野外地形數據的采集與處理本章主要內容：野外數據采集的原理。野外數據采集的儀器。地形編碼。野外數據采集的方法。野外數據采集原理地形點的信息描述要實現數字測圖的計算機軟件自動處理（自動識別、自動檢索、自動連接、自動調用圖示符號），自動繪地形圖，必須給出點位信息和繪圖信息。

點位信息包括3類：測點的三維坐標用儀器在外業測量中得到的，以X,Y,Z三維坐標表示，測點時要標明點號，其和點的坐標一一對應。測點的屬性表明是什么點，如地貌點，地物點，有什么特征。其用地形編碼表示。測點的連接關系根據連接關系可將相關的點連成一個地物。一般用連接點和連接線形表示。地形編碼野外數據采集僅用全站儀或其它大地測量儀器測定碎部點的位置（坐標）是不能滿足計算機自動成圖要求的，還必須將地物點的連接關系和地物屬性信息（地物類別等）記錄下來。

概念

一般用按一定規則構成的符號串來表示地物屬性和連接關系等信息，這種有一定規則的符號串稱為數據編碼。編碼應遵循的原則

(1)符合國標圖式分類，符合地形圖繪圖規則；

(2)簡練，便于操作和記憶，比較符合測量員的習慣；

(3)便于計算機處理；

(4)便于GIS等軟件的使用；（5）要有系統性、科學性和可擴充性。常見的編碼方法三位整數編碼方法按照《1：5001：10001:2000地形圖圖式》，地形要素分為10大類：（1）測量控制點（2）居民地 （3）工礦企業建筑物和公共設施

（4）獨立地物

（5）道路及附屬設施 （6）管線及坩柵 （7）水系及附屬設施 （8）境界 （9）地貌及土質 （10）植被

設計時第一位為類別號，代表上述10大類；第二、三位位順序號，即地物符號在某大類中的序號。如105，1為第一大類，即控制點，05為圖式符號順序為5的控制點即是導線點；106為圖根控制點。如201，為居民地類的一般房屋中的混凝土房屋。這樣每一大類中的符號編碼不能多于99個。三位編碼的優點位數少，簡單，便于記憶和輸入；按圖式符號分類，符合測圖習慣；與圖式符號一一對應，編碼就帶有圖形信息；計算機可自動識別，自動繪圖。四位編碼 在三位編碼的基礎上進行擴充，即在一個編號下面進行細分幾種類型。如煙囪的編號為327，此編號下面還有三類：煙囪、煙道、架空煙道，如采用三位編碼，要按順序往下編，而采用四位編碼可編為3271、3272、3273。五位編碼 不按常規分類，把地物分成點和線、建筑物、圓形物、地面線狀地物、地上線狀地物及獨立符號等6類別，共104項，以三位整數和二位小數組成。整數的百分為取1－6，表示上述六個類別，十位和個位用于區分同類中不同的內容，二位小數用來進一步說明，表示地類的方向，樓層層數等。如編碼為202.01，百為是2，表示是建筑物，十位和個位是02表示是水閘，小數為是01，表示水流的方向為從閘的右側流向左側。七位數字編碼

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地物大類碼地物代碼地物順序碼測點順序碼 地物大類碼用來表示10類地物，用0－9表示；每一大類最多有99個符號，用兩位地物代碼表示，用0－99表示；考慮到每一測站上同一類地物有相同的，為了便于計算機識別，必須對同一測站上相同的地物進行編號，這就是地物順序碼，用兩位表示就夠了；對于面狀地物，同一地物又有很多測點，必須給每一個測點編號，用測點順序碼表示。8位編碼 前三位地物類別，如道路位2xx，202為柏油路，204為水泥路，211為土路；房屋為1xx，樓房為112，平房為121；同測區的地物類序號及同地物類的測點順序號，用兩位表示。如，表示測區第二幢樓房的第四個點；表示測區第一條公路的第七個點。

第八位表示與前一點的連接方式，本方案將各測點分為獨立點、斷點和連接點三種，分別用0、9和1－8十個數表示，即編碼的最后一位是0、9或1－8中的一位組成，分別表示獨立點、斷點和與前一點的連接方式。如12102037測區平房第二幢樓房第三號點方向向左。全要素編碼要求對每個碎部點都要進行詳細的說明。通常是由若干個十進制數組成。其中每一位數字都按層次分，都具有特定的含義。如某一碎部點的編碼為，各位數字的含義如下：第一位數字（2）表示：地形要素分類；第二、第三位數字（01）表示：地形要素次分類；第四、第五、第六位數字（015）表示：類序號；第七、第八位數字（03）表示：特征點序號。

目前國內應用較廣泛的地形信息編碼由三部分組成，碼長8位。12345678地形要素碼（3位）連接碼（4位）線型碼（1位）地形要素碼：用于標識碎部點的屬性。一般根據《地形圖圖式》中各符號的名稱和順序來設計。用3位表示，位于8位碼的前部，表示形式有三種：三位數字型、三位字符型和數字字符混合型。內碼示例0類：地貌特征點1類：測量控制點2類：居民地、工礦企業建筑物和公共設施3類：獨立地物4類：道路及附屬設施5類：管線與垣柵6類：水系及附屬設施7類：境界8類：地貌與土質9類：植被101三角點102小三角點105導線點106埋石圖根點108水準點001一般地形點002山脊點003山谷點004山頂點005鞍部點301紀念碑303塑像321水塔327路燈連接碼（4位）：描述某測點與另一測點之間的相互關系。線型碼（1位）：是對繪圖指令的進一步描述。一般用數字區分連線的形式。0—非連線，1—直線連接，2—曲線連接，3—圓弧連接等。路11121314測點號編碼…………43711000437121114371312343714131……..….拼音字母 該方案適用于袖珍計算機作記錄，如E500、Pc-1500，采用經緯儀＋測距儀方式測圖，全站儀不適用，如DLF表示獨立房屋，GT表示國鐵。“無編碼”系統 外業不要編碼，通過相應的符號圖標或菜單逐級索引，由系統內部轉換為編碼。這種方法雖然不用編碼，但每次都逐級搜索圖標，太繁瑣。連接信息連接信息可分解為連接點和連接線型。

當測點是獨立地物只要用地形編碼來表明它的屬性，即知道這個地物是什么，應該用什么樣的符號來表示。

如果測的是一個線狀或面狀地物這時需要明確本測點與哪個點相連，以什么線型相連，才能形成一個地物。所謂線型是指直線、曲線或圓弧線等。

在測圖過程中，連接信息一般很難在編碼中給定，而是在內業處理時通過參照外業觀測時繪的草圖交互的繪出，其中的連接線型一般用一位數字表示。例如1表示直線連接，2曲線連接，3為圓弧，0或空白表示獨立點。野外數據采集儀器（全站儀）定義 又稱全站型電子速測儀和電子全站儀或電子速測儀，把測距、測角和微處理機等部分結合起來形成一體，能夠自動控制測距、測角、自動計算水平距離、高差、坐標增量等的測繪儀器，同時可以自動顯示、記錄、存儲和數據輸出，由于它能自動完成一個測站上的全部測量工作，故稱為全站儀(TotalStation)。全站儀的特點”整體式“結構向”智能化“操作發展與大屏幕字符、數字顯示發展。自動改正軸系誤差，適應在單個度盤位置的高精度測角和測點。豐富的內存軟件功能和可編程發展。存儲卡與便攜式微機用于全站儀的數據采集使用時注意事項儀器要保持清潔。棱鏡應保持干凈。避免將儀器長時間暴曬在太陽下或置于封閉發熱的汽車中。旋轉制動及微動螺旋，或基座的腳螺旋時，應盡量使其處于中間位置。不要用有機溶劑清洗非金屬部分。高溫天氣時儀器必須撐傘作業。

全站儀測量系統全站儀：光、機、電一體化，集水平角、垂直角、距離、高差測量功能于一體組成部分：電源測角系統測距系統數據處理部分通訊接口存儲器顯示屏及鍵盤等

全站儀的用途角度測量距離測量高差測量三維坐標測量（計算）導線測量交會定點放樣測量等野外數據采集技術設計技術設計的內容：項目簡介測區概況設計技術依據測區已有資料及其分析控制測量方案設計數字化測圖設計：儀器設備與軟硬件選擇，野外數據采集方案，數據與圖象處理，地形圖繪制工作量統計、作業計劃和經費預算技術計劃（設計）的作用測繪工作是進行基本建設的先行步驟。技術計劃（勘察綱要）是為了保證測量工作在技術上合理、可靠，在經濟上節省人力、物力，有計劃有步驟地開展工作，同時便于上級檢查與指導，以保證及時提交精確的地形資料，滿足設計的需要。設計書的編寫依據根據上級下達的測量任務書和有關部門頒發的測量規范與細則，并依據所收集的資料，其中包括測區踏勘等資料來編制技術計劃。

在編制技術設計之前，應預先搜集并研究測區內及測區附近已有測量成果資料，扼要說明其測量單位、施測年代、等級、精度、比例尺、規范依據、范圍、平面和高程坐標系統、投影帶號、標石保存情況及可以利用的程度等。

測量任務書應明確工程項目或編號，設計階段以及測量目的，測區范圍（附圖）及工作量，對測量工作的主要技術要求和特殊要求，以及上繳資料的種類和日期等內容。測區坐標系統的使用平面坐標系統

國家坐標系統：當測區范圍較大，測區內或附近有國家控制點，國家坐標系統在測區的變形不超過規范的要求時，可使用國家坐標系統。

獨立坐標系統：當國家坐標系統在測區的變形超過規范的規定時，不論測區范圍大小都應采用獨立坐標系統。測區范圍較大時，應用國家點作為控制點，但應建立獨立坐標系統。

投影改正：當采用國家坐標系統時，應將實測的水平邊長投影至大地水準面，并歸化至高斯投影平面。高程系統

國家高程系統：應盡量采用國家高程系統，即1985國家高程基準或1956黃海高程系。利用原有水準點：對于擴建和改建的工程測圖，為保持兩次測圖的高程一致，可以利用原來的水準點高程。數據采集前的準備工作儀器、器材主要包括：全站儀、對講機、電子手簿或便攜機、備用電池、通訊電纜（若使用全站儀的內存或內插式記錄磁卡，不用此電纜）、花桿、反光棱鏡、皮尺或鋼尺等。全站儀、對講機應提前充電。在野外采集數據之前，通常要對測區進行“作業區”劃分。

在數據采集之前，最好提前將測區的全部已知成果輸入電子手簿或便攜機，以方便調用。注意事項測量工作的各生產過程（野外踏勘、選點、埋石、觀測等）中要盡量避免工傷事故以及減少儀器設備損壞，確保安全生產。測量人員要熟悉操作方法，執行安全規則，嚴格遵守規范細則，注意防病、防火，不斷提高作業效率。在作業前做好各項準備工作，全站儀電池和對講機電池充足電量；儀器和工具檢驗校正正確，操作規程熟悉等。用電纜在連接全站儀和電腦以及拔出時，應注意關閉全站儀電源，并注意正確的連接和拔出操作方法，以免損害電纜接口而無法導出數據。在操作過程中，每站應在定向后再做檢查。如測算后視點坐標與該點已知坐標不相符，則說明測站后視數據或點位有錯誤。應檢查、修改或選擇另一已知點重新定向。每觀測一個碎部點，觀測員都要核對觀測點的點號、屬性、鏡高并存入全站儀的內存文件中。觀測員和領尺員必須時時聯絡交流。對每個測站上的每個碎部點，都要保證內存記錄中輸入的點號和草圖上標注的一致，若兩者不一致，應及時查找原因，并修改。在一個測站上當所有的碎部點測完后，要找一個已知點重測進行檢核，以檢查施測過程中是否存在誤操作后儀器碰動或故障等造成的測量錯誤。檢查確定無誤后，在該測站關機、裝箱，然后再搬遷至下一站繼續測量。跑尺員在跑點時要有計劃和次序，不要東跑一個點、西跑一個點，這樣既浪費時間也浪費人力。跑尺員要配合觀測員盡可能測完一個地物再測另一個地物。地形特征點也應測一點連一點，測完后將地性線簡單連接出來，這樣就不會發生遺漏和錯誤。在野外數據采集時，能測到的點要盡量測到，實在測不到則可利用皮尺或鋼尺量距，將丈量結果記錄在草圖上，室內利用數學的方法計算或交會定位碎部點。外業數據采集后，應及時將全站儀數據導出到計算機中并做備份。數據采集的方法測記法測記法數據采集，每作業組一般需:儀器觀測員（兼記錄員）1名繪草圖領鏡（尺）員1名立鏡（尺）員1～2名其中繪草圖領鏡員是作業組的指揮者，需技術全面的人擔任。草圖實例：電子平板法電子平板法測圖時，作業人員一般配置為：觀測員1名電子平板（便攜機）操作人員1名跑尺員1～2名其中電子平板操作員為測圖小組的指揮。

要素內容的取舍1.房屋以墻為主，臨時性建筑可舍去；2.對居民區可視測圖比例尺或需要適當加以綜合，建筑物、構筑物輪廓凹凸在圖上小于0.5mm時，可予以綜合；3.地上管線的轉角點均應實測，管線的直線部分的支架線桿和附屬設施密集時，可適當取舍；4.水系及附屬物，應按實際形狀采集。水渠應側記渠底高程，并標記渠深；堤、壩應測記頂部和坡腳高程；泉、井應測記泉的出水口及井臺高程，并測計井臺到水面的深度。4.地貌測繪時，山頂、鞍部、凹地、山脊、谷底及傾斜變換處，應測計高程點；5.露巖、獨立石、梯田坎應測計比高，斜坡、陡坎的比高小于1/2基本等高距時或圖上長度小于5mm時，可以舍去；6.地類界與線狀地物重合時，按線狀地物采集；7.居民地、機關、學校、山嶺、河流等有名稱的應標注名稱。繪制草圖1.繪制草圖時，原則上應遵照地形圖圖式符號的規定，對于復雜的圖式符號可以簡化或自行定義，但數據采集時，所使用的地形碼必須與草圖繪制的符號一一對應；2.草圖必須標注測點的點號，且標注的點號應與數據采集記錄中測點的點號嚴格一致；3.草圖上地形要素之間的相互位置必須清楚正確；4.地形圖上須注記的各種名稱、地物屬性等，草圖上必須標注清楚。典型地物的測繪方法居民地的測繪測繪居民地根據所需測圖比例尺的不同，在綜合取舍方面就不一樣。對于居民地的外圍輪廓，都應準確測繪。其內部的主要街道以及較大的空地應區分出來。對散列式的居民地、獨立房屋應分別測繪。房屋應注記其層數和結構。測繪房屋時，一般只要測出房屋三個房角的位置，即可確定整個房屋的位置。道路的測繪

鐵路鐵路符號按圖式規定表示。測繪鐵路時，標尺應立于鐵軌的中心線上。對于1：2000或更大比例尺測圖時，可測定下列點位。（1）路堤：鐵路中心線、路堤的路肩、路堤的坡底或邊溝。鐵路線的高程是鐵軌面的高程，測出鐵軌面的高程后注記在中心線上。

（2）路塹：中心線、路肩、邊溝、路塹的上邊緣。鐵路的直線部分立尺點可稀，曲線及道岔部分應密，這樣才能正確地表達鐵路的實際位置。鐵路兩旁的附屬建筑物如信號燈、板道房、里程碑等，都應按實際位置測出。

公路（1）公路的測定方法：中心線法、邊線法等。（2）高速公路：路面寬及其附屬設施，如：收費站、斜坡、水溝、綠化帶、柵欄或鐵絲網等。（3）等級公路：路基寬和鋪面寬、鋪設材料、國道應注明。（4）等外公路：路基寬、鋪設材料。（5）大車路：指農村中比較寬的道路，有的能通行汽車，未鋪設路面或簡單處理。寬度不均勻時，可取其基本寬度。（6）小路：主要指居民地之間來往的通道，田間勞動的小路一般不測繪，上山小路應視其重要程度選擇測繪。如該地區小路稀少應少舍去。

人行小路若與田埂重合應繪小路不繪田埂。管線的測繪

架空管線在轉折處的支架塔柱應實測，位于直線部分的可用擋距長度在圖上以圖解法確定。塔柱上有變壓器時，變壓器的位置按其與塔柱的相應位置繪出。電線和管道用規定符號表示。電力線和通訊線之間的連線可不表示。地下光纜按規定符號和需要表示。水系的測繪

水系的界線水系包括河流、渠道、湖泊、池塘等地物，通常無特殊要求時均以岸邊為界，如果要求測出水涯線（水面與地面的交線）、洪水位（歷史上最高水位的位置）及平水位（常年一般水位的位置）時，應按要求在調查研究的基礎上進行測繪。湖泊的邊界湖泊的邊界經人工整理、筑堤、修有建筑物的地段是明顯的，在自然耕地的地段大多不甚明顯，測繪時要根據具體情況和用圖單位的要求來確定以湖岸或水涯線為準。在不甚明顯地段確定湖岸線時，可采用調查平水位的邊界或根據農作物的種植位置等方法來定。水系的定位

河流的兩岸一般不太規則，在保證精度的前提下，對于小的彎曲和岸邊不甚明顯的地段可進行適當取舍。對于在圖上只能以單線表示的小溝，不必測繪其兩岸，只要測出其中心線位置即可。渠道比較規則，有的兩岸有堤，測繪時可以參照公路的測法。對那些田間臨時性的小渠不必測出，以免影響圖面清晰。植被的測繪

植被的測繪測繪植被是為了反映地面的植被情況。所以要測出各類植被的邊界，用地類界符號表示其范圍，再加注植被符號和說明。

邊界的重疊如地類界與道路、河流、攔柵等實地地物界線重合時，則可不繪出地類界，但與境界、電力線、通訊線等實地地面上沒有的地物界線重合時，地類界應移位繪出。地貌的測繪方法山頂山頂是山的最高部分，山頂要按實地形狀描繪。山頂的形狀很多，有尖山頂、圓山頂、平山頂等。各種形狀的山頂，等高線的表示都不一樣。

尖山頂：山頂附近傾斜比較一致，尖山頂的等高線之間的平距大小相等，即使在頂部，等高線之間的平距也沒有多大的變化。測繪時標尺點除立在山頂外，其周圍適當立一些就夠了。圓山頂：頂部坡度比較平緩，然后逐漸變陡，等高線之間的平距在離山頂較遠的山坡部分較小，愈至山頂，平距逐漸增大，頂部最大。測繪時山頂最高點應立尺，山頂附近坡度逐漸變化的地方也需要立尺。平山頂：頂部平坦，到一定范圍時坡度突然變化。等高線間的平距，山坡部分較小，但不是向山頂方向逐漸變化，而是到山頂時平距突然增大。測繪時必須特別注意在山頂坡度變化處立尺，否則地貌的真實性將受到顯著影響。山脊山脊是山體延伸的最高棱線，山脊的等高線均向下坡方向凸出，兩側基本對稱，山脊的坡度變化反映了山脊縱斷面的起伏情況，山脊等高線的尖圓程度反映了山脊橫斷面的形狀。山地地貌顯示得象不象，主要看山脊與山谷，如果山脊測繪得真實、形象，整個山形就比較逼真。測繪山脊要真實地表現其坡度和走向，特別是大的分水線傾斜變換點和山脊、山谷轉折點，應形象地表示出來。

山脊的形狀可分為尖山脊、圓山脊和臺階狀山脊。它們都可通過等高線的彎曲程度表現出來。尖山脊的等高線依山脊延伸方向呈尖角狀；圓山脊的等高線依山脊延伸方向呈圓弧形；臺階狀山脊的等高線依山脊延伸方向呈疏密不同的方形。尖山脊：山脊線比較明顯，測繪時除在山脊線上立尺外，兩側山坡也應有適當的立尺點。圓山脊：脊部有一定的寬度，測繪時注意正確確定山脊線的實地位置，然后立尺。此外對山脊兩側山坡也必須注意它的坡度的逐漸變化，恰如其分地選定立尺點。臺階狀山脊：注意由脊部至兩側山坡坡度變化的位置，測繪時，恰當地選擇立尺點，才能控制山脊的寬度。不要把臺階狀山脊的地貌測繪成圓山脊甚至尖山脊的地貌。山谷山谷等高線表示的特點與山脊等高線所表示的相反。山谷的形狀也可分為尖底谷、圓底谷和平底谷。尖底谷：底部尖窄，等高線通過谷底時呈尖狀。其下部常常有小溪流，山谷線較明顯。測繪時，標尺點應選擇在等高線的轉彎處。圓底谷：底部近于圓弧狀，等高線通過谷底時呈圓弧狀。圓底谷的山谷線不太明顯，所以測繪時，應注意山谷線的位置和谷底形成的地方。平底谷：谷底較寬，底坡平緩，兩側較陡，等高線通過谷底時在其兩側近于直角狀。平底谷多系人工開辟耕地之后形成的，測繪時，標尺點應選擇在山坡與谷底相交的地方，這樣才能控制住山谷的寬度和走向。鞍部鞍部是相鄰兩個山頂之間呈馬鞍形的地方，可分為窄短鞍部、窄長鞍部和平寬鞍部。鞍部往往是山區道路通過的地方，有重要的方位作用。測繪時在鞍部的最低點必須有立尺點，以便使等高線的形狀正確。鞍部附近的立尺點應視坡度變化情況選擇。描繪等高線時要注意鞍部的中心位于分水線的最低位置上，并針對鞍部的特點，抓住兩對同高程的等高線分別描繪，即一對高于鞍部的山脊等高線，另一對低于鞍部的山谷等高線，這兩對等高線近似地對稱。盆地盆地是中間低四周高的地形，其等高線的特點與山頂相似，但其高低相反，即外圈的等高線高于內圈的等高線。測繪時，除在盆底最低處立尺外，對于盆底四周及盆壁地形變化的地方均應適當選擇立尺點，才能正確顯示出盆地的地貌。山坡上述幾種地貌形狀之間都有山坡相連，山坡雖都是傾斜的面，但坡度是有變化的。測繪時標尺