开思测绘软件公司开发的SCS G系列多用途数字测绘与管理系统。

这些数字化测图软件一般都是应用了数据库管理技术并具有GIS前端数据采集功能，其生成的数字地图可以支持多种格式文件输出并可以供GIS软件读取。它们都是在AutoCAD平台上开发的，其优点是可以充分利用AutoCAD强大的图形编辑和计算功能。

虽然上述数字化测图软件都是在AutoCAD平台上开发的，但它们的图形数据和地形编码一般互不兼容。对于一个测绘生产单位而言，选择适合本单位使用的绘图软件是很必要的。首先要看该软件是否适合本单位的实际情况；再要看其可操作性，界面是否友好，是否简单易学等。本书只对南方测绘公司的CASS6.1地形地籍成图软件做简要介绍。

8.6.5.4 CASS6.1的运行环境

（1）硬件环境

处理器（CPU）：PentiumⅢ或更高版本，内存（RAM）最少128MB，至少有有效300MB硬盘剩余空间。视频最低为1026×768真彩色。

（2）软件环境

Microsoft Windows9x或以上版本的操作系统，浏览器至少为Microsoft Internet Explorer6.0或更高版本，平台为AutoCAD 2004或AutoCAD 2005版本。

8.6.5.5 CASS6.1的操作界面

现以AutoCAD 2005为平台介绍CASS6.1。点击安装在桌面上创建的CASS6.1图标，即可以启动在AutoCAD 2005上安装的CASS6.1的界面，如图8-34所示。

图8-34 CASS6.1操作界面

它与AutoCAD 2005的界面及操作方法是相同。两者的区别在于下拉菜单及屏幕菜单的内容不同，各区的功能简介如下：

①下拉菜单区。执行主要的测量功能，通过点击下拉菜单中的命令，便可完成相应操作；

②屏幕菜单。所有图式符号均分门别类地设置于该菜单中，用来绘制各种类别地物，是绘图操作使用较频繁的菜单；

③绘图区域。是用户主要工作窗口，用户可以利用系统工具条中的“实时平移”与“实时缩放”按钮来动态调节视窗的大小和图形位置，是显示图形及其操作编辑区域；

④工具条区。各种AutoCAD 2005命令，是绘图最快捷的方式，用户也可以设置常用的CASS6.1测量工具在该区域，实质为快捷工具；

⑤命令提示区。是命令记录区，表示系统处于准备接受命令状态和系统对操作指令反映区域，提示用户操作；

⑥状态条按钮区。它在窗口最底部，功能同AutoCAD 2005，可以设置“对象捕捉”、“对象追踪”等；

⑦坐标显示框。在程序运行或有关操作过程中，有时显示程序运行进度或操作信息。

8.6.5.6 将野外采集数据传输到计算机并转换数据格式

打开传输软件，设置与全站仪一致的通信参数，包括“通信口”、“波特率”、“数据位”和“校验位”。点击“下载”，将全站仪采集的数据导入计算机。在传输软件上点击“转换”，在“打开位置”输入下载下来的路径和文件夹，指定坐标转换的格式（CASS）和保存路径，单击“转换”按钮，将野外采集的数据自动转换扩展名为“dat”的数据文件。

8.6.5.7 绘图处理

绘图处理分“定显示区”、“展野外测点点号”和“展高程点”三步进行。

1.定显示区

定显示区的作用是根据要输入的CASS坐标数据文件中的坐标值定义绘图区域的大小，以保证所有点都可见。

例如，执行下拉菜单“绘图处理\定显示区”命令，在弹出的如图8-35所示的标准文件选择对话框，选择CASS自带的坐标数据文件“YMSJ.DAT”，点击“打开”按钮完成定显示区的操作。同时在命令行给出了下列提示：

最小坐标（m）：X=31067.315，Y=54075.471

最大坐标（m）：X=31241.270，Y=54220.000

2.展野外测点点号

展野外测点点号是将CASS坐标数据文件中点的三维坐标展绘在绘图区，并在点位的右边注记点号，以方便用户结合野外绘制的草图绘制地物。该命令位于下拉菜单“绘图处理\展野外测点点号”，其创建的点位和点号对象位于“zdh”（意为展点号）图层，其中点位对象是AutoCAD的Point对象，用户可以执行AutoCAD的“Ddptype”命令修改点样式。

例如，执行下拉菜单“绘图处理\展野外测点点号”命令，在弹出的图8-35所示的标准文件选择对话框中，仍然可以选择“YMSJ.DAT”文件，单击“打开”按钮完成展点操作。用户可以在绘图区看见展绘好的碎部点点位和点号。

要说明的是，虽然没有注记点的高程值，但点位本身是包含高程坐标的三维空间点。用户可以执行AutoCAD的“Id”命令，打开“节点”拾取任一碎部点来查看。如40号点的坐标和高程在命令行显示为

图8-35 输入坐标数据文件名的对话框

指定点：X=54106.1300 Y=31206.4300 Z=494.7000。

图8-36 外业作业草图

3.绘平面图

根据野外作业的草图，内业绘制平面图。点击屏幕菜单中的“定位方式”中的“坐标定位”。选择相应的地形图图式符号，然后在屏幕中将所有的地物绘制出来。系统中所有地形图图式符号都是按照图层来划分的，例如所有表示测量控制点的符号都放在“KZD”这一层，所有表示独立地物的符号都放在“DLDW”这一层，所有表示植被的符号都放在“ZBTZ”这一层，所有的居民地符号都放在“JMD”这一层。

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。如图8-36所示。

（1）绘制居民地

由33、34、35号点连成一间普通房屋。这时便可点击屏幕菜单“居民地”，系统便弹出如图8-37所示的对话框。选择“四点房屋”，这时命令区提示：

已知三点\2.已知两点及宽度\3.已知四点<1>：Enter

点击33、34、35号点（插入点）完成。

将27、28、29号点绘成四点房屋；37、38、41号点绘成四点棚房；60、58、59号点绘成四点破坏房子；12、14、15号点绘成四点建筑中房屋。

注意：

①已知三点是指测矩形房子时测了三个点；已知两点及宽度则是指测矩形房子时测了二个点及房子的一条边；已知四点则是测了房子的四个角点；

②当房子是不规则的图形时，可用“实线多点房屋”或“虚线多点房屋”来绘；

图8-37 居民地和垣栅

③绘房子时，点号必须按顺序点击，如上例的点号按34、33、35或35、33、34的顺序，否则绘出来房子就不对。

图8-38 外业多点一般房屋草图

依草图绘对多点一般房屋，如图8-38所示，测量了50、51、53、55四个点和丈量了一边长为3.18m。绘制多点一般房屋的步骤为：

点击屏幕菜单的居民地选择多点一般房屋，点击50、51号点，这时在命令行提示：

曲线Q图边长交会B\隔一点J\微导线A\延伸E\插点I\回退U\换向H<指定点>：

输入J，回车，点击53号点；输入J，回车，点击55号点；输入A，回车，命令行提示：

微导线—键盘输入角度（K）\指定方向点（只确定平行和垂直方向）>

输入K，回车，按提示输入角度（度.分秒），键入270.0000，回车；输入距离（m），键入3.18，回车，点击50号点完成多点一般房屋的绘制。

（2）绘制交通设施

由4、5、6、7、8、31连接成平行建筑等外公路。单击屏幕菜单中的“交通设施”，弹出“交通及附属设施类”对话框，选择“平等建筑等外公路”按钮并“确定”，根据命令行提示分别捕捉4、5、6、7、8、31六个点按回车结束指定点位操作，命令行提示如下：(www.xing528.com)

拟合线<N>？y

一般选择拟合，键入y点击回车命令行提示如下：

1.边点式\2.边宽式\（按ESC键退出）：<1>Enter

用鼠标点取45号点完成平行建筑等外公路的绘制。

8.6.5.8 等高线

1.展高程点

白纸测图中，等高线是通过对测得的碎部点进行线性内插，手工勾绘而成的，这样勾绘的等高线精度较低。而在数字测图中，等高线是在CASS中通过创建数字地面模型DTM后自动生成的，生成的等高线精度相当高。

DTM是指在一定的区域范围内，规则格网或三角形点的平面坐标（X，Y）和其他地形属性的数据集合。如果该地形属性是该点的高程坐标H，则此数字地面模型又称为数字高程模型DEM。DTM从微分角度三维地描述了测区地形的空间分布，应用它可以按用户设定的等高距生成等高线、任意方向的断面图、坡度图、透视图、渲染图，与数字DOM复合生成景观图，或者计算对象的体积、覆盖面积等。

展高程点的作用是将CASS坐标数据文件中点的三维坐标展绘在绘图区，并根据用户给定的间距注记点位的高程值。该命令位于下拉菜单“绘图处理\展高程点”，其创建的点位对象位于“GCD”（意为高程点）图层，其中点位对象是半径为0.5的实心圆。

例如，执行下拉菜单“绘图处理\展高程点”命令，命令行提示如下：

绘图比例尺1∶<500>

输入绘图比例尺的分母值后，按回车键，在弹出的标准文件选择对话框中，选择“DGX.dat”，单击“打开”按钮，命令行提示如下：

注记高程点的距离（m）：

输入了注记高程点的距离后，按回车键完成展高程点操作。此时点位和高程注记对象与前面绘制的点位和点号对象重叠。为了绘制地物的方便，用户可以先关闭“GCD”图层。

2.建立DTM

执行下拉菜单“等高线\建立DTM”命令，弹出如图8-39所示的“建立DTM”对话框。在该对话框中有两种建立DTM的方式，一种是“由数据文件生成”；另一种是“由图面高程点生成”，默认是“由数据文件生成”。在建模过程中有两种情况可供我们选择，一种要考虑陡坎，一种要考虑地性线，不选也可以。在结果显示中有三种供我们选择，一是“显示建三角网结果”；二是“显示建三角网过程”；三是“不显示三角网”默认是“显示建三角网结果”。在此时选择“DGX.dat”并确定后，显示如图8-40所示的三角网，在命令行提示：

图8-39 建立DTM对话框

图8-40 DGX.dat文件生成的三角网

连三角网完成，共224个三角形

3.修改数字地面模型

由于现实地貌的多样性、复杂性和某些点的高程缺陷（如控制点在楼顶），直接使用外业采集的碎部点很难一次性生成准确的数字地面模型，这就需要对生成的数字地面模型进行修改，它是通过修改三角网来实现的。

（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：选择“等高线\删除三角形”命令，提示Select objects：，这时便可选择要删除的三角形，如果误删，可用“U”命令恢复。

（2）过滤三角形

如果CASS在建立三角网后无法绘制等高线或生成的等高线不光滑，可用此功能过滤掉部分形状特殊的三角形。这是由于某些三角形的内角过小或边长悬殊过大所致。

（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，CASS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（m）=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。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。

（7）删三角网

生成等高线后就不再需要三角网了，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。要注意的是，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。

4.绘制等高线

执行下拉菜单“等高线\绘制等高线”命令，弹出如图8-41所示的“绘制等值线”对话框。在该对话框中显示最小高程、最大高程和拟合方式。输入等高距值后单击“确定”，显示如图8-42所示的等高线，它位于“SJW”（意为三角网）图层。

5.三维模型

建立了DTM之后，就可以生成三维模型，观察立体效果。

该命令位于下拉菜单“等高线\三维模型\绘制三维模型”项，按左键，命令区提示：

最大高程：43.90m，最小高程：24.37m

输入高程乘系数<1.0>：键入5

整个区域东西向距离=276.96m，南北向距离=224.77m

输入格网间距<8.0>：键入5

图8-41 绘制等值线对话框

图8-42 完成绘制等高线

是否拟合？（1）是（2）否<1>Enter

如果用默认值，建成的三维模型与实际情况一致。如果测区内的地势较为平坦，可以输入较大的高程系数值，将地形的起伏状态放大。因例坡度变化不大，输入高程系数值为5将其夸张显示。这时将显示此数据文件的三维模型，如图8-43所示。它位于SHOW图层。

图8-43 DGX.dat文件生成的高程系数等于5格网间距等于5的三维模型效果图

要说明的是，执行“绘制三维模型”命令后，为了更清晰地观察三维地面模型效果，CASS自动冻结了除SHOW图层以外的全部图层，并将SHOW图层设置为当前图层。

另外利用“低级着色方式”、“高级着色方式”功能还可对三维模型进行渲染等操作，利用“显示”菜单下的“三维静态显示”的功能可以转换角度、视点、坐标轴，利用“显示”菜单下的“三维动态显示”功能可以绘出更高级的三维动态效果。

等高线的修饰，由于篇幅限制我们在这里就不介绍了，读者可参阅有关书籍或使用说明书。

8.6.5.9 编辑与图幅整饰

在大比例尺数字测图的过程中，由于实际地形、地物的复杂性，漏测、错测是难以避免的，这时必须要有一套功能强大的图形编辑系统，对所测地图进行屏幕显示和人机交互图形编辑，在保证精度情况下消除相互矛盾的地形、地物，对于漏测或错测的部分，及时进行外业补测或重测。另外，对于地图上的许多文字注记说明，如：道路、河流、街道等也是很重要的。

图形编辑的另一重要用途是对大比例尺数字化地图的更新，根据实测坐标和实地变化情况，随时对地图的地形、地物进行增加或删除、修改等，以保证地图具有现势性。

对于图形的编辑，CASS6.1提供“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，即图元编辑、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”是对地物进行编辑，即线型换向、植被填充、土质填充、批量删剪、批量缩放、窗口内的图形存盘、多边形内图形存盘等。下面只对“改变比例尺”、“线型换向”、“图形分幅”和“图幅整饰”加以说明。

1.改变比例尺

执行“文件\打开已有图形”命令，打开“STUDY.DWG”，屏幕上将显示，如图8-44所示的STUDY.DWG文件图形。

图8-44 STUDY.DWG图形文件示意图

执行“绘图处理\改变当前图形比例尺”，命令区提示：

当前比例尺为1∶500

输入新比例尺<1∶500>1∶100（键入100的点击Enter）

是否自动改变符号大小？（1）是（2）否<1>Enter

这时屏幕显示的STUDY.DWG图就转变为1∶100的比例尺，各种地物包括注记、填充符号都已按1∶100的图示要求进行了转变。

图8-45 线性换向前后示意图

2.线型换向

通过屏幕菜单绘出未加固陡坎、加固斜坡、不依比例围墙各一个，如图8-45a所示。

执行“地物编辑\线型换向”命令，命令区提示：

请选择实体

用鼠标单击需要换向的实体，完成换向。结果如图8-45b所示。

3.图形分幅

执行“绘图处理\批量分幅\建立格网”，命令区提示：

请选择图幅尺寸：（1）50∗50（2）50∗40（3）定义尺寸<1>Enter

输入测区一角：

输入测区另一角：

输入测区一角：在图形左下角点击左键；输入测区另一角：在图形右上角单击左键。

这样CASS6.1自动以各个分幅图的左下角的X坐标和Y坐标来命名，如“31.05.-53.10”、“31.05-53.15”等，如图8-46所示。

执行“绘图处理\批量分幅\批量输出”命令，CASS6.1则自动将各个分幅图保存在用户指定的路径下。

4.图幅整饰

执行“文件\CASS参数配置\图框设置”命令，屏幕显示如图8-47所示。完成设置后单击“确定”。

图8-46 批量分幅建立的格网

图8-47 CASS参数设置中的图框设置

打开“31.15-53.15.dwg”文件图框显示如图8-48所示。因为CASS6.1系统所采用的坐标系统是测量坐标，即1∶1的真坐标，加入50cm×50cm图廓后。

图8-48 加入图框的“31.15-53.15.dwg”平面图