南方CASS绘制地形图等高线的研究分析.doc

南方CASS绘制地形图等高线的研究分析摘要本文主要是介绍了用南方CASS绘图软件绘制地形图中等高线的绘图方法，以及在绘图等高线时注意的事项。南方CASS软件绘制地形图，等高线时处于理想状态。由于具体的测区的地形地貌的不同，在用软件绘制等高线时会出现诸多变形、不合实际的地形地貌的现象。如何去解决这些问题，有如何去绘制更加美观，符合实际的的地形等高线时本文的研究重点。关键词：地形图 等高线 南方CASS 地形地貌ABSTRACTThis article mainly introduced the south CASS mapping software drawing method of mapping contour in the topographic map, as well as precautions when drawing the contour。When the south CASS software mapping topographic map, contour in the ideal state。due to the different specific test area topography and geomorphology in the software are used to draw contour lines will appear when a lot of deformation out actual landform phenomenon。How to solve these problems, how to draw more beautiful, in accordance with the actual in this paper, the research focus of terrain contour。Key world: topographic map isohypse line South CASS landform 目录第1章绪论11.1引言21.2研究的目的4第2章城市测绘工程相关理论基础82.1工程测量相关理论82.2 GPS测量工程10第3章测绘工程中RTK作业系统的相关内容243.1 RTK测量概述243.2GPSRTK测量34第4章具体测绘工程方案实施及相关分析464.1测区概况及测绘作业实施494.2对相关数据的比较分析50第5章 结论与展望60参考文献63第1章绪论1.1引言信息时代的特征赋予城市建设以新的理念、实现手段和实施方法。城市建设应积极吸收融合现代技术，为更快更准确地制定规划做出贡献。近年来，测绘技术的发展和应用，为信息时代的城市规划建设创造了有利的条件，特别的3S技术在城市规划建设中的综合运用。信息时代的城市规划和建设是建立在数字城市基础上的城市规划建设，现代测绘技术与传统测绘手段的结合必然在城市规划和建设中发挥重要的作用。GPS网络RTK定位是近几年发展起来的一种高精度的GPS定位技术，它利用多个基准站构成一个基准站网，然后借助广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分GPS中的基本原理和方法来消除或削弱各种GPS测量误差对流动站的影响，从而达到增加流动站与基准站间的距离和提高定位结果精度的目的。与常规RTK相比，该方法具有覆盖面广，定位精度高，可靠性强，可实时提供厘米级定位等优点，其应用前景广阔，是目前GPS界研究的热点。1.2研究的目的 测绘工程主要研究在工程建设和自然资源开发各个阶段所进行的地形及工程有关的信息的采集和处理、工程的施工放样及设备安装、变形监测分析和预报等的理论、技术和方法，以及研究对与测量和工程有关的信息进行管理和使用。它是测绘学在国民经济建设和国防建设中的直接应用。测绘工程是城市建设和发展的重要技术保障，是为城市建设的规划、设计、施工和经营管理等进行的测量工作。城市测绘是城市建设和发展的重要技术保障，城市测绘包括城市基本地形测绘、城市地籍测绘和城市房产测绘等。当代城市建设和管理的高效运行要求城市测绘注重各项工作的融合和连续，这也是数字城市建设的需要。第2章城市测绘工程相关理论基础城市测绘工程包括城市基础地形测绘、地籍测绘、房产测绘等，城市测绘是城市建设和发展的重要技术保障，是为城市建设的规划、设计、施工和经营管理等进行测量工作。2.1工程测量相关理论 在各种工程建设的勘察设计、施工建设和运营管理各阶段所进行的各种测量工作。工程测量可分为工业与民用建设测量、铁路测量、公路测量、桥梁测量、隧道与地下工程测量、矿山测量、水利地下工程测量等。2.1.1工程测量的任务 工程测量的任务包括工程控制网建立、工程地形图测绘、施工放样定位、竣工测量以及变形测量等。在勘察设计阶段测绘大比例尺地形图，在施工阶段建立施工控制网和设计目标的位置放样，在运营管理阶段进行竣工测量和建筑物的变形观测。2.1.2工程控制网建立 工程控制网为在工程建设范围内提供统一的坐标、高程基准和控制测量误差的积累。（1）控制测量概述 测量工作必须遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的原则，以避免误差累积，保证测量精度。控制测量的目的是以较高的精度测定地面上一系列控制点的平面位置和高程，为地形测量和各种工程测量提供依据。控制测量又分为平面控制测量和高程控制测量。平面控制测量确定控制点的平面位置；高程控制测量确定控制点的高程。由控制点所构成的几何图形称为控制网，控制网又分为平面控制网和高程控制网。（2）测量控制网的分类：按范围和用途，测量控制网可以分为3大类：全球控制网、国家控制网和工程控制网。全球控制网：由国际组织在全球范围内建立的大地测量参考框架。主要用于确定、研究地球的形状、大小及其运动变化，确定和研究地球的板块运动等。国家控制网：是由各国测绘部门建立的区域性大地测量框架。主要是：提供全国范围内的统一测量坐标系；确保国家基本图的测绘与更新；满足大比例尺测图的精度要求；为精密确定地面点的位置提供已知点及其在特定坐下的坐标。工程控制网：是工程项目的空间位置参考框架，是针对某项具体工程建设测图、施工或管理的需要，在一定区域内布设的平面和高程控制网。2.1.3控制测量的方法 控制测量的方法主要有3种：交会测量、导线测量、三角测量。导线测量示图如图2.1所示。图2.1导线测量示意图2.2 GPS测量工程2.2.1工程控制网的分类（1）按用途分为：测图控制网、施工（测量）控制网、变形监测网、安装（测量）控制网、精密工程控制网等；（2）按网形分为：三角网、导线网、混合网、方格网；（3）按施测方法分为：测角网、测边网、边角网、GPS网；2.2.2工程控制网的质量准则（1）精度准则：精度准则包括总体精度、点位精度、相对点位精度、未知数函数的精度等，反映网的精度。（2）可靠性准则（可靠性、可靠性准则）：可靠性：指发现观测值粗差能力（内部可靠性）和抵抗观测值粗差对平差结果影响的能力（外部可靠性）。（3）灵敏度准则（灵敏度）：灵敏度准则仅对变形监测网而言，是在某一方向上网点精度的反映，网的灵敏度越高，要求观测值的精度也越高。（4）费用准则：费用准则有两个原则，费用一定，网的质量最好；网的质量满足要求，费用最小。2.2.3工程测量平面控制网的布设方案（1）测图控制网的布设：为工程建设的规划设计而进行的测图工作，根据测区面积的大小、测图比例尺的不同，对于测图的要求也各有不同。各个等级的控制网都有可能作为测区的首级控制。根据工程测量规范的规定：测图平面控制网的等级划分，卫星定位测量控制网依次为：二、三、四等和一、二级，导线及导线网依次为三、四等和一、二、三级，三角形网依次为二、三、四等和一、二级。目前，已不再有纯粹的测角三角网，首级控制一般采用GPS网，其平均边长和精度参照三角网的技术要求。在我国目前测距仪使用较普遍的情况下，电磁波测距导线已上升为比较重要的地位。（2）施工控制网的布设施工控制网的精度一般应高于测图控制网。施工控制网的布设应根据总平面图设计和施工地区的地形条件来确定。对于起伏较大的山岭地区（如水利枢纽）及跨江河的工程（如大桥），过去一般采用三角测量（或边角测量）的方法建网；对于地形平坦但通视比较困难的地区，例如扩建或改建的工业场地，多采用导线网；而对于建筑物多为矩形且布置比较规矩和密集的工业场地，可布设成规矩的建筑方格网。现在大多数已为GPS网。对于高精度的施工控制网，可将GPS网与地面边角网或导线网结合，使二者的优势互补。（5）全野外测绘方法 传统地形测量（图解法测图或称模拟法测图）：常采用平板仪、水准仪或经纬仪、测距仪或皮尺、钢尺等工具测量。 数字测图（解析法测图）：采用全站仪等测量仪器、电子手簿、计算机、绘图仪、相应软件。又可分为：全站仪数字测图和基于GPS的数字测图数字测图的模式（方法）：平板测量数字化模式、数字测记模式、采集调绘模式、电子平板测绘模式、遥控电子平板模式及内外无缝作业模式等。第3章测绘工程中RTK作业系统的相关内容 在实际测量工程中传统的作业方式已逐渐不能满足工程的需要，随着GPS技术的快速发展，RTK测量技术也日益成熟，并逐步在测绘中得到应用。RTK测量技术因其精度高、实时性和高效性，使得其在工程测量中的应用越来越广。3.1 RTK测量概述GPS测量技术经历了静态测量、快速静态测量等发展过程。目前厘米级实时RTK技术已被广泛接受，并应用于测绘工作实践中。由于用RTK技术进行外业勘测，不仅可以随时测量任意点的三维坐标，提高了工作效率，彻底摆脱后处理的负担，尤其在地理环境恶劣的深山峡谷中，更显示其快速、实时，易操作等优点。3.1.1 GPS RTK技术的原理GPS RTK（Real time kinematic）实时动态定位技术是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术，它利用2台或2台以上的GPS接收机同时接收卫星信号，其中1台安置在已知坐标点上作为基准站，其它作为移动站。在RTK作业模式下基准站移动站保持同时跟踪至少5颗以上的卫星，基准站不断地对可见卫星进行观测，并把带有已知点位置的数据，借助电台将其观测值坐标信息，发送给移动站接收机，移动站接收机将自己采集的GPS观测值数据和接收来自基准站的数据，组成差分观测值进行实时处理，求得三维坐标。由于RTK技术受外界条件的影响和限制较小，只要满足其基本的工作条件，它就能快速的、高精度地定位作业，使测量工作变得更轻松。同时，由于无需人工干预，减少了人为误差，保证了作业精度。GPS测量技术经过了静态测量、快速静态测量等发展，目前厘米级实时RTK技术已被广泛接受，并应用于各种测绘生产中。GPS RTK测量虽然有很多优越性，但也有其局限性，作业过程中，要充分考虑各种因素的影响，如观测死角、卫星个数、磁场干扰，以及人为操作不合理等。3.1.2 RTK在地形测绘中的优点RTK在地形测图中除了具有GPS全天侯、不受通视条件限制等优点外，与传统的测图方法相比还有以下优点：（1）不需建立图根控制，可节省大量的时间、人力和财力。（2）有RTK测图，人员少、速度快、效率高。传统的测图方法需要4-5天才能进行作业，而RTK流动站只需1人最多2人即可进行，如果几个流动站同时作业，则可大大加快测图进度，提高工作效率。（3）精度高。用RTK测图其点位误差不积累、不传播，测图精度相当于传统测图法的图根点精度。 采用RTK与全站仪联合进行数字化测图，它不仅可以减少作业人员和作业工序，而且可以提高采集数据的速度和质量，从而有效地提高了工作效率。因此，它是一种行之有效的测图方法。3.2 GPS RTK测量3.2.1临时基站RTK测量 GPS RTK测量过程一般包括：基准站选择和设置、流动站设置、中继站的设立等。（1）基准站的观测点位选择和系统设置 基准站的观测点位选择。GPSRTK定位的数据处理过程是基准站和流动站之间的单基线处理过程，基准站和流动站的观测数据质量好坏、无线电的信号传播质量好坏对定位结果的影响很大。野外工作时，测站位置的选择对观测数据质量、无线电传播影响很大。但是，流动站作业点只能由工作任务决定观测地点，所以基准站位置的选择非常重要。 基准站的系统设置。基准站的设置包括：建立项目和坐标系统管理、基准站电台频率的选择、GPS RTK工作方式的选择、基准站坐标输人、基准站工作启动等。（2）流动站G P S的设置 流动站GPS的设置包括：建立项目和坐标系统管理、流动站电台频率的选择、有关坐标的输人、GPS RTK工作方式的选择、流动站RTK工作启动、使用RTK流动站测量地形点等。-22-（3）中继站电台的设立由于工作环境的复杂性，基准站和流动站之间往往无法避免障碍物对电台通信的影响，这时中继站电台可以起到比较好的补救作用：一是它可以接收来自基准站的信号，又可以将其发送出去供流动站使用；二是中继站电台只转发信号，不必安排在已知点上，完全可以按需要随时任意安排位置。3.2.2 GPS测量数据处理外业观测数据质量检核主要有以下内容：数据剔除率同一时段内观测值的数据剔除率，不应超过10。复测基线的长度差C、D级网基线处理和B级网外业预处理后，若某基线向量被多次重复，则任意两个基线长度之差ds应满足规范要求。单点观测模式不同点间不进行重复基线、同步环和异步环的数据检验，但同一点间不同时段的基线数据（与连续运行站网）长度较差，两两比较也应满足上式。第4章具体测绘工程方案实施及相关分析4.1测区概况及测绘作业的实施4.1.1工程概况泉州市作为福建省3大沿海城市之一，依托其独特的地理及经济区位优势，正在向瑞代化城市发展。面对充满机遇而又富有挑战的21世纪，泉州已经确定了新的中长期发展目标。随着开发开放，近年来经济发展更为迅猛。城市建设的战略重点要从以市区为主，逐步转向以市区为中心，以沿海为两翼，以交通走廊为主轴的发展战略。根据上述指导思想，泉州对外交通的发展规划主要为港口、铁路、公路及航空，泉州内部交通的发展规划主要为道路网建设。泉州市北峰-丰州组团详细控制规划图如图4.1所示。 图4.1泉州市北峰-丰州组团详细控制规划 随着福厦铁路工程的建设，北峰片区的规划已基本完成，为了配合福厦铁路的建设，必须按新规划加快实施建设部分道路等基础设施项目，以满足客货交通的需求。泉州高铁新火车站及交通枢纽效果图见图4.2。 图4.2泉州高铁新火车站及交通枢纽效果图 北峰-丰州组团位于泉州古城西北侧，北靠清源山脉，西南朝晋江，西临九日山庙下，由北峰、清源街道办事处和丰州镇部分组成。分区规划的控制区总面积为31平方公里，建设用地范围为19.82平方公里，人口规模为16万人。4.1.2测区大致测绘范围 测区大致为和陵地混杂的地形，测区中分布道路、企业、居民村落和田地以及沟渠等。4.1.3已有资料分析及利用 （1）福建省测绘局于2004年施测的全省C级GPS控制网点，可作为本项目平面控制点起算数据。在测区附近的其它可满足测图控制要求的高等级控制点也可以使用。 （2）经三等水准联测的C级GPS控制网点的高程和经福建全省（似）大地水准面精化内插得到的GPS控制点高程值，可以作为本项目高程控制起算使用。在测区附近的其它水准点也可以使用。 （3）福建省测绘局现有的1：1万地形图可以作为本项目作业计划、图幅分幅等使用。4.1.4作业方法 本次1:500比例尺地形图测制采用全野外数字化测量方法，测量时应符合规范、福建省技术规定及本设计书的有关要求。4.1.5主要技术指标（1）坐标系统 平面坐标系统统一采用1954北京坐标系，高斯-克吕格投影，按3度分带，中央子午线为120度。高程系统采用1985国家高程基准。 （2）成图比例尺1:500，基本等高距为0.5米。 （3）成图规格及数据格式:数据格式为Autocad 2004下的*.dwg；成图规格按50cm×50cm正方形分幅；图幅编号：按福建省技术规定的要求进行编号。（4）精度要求： 地形图平面精度要求:图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差与邻近地物点中误差，应符合表4.1的规定。表4.1图上地物点点位中误差与间距中误差（图上mm）注：森林隐蔽等特殊困难地区，可按表1中规定值放宽50。-35- 地形图高程精度要求地形图高程精度以等高线插求点的高程中误差来衡量，等高线插求点相对于邻近图根点的高程中误差，应符合表4.2的规定。表4.2等高线插求点的高程中误差注：森林隐蔽等特殊困难地区，可按表2中规定值放宽50。（5）图上高程点取位：0.01米。4.1.6生产各工序要求（1）首级控制测量 首级控制测量采用GPS测量的方式进行，以C级GPS控制点或其它可满足测图控制要求的高等级控制点为起算点与检测点，每个GPS点应至少有一个通视方向。首级控制点按E级GPS要求进行静态观测和平差。 GPS控制点标石埋设：建筑物顶上的，按规范附录C图C.2.3执行；土质地面的，按附录C图C.3.1执行；位于水泥和沥青路面的，使用刻有“GPS”字样的不锈钢标志，中心标志四周加刻20cm×20cm边框。 GPS点号选用“H0”加流水号表示，如：H001。在测区范围内不允许出现重号。 观测要求：GPS/RTK作业基本规定见表4.3。表4.3 GPS/RTK作业基本规定平差计算 E级GPS控制网内业平差计算使用GPS随机解算软件进行基线解算和网平差计算；平差计算时首先先在WGS-84坐标系统下进行无约束平差，在确定的有效观测量的基础上，利用已知点坐标和高程进行三维约束平差。平差计算各项指标应符合全球定位系统(GPS)测量规范相应要求。高程测量 首级控制点高程计算可采用GPS大地高结合福建省全省（似）大地水准面精化成果进行求算，也可采用GPS拟合高程。取位：边长和坐标取至0.001m，高程取至0.001m。（2）图根控制测量 在测区首级控制基础上，可以采用图根一、二级光电测距图根导线进行加密，也可采用在高等级控制点上直接利用全站仪或GPSRTK测出图根点坐标的方法进行图根控制工作。 图根点的密度以满足测图需要为准，1:500比例尺地形图每幅图埋设1个图根埋石点，埋石点要均匀分布，埋石点应与同幅的另一个埋石点通视，每幅图的图根点总数应不少于4个。位于土质地面的一般图根点埋设标志是使用木桩铁钉中心标志；位于水泥和沥青路面的一般图根点埋设标志是使用水泥钉标志；一般图根点周边用红漆绘出10cm×10cm方框及点号。位于土质地面的图根点埋石点使用预制混凝土标石或现场浇灌（规格按福建省技术规定第4.4.1.3条）予以埋设；位于水泥和沥青路面的图根点埋石点是使用特制铆钉作为中心标志外加刻15cm×15cm的边框予以埋设。图根点编号，采取测区所在镇名汉语拼音的第一个字母加流水号(001999)表示，如TL003。 图根导线平面测量：水平角观测使用不低于DJ6级的经纬仪或全站仪，按方向观测法观测；边长测量用不低于级的光电测距仪或全站仪，实测边长一测回。一级图根导线测定边长时，须测定仪器常数、棱镜常数等边长改正参数。上述参数可在电子手簿中记录，也可直接在全站仪中进行设置并改正(应有说明)。 图根导线高程测量以首级控制点高程为起算点，采用红外测距高程导线进行，精度等级按等外水准执行。 图根导线观测的其余技术要求按福建省技术规定第4.4条执行。 图根导线平差采用队自编并经过评测的导线平差软件系统进行平差计算。 取位：边长和坐标取至0.001m，高程取至0.01m。（3）全数字化测量 数字化测量采用全站仪极坐标法进行。测绘内容及取舍，除按照规范第四章第五节、第六节以及福建省技术规定第6条执行，符号按图式相应符号表示外，还应遵守下列规定： 测图最大视距不宜大于160m，无棱镜仪器最大视距不得大于60m。 地形图上高程点注记：图根点高程注记至0.001m，碎部点高程注记至0.01m。（4）要素表示特别要求 要特别注意表示庙宇、祠堂（祖厝）、土地庙等，有名称的应注记名称。 村、社区居委会位置要准确注记。 农村古树名木、园林绿化苗圃要表示。 地下光缆要施测。 房屋建筑结构分类标准见福建省技术规定附录B。4.1.7最终成图要求（1）最终成图数据分层及颜色为软件默认分层和默认颜色。（2）注意事项:图上等高线与各类地物要素相交、叠加时，应断开。数字编辑成图的图形符号应符合图式规定要求，同时应注意各地物之间的相应关系，使图面完全合理。数据编辑时，对各图形的编辑应充分利用作图辅助工具及目标捕捉方式等功能进行作业。图内各种线划和符号应准确、统一，图面清晰，线条光滑；房角线垂直方正；线与线接头尽量封闭，无出头、断头或不到边的情况。保证图面、层码、高程值一致。且图上各种符号间最小间隔为0.2mm。在注记时，注记位置应选取恰当，文字、数字注记无误，不压盖重要地物。电力线均连线编辑表示。图内各种比高注记大于0.5m的要表示，反之则不表示。当比高小于1.5m时，比高注至0.01m；当比高大于1.5m时，比高注至0.1m。数据编辑时，应注意注记压盖问题，以免影响图面的清晰。-38-本次全野外测图数据采集软件为cass7.1。图廓整饰：出版机关注“泉州市房地产测绘队”。图外左下角注记：2×××年××月××成图。1954北京坐标系，中央子午线为×××°。1985国家高程基准，等高距为0.5米。1996年版图式。图外右下角注记：测量员：×××绘图员：×××（采用作业员名字，不采用软件名称）检查员：×××图外南面中间注记：1：500站前大道项目测绘局部成果图如图4.3所示。图4.3站前大道项目测绘局部成果图4.2对相关施测数据的比较分析 RTK测量坐标与已知坐标比较表、RTK测量高程与已知点水准高程比较表、RTK测量高程与已知点水准高程比较表分别见表4.4、表4.5和表4.6。表4.4 RTK测量坐标与已知坐标比较表表4.5 RTK测量高程与已知点水准高程比较表表4.6 RTK测量高程与已知点水准高程比较表 第5章结论与展望5.1小结 目前，我国国民经济快速增长，各项重大工程建设蓬勃开展，为工程测量发展带来了严峻的挑战的同时也提供良好的机遇。伴随着测绘新技术的不断进步，现代工程测量必将朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展，其发展特点可概括为精确、可靠、快速、简便、连续、动态、遥测、实时等特点。 随着科学技术的不断发展，测绘技术也在不断的革新之中，只有不断改进技术设计方法，适应当代科学技术发展，才能有效地指导、控制测绘工程的实施和质量。 测绘技术的发展不断为城市规划建设测量提供新的数据来源和技术手段。传统测绘技术逐渐被现代测绘技术所取代，并成为现代测绘技术的补充手段。随着我国经济水平的不断发展，工业化和城镇化水平的提高，大量人口、机动车、交通、基础设施、居民生活等诸多问题给城市可持续发展带来巨大挑战，要控制和解决这些问题，城市规划和建设必须充分利用不断发展的信息技术，推动城市规划和建设的合理性和科学性，总而言之，城市规划和建设要启动，测绘须先行。参考文献1中华人民共和国国家标准.GB 50026-1993工程测量规范S.中国标准出版社，1993.2中华人民共和国国家标准.GB/T 17986.1-2000,房产测量规范S.中国标准出版社，2000.3中华人民共和国国家标准.GB/T 17986.2-2000,房产测量规范S.中国标准出版社，2000.4中华人民共和国国家标准.GB/T 17942-2000,国家三角测量规范S.中国标准出版社，2000.5中华人民共和国国家标准.CH5002-1994,地籍测绘规范S.测绘出版社，1994.6中华人民共和国国家标准.GB/T18314-2001,全球定位系统(GPS)测量规范S中国标准出版社，2001.7徐绍铨，张华海，杨志强，等GPS卫星测量原理与应用M武汉测绘科技大学出版社，1998.8汤国安,赵牡丹.地理信息系统M.北京:科学出版社,2000.致 谢光阴似箭，一转眼我已毕业在即，首先我要感谢中国地质大学给我提供深造的机会，让我亲身体会中国地质大学的良好学习、科研氛围。在本科论文完成之际，请允许我向支持、帮助和鼓励我的老师、同学、家人和朋友们表示最诚挚的谢意！首先，特别感谢我的恩师张俊丽老师，我的论文是在张老师的精心指导下完成。从论文的选题、开题、文章结构的构筑、修改、定稿的过程中，都得到张老师的细心指导与提携，张老师为我提供了大量详实的资料，不厌其烦地提出许多有益的修改意见。恩师严谨治学的作风和诲人不倦的态度将是我一生学习的楷模。在此谨向我最敬重的恩师致以最诚挚的谢意！其次，要感谢我的工作单位泉州市北峰-丰州组团指挥部给我提供的基础资料的支持和帮助。最后感谢我的家人、亲人和朋友们，在我漫长的求学之路上，他们给我的永远鼓励和支持，祝愿他们身体健康，幸福快乐。