本書作為普通高等學(xué)校測繪工程專業(yè)和地理信息系統(tǒng)專業(yè)本科基礎(chǔ)課的通用教材，力求反映現(xiàn)代測繪科學(xué)技術(shù)一體化、數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化的發(fā)展趨勢，并以數(shù)字測圖工程項(xiàng)目作業(yè)流程為主線，參照我國現(xiàn)行數(shù)字測圖相關(guān)規(guī)范，系統(tǒng)介紹數(shù)字測圖的理論、技術(shù)和方法。本書內(nèi)容主要包括數(shù)字測圖的有關(guān)概念、數(shù)字測圖的基本過程、數(shù)字測圖系統(tǒng)的硬件設(shè)備、數(shù)字測圖技術(shù)設(shè)計(jì)、野外數(shù)據(jù)采集、矢量地形圖數(shù)據(jù)庫建立、計(jì)算機(jī)繪圖原理、數(shù)字測圖內(nèi)業(yè)成圖、數(shù)字測圖質(zhì)量控制、數(shù)字測圖成果的應(yīng)用，而且各章后均附有思考題與實(shí)訓(xùn)任務(wù)，以便學(xué)生進(jìn)行復(fù)習(xí)鞏固和實(shí)踐練習(xí)。
本書是作者在多年從事數(shù)字化測繪理論與實(shí)踐教學(xué)、研究的基礎(chǔ)上編著的，注重理論與應(yīng)用并重，具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性、實(shí)用性、先進(jìn)性和通用性。本書除了可以作為測繪工程、地理信息系統(tǒng)專業(yè)的本科教材外，也可作為土地管理、水利水電工程、道路與橋梁工程、土木工程、地質(zhì)工程、采礦工程等相關(guān)專業(yè)學(xué)生以及從事數(shù)字化測繪工作的專業(yè)技術(shù)人員的學(xué)習(xí)參考書。
隨著計(jì)算機(jī)、全站儀、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分(RTK)及數(shù)字化測圖軟件應(yīng)用的普及，地形圖成圖方法正逐步由傳統(tǒng)的平板測圖向數(shù)字化測圖方向發(fā)展。作為反映測繪技術(shù)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，數(shù)字化測圖目前已占據(jù)大部分地形圖測繪市場，成為應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最普及的現(xiàn)代測繪新技術(shù)。
近年來，地理信息系統(tǒng)(GIS)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展對(duì)測繪保障能力和服務(wù)水平提出了更高的要求，地形圖測繪呈現(xiàn)出新的活力。數(shù)字測圖除了要滿足測繪部門地形圖輸出使用外，還要為其他專業(yè)部門提供GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且現(xiàn)已成為基礎(chǔ)地理空間框架最主要的數(shù)據(jù)源�；诖�，本書在充分吸收傳統(tǒng)教材內(nèi)容體系的基礎(chǔ)上，對(duì)地形圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、建立等內(nèi)容加以補(bǔ)充和完善，從測繪產(chǎn)品應(yīng)用的角度構(gòu)建完整的技術(shù)體系。本書在編寫過程中，緊密圍繞高等院校應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)，在廣泛調(diào)研和征求各參編人員意見的基礎(chǔ)上，本著科學(xué)、實(shí)用、先進(jìn)的編寫指導(dǎo)思想，優(yōu)化重組了知識(shí)結(jié)構(gòu)，突出了能力培養(yǎng)和技能訓(xùn)練。全書以大比例尺地面數(shù)字測圖的作業(yè)過程為主線，教材內(nèi)容力求做到簡明扼要、深入淺出，貼近生產(chǎn)實(shí)際。
全書共分12章，第1、2章是概述和數(shù)字測圖作業(yè)模式及軟硬件環(huán)境，屬于預(yù)備知識(shí)；第3～6章是數(shù)字測圖外業(yè)數(shù)據(jù)采集部分，重點(diǎn)論述全站儀、RTK碎部測量的實(shí)施方法；第7、8章是地形圖數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)預(yù)處理與入庫，重點(diǎn)論述地形圖數(shù)據(jù)庫的建立；第9～11章是數(shù)字測圖內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理部分，重點(diǎn)論述計(jì)算機(jī)繪圖原理及數(shù)字地形圖的輸出；第12章是數(shù)字地形圖的具體應(yīng)用。邊志華(鄭州測繪學(xué)校)參與了第2章和第3章的編寫工作，黃誠義(國家海洋局北海海洋工程勘察研究院)、邵春麗(青島勘察測繪研究院)參與了第4章的編寫工作，艾波(山東科技大學(xué))、邊志華(鄭州測繪學(xué)校)參與了第5章和第6章的編寫工作，唐旭(武漢大學(xué))參與了第9章和第10章的編寫工作，湯青慧、于水(青島理工大學(xué))參與編寫了全書各章內(nèi)容，并負(fù)責(zé)最后統(tǒng)稿。
本書由青島理工大學(xué)朱珊教授審定，提出了許多富有建設(shè)性的寶貴意見，在此表示衷心感謝。由于作者編寫水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，書中錯(cuò)誤和不妥之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
編 者
第1章 數(shù)字測圖概述1
1.1 數(shù)字測圖的概念及特點(diǎn)2
1.1.1 數(shù)字測圖的概念2
1.1.2 數(shù)字測圖的特點(diǎn)3
1.2 數(shù)字測圖的基本過程4
1.2.1 數(shù)據(jù)采集4
1.2.2 數(shù)據(jù)處理4
1.2.3 數(shù)據(jù)輸出5
1.3 數(shù)字測圖的發(fā)展與展望5
1.3.1 數(shù)字測圖的發(fā)展歷程5
1.3.2 數(shù)字測圖的發(fā)展趨勢6
思考題8
第2章 數(shù)字測圖系統(tǒng)的組成
及作業(yè)模式9
2.1 數(shù)字測圖的硬件系統(tǒng)10
2.1.1 全站儀10
2.1.2 GPS接收機(jī)17
2.1.3 電子手簿20
2.1.4 數(shù)控繪圖儀21
2.2 數(shù)字測圖的軟件系統(tǒng)22
2.3 數(shù)字測圖常規(guī)作業(yè)模式27
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——全站儀的認(rèn)識(shí)與操作28
思考題30
第3章 數(shù)字測圖的準(zhǔn)備工作31
3.1 數(shù)字測圖工作的前期準(zhǔn)備32
3.1.1 圖根控制測量32
3.1.2 儀器器材與資料準(zhǔn)備36
3.1.3 測區(qū)劃分36
3.1.4 人員配備37
3.2 大比例尺數(shù)字地面測圖的技術(shù)設(shè)計(jì)38
3.2.1 概述38
3.2.2 技術(shù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容38
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——GPS圖根控制測量39
思考題40
第4章 碎部測量41
4.1 碎部點(diǎn)的選擇42
4.1.1 地物點(diǎn)的選擇及地物輪廓線
的形成42
4.1.2 地貌特征點(diǎn)的選擇42
4.2 碎部點(diǎn)的測算方法及數(shù)學(xué)原理43
4.2.1 全儀器法43
4.2.2 半儀器法(方向交會(huì)法)45
4.2.3 勘丈法47
4.2.4 計(jì)算法50
4.3 地物和地貌測繪53
4.3.1 地物測繪53
4.3.2 地貌測繪54
4.4 地形圖測繪的綜合取舍56
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——經(jīng)緯儀測繪法59
思考題60
第5章 全站儀野外數(shù)據(jù)采集63
5.1 草圖法64
5.1.1 草圖法概述64
5.1.2 草圖法野外數(shù)據(jù)采集步驟64
5.1.3 草圖繪制66
5.2 編碼法67
5.2.1 數(shù)據(jù)編碼概述67
5.2.2 數(shù)據(jù)編碼方案67
5.2.3 圖形信息碼的輸入74
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——草圖法野外數(shù)據(jù)采集76
思考題77
第6章 GPS RTK野外數(shù)據(jù)采集79
6.1 概述80
6.1.1 GPS RTK定位概念80
6.1.2 GPS RTK定位系統(tǒng)的組成81
6.2 GPS RTK測量基本原理82
6.2.1 基準(zhǔn)站的觀測點(diǎn)位選擇和系統(tǒng)設(shè)置82
6.2.2 流動(dòng)站GPS的設(shè)置及定位原理83
6.2.3 中繼站電臺(tái)的設(shè)立84
6.3 GPS RTK測量操作流程85
6.3.1 建立新工作項(xiàng)目85
6.3.2 對(duì)工作項(xiàng)目進(jìn)行配置88
6.3.3 配置RTK基準(zhǔn)站89
6.3.4 配置RTK流動(dòng)站91
6.3.5 點(diǎn)測量92
6.3.6 點(diǎn)校正93
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——GPS RTK地形測量95
思考題96
第7章 大比例尺矢量地形圖
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)97
7.1 數(shù)據(jù)庫技術(shù)及其發(fā)展98
7.2 地形圖數(shù)據(jù)庫及其特點(diǎn)99
7.3 地形圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)100
7.3.1 用戶需求分析100
7.3.2 地形圖要素的分層設(shè)計(jì)101
7.3.3 地形圖要素?cái)?shù)據(jù)字典的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)102
7.3.4 地形圖符號(hào)庫的設(shè)計(jì)103
7.3.5 地形圖元數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)107
7.3.6 地形圖數(shù)據(jù)庫的功能設(shè)計(jì)108
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——基于ArcGIS的城市空間
數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)109
思考題110
第8章 矢量地形數(shù)據(jù)處理與入庫111
8.1 地形圖數(shù)據(jù)入庫前的質(zhì)量檢查112
8.1.1 入庫數(shù)據(jù)質(zhì)量要求112
8.1.2 入庫地形數(shù)據(jù)檢查與預(yù)處理113
8.2 地形圖數(shù)據(jù)入庫的常用方法114
8.3 入庫地形圖數(shù)據(jù)的后處理115
8.3.1 跨圖幅地形圖線、面要素的合并115
8.3.2 唯一代碼編制115
8.3.3 入庫數(shù)據(jù)檢查116
8.4 地形圖數(shù)據(jù)歸檔116
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——基于南方CASS的全要素
地形圖數(shù)據(jù)入庫整理116
思考題117
第9章 計(jì)算機(jī)繪圖原理119
9.1 基本圖形的繪制120
9.1.1 直線120
9.1.2 圓122
9.1.3 字符的生成123
9.1.4 圖形裁剪125
9.2 地物符號(hào)的自動(dòng)繪制127
9.2.1 獨(dú)立符號(hào)的自動(dòng)繪制127
9.2.2 線狀符號(hào)的自動(dòng)繪制128
9.2.3 面狀符號(hào)的自動(dòng)繪制130
9.3 等高線的自動(dòng)繪制132
9.3.1 距離加權(quán)平均法求格網(wǎng)點(diǎn)高程133
9.3.2 三角形網(wǎng)的連接133
9.3.3 等高線點(diǎn)的尋找134
9.3.4 在網(wǎng)格上等高線點(diǎn)的追蹤136
9.3.5 三角形網(wǎng)上等高線點(diǎn)的追蹤137
9.3.6 等高線的光滑137
9.4 圖形顯示的分層處理138
9.4.1 層的概念138
9.4.2 圖形分層顯示方法138
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——三角網(wǎng)法自動(dòng)繪制等高線139
思考題139
第10章 數(shù)字測圖內(nèi)業(yè)成圖141
10.1 地形圖基本知識(shí)142
10.1.1 地形圖的比例尺142
10.1.2 地形圖的分幅和編號(hào)143
10.1.3 地形圖圖外注記144
10.1.4 地形圖圖示147
10.2 數(shù)字地形圖繪制155
10.2.1 數(shù)據(jù)通信155
10.2.2 數(shù)字地形圖成圖模式160
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——“點(diǎn)號(hào)定位”地形圖成圖170
思考題171
第11章 電子平板法測圖173
11.1 概述174
11.2 CASS電子平板測圖系統(tǒng)174
11.2.1 錄入測區(qū)的已知坐標(biāo)174
11.2.2 安置儀器175
11.2.3 定顯示區(qū)176
11.2.4 測站準(zhǔn)備工作176
11.2.5 實(shí)際測圖操作177
11.3 SV300電子平板測圖系統(tǒng)180
11.3.1 作業(yè)準(zhǔn)備180
11.3.2 作業(yè)流程181
11.3.3 作業(yè)方法183
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——CASS電子平板測圖186
思考題186
第12章 數(shù)字地形圖的應(yīng)用187
12.1 數(shù)字地形圖的工程應(yīng)用188
12.1.1 基本幾何要素查詢188
12.1.2 土方量計(jì)算190
12.1.3 斷面圖的繪制195
12.1.4 其他應(yīng)用197
12.2 數(shù)字地面模型的建立及應(yīng)用201
12.2.1 數(shù)字地面模型的建立201
12.2.2 數(shù)字地面模型的應(yīng)用205
實(shí)訓(xùn)任務(wù)——基于數(shù)字地形圖進(jìn)行
工程土方量計(jì)算206
思考題207
附錄 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及資料209
附錄1 1∶500、1∶1000、1∶2000
外業(yè)數(shù)字測圖技術(shù)規(guī)程
(GB\T 14912—2005)210
附錄2 1:500數(shù)字化地形圖測繪技術(shù)
設(shè)計(jì)書227
附錄3 GPS RTK測量技術(shù)規(guī)程233
附錄4 數(shù)字地形圖產(chǎn)品基本要求
(GB/T 17278—2009)244
參考文獻(xiàn)255
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