数字化测图系统概述
数字化测图
新疆有色金属２０１２年浅析数字化测图郑建忠(新疆地矿测绘院乌鲁木齐830017)摘要本文首先简述数字化测图概念与数字化测图的特点，同时介绍了国内数字测图系统的工作流程。
关键词数字化测图特点流程1数字化测图概念数字化测图是以计算机为核心，在外连输入输出设备硬件、软件的条件下，通过计算机对地形空间数据进行处理得到数字地图的一种自动化作业过程。
数字化测图又称为计算机成图，主要包括:地面数字测图、地图数字化成图、航测数字测图、计算机地图制图。
在实际工作中，大比例尺数字化测图主要指野外实地测量即地面数字测图,也称野外数字化测图。
1.1数字化测图特点1.1.1与模拟成图对比具有的特点数字化测图的工作过程主要有:数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出。
数字化测图不同于模拟法测图，数字化测图具有其自身的特点，下面从数字化测图的内业工作、测量成果及表现形式和质量评价方面进行详细分析。
数字化测图技术内业工作主要依靠计算机通过Virtuozo测图软件、JX4测图软件和CAD及其他编图软件完成数字化测图从测到成图过程，数字化测图工作与模拟法测图方法相比也具有其显著的特点。
⑴成图周期：数字化测图在工作中充分利用现代技术手段，利用测图软件对野外测量采集的数据与地形信息进行处理，提高了内业成图的速度。
模拟法测图的内业工作主要是利用三角尺、圆规等工具，手工对外业绘制的白纸图进行清绘、整饰、拼接，相对数字化测图，处理速度较慢，劳动强度高。
⑵成图规范：数字化测图使用测图软件，结合CAD等编图软件，能够使绘制的地形图的点、线、符号、文字注记等规范美观，符合国家地形图图式规范。
模拟法测图是通过手工绘制地形图的点、线、符号，文字注记，显然线条难以均匀，绘制的符号难以规范。
⑶成图精度：数字化测图是依据外业测量的点位信息和地形的属性信息进行图形的编辑，可以利用软件的功能对量取的几何图形进行精确的绘制，精度上无损失，成图的精度高。
模拟法测图的内业处理，不仅难以做到点、线、符号和文字注记等地形图图面信息的规范化，而且会造成点位精度的损失，降低地形图的质量。
测绘工程中的数字测图技术
测绘工程中的数字测图技术随着科技的不断发展，数字化技术在各行各业的应用越来越广泛，测绘工程也不例外。
数字测图技术在测绘工程中具有重要的作用，它可以有效地解决传统测绘方法中存在的一些问题，同时提高测绘数据的精度和可靠性。
本文将围绕数字测图技术在测绘工程中的应用展开探讨。
一、数字测图技术概述数字测图技术是测绘工程中的一种新型测绘技术，它采用数字化手段获取测绘数据、处理测绘数据和输出测绘成果。
数字测图技术具有高精度、高效率、高自动化等特点，在大量数据处理、快速制图、实时监测等方面有着广泛的应用。
数字测图技术包括数字高程模型（DEM）、数字地图库（DMK）、数字航空摄影测量（DAP）、数字卫星影像测量（DSM）等多种技术体系。
二、数字测图技术在地形测绘中的应用数字高程模型（DEM）是数字测图技术中常用的一种技术手段，它通过数字化的手段获取地形的高程数据，并将其处理成数字化高程模型。
数字化高程模型具有精度高、数据量大等优势，可以用于地形分析、地貌分析等多种应用领域。
例如，在地形测绘中，数字化高程模型可以用于支持机器人测绘、地形分析和水文建模等。
三、数字测图技术在城市规划中的应用数字地图库（DMK）是数字测图技术在城市规划中的一种应用手段，它通过数字化的手段获取城市地理信息和城市基础设施信息，并将其处理成数字地图库。
数字地图库可用于城市规划和城市管理，在城市基础设施建设、城市管理、资源管理和环境监测等多个方面发挥着不可替代的作用。
例如，在城市规划方面，数字地图库可以用于辅助城市规划决策，提高城市规划的效率和精度。
四、数字测图技术在工程测量中的应用数字卫星影像测量（DSM）是数字测图技术在工程测量中的一种手段，它通过卫星影像获取地面数据，并将其处理成数字卫星影像测量数据。
数字卫星影像测量可用于地形测量，如道路设计、管线设计等。
数字卫星影像测量具有范围广、覆盖面大等特点，可以满足大范围、高精度的测量需求，同时可以节约时间和成本。
简述数字化测图
简述数字化测图关键词：数字化测图、内外业一体化数字测图、摄影侧量与遥感数字测图、原图数字化成图。
摘要：采用内外业一体化数字测图、摄影侧量与遥感数字测图、原图数字化成图等测绘技术，获得供地理信息系统（GIS）使用的地形信息数据资源的“4D”产品。
数字化测图的实质是将图形模拟量（地面模型）转换为数字，将模拟量转换为数字的过程就是数据采集。
数据采集后由电子计算机对数据进行处理，得到内容丰富的地形图，并且能够由电子计算机的图形输出设备恢复地形图或各种专题图形。
数字化测图包括内外业一体化数字测图、摄影测量与遥感数字测图、原图数字化成图等。
数字化测图的成果以计算机文件的形式通过磁盘、光盘等存储，将地面信息通过数字信息储存形成数字地图。
数字地图包括数字高程模型（DEM）、数字正射影像(DOM)、数字线划图（DLG）和数字栅格图（DRG）。
一、数字化测图基本原理首先通过航片数据采集、原图数字化、野外地面数据采集生成定位信息和绘图信息(其中野外地面数据采集需要绘制草图)；把定位信息和绘图信息进行数据传输、数据处理生成地物模型和地貌模型；通过对地物模型和地貌模型（野外地面数据采集参照绘制的草图）进行屏幕编辑生成绘图文件，对绘图文件进行存盘或输出地形图。
二、数字化测图的方法（一）、摄影测量与遥感数字测图利用航天摇感技术缩短中小比例尺地形图数据的更新周期，如利用卫星正射影像图完成中小比例尺地形图的成图或更新；利用航空遥感技术进行大比例尺航测数字化成图，能大大缩短作业的时间，降低生产成本。
成图方法：采用先内业数字化采集后外业调绘，再由内业数据编辑成图的作业流程，高程注记点采用航内测图高程。
工程流程如下：航空摄影、像控点联测、电算加密、航内测图、外业调绘与补测、数字化建库、成果验收。
航空摄影：1、航摄依据：航摄仪、象幅、焦距、航摄比例尺，地形图范围、测区相对航高、太阳高度角、阴影、飞行方向等项要求。
2、飞行质量的要求：航向重叠、旁向重叠、象片倾斜角、旋偏角、同一航线上相邻象片的航高差,利用GPS定位导航。
2.3数字测图软件系统介绍
测绘软件对于一个测绘单位而言，数字测图的一个重要问题是选择好适合于本单位使用的绘图软件。
因为往往地这个单位用起来很好的软件，到了别的单位却不一定适用，所以每个单位对于软件的选择问题应具体问题具体分析，不能人云亦云。
衡量一个成图软件的标准，首先要看该软件是否适合本单位的实际情况；二要看其可操作性，是否界面友好，简便易学等等；三要看其的提供的功能是否适合于本单位。
现在市场上的测绘软件主要有：一是以清华山维公司；二是武汉瑞得公司；三是安徽省测绘科研所“DMAPS成图系统”；四是广州南方测绘仪器公司的CASS系列与SCS系列。
而对于已经熟悉AUTO CAD的用户而言，“DMAPS成图系统”和CASS 系列是一个不错的选择，因为它们是基于AUTO CAD平台开发的，AUTO CAD的所有功能它都可以用，而AUTO CAD则是世界上大家所共认的绘图平台，其编辑功能是有目共睹的。
CASS与DMAPS的功能差不多，各有所长。
DMAPS 的内核占有优势，CASS的功能覆盖面和服务略胜一筹。
当然，以上这些软件的功能会随着时间的推移而逐步完善。
对这些软件的评价只是本人的一家之言。
Cass测图系统简介CASS软件是广州南方测绘仪器有限公司基于CAD平台开发的一套集地形、地籍、空间数据建库、工程应用、土石方算量等功能为一体的软件系统。
自CASS软件推出以来，软件销量超过18000套，市场占有率遥遥领先，已经成为业内应用最广、使用最方便快捷的软件品牌。
也是用户量最大、升级最快、服务最好的主流成图和土石方计算软件系统。
CASS软件经过十几年的稳定发展，市场和技术十分成熟，用户遍及全国各地，涵盖了测绘、国土、规划、房产、市政、环保、地质、交通、水利、电力、矿山及相关行业，得到了用户的一致好评。
运行平台CASS采用全球公认的最优秀图形与设计平台AutoCAD，跟随和应用AutoCAD的最新技术成果并积累了丰富的开发经验，CASS2008提供三个安装台，支持AutoCAD2002至AutoCAD2008版本，图式依照最新标准GB/T20257.1-2007。
数字测图总结
数字化地图测绘技术综述
数字化地图测绘技术综述前言：我国长期以来对工程测量技术的要求不断提升，无论是建筑、交通、水电水利等均建立在大量勘测工作的基础上。
凭借网路技术与计算机技术的成熟，工程测量逐渐实现自动化与实时化，并加速了数字化地图测绘技术的应用，促进其在其他行业的发展。
1、数字化地图测绘技术特点分析数字化地图测绘技术从根本来讲指的是借助机助成图的方式完成工作目标，具备一定的高科技水平，而且发展前景依然相当广阔。
数字化地图测绘技术不仅可以在外业测量过程中实现较高的测量精度，而且使测量结果更加方便地通过先进的测量设备实现地形图与高精度仪器的组合。
数字化地图测绘技术不仅是工程测量发展的必然产物，也是时代进步的重要标志，并体现出精准度高、自动化水平高、信息丰富、信息来源广与图形绘制简单等突出特点。
1.1、高精准度相比传统测绘技术而言，数字化地图测绘技术在测量准确性与精确度方面有明显改善，当图形距离小于300时，误差可以严格控制在3毫米以内。
而且误差控制在整个图形形成过程中实现，可以有效避免以往工程测量中常出现的视距误差、展点误差等，由于有效控制各类精度损失，使误差在可接受范围内，数字化地图测绘技术的精准度优势明显。
1.2、高自动化水平随着计算机理论与控制工程的发展，工程测量对“电”的依赖越来越强烈，数字化地图绘制技术的发展可以节省大量人力物力，借助计算机强大的计算能力与数据处理能力，可以实现全自动的信号识别过程，不仅使地图的精确度大大提升，而且更好地与外形规范相符合。
更重要的是，数字化地图测绘技术可以避免人为因素对工程测量准确性的影响。
1.3、测绘信息内容丰富由于数字化地图测绘技术可以大大提升地理位置等信息的精确度，因此可以更好地保留完整的信息数据，例如可以将大量建筑物细节特征记录下来，完成编码与成图操作，而这庞大的信息只需要通过计算机定义的测图符号存储起来，调用与检索十分方便。
尤其在进行三维空间测绘的过程中，运用数字化测绘技术可以从海量信息中选取相关的连接信息或者定位信息，更完整地展现出地理特征。
数字测图原理与方法
数字测图原理与方法数字测图是一种通过数字化设备对实际物体进行测量和记录的技术，它在地理信息系统、工程测量、地质勘探等领域有着广泛的应用。
数字测图的原理和方法对于提高测绘精度、简化测量流程、提高工作效率具有重要意义。
本文将就数字测图的原理和常用方法进行介绍。
一、数字测图的原理。
数字测图的原理是利用数字化设备对实际物体进行采集和记录，通过对采集到的数据进行处理和分析，最终生成数字化的地图或图像。
数字测图的原理主要包括数据采集、数据处理和数据输出三个环节。
1. 数据采集。
数据采集是数字测图的第一步，主要通过全站仪、GPS定位仪、激光测距仪等设备对实际物体进行测量和采集。
采集到的数据包括坐标、高程、角度等信息，这些数据是数字测图的基础。
2. 数据处理。
数据处理是数字测图的核心环节，主要包括数据编辑、数据配准、数据融合等步骤。
通过对采集到的数据进行处理，可以消除误差、提高精度，最终得到准确的数字化地图或图像。
3. 数据输出。
数据输出是数字测图的最后一步，通过打印、输出文件等方式将处理好的数字化地图或图像呈现出来，以便后续的应用和分析。
二、数字测图的方法。
数字测图的方法包括全站仪测量法、GPS定位法、激光测距法等多种技术手段，下面将对其中几种常用的方法进行介绍。
1. 全站仪测量法。
全站仪是一种综合了测角、测距、测高等功能的测量仪器，通过全站仪对地物进行测量，可以得到高精度的三维坐标信息。
全站仪测量法在工程测量、地质勘探等领域有着广泛的应用。
2. GPS定位法。
GPS定位法是利用全球卫星定位系统对地物进行定位和测量的方法，通过GPS定位仪可以实现对地物位置的快速准确测量，适用于大范围地物的测量和监测。
3. 激光测距法。
激光测距法是利用激光测距仪对地物进行距离测量的方法，通过激光测距仪可以实现对地物距离的快速高精度测量，适用于复杂地形和难以接近的地物测量。
以上介绍了数字测图的原理和常用方法，数字测图技术的不断发展将为各行各业带来更多的便利和可能，希望本文能对数字测图技术的学习和应用有所帮助。
《数字化测绘系统》课件
模型建立与分析技术
• 数字高程模型（DEM） • 数字地形模型（DTM） • 三维可视化技术 • 空间分析与模拟
数字化测绘系统的精度评定方 法
• 前方交会法 • 后方交会法 • 误差椭圆法 • 地面控制点法
数字化测绘系统的应用范围与优势
城市规划
用于城市设计、交通规划等。
交通规划
用于道路建设和交通管理。
1
数据采集
使用传感器、卫星图像等采集地理数据。
数据处理
2
利用测绘软件对采集数据进行处理与分
析。
3
建模与分析
利用建模技术和分析工具提取有用信息。
结果展示
4
通过图表、地图等形式展示数字化测绘 结果。
数字化测绘系统的数据来源与 收集
• 地面测量：使用测量仪器进行实地测量。 • 卫星遥感：利用卫星图像获取远程数据。 • 无人机航拍：通过无人机获取高空影像数据。 • 地理信息系统：利用现有的地理数据资源。
2
电子测绘技术
引入电子设备，提高制图效率和数据保存能力。
数字化测绘系统
计算机技术与传感器应用，使测绘过程自动化与高效化。
数字化测绘系统的组成部分
硬件
测量设备、计算机、存储设备等。
数据
地理数据、遥感数据、地形图等。
软件
数据处理、分析、建模等应用软件。
人员
专业测绘人员与技术支持团队。
数字化测绘系统的工作流程
数字化测绘系统的未来发展势
随着技术的不断进步，数字化测绘系统在数据处理能力、精度、自动化程度 等方面将持续提升。
《数字化测绘系统》PPT 课件
数字化测绘系统是现代测绘技术的重要组成部分，通过数据收集与处理，为 各行各业提供了精确的测绘信息。
全站仪数字化测图
修改数字地面模型（修改三角网）
一、删除三角形 二、过滤三角形 三、增加三角形 四、三角形内插点 五、删三角形顶点 六、重组三角形 七、删三角网 八、修改结果寸盘 注意：修改了三角网后一定要进行此操作，否则修改无效。
绘制等高线
等高线的整饰 一、注记等高线 二、等高线修剪 三、切除指定二线间等高线 四、切除指定区域内等高线 五、等高线滤波 六、等高线局部替换
命令区要求“输入点”时，可以用鼠标左键在屏幕上直接 单击，为了精确定位，也可以输入实地坐标。
CA
S——加入实体属性
F——图形复制
RR——符号重新生成
H——线型转向
KK——查询坎高
X——多功能复合线
B——自由连接
AA——给实体加地物名
T——注记文字
屏幕右侧菜单“坐标定位 点号定位”
三、展点
主菜单“绘图处理 展 野外测点点号”下拉菜单
四、绘平面图
五、绘制等高线
绘制等高线及编辑步骤： 1、展高程点：主菜单“绘图处
理 展野外测点点号”下拉 菜单 命令区提示：注记高程点距离 （米）：直接回车，表示不对 高程点注记进行取舍，全部展 出来。输入距离则表示以该距 离进行取舍。
全站仪采集碎部点的测量方法
外业测绘时，将全站仪安置在测站点（控制点），经定向 后自动地同时测定角度和距离，按极坐标法计算出碎部点的坐 标和高程。 一、测区的划分 二、人员安排 注意：绘图员必须与测站保持良好的通信关系，使草图上的点 号与全站仪内存上的点号一致。 三、碎部点的确定 碎部点的选择应选择地物、地貌的特征点。
面图绘出来。
二）“坐标定位”作业流程
1、定显示区： 步骤与“点号定位”作业流程相同 2、选择坐标定位成图法：选择屏幕右侧菜单区之“坐标
数字测图概述课件
2-1. GPS测量模式
GPS(global positioning system)是全球 定位系统的简称。它是美国国防部于1973 年组织研制的军用导航定位系统，80年代 商品化并推广到民用，引起各界广泛的注 意。GPS定位方法精度高，方便灵活。 GPS定位技术在测绘中的应用和普及，是 测绘科技的一个重 踪 测 量 模 式
1-2. 全 站 仪 自 动 跟 踪 测 量 模 式
1-3. 全 站 仪 自 动 跟 踪 测 量 模 式
1. 全站仪自动跟踪测量模式
徕卡TPS1100系列全站仪
➢ 马达驱动与自动目标识别。 ➢ 自动跟踪。 ➢ 镜站遥控测量。 ➢ 无反射棱镜测量。 ➢ 支持用户自编应用程序。
1:5000、1:1万
（2）白纸测图 图解地图 ①平板仪测图
②经纬仪测图
（3）数字测图 数字地图 ①测量仪器 ②计算机等硬件系统 ③自动化成图软件系统
（4）大比例尺数字地图 贮存在数据载体(磁带、磁盘或光盘)
上的数字形式的大比例尺地图。
一、数字测图的优点
数字地图是以数字的形式表达地形特征点的 集合形态，数字测图实质是一种全解析机助测图 的方法。与模拟测图相比，具有显而易见的优势 和广阔的发展前景，是地形测绘发展的技术前沿。
• 50年代初期，机助成图技术蓬勃发展； • 50年代到60年代中期，图数转换装置和数控绘
图机问世；
• 70年代，计算机地图制图系统迅猛发展及电子 速测仪面世；
• 80年代后，计算机技术和信息技术迅速发展， 地图数据库和地理信息系统相继建立，全数字 化测图系统面世，遥感（RS）和全球定位系 统（GPS）广泛应用，数字化测图必将朝自动 化、数字化、智能化和信息化方向发展。
两模式、三阶段
数字化测图技术
劳动强度大； 测得的数据精度大幅度降低； 一纸之图已难载诸多图形信息； 变更、修改不方便，难以适应经济建设的需要。
7
第一节 数字化测图基本概念
❖数字测图方式：
数字测图的实质是将图形模拟量(地面模型) 转换为数字量，然后由电子计算机对其进行 处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由 电子计算机的图形输出设备(显示器、绘图仪) 恢复地形图或各种专题图图形。
电子手簿可以是全站仪原配套的电子手簿， 也可以是专门的记录手簿，或者直接利用全 站仪具有的存储器和存储卡作为记录手簿。
28
第三节 数字化测图过程与作业模式
❖电子平板模式
即将全站仪与装有成图软件的便携机联机， 在测站上全站仪实测地形点，计算机屏幕现 场显示点位和图形，并可对其进行编辑，满 足测图要求后，将测量和编辑数据存盘。
10
第一节 数字化测图基本概念
❖主要数字化测图方法：
野外地面数据化测图 地图数字化成图 航测和遥感数字化测图
11
第一节 数字化测图基本概念
❖数字化测图的基本过程
①通过采集有关地物、地貌的各种信息并及 时记录在数据终端(或直接传输给便携机)，
②然后在室内通过数据接口将采集的数据传 输给电子计算机，
GPS 全站仪 数字化仪 扫描仪
2.数据处理 数据传输、数据预处理、数据转
换、图形生成、图形编辑与整饰
3.图形输出 输出各类专题地图
25
Hale Waihona Puke 第三节 数字化测图过程与作业模式
有码作业 1.数字测记(草图法)
无码作业
作业模式 2.电子平板
4.掌上电脑 野外采集
数字化仪 3.内业数字化
扫描仪
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数字测图概述
第一章 数字测图概述
第一章
第一节
第二节
数字测图概述
数字测图概念
数字测图的发展与展望
第一节 数字测图的概念
一、什么是数字测图
传统的图解法测图是利用测量仪 器对地球表面局部区域内的各种地 物、地貌特征点的空间位置进行测 定，并以一定的比例尺按图示符号 将其绘制在图纸上。
地形测量
计算机直接进行数据处理
电子手簿
思考题
1、什么是数字测图？ 数字测图的实质是什么？ 2、什么是数字地图？
它与电子地图有什么关
系？
3、数字地图与常规地图
的差异。
一、什么是数字测图
数字化测图（也称数字测图、机助成图）
就是用数字化方法测绘地图，即从野外数据采
集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化
的测量制图系统。
数字测图的主要特征
数字测图实质上是一种全解析机助测图方法： 载体——磁盘或光盘； 成果——数字地形图数据文件； 数字地图可以生成电子地图和数字地面模型； 数字地理信息是地理信息系统的主要组成部分。
数字地图与常规地图的差异：
（一）数字地图的载体不是纸张 , 而是适合于 计算机存取的磁盘、磁带和光盘。 （二）数字地图不像传统地图那样以线划、颜 色、符号、注记来表示地物类别和地形，而是 以一定的计算机可视别的数字代码系统来反映 地表各类地理属性特征。
数字地图与常规地图的差异：
（三）数字地图所记录的地表地理信息虽往往能满足一定 的地图投影关系，并经过一定的制图综合处理，但并没有 比例尺的限定。在一定比例尺范围内可以输出不同比例尺 和不同图幅大小的地图，输出各种分层叠合的专题地图。 （四）数字地图的使用必须借助于计算机及其配套的外部 设备。
第二章数字测图系统及作业模式
• 全站仪的分类： （2）整体式
莱卡TPS1100系列 拓普康GTS-330W系列
• 全站仪的角度测量： 测角是由仪器内集成的电子经纬仪完成 的。
• 全站仪的距离测量：
全站仪内置的测距仪大都采用相位式红外测距 仪。
• 全站仪操作注意事项：
1）仪器应该由专人保管。 2）仪器箱内应保持干燥。 3）仪器运输应将仪器装入箱内，小心避免挤 压、碰撞和剧烈震动。 4）外业作业时，要由专人看护仪器，不能擅自 离开仪器，不能坐到仪器箱上。
• 2、GPS
GPS 卫 星 星 座
GPS RTK
RTK
基 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 站
移 动 站
• 3、数字化仪
手扶跟踪数字化仪示意图
手扶跟踪数字化仪
3、扫描仪
CCD阵列式扫描仪
4、绘图仪
彩色喷墨绘图仪
2 认识与适用数字测图软件
计算机系统软件与应用软件
1、CASS 软件
EPSW2008测绘系统
3数字化仪手扶跟踪数字化仪示意图手扶跟踪数字化仪3扫描仪ccd阵列式扫描仪4绘图仪彩色喷墨绘图仪认识与适用数字测图软件计算机系统软件与应用软件1cass软件epsw2008测绘系统
数字化测图
第二章 数字测图系统
第一节 认识与适用数字测图硬件
数字测图系统的硬件主要有全站仪、 GNSS接收机、计算机（PDA）、绘图仪、扫 描仪以及其他输入输出设备。
1、全站仪 全站型电子速测仪（Electronic Total Station），它由电子经纬仪、光电（主要为 红外线）测距、电子微处理器及数据自动 记录装置等部分构成。
• 全站仪的分类： （1）组合式
Wild 新T2+DI1000相位式红外测距仪 Wild T16电子经纬仪+DI4L相位式红外测距仪
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第一章数字测图概述随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用，20世纪80年代产生了电子速测仪、电子数据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其与内业机助制图系统结合，形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，人们通常称作为数字化测图（简称数字测图）或机助成图。
广义的数字测图主要包括：全野外数字测图（或称地面数字测图、内外一体化测图）、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。
狭义的数字测图指全野外数字测图。
本书主要介绍全野外数字测图技术。
1.1 数字地形表达一．地形表达的方法人们生活在地球上并与地球表面处处发生联系：建筑师在地表设计、构筑楼房；地质学家研究地表结构；地质生态学家想了解地表形态和地物形成的过程；测绘工作者则对地形起伏进行各种测量，并用各种方式如地图和正射影像图等描述地形。
尽管专业领域不同，研究的侧重点各异，但所有的工作都希望能用一种既方便又准确的方法来表达实际地表现象。
人类在很早以前就开始想方设法来描述自己所熟悉的地表现象，绘图是最古老的一种，但仅是很粗略地反映所见到的地形景观，但这些信息反映的主要是对象的形态特征和色彩特征，定量的描述则非常有限。
另外一种古老而有效并一直沿用至今的精确表达地表现象的方式是地图。
地图对人类社会发展的作用如同语言和文字对社会发展的作用一样，具有不言而喻的重要性。
地图是记录和传达关于自然世界、社会和人文的位置与空间特性信息最卓越的工具。
早期地图用半符号、半写景的方法来表示地形，实现了在各种二维介质平面上对实际的三维地形表面的表示和描述。
现代地图按照一定的数学法则，运用符号系统概括地将地面上各种自然和社会现象表示在平面上。
地图具有三个基本的特性：数学法则性、制图综合性和内容符号性。
现代地图的最大优点在于具有可量测性。
在各种地图中，用来准确描述地貌形态的是等高线地图。
用等高线来表达地形表面起伏可追溯到18 世纪，它的方便性和直观性使得人们认为在制图学的历史上等高线是一项最重要的发明。
在等高线地形图上，所有的地形信息都正交地投影在水平面上，用线划或符号表示成比例缩小后的地物，而地物高度和地形起伏的信息则有选择地用等高线进行表达。
与各种线划图形相比，影像无疑具有更大的优点，如细节丰富、成像快速、直观逼真等，因此摄影术一出现就被广泛用于记录我们生活的这个世界。
1849 年出现了利用地面摄影相片进行地形图的编绘，而航空摄影由于周期短、覆盖面广、现势性强而广泛采用。
利用多张具有一定重迭度的像片还能重建实际地形的立体模型，并可以进行精确进行三维定位。
20 世纪60 年代初，遥感技术随着空间科学的发展面兴起。
70 年代美国地球资源卫星上天后，遥感技术获得了极为广泛的应用。
在遥感技术中除了使用对可见光摄影的框幅式黑白摄影机，还使用彩色或彩红外摄影机、全景摄影机、红外扫描仪、雷达、CCD 推扫式行扫描仪和矩阵数字摄影机等，它们能提供比原先黑白像片更丰富的影像信息。
从本质上讲，地图是对客观存在的特征和变化规则的一种科学的概括和抽象。
对于地图中最典型也是最重要的地形图而言，由于其描述的客观世界是丰富多彩、千姿百态的三维空间实体，其二维空间的表达与所表示的三维现实世界之间有着不可逾越的鸿沟。
因此，地图学者们一直致力于地形图的立体表示，试图寻求一种既能符合人们的视觉生理习惯，又能恢复真实世界的表示方法。
在此过程中先后出现了写景法、地貌晕翁法、地貌晕渲法、分层设色法等，但由于这些方法缺乏严密的数学理论以及绘制复杂等而使其受到了很大局限。
20 世纪中叶后，伴随着计算机科学、现代数学和计算机图形学等的发展，各种数字的地形表达方式也得到迅猛的发展。
电子计算机为自然科学的发展提供了进行严密计算和快速演绎的工具。
使用计算机和计算机技术是当今信息时代的一个重要标志，其在测绘方面的应用使得测绘学科逐步向数字化与自动化、实时处理与多用途的方向发展。
计算机技术在很大程度上改变了地图制图的生产方式，同时也改变着地图产品的样式和用图概念。
借助于数字地形表达，现实世界的三维特征得到充分而真实的再现。
总之：数字地形表达的方式可以分为两大类，即数学描述和图像描述。
使用傅立叶级数和多项式来描述地形是常用的数学描述方法。
规则格网、不规则格网、等高线、剖面图等则是图像描述的常用方式。
二．数字地面模型模型是用来表现其它事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变到我们能够理解的形式的事物本体。
建立模型可以有许多特定的目的，如预测、控制等。
在这种情况下，模型只需要具备足够重要的细节来满足即可。
同时，模型也可以用来表现系统或现象的最初状态，或者用来表现某些假定或预测的情况等。
一般说来，模型可以分为三种不同的层次，即概念模型、物质模型的数学模型。
概念模型是基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型，概念模型往往也形成了模拟的初级阶段。
然而，如果事物非常复杂难于描述，则模拟也许只能停留在概念的形式上。
物质模型通常是一个模拟的模型，如用橡胶、塑料或泥土制成的地形模型等。
数学模型一般是基于数字系统的定量模型，根据问题的确定性和随机性数学模型又有函数模型和随机模型之分。
采用数学模型具有以下明显的优点：1 ．理解现实世界和发现自然规律的工具；2 ．提供了考虑所有可能性、评价选择性和排除不可能的机会；3 ．帮助在其它领域推广或应用解决问题的结果；4 ．帮助明了思路，集中精力关注问题重要的方面；5 ．使问题的主要成分能被更好地观察，同时确保交流、减少模糊，并提供关于问题一致看法的机会。
评价数学模型的标准：精确性：模型的输出是正确的或是非常接近正确；描述的现实性：基本正确的假设；准确性：模型的预测是确定的数字、函数或几何图表等；可靠性：对输入数据中的错误具有相对免疫力；一般性：适用大多数情况；成效性：结论有用，并可以启发或指导其它好的模型。
麻省理工学院教授米勒将计算机和摄影测量技术结合在一起，比较成功地解决了道路工程的计算机辅助设计问题。
测绘学从地形测绘的角度来研究数字地面模型，一般仅把基本地形图中的地形要素、特别是高程信息，作为数字地面模型的内容。
测绘学家心目中的数字地面模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而是通过储存在磁介质中的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。
其它非测绘应用的课题，通常根据各自的具体需要，将某些地形的特性信息与地形信息结合在一起，构成数字地面模型。
20 世纪60 年代出现了地理信息系统，由于具有众多用户共享的特点，它的数字地面模型中所包含的地面特性信息类型就更加丰富。
一般可分为下列四组：1 ．地貌信息：高程、坡度、坡向、坡面形态及描述地表起伏情况的更为复杂的地貌因子；2 ．基本地物信息：水系、交通网、居民点和工矿企业及境界线；3 ．主要的自然资源和环境信息：土壤、植被、地质、气候；4 ．主要的社会经济信息：人口分布、工农业产值、国民收入。
1.2 数字高程模型一．数字高程模型的含义从最一般的形式上看，数字地面模型包括平面和地形起伏两种数据，并且从其本身导出的数据如坡度、坡向、可视性也包含其中。
Miller 于1958 年提出：数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X 、Y、Z 的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM 是地形表面简单的数字表示。
数字地面模型更通用的定义是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可能用二维函数系统取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富内容和多样形式。
地理空间实质是三维的，但人们往往在二维地理空间上描述并分析地面特性的空间分布，如专题图大多是平面地图。
数字地面模型是对某一种或多种地面特性空间分布的数字描述，在迭加在二维地理空间上的一维或多维地面特性向量空间，是地理信息系统空间数据库的某类实体或所有这些实体的总和。
数字地面模型的本质共性是二维地理空间定位和数字描述。
数字高程模型是数字地面模型中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达，是表示区域D 上的三维向量有限序列。
二．数字高程模型的特点与传统的地形图相比，数字高程模型作为地表的一种数字表达形式有如下特点：八、、・1 ．容易以多种形式显示地形信息。
地形数据经过计算机软件处理后，产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。
而常规地形图一经制作完成后，比例尺不易改变，改变或绘制其它形式地形图则需要人工处理。
2 ．精度不会损失。
常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有的精度。
而DEM 采用数字媒介，因而能保持精度不变。
另外，由常规的地图用人工的方法制作其它种类的地图，精度不会受到损失。
3 ．容易实现自动化、实时化。
常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序，劳动强度大而且周期长，不利于地图的实时更新。
而DEM 由于是数字形式的，所以增加和改变地形信息只需要将修改信息直接输入计算机，经软件处理后立即可产生实时化的各种地形图。
概括起来，数字高程模型具有以下显着特点：便于存储、更新、传播和计算机自动处理；具有多比例尺特性；特别适合于各种定量分析与三维建模。
三．数字高程模型的分类1 ．根据大小和覆盖范围分类：①局部的DEMs ( Local )：建立局部的模型往往源于这样的前提，即待模拟的区域非常复杂，只能对一个局部的范围进行处理。
②全局的DEMs(Global) ：全局性的模型一般包括大量的数据并覆盖一个很大的区域，并且该区域通常具有简单、规则的地形特征。
或者为了一些特殊的目的如侦察，只需要使用地形表面最一般的信息。
③地区的DEMs ( Regional )：界于局部和全局两种模型之间的情况。
2．根据模型的连续性分类①不连续的DEMs (Discontinuous )：一个不连续的模型表面源于这样的考虑，每一个观测点的高程都代表了其邻域范围内的值。
基于这样的观点，任何待内插的点的高程都可以利用最邻近的参考点近似。
这时，一系列局部的表面被用来表示整个地形。
②连续的DEMs ( Continuous )：与不连续的DEMs 相反，连续的模型表面基于这样的思想，即每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值，而表面的一阶导数可以是连续的也可以是不连续的。
但这里的定义还是限定于一阶导数不连续的情况，因为任何一阶导数或更高阶导数连续的表面将被定义为光滑表面。
③光滑的DEMs(Smooth) ：光滑DEMs 指的是一阶导数或更高阶导数连续的表面，通常是在区域或全局的尺度上实现。
创建这种模型一般基于以下假设：模型表面不必经过所有原始观测点，待构建的表面应该比原始观测数据所反映的变化要平滑得多。
四．数字高程模型的应用范畴1．相关学科和技术①基础理论与技术支持计算机科学是数字高程模型产生和发展的最重要的基础之一，计算机科学的技术突破必将对数字高程模型的技术理论体系产生深远的影响。