CASS数字测图的应用与研究 毕业设计

内蒙古科技大学

本科生毕业设计说明书（毕业论文）

题 目：CASS数字测图综合应用与研究 学生姓名：XXX 学 号：XXXXXX 专 业：测绘工程 班 级：XXXXX 指导教师：XXX

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CASS数字测图综合应用与研究

摘 要

随着现代测绘设备和计算机应用软件发展，地形测量已从传统的白纸测图转变为数字测图。地形图数字化测绘成图已成为生产的主流模式，利用全站仪结合南方CASS成图已经是一种很成熟的方法。因此，南方CASS软件的各项功能在数字测图中得到了充分的应用。

本文经过控制测量和碎步测量的外业工作后，按照地形图测图规范，基于南方CASS软件完成内蒙古科技大学数字地形图，为相关工程的各种应用提供了全面的资料。介绍了利用南方CASS软件进行道路曲线的设计和绘制道路断面图一些方法，并在已绘制断面图的基础上的进行了土方量的计算。利用CASS软件“工程应用”菜单中的功能，进行了数字地形图的基本几何要素查询及其他基础应用。

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 关键字： CASS；数字测图；应用

I

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The Comprehensive Application And Research

Of CASS Digital Mapping

Abstract

With the development of modern surveying and mapping equipment and computer application software development, topographic survey had from the traditional white mapping to digital mapping. Topographic map of digital survey and mapping has become a mainstream mode of production. Therefore, CASS was fully applied in digital mapping, the use of total station combined with the southern

This article through the control survey and detail survey fieldwork, according to the topographic mapping specification based on south CASS software, completed the Inner Mongolia University of Science and Technology digital topographic map, provides comprehensive information for a variety of related engineering applications. To introduce the use of South CASS software design and drawing of road curve road section method, and has calculatied the earthwork volume based on painted section. By using the functions of the software CASS\" application\" menu, for basic geometric elements query of digital topographic map and based application.

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Keywords: CASS；Digital Mapping；Application

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目 录

摘 要 ........................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 第一章 绪论 .............................................................................................................................. 1

1.1数字测图的发展 ........................................................................................................... 1 1.2 CASS7.1介绍 ............................................................................................................... 1 1.3本文主要研究的内容 ................................................................................................... 2 第二章 测区概况 ...................................................................................................................... 3

2.1测区概况 ....................................................................................................................... 3 2.2作业依据和已有测绘资料 ........................................................................................... 3 第三章 基于CASS的数字测图的步骤和内容 ...................................................................... 5

3.1平面及高程控制 ........................................................................................................... 5

3.1.1平面控制测量 ..................................................................................................... 5 3.1.2高程控制测量 ..................................................................................................... 7 3.2碎步点野外数据采集 ................................................................................................... 7

3.2.1碎部点采集 ......................................................................................................... 7 3.3内业绘图处理 ............................................................................................................. 10

3.3.1数据处理、数据传输 ....................................................................................... 10 3.3.2图形绘制和编辑 ............................................................................................... 14 3.3.3图形输出 ........................................................................................................... 21

第四章 基于CASS的数字地形图应用研究 ........................................................................ 23

4.1基本几何要素的查询 ................................................................................................. 23

4.1.1查询指定点坐标 ............................................................................................... 23 4.1.2查询两点距离及方位 ....................................................................................... 24 4.1.3查询线长 ........................................................................................................... 24 4.1.4面积应用 ........................................................................................................... 24 4.2图数转换（图转换为数据文件） ............................................................................. 26 4.3公路曲线设计 ............................................................................................................. 28

4.3.1单个交点处理 ................................................................................................... 28

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4.3.2多个交点处理 ................................................................................................... 29 4.4断面图的绘制 ............................................................................................................. 31

4.4.1方案一：由坐标文件生成 ............................................................................... 31 4.4.2方案二：根据里程文件 ................................................................................... 33 4.4.3方案三：根据等高线或根据三角网绘制断面图 ........................................... 39 4.4.4三种方案的选取 ............................................................................................... 41 4.5土方量的计算 ............................................................................................................. 41

4.5.1用断面法进行土方量计算 ............................................................................... 41 4.5.2方格网法土方计算 ........................................................................................... 51 4.5.3 DTM法土方计算 ............................................................................................. 4.5.4等高线法土方计算 ........................................................................................... 56 4.5.5区域土方量平衡 ............................................................................................... 57

第五章 总结与展望 ................................................................................................................ 60

5.1总结 ............................................................................................................................. 60 5.2展望 ............................................................................................................................. 60 参考文献 .................................................................................................................................. 61 致 谢 ........................................................................................................................................ 62

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第一章 绪论

1.1数字测图的发展

数字测图（Digital Surveying and Mapping，DSM）系统是以计算机及其软件为核心在外接输入输出设备的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。利用全站仪、GPS等设备进行数据采集，为GIS提供数据源，广泛用于测量工程、水文、工民建、道路桥梁、水利水电工程等建设领域。数字地图(Digital Map)以数字形式存贮在磁盘、磁带、光盘等介质上的地图。数字测图主要作业过程为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。[1]

数字化成图是由制图自动化开始的。 20 世纪 50 年代美国国防制图局开始研究制图自动化问题，这一研究同时推动了制图自动化配套设备的研制与开发。 20 世纪 70 年代初，制图自动化已形成规模生产，在美国、加拿大及欧洲各国，在相关重要部门都建立了自动制图系统。当时的自动制图主要包括：数字化仪、扫描仪、计算机及显示系统四个部分。其成图过程是：将地形图数字化，再由绘图仪在透明塑料片上回放出地形图，并与原始地形图叠置以修正错误。 目前，数字化仪数字化已发展成极为普通的数字化和自动成图的方法。 80 年代初全站型电子速测仪的迅猛发展加速了数字测图的研究和应用。我国从 1983 年开始开展数字测图的研究工作。目前，数字测图技术在国内已趋成熟，它已作为主要的成图方法取代了传统的图解法测图。

20 世纪 90 年代出现的载波相位差分技术，又称 RTK(real time kinematic) 实时动态定位技术。这种测量模式在 20 km 测程内可达到厘米级的测量精度。实时差分观测时间短，并能实时给出定位坐标。可以预料，随着 RTK 技术的不断完善和更轻小型、价格更低廉的 RTK 模式 GPS 接收机的出现， GPS 数字测图系统将在开阔地区成为地面数字测图的主要方法。[2]

1.2 CASS7.1介绍

CASS7.1是南方测绘仪器公司在AutoCAD2007上开发的新一代数字化地形地籍成图软件。广泛应用于地形成图、地藉成图、工程测量应用、空间数据建库等领域，全面面向GIS，彻底打通数字化成图系统与GIS接口，使用骨架线实时编辑、简码用户化、GIS无缝接口等先进技术。

CASS7.1在成图效率、地物编辑、符号用户化、电子平板、DTM建模及等高线绘制、数字地图与GPS集成等诸多方面都有突破性进展。它具有地形成图、地籍成图、

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土地详查和土地勘察定界等功能，还有基本几何要素查询、土方计算、公路曲线设计、面积应用、图数转换、土方计算、断面图绘制和检查入库等诸多工程应用。

1.3本文主要研究的内容

本文以内蒙古科技大学为例，主要研究利用南方CASS软件数字化测图的方法和具体内容、工作步骤以及断面图的绘制。利用CASS软件进行数字地形图的编辑和绘制完成内蒙古科技大学的数字地形图。以南方CASS软件为基础进行断面图的绘制和土方量计算，并对CASS软件的各项工程应用进行全面研究。

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第二章 测区概况

2.1测区概况

内蒙古科技大学坐落在首批全国文明城市、美丽的草原钢城—包头。距包头火车站北1.6公里，阿尔丁大街贯穿于本科和高职校区之间。目前，学校占地113万平方米，建筑面积58万平方米，其中，教学行政用房26万平方米。本科校区东西长986米，南北长501米，校内绿化面积达到50%。校区内地势比较平坦，校内设施齐全，有食堂、宿舍楼、图书馆和喷泉分布其中。有多个公交路线通过，交通便利。

2.2作业依据和已有测绘资料

(1)内蒙古科技大学校区控制点成果表，该坐标是由学校统一布设采用钢院坐标系施测得到的。点位保存完好可以作为本次测量的起算数据。（见表2.1）

(2)内蒙古科技大学校区控制点基本位置图（如图2.1）。

(3)现有我校学生已测得的内蒙古科技大学校区1:1000 平面图（如图2.2），可作为测区范围划定与控制测量网形设计及实地选点之用。

平面控制点：“A1”、 “A2”保存完好，符合测量要求，能够保证测量精度，且位于测区附近，作为本次测量的基准点。

图2.1内蒙古科技大学校区控制点基本位置图

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图2.2内蒙古科技大学校区1:1000 平面图 表2.1内蒙古科技大学校区控制点成果表

点号 A1 A S T U V H O P 7 9 11 13

X Y Z 1052.357 1052.339 1052.258 1052.19 1052.113 1051..621 1052.961 1051.8 1052.156 1051.551

点号 Q A2 B B1 C W I N 6 8 10 12 14

X 145.96 37.008

Y 417.407 574.739

Z 1052.097 1052.324 1052.278 1052.238 1052.409 1051.106 1052.927 1052.7 1052.135 1051.159

151.335 679.213 98.585

659.2

269.168 512.963 153.131 516.944 36.022

516.808

200.434 660.274 237.594 619.053 268.393 5.266 48.605

213.233

268.366 -73.981 428.073 463.382 262.170 222.157 262.731 319.206 70.713 71.8

820.163

425.122 383.478 434.752 214.943 144.102 816.787 77.376

944.159

1110.871 1050.234 139.568 1111.190 1050.515 221.678 991.655 166.104 793.559

1051.41 1052.492

227.483 1105.657 1050.8 227.9 825.234

1052.228

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第三章 基于CASS的数字测图的步骤和内容

随着现代测绘技术的飞速发展，作为现代测绘技术基础的数字测图技术也呈现出日新月异的变化。目前，以现代测绘设备和计算机应用软件为主体的数字测图技术已广泛应用于测绘生产，地形测量已从传统的白纸测图转变为数字测图。

地形测量包括地物和地貌测量两大内容。传统的平板仪测图和经纬仪（或测距经纬仪）测图通称白纸测图，它主要采用解析法和极坐标法，其成果为模拟式的图解图。但由于其成图周期长、精度低、劳动强度大等局限逐渐被淘汰。而全数字地形测图顺应现代测绘技术新潮流，利用先进的测量仪器（如GPS接收机、电子全站仪等）和自动化成图软件，采用各种灵活的定位方法进行以数字信息表示地图信息的测图工作，它的成果为模型式的数字图。

而目前大比例尺野外数字测图主要使用全站仪和GPS采集数据。整个工作分为两个阶段：即数据采集（控制测量、地形特征点采集）；内业绘图处理（数据传输、图形绘制、编辑和输出）。

3.1平面及高程控制

3.1.1平面控制测量

考虑到学校能配套使用的GPS设备不是很齐全，需要外借。而且使用GPS做控制的费用比较大。因此本次还可以考虑采用全站仪测一级导线做首级控制网。为了保证精度，测量是采用带三脚架的棱镜，全站仪使用的拓普康全站仪。并直接使用全站仪进行图根点加密。导线网的设计步骤：

(1)根据控制网的服务目的，确定导线中点点位中误差，并据以求出端点的点位中误差和容许闭合差。

(2)确定导线总长及等级。在直伸导线中，纵向误差由测距误差引起，故可求来算导线边的测距精度及总长。当导线中点点位误差限值确定时，导线愈长，要求起算数据与本次测量精度愈高，所以确定了导线总长，也就确定了导线等级。横向误差是由测角误差引起，根据横向误差的规定值所以求得测角精度。

(3)进行单线网的图上选点、选线，并根据测角和量边的精度要求，编制导线施测细则。

①三级导线网的主要技术指标如表3.1：

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表3.1 三级导线网的主要技术指标[2]

序号 1 2 3 4 5

项目 方位角闭合差 测角中误差

导线全长绝对闭合差 导线全长相对闭合差 最弱点点位中误差

指标 ≤24″×√n ≤12″ ≤13cm 不低于1/6000 ≤5cm

②三级导线外业测量技术要求如表3.2：

表3.2三级导线外业测量技术要求[3]

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

3.1.1.1选点

项目 NIKKON 全站仪 水平角测回数 半测回归零差 一测回2C较差 边长测回数 气温测量最小读数 气压测量最小读数 改边垂直角测回数

技术指标 2”,3mm+2ppmD 1 8” 13” 单程一测回 0.5℃ 100pa 2

(1)为了保证测量精度，控制点应有足够的密度，以既能满足测图需求，但又不浪费，且控制点应有统一的规格。

(2)应按照设计好的选点图到现场选点，若两点不通视，则尽量在设计点的周围选点。设计选点时要避开河道等处，尽量在土质坚实的地方或主干道上进行选点，这样即方便导线观测，又能做出利于长期保存的控制点。

(3)相邻点之间应通视良好，一级导线网视线超越障碍物距离要大于0.5m，以能保证成像清晰、便于观测为原则。

(4)点位选择应合理，作业安全，尽量不影响测区内的行车及其他活动，且便于图

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根点的加密，边缘点位应有利于日后扩展应用。

(5)在选点的同时要按要求进行做控制点的点之记。 (6)选完控制点后要绘出首级导线网。 3.1.1.2全站仪加密图根点

在首级导线网的基础上，使用全站仪进行加密图根点。全站仪加密时要注意支站不要超过三级，仪器操作时要严格要求精度，尤其是后视棱镜要扶准扶正，后视定向尽量对准对中杆底部。

由于采用全站仪，测站点到特征点的距离即使在500米以内也能保证测量精度。一般以在500米以内能测到碎部点为原则，选择通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些（相对白纸测图时的密度）。控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手簿，采用平差软件进行平差计算，各项限差应在允许范围之内，如有不符合要求的情况，应进行补测或重测 3.1.2高程控制测量

因为我们校园的高程控制点比较多，而且分布比较均匀，足够满足高程控制测量的需要。A1和A2足以满足本次测量任务的测量精度要求，所以我们以这两个点为高程基准进行了高程控制测量的布控。

仪器设备及施测方法：

四等水准施测采用 DS3水准仪及配套黑红面区格式标尺进行施测。观测前应对标尺和仪器进行全面检查，测前、测后对i 角各检查一次，要求i 角不大于 15 秒。

四等水准测量采用中丝读数法，直读视距，往返观测，观测顺序为后-后-前-前（黑-红-黑-红），各测段的测站数为偶数。

3.2碎步点野外数据采集

3.2.1碎部点采集

全站仪由于具有自动记录功能，野外采集数据的速度较快。测量人员根据事先的分工，各负其职。数字测图要求测定所有碎部点的坐标及记录碎部点的绘图信息，并记录在全站仪的内存中，而后传输到计算机，并利用计算机辅助成图。但在野外数据采集中，若用全站仪测定所有的碎部点，不仅工作量大，而且根据实际地形无法直接测定。因而，必须灵活运用“测、算法”结合，测定碎部点的坐标。数字测图测量规范（规程）是国家测绘管理部门或行业部门制定的技术法规。

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3.2.1.1全站仪测图方法与技术要求

(1)全站仪测图的仪器安置及测站检核[3]

全站仪测图的仪器安置及测站检核，应符合下列要求：

①仪器的对中偏差不应大于5mm，仪器高和反光镜高的量取应精确至lmm。 ②应选择较远的图根点作为测站定向点，并施测另一图根点的坐标和高程，作为测站检核。检核点的平面位置较差不应大于图上0.2mm，高程较差不应大于基本等高距的1／5。

③作业过程中和作业结束前，应对定向方位进行检查。 (2)全站仪测图的测距长度规定

全站仪测图的测距长度，不应超过表3.3的规定。

表3.3 全站仪测图的最大测距长度[4]

比例尺

地物点最大测距长度 地形点最大测距长度（m）

1：1000 300󰀀 500

当布设的图根点不能满足测图需要时，采用极坐标法增设少量测站点。 (3)数字地形图测绘需符合的要求 数字地形图测绘，应符合下列要求：

①当采用草图法作业时，应按测站绘制草图，并对测点进行编号。测点编号应与仪器的记录点号相一致。草图的绘制，宜简化标示地形要素的位置、属性和相互关系等。

②当采用编码法作业时，宜采用通用编码格式，也可使用软件的白定义功能和扩展功能建立用户的编码系统进行作业。

③当采用内外业一体化的实时成图法作业时，应实时确立测点的属性、连接关系和逻辑关系等。

④在建筑密集的地区作业时，对于全站仪无法直接测量的点位，可采用支距法、线交会法等几何作图方法进行测量，并记录相关数据。

(4)全站仪测图野外数据采集

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全站仪测图，可按图幅施测，也可分区施测，按图幅施测时，每幅图应测出图廓线外5mm，分区施测时，应测出区域界线外图上5mm。最后对采集的数据应进行检查处理，删除或标注作废数据、重测超限数据、补漏错漏数据，对检查修改后的数据，应及时与计算机联机通信，生成原始数据文件并做备份。 3.2.1.2全站仪碎部点采集

地形测量在完成地形控制测量后，就要进行地形测图。地形测图是以控制点为基础，按一定的要求和规则，将地面上各种地物、地貌测绘到图纸上。地形测量中需要将地物、地貌的特征点测绘到图纸上，这些特征点又称为碎部点。相对于地形控制而言，测绘具体的地物和地貌是测区碎部，因此称为地形碎部测绘。

大比例尺数字测图野外数据采集按碎部点测量方法，分为全站仪测量方法和GPS-RTK测量方法。本次测图，主要采用全站仪测图方法。 地面上的地物、地貌形态虽然多种多样，但这些形态总是可以概括、分解成各种几何形体的。而任何几何形体都是不同的面构成的，任何面又都可由一些具体决定性的点所连成的直线或曲线来确定。可以说，各种地物、地貌的形态最终是由点决定的。我们把决定地物、地貌形态的点称为地物特征点或地貌特征点。地貌特征点和地物特征点统称碎部点。碎部测量实际上就是测定地物、地貌碎部点在图上的点位及其高程，然后依次描绘出各种地物、地貌。 3.2.1.3解析碎部点测量

在等级控制点、图根导线点或支导线点上按极坐标法直接测定下列碎部点坐标[3]： (1)永久性建、构筑物的主要拐角点，具有方位意义的点； (2)道路、河流、沟、塘的特征点，桥、闸的特征点； (3)主要道路上的各类检修井，电力、通讯线路上的电线铁塔； (4)图幅拼接线上的若干明显细部位，保证必要精度； 3.2.1.4碎部点采集的特殊情况

在进行碎部点采集时往往会遇到一些特殊情况。对于比较复杂的地方通视一定不好，也许将棱镜举高能采到点，若就几个点还行，点多时这么采点测出的地物一定偏差很大，因此就应该找一个视野开阔的地方支一站过去再测，这样往往会事半功倍。

当对多点房屋进行采点时，有时一些拐角会被挡住，同时支站过去测有没意义，此时应在此拐角一边延长线上的某处采一点，在用钢尺量出此处到拐角的距离并及时标注到草图上。对于一些电杆、通信杆、路灯等地物棱镜无法放置正中，此时采点时应该采用偏心去采; 对于一些直径较大的烟囱、广告牌等应该在其外围采集三个点。对于钢尺

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无法去量距时应用测距仪去测距。此外在采集碎部点的同时要按规定将高程点进行采集，直接在编号前加上一个字母以示区别就行了。

3.3内业绘图处理

数字测图系统的内业主要是计算机屏幕操作，一般采用人机交互图形编辑技术，我们主要使用南方测绘仪器公司CASS数字测图软件。CASS系统为数字测图提供了多种成图方法：简编码自动成图法，引导文件自动成图法，测点点号定位成图法，屏幕坐标定位成图法和电子平板测图法等。在上述方法中，除电子平板测图法外，其余均为测记式成图法。即把野外采集的数据存储在电子手簿或全站仪的内存中，同时绘制草图，回到室内后再将数据传输到计算机内，对照草图完成各种绘制编辑工作，最后形成地形图。其中，引导文件自动成图法、测站点点号定位成图法、屏幕坐标定位成图法适用于无码作业。本次地形测量使用多种方法相结合的成图法。 3.3.1数据处理、数据传输

3.3.1.1 CASS数字测图软件的草图法数字测图

将外业采集数据按一定的格式传输入计算机内，并将数据格式转换成图形编辑系统要求的格式（生成内部码），即可展绘点号点位，然后根据测量草图对外业数据进行分幅处理、绘制平面图，再进行等高线处理，即自动建立数字地面模型（DTN）、自动生成等高线等。经过数据处理后，未经整饰的地形图即可显示在计算机屏幕上。内业数据的处理，一般需要把数据记录设备中的数据按一定的格式传输到计算机中，形成一个供内业处理时使用的文件。该文件用来存放从全站仪传输过来的坐标数据，即称其为“坐标数据文件”，坐标数据文件用户可按需要自行命名，但后缀应为“DAT”该文件数据格式为：

总点数N

点号 1，编码 1，Y1,X1,H1； 点号 2，编码 2，Y2,X2,H2； ……

点号 n，编码 n，Yn,Xn,Hn；

然后开始在CASS 软件中执行。执行下拉菜单 “数据/读全站仪数据”命令，在“全站仪内存数据转换”对话框中的“全站仪内存文件”文本框中，输入需要转换的数据文件名和路径，在“CASS 坐标文件”文本框中输入转换后保存的数据文件名和路径。这两个数据文件名和路径均可以单击“选择文件”，在弹出的标准文件对话框中输入。此

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外在数据传输时，计算机与全站仪双方通讯都要预置相同的通讯参数 （波特率、校验位、数据位和终止符等）这样才能保证进行正常的数据通讯。最后单击“转换”并即完成数文件格式转换。附全站仪数据传输的步骤：打开CASS软件后选择选择数据→读取全站仪数据→全站仪内存数据转换，如下图3.1、3.2、3.3所示：

图3.1数据传输过程图1

图3.2数据传输过程2

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图3.3数据传输图3

当设定文件名后存储在计算机磁盘或U盘后便可以使用这些数据了！接着再执行下拉菜单“绘图处理/定显示区”确定绘图区域；执行下拉菜单 “绘图处理/展野外测点点位”。如图3.4：

图3.4展点示意图

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效果图3.5：

图3.5 展点效果图

即在绘图区得到展绘好的碎部点点位并输入测图比例尺，结合野外绘制的草图绘制地物；再执行下拉菜单“绘图处理/展野外点点号” 同时将点号给展出。如图3.6：

图3.6展点号图

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展野外测点点号后效果图3.7如下：

图3.7展野外测点点号后效果图

经过对所测地形图进行屏幕显示，在人机交互方式下进行绘图处理、图形编辑、修改、整饰，最后形成数字地图的图形文件。 3.3.1.2 CASS数字测图软件的电子平板法数字测图

电子平板数字测图的作业流程：通讯电缆安装了CASS数字测图软件的笔记本电脑与测站上安置的全站仪连接，全站仪测得的碎部点坐标自动传输到笔记本电脑并展绘在绘图区。后面的操作和草图法数字测图几乎一样在此不再做详细说明了。该方法在工作程序上比较草图法数字测图对仪器的要求较高。它需要在测量的过程中携带笔记本，测量和不方便。因此大部分的测量都用草图法数字测图。 3.3.2图形绘制和编辑

要完成图形的绘制与编辑工作，主要与有关的菜单、对话框及文件打交道。绘图人员根据测量的点以及勘丈的距离和绘制的草图对数据处理后所生成的图形数据文件进行编辑、整理。要想得到一幅规范的地形图，除要对数据处理后生成的“原始”图形进行修改、整理外，还需要加上汉字注记、高程注记，进行图幅和图廓整饰，并填充各种

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面状地物符号等，最后编辑后的成果即为我们所需要的地形图。

针对电子平板法数字测图图形绘制和编辑，全站仪测得的碎部点坐标自动传输到笔记本电脑并展绘在绘图区，完成一个地物的碎部点测量工作后，采用与草图法相同的方法进行现场实时绘制地物。它是一种在野外作业现场实时连线的成图方法，其特点是野外现场直观性强，“所测的数据即所得”可以及时发现错误，立即修改。 3.3.2.1各类地物绘制

(1)测量控制点

各等级的平面及高程控制点分别以图式规定的控制点符号表示，控制点的测点位置即为符号的几何中心，控制点必须精确表示，根据测量成果直接展绘。在屏幕菜单栏中点击“控制点”然后点击“平面控制点” 或“其他控制点”进行绘制。如图3.8：

图3.8 控制点屏幕菜单

(2)居民地垣栅

居民地是地形图上的主要地物要素，数字化图要准确反映实地各个房屋的外围轮廓和建筑特征。除个别情况外，一般处理为矩形，凹凸部分要直角拐弯，房屋线要闭合。房屋的阳台线在折角处要实交。

街区与道路的衔接处应留0.2mm 间隔，建筑在陡坎和斜坡上的建筑物按实际位置绘出，陡坎无法绘出时，可移位表示，间隔0.2mm，建筑物与加固石驳可以共线表示。

悬空建筑在水上的房屋与水涯线重合时，房屋照常表示，间断水涯线。 围墙不区分结构性质，用依比例尺符号表示。直线段较短的围墙，符号无法表示出其短横线的，要用手工补绘，门墩要与围墙相垂直。

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各类型的垣栅如栅栏、栏杆、篱笆、铁丝网等，均用相应的符号表示。符号一侧有短线的，短线向里绘制。

(3)交通及附属设施

道路是连接居民地的纽带，是地面交通运输的主要动脉，各等级的道路用图式规定的相应符号表示，绘制时注意线型及线宽。

双线道路与房屋、围墙、桥梁等高出地面的建筑物边线重合时，可以用建筑物边线代替道路边线，道路边线与建筑物的连接处应间隔0.2mm。

乡村小路、内部道路等用到虚线线型符号的，线型应拟合表示，保证线型的连续性、美观性。

(4)水系及附属设施

水系是江、河、湖、海、井、泉、水库、池塘、沟渠等自然和人工水体的总称，水系绘制时应注意区分人工河流和自然河流。自然河流的边线应圆滑，遇桥梁、水坝、水闸等建筑物应中断，有名称的水系要正确加注。

水涯线与陡坎重合时，可用陡坎边线代替水涯线，水涯线与斜坡脚重合时，在坡脚将水涯线绘出。

(5)植被的测绘，应按其经济价值和面积大小适当取舍，并应符合下列规定： ①农业用地的测绘按稻田、旱地、菜地、经济作物地等进行区分，并配置相应符号。 ②地类界与线状地物重合时，只绘线状地物符号。

(6)地貌宜用等高线表示。崩塌残蚀地貌、坡、坎和其他地貌，可用相应符号表示。 山顶、鞍部、凹地、山脊、谷底及倾斜变换处，应测注高程点。露岩、石、土堆、陡坎等，应注记高程或比高。

(7)管线转角部分，均应实测。线路密集部分或居民区的低压电力线和通信线，可选择主干线测绘；当管线直线部分的支架、线杆和附属设施密集时，可适当取舍；当多种线路在同一杆柱上时，应择其主要表示。

(8)注记

文字注记要使所表示的地物能明确判读，字头朝北，道路、河流名称可随线状弯曲的方向排列，应垂直或平等于线状物体；文字的间隔尺寸最小应为0.5mm；最大间隔不宜超过字大的8位。注记时应避免遮断主要地物和地形特征部分。各类注记均放置在“ZJ”层。地形图上各种名称的注记，应采用现有的法定名称。

以上地物及图形的绘制都通过CASS中的菜单工具栏（如图3.9）进行完成，在需

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要绘制的地物及图形时，点击相应位置的工具。

图3.9 屏幕菜单

绘制过程中的地形图见图3.10：

图3.10 绘制过程效果图

3.3.2.2等高线的绘制

(1)展高程点

用鼠标点击“绘图处理”中的“展高程点”菜单项出现对话框如图3.11：

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图3.11 展点对话框

找到文件回车。

(2)建立DTM

首先在建立地面高程模型（DTM）之前，应剔除明显高出地面不能代表当地高程的碎部点，把其高程改为零即可。重要的一点是要使用“选择地性线”功能，使DTM的三角网边经过地性线，一般要将山脊线、山谷线、坡度变化线、地貌变向线、坡顶线和坡底线等用复合线绘出，在建DTM时考虑地性线，当然陡坎的坎上和坎下没有同时测量时，应在建DTM之前先绘出，并注意输入坎高，然后建DTM时根据提示选择考虑陡坎。只有这样才能生成合理的DTM三角网，进而绘出准确逼真的等高线。如果不考虑这些地性线，而用坐标数据文件直接生成三角网，往往会出现三角网边横穿陡坎、山脊线等不合理现象，以此绘制的等高线将失真。建立DTM的步骤为：点击“菜单栏”中的“等高线”点击建立DTM具体过程如图3.12、3.13。

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图3.12 DTM的建立

图3.13 三角网

另外在南方CASS软件中提供了对三角网中的三角形进行增加、删除、调整等功能，可使最终的DTM更加合理。

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(3)等高线绘制

在菜单栏中点击“等高线”中的“绘制等高线”进行等高线绘制如图3.14：

图3.14等高线绘制过程图1

3.15等高线绘制过程图2

(5)等高线的修饰

等高线在遇到房屋及其它建筑物、双线道路、路堤、坑穴、陡坎、斜坡、湖泊、双线河、双线渠、水库、池塘以及注记等均应中断。在南方CASS成图软件中提供了自动切除穿陡坎、穿围墙、穿二线间、穿高程注记、穿指定区域内的等高线等功能，完全满

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足等高线的修剪。 当等高线的坡向不能判别时，还应加绘示坡线。具体操作如下：利用“等高线”菜单下的 “等高线修剪”二级菜单可对等高线进行修饰。如图3.16、3.17：

图3.16等高线修剪1

图3.17等高线修剪2

3.3.3图形输出

图块文件经过人际交互编辑生成数字地形图的图形文件。图形文件根据数字地形图的用途不同有不同的要求。为满足计算机制图的数字地形图文件，就是编辑后新的块文件这种图形文件安一副图为单元储存用于绘制某一规定比例尺的地形图。而满足数字地

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形图数据库的图形文件还需要在上述图形文件的基础上作进一步处理。例如，第五分分层处理、闭合图块处理、图形属性处理以及数字地面模型的处理等。进入数字地形图数据库的图块文件有很大的差别，它是按地形图数据库的要求建立的。 下图为输出的图形见图3.18：

图3.18 校园地形图

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第四章 基于CASS的数字地形图应用研究

通过野外的数据采集、数据处理、图形编辑、图形输出等步骤完成数字地形图。我们得到的数字地形图，它包含有很多的元素例如坐标、地物属性等。在数字化成图软件CASS环境下，利用数字地形图可以非常方便地获取各种地形信息，如量测各个点的坐标，量测点与点之间的水平距离，量测直线的方位角、确定点的高差和计算两点间坡度等。而且查询速度快，精度高。我们将利用我们获得的数字地形图的各种要素完成数字地形图的多种应用。

本章主要以CASS7.1软件为例，利用软件中的“工程应用”等菜单（如图4.1）功能完成数字地形图的各项应用。

图4.1 “工程应用”菜单

4.1基本几何要素的查询

以下的查询应用都是应用“工程应用”中的功能。菜单“工程应用”如图4.1。 4.1.1查询指定点坐标

打开数字地形图，用鼠标点取“工程应用”菜单中的“查询指定点坐标”。屏幕底部命令区提示：

制定查询点：

用鼠标点取所要查询的点即可。

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命令区显示指定点的坐标计算结果：

测量坐标：测量坐标：X=45.218米 Y=-142.355米 H=1051.0米

屏幕所显示的是AutoCAD坐标系的坐标，只是X和Y顺序调了一下。 4.1.2查询两点距离及方位

用鼠标点取“工程应用”菜单下的“查询两点距离及方位”。用鼠标分别点取所要查询的两点即可。

命令区显示两个指定点之间的实际水平距离和坐标方位角计算结果：

两点间实地距离=88.878米, 图上距离=88.878毫米, 方位角=85度43分44.60秒 注意：显示的两点间的距离为实地距离。 4.1.3查询线长

曲线的线长难以用普通方法测量，在数字地形图中可以很方便地采用近似计算的方法得到。用鼠标点取“工程应用”菜单下的“查询线长”。用鼠标点所要查询的线性地物。系统会出现“该线长度为xxxxx米”的信息框，如图4.2。

图4.2 信息框

4.1.4面积应用

(1)查询实体面积

用鼠标点取“工程应用”中的“查询实体面积”，然后点击待查询的实体的边界线即可，要注意实体应该是闭合的。

(2)指定区域的面积

用鼠标点取“工程应用”中的“计算指定范围的面积”得到要求面积。如图4.3：

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图4.3 面积计算结果

(3)计算指定点所围成的面积

用鼠标左键点取“工程应用”到“指定点所围成的面积”一次选择要计算的区域各个顶点，知道最后一点回车确认区域封闭。计算出该区域面积。

(4)统计指定区域的面积

用鼠标左键点取“工程应用”到“统计指定区域的面积的面积”用鼠标拉一个窗口选取要统计的区域即可，选完后回车就可得到要求面积。

(5)计算表面积

通过DTM建模，在三维空间内将高程点连接为带坡度的三角形，再通过每个三角形面积累加得到整个范围内不规则地貌的面积。如图4.4要计算矩形范围内地貌的表面积。图4.5为建模计算表面积的结果：用鼠标点取“工程应用”菜单下的“计算表面积”，用鼠标点取图上曲线即可。

图4.4选定计算区域

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图4.4为建模计算表面积的结果：

图4.5表面积计算结果

另外计算表面积还可以根据图上高程点，操作的步骤相同，但计算的结果会有差异，因为由坐标文件计算时，边界上内插点的高程由全部的高程点参与计算得到，而由图上高程点来计算时，边界上内插点只与被选中的点有关，故边界上点的高程会影响到表面积的结果。到底由那种方法计算合理与边界线周边的地形变化条件有关，变化越大的，越趋向与由图面上来选择。

4.2图数转换（图转换为数据文件）

(1)指定点生成数据文件

用鼠标点取“工程应用\\指定点生成数据文件”。屏幕上弹出需要“输入数据文件名”的对话框，来保存数据文件。如图4.6：

图4.6 输入数据文件名对话框

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提示：指定点：用鼠标点需要生成数据的指定点。 地物代码：输入地物代码，如房屋为F0等。 高程：输入指定点的高程。

测量坐标系：X= 363.346m Y= 66.057m Z= 1052.429m Code：111111 此提示为系统自动给出。

请输入点号：<9> 默认的点号是由系统自动追加，也可以自己输入。是否删除点位注记? (Y/N) 默认不删除点位注记；一个点的数据文件已生成。

(2)高程点生成数据文件

图4.7高程点生成数据文件菜单

用鼠标点取“工程应用\\高程点生成数据文件\\有编码高程点（无编码高程点、无编码水深点）”。

屏幕上弹出“输入数据文件名”的对话框，来保存数据文件。 提示：请选择：<1>选取区域边界<2>直接选取高程点或控制点<1> 在选择获得高程点的方法，系统的默认设置为选取区域边界： 选择<1>提示：请选取建模区域边界: 用鼠标点取区域的边界。OK! 选择<2>提示：选择对象:﹙选择物体﹚用鼠标点取要选取的点。

如果选择无编码高程点生成数据文件，则首先要保证高程点和高程注记必须各自在同一层中（高程点和注记可以在同一层），执行该命令后命令行提示：

请输入高程点所在层：输入高程点所在的层名。

请输入高程注记所在层：<直接回车取高程点实体Z值> 输入高程注记所在的层名。 共读入X个高程点有次提示时表示成功生成了数据文件。如果选择无编码水深点生成数据文件，则首先要保证水深高程点和高程注记必须各自在同一层中（水深高程点和注记可以在同一层），执行该命令后命令行提示：

请输入水深点所在图层: 输入高程点所在的层名。共读入X个水深点 有该提示时表示成功生成了数据文件。

(3)控制点生成数据文件

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用鼠标点取“工程应用”菜单下的“控制点生成数据文件”。屏幕上弹出“输入数据文件名”的对话框，来保存数据文件。

(4)等高线生成数据文件

用鼠标点取“工程应用”菜单下的“等高线生成数据文件”。屏幕上弹出“输入数据文件名”的对话框，来保存数据文件。

提示：<1>处理全部等高线结点，<2>处理滤波后等高线结点<1>。

等高线滤波后结点数会少很多，这样可以缩小生成数据文件的大小。执行完后，系统自动分析图上绘出的等高线，将所在结点的坐标记入第一步给定的文件中。

4.3公路曲线设计

假设在学校院内我们将设计一条公路，（如图4.13）下面介绍在数字地形图中公路设计的方法，及功能。 4.3.1单个交点处理

操作过程如下：

用鼠标点取“工程应用\\公路曲线设计\\单个交点”。屏幕上弹出“公路曲线计算”的对话框，输入起点、交点和各曲线要素。如图4.8：

图4.8 输入平曲线已知要素文件名对话框

屏幕上会显示公路曲线和平曲线要素表。如图4.9 所示：

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图4.9 公路曲线和平曲线要素表

4.3.2多个交点处理

(1)曲线要素文件录入

鼠标选取“工程应用\\公路曲线设计\\要素文件录入”，命令行提示： <1>偏角定位,<2>坐标定位：<1> 选坐标定位则弹出要素输入框： 选坐标定位则弹出要素输入框：

图4.10 坐标法曲线要素录入

坐标定位法： 起点需要输入的数据： ①起点坐标

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②起点里程

各交点需输入的数据： ①点名

②半径 (若半径是0,则为小偏角,即只是折线,不设曲线) ③缓和曲线长 (若缓和曲线长为0,则为圆曲线) ④交点坐标 （若是最后一点则为终点坐标） (2)要素文件处理

鼠标选取“工程应用\\公路曲线设计\\曲线要素处理”命令，弹出如图对话框：

图4.11 要素文件处理

在要素文件名栏中输入事先录入的要素文件路径，再输入采样间隔、绘图采样间隔。“输出采样点坐标文件”为可选。点“确定后”，在屏幕指定平曲线要素表位置后绘出曲线及要素表，如图4.12：

图4.12公路曲线设计要素表

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4.4断面图的绘制

纵断面图在工程上可反映道路竖向的走向、高程、纵坡大小即道路中线的起伏情况，横断面图可反映道路横向地形的起伏情况。并且纵横断面图可做为土方计算的基础，为土方计算提供地形起伏情况的数据。

假设现在将要在学校中修一条道路，我们将利用绘制出来的数字地形图进行道路的设计，道路中线如图4.13。

图4.13 道路中线

首先我们要绘制断面图，绘制断面图的方法有四种：由坐标文件生成，根据里程文件，根据等高线，根据三角网。 4.4.1方案一：由坐标文件生成

坐标文件指野外观测得的包含高程点文件，方法如下：

先用复合线生成断面线，点取“工程应用\\绘断面图\\根据已知坐标”功能。提示：选择断面线 用鼠标点取上步所绘断面线。屏幕上弹出“断面线上取值”的对话框，如图4.14，如果“坐标获取方式”栏中选择“由数据文件生成”，则在“坐标数据文件名”栏中选择高程点数据文件。

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图4.14 根据已知坐标绘断面图

如果选“由图面高程点生成”，此步则为在图上选取高程点，前提是图面存在高程点，否则此方法无法生成断面图。

输入采样点间距： 输入采样点的间距，系统的默认值为20米。采样点的间距的含义是复合线上两顶点之间若大于此间距，则每隔此间距内插一个点。

输入起始里程<0.0> 系统默认起始里程为0。点击“确定”之后，屏幕弹出绘制纵断面图对话框，如图4.15。

图4.15 绘制纵断面图对话框

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输入相关参数，如：

横向比例为1:<500> 输入横向比例，系统的默认值为1:500。 纵向比例为1:<100> 输入纵向比例，系统的默认值为1:100。 断面图位置：可以手工输入，亦可在图面上拾取。

可以选择是否绘制平面图、标尺、标注；还有一些关于注记的设置。点击“确定”之后，在屏幕上出现所选断面线的断面图，如图4.16所示。

图4.16 纵断面图

4.4.2方案二：根据里程文件

根据里程文件绘制断面图， 一个里程文件可包含多个断面的信息，此时绘断面图就可一次绘出多个断面。里程文件的一个断面信息内允许有该断面不同时期的断面数据，这样绘制这个断面时就可以同时绘出实际断面线和设计断面线。 4.4.2.1里程文件的生成

根据现有图形及数据的条件里程文件的生成可由：由纵断面线生成、由复合线生成、由坐标文件生成、有等高线生成和由三角网生成五种种方法中的其中的几种来完成。

(1)由复合线生成

点击“工程应用”到“生成里程文件”“由复合线生成”“普通断面”之后提示选择断面线，点击断面线。弹出对话框（如图4.17）点击确定，数据生产。

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图4.17断面线上取值对话框

(2)由纵断面线生成

首先，获取中桩点，点击“工程应用”到“生成里程文件”“由断面线生产”

“新建”后，有提示点击要获取数据的道路中线，弹出对话框如图4.18。

图4.18由纵断面生成里程文件对话框

点击确定，点击“有断面线生成”菜单中的“生成”根据提示选择好断面，弹出对话框，如图4.19。

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图4.19生成里程文件对话框

点击确定生成里程文件。并且在数字地形图上标好个中线点里程，如图4.20。

图4.20数字地形图上中线点里程标注

(3)由等高线生成

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这种方法只能用来生成纵断面的里程文件。它从断面线的起点开始，处理断面线与等高线的所有交点，依次记下每一交点在纵断面线上离起点的距离和所在等高线的高程。

在图上绘出等高线，再用轻量复合线绘制纵断面线（可用PL命令绘制） 用鼠标点取“工程应用\\生成里程文件\\由等高线生成”。 屏幕提示：

请选取断面线：用鼠标点取所绘纵断面线 ；

屏幕上弹出“输入断面里程数据文件名”的对话框，来选择断面里程数据文件。这个文件将保存要生成的里程数据。

屏幕提示：

输入断面起始里程：<0.0>；

如果断面线起始里程不为0，在这里输入。回车，里程文件生成完毕。 (4)由三角网生成

这种方法只能用来生成纵断面的里程文件。它从断面线的起点开始，处理断面线与三角网的所有交点，依次记下每一交点在纵断面线上离起点的距离和所在三角形的高程。

在图上生成三角网，再用轻量复合线绘制纵断面线（可用PL命令绘制） 用鼠标点取“工程应用\\生成里程文件\\由三角网生成”。 屏幕提示：

请选取断面线： 用鼠标点取所绘纵断面线。

屏幕上弹出“输入断面里程数据文件名”的对话框，来选择断面里程数据文件。这个文件将保存要生成的里程数据。

屏幕提示：

输入断面起始里程：<0.0>。

如果断面线起始里程不为0，在这里输入。回车，里程文件生成完毕。 (5)由坐标文件生成

用鼠标点取“工程应用”菜单下的“生成里程文件”子菜单中的“由坐标文件生成”。 屏幕上弹出“输入简码数据文件名”的对话框，来选择简码数据文件。这个文件的编码必须按以下方法定义，具体例子见“DEMO”子目录下的“ZHD.DAT”文件。

屏幕上弹出“输入断面里程数据文件名”的对话框，来选择断面里程数据文件。这

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个文件将保存要生成的里程数据。

命令行出现提示：输入断面序号:<直接回车处理所有断面>，如果输入断面序号，则只转换坐标文件中该断面的数据；如果直接回车，则处理坐标文件中所有断面的数据。

严格来说，生成里程文件还可以用手工输入和编辑。手工输入就是直接在文本中编辑里程文件，在某些情况下这比由图面生成等方法还要方便、快捷。

通过使用以上五种方法，都可得到线路的里程文件。但是生成的里程文件各有用处，由坐标文件和纵断面图生成的里程文件用于横断面图的绘制，而由复合线、三角网和等高线生成的里程文件是用来绘制纵断面图的。但由于用用坐标文件生成时需要简码数据

文件，需要事先准备。我们没有这类文件。而等高线和三角网生成时，在学校建筑物群集的地方等高线几乎无法绘制，所以我们用纵断面图和复合线生成里程文件。

4.4.2.1根据里程文件生成断面图

点击“工程应用”“绘断面图”“根据里程文件”弹出对话框，如图4.21。

图4.21输入断面里程数据文件名对话框

然后打开，弹出对话框（如图4.22），点击确定绘制出断面图（如图4.23、4.24）。

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图4.22绘制断面图对话框

图4.23 横断面图

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图4.24 纵断面图

4.4.3方案三：根据等高线或根据三角网绘制断面图 4.4.3.1三角网绘制断面图

首先在图面生成三角网，点击“等高线”“建立DTM”生成三角网（见图4.25）。然后点击“工程应用”“绘断面图”“根据三角网”弹出对话框，如图4.22。选择断面图位置确定。这样就绘制出纵断面图了。断面图见图4.26。

图4.25 建立DTM的数字地图

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图4.26 由三角网绘制的断面图

4.4.3.2根据等高线

打开已绘制完等高线的地形图, 然后在横断面位置上绘制复合线如图4.27所示。选择菜单命令“工程应用”“绘制断面图”“根据等高线”弹出对话框如图4.22，选择断面图位置点击确定，绘制出断面图（见图4.28）。

图4.27 在等高线上绘制复合线

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图4.28 由等高线绘制的断面图

4.4.4三种方案的选取

用坐标文件生成断面图，在生成纵断面图后生成横断面图还需要对复合确定中线桩太过繁琐。而用三角网和等高线绘制断面图的画，在学校内建设道路。由于地形图在建筑物较多的地方等高线不能闭合和连续。所以这两种方法实施起来有些困难。因此，在学校中进行断面图绘制是选用以里程文件生成断面图较为合适。

4.5土方量的计算

土方计算在土方工程中有着重要意义和作用,是工程费用概算及方案选优的重要因素，也是工程设计的一个重要组成部分。土方量是竖向规划或调整的一个重要依据，也直接关系到工程造价，所以在计算土方时一定要实事求是、精益求精、符合实际。只有准确的土方量，才能进行合理的土方调配，降低工程费用，加快工程进度，提高工程质量。因此，选择土方计算软件与方法也非常重要。 4.5.1用断面法进行土方量计算

断面法土方计算主要用在公路土方计算和区域土方计算，对于特别复杂的地方可以用任意断面设计方法。断面法土方计算主要有：道路断面、场地断面和任意断面三种计算土方量的方法。根据上一章我们得到的断面图和一些里程数据来进行道路的土方计算。

4.5.1.1道路断面法土方计算

第一步：生成里程文件。

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里程文件根据“4.4.2.1里程文件的生成”中的五种方法生成，并采用这一节里的里程文件进行道路土方计算。

第二步：选择土方计算类型。

用鼠标点取“工程应用\\断面法土方计算\\道路断面”。如图4.29：

图4.29断面土方计算子菜单

点击后弹出对话框，道路断面的初始参数都可以在这个对话框中进行设置的，如图4.30：

图4.30 断面设计参数输入对话框

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第三步：给定计算参数。

接下来就是在上一步弹出的对话框中输入道路的各种参数，以达所需。 选择里程文件：

点击确定左边的按钮（上面有三点的），出现“选择里程文件名”的对话框。选定第一步生成的里程文件。

横横断面设计文件：横断面的设计参数可以事先写入到一个文件中点击：“工程应用\\断面法土方计算\\道路设计参数文件” 如果不使用道路设计参数文件，则在图4.30中把实际设计参数填入各相应的位置（注意：单位均为米）。点“确定”按钮后，弹出对话框图4.22：

系统根据上步给定的比例尺，在图上绘出道路的纵断面，至此，图上已绘出道路的纵断面图及每一个横断面图，结果如图4.31所示：

图4.31 纵横断面图成果示意图

如果道路设计时该区段的中桩高程全部一样，就不需要下一步的编辑工作了。但实际上，有些断面的设计高程可能和其它的不一样，这样就需要手工编辑这些断面。

如果生成的部分设计断面参数需要修改，用鼠标点取“工程应用\\断面法土方计算\\修改设计参数”。如图4.32：

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图4. 32 修改设计参数子菜单

屏幕提示：

选择断面线 这时可用鼠标点取图上需要编辑的断面线，选设计线或地面线均可。选中后弹出如下图4.33所示对话框，可以非常直观的修改相应参数。

图4.33 设计参数输入对话框

修改完毕后点击“确定”按钮，系统取得各个参数，自动对断面图进行重算。如果生成的部分实际断面线需要修改，用鼠标点取“工程应用\\断面法土方计算\\编辑断面线”功能。

屏幕提示：选择断面线 这时可用鼠标点取图上需要编辑的断面线，选设计线或地面线均可（但编辑的内容不一样）。选中后弹出如图4.34所示对话框，可以直接对参数

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进行编辑。

图4.34 修改实际断面线高程

将所有的断面编辑完后，就可进入第四步。 第四步：计算工程量。

用鼠标点取“工程应用\\断面法土方计算\\图面土方计算”。如图4.32： 命令行提示：

选择要计算土方的断面图：拖框选择所有参与计算的道路横断面图。

指定土石方计算表左上角位置：在屏幕适当位置点击鼠标定点。系统自动在图上绘出土石方计算表，如图4.35。

图4.35土石方计算表

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并在命令行提示：

总挖方= 111.1立方米，总挖方=1236.9立方米。 4.5.1.2场地断面土方计算

第一步：生成里程文件。

在场地的土方计算中，常用的里程文件生成方法同4.5.1.1中由纵断面线方法一样，不同是在生成里程文件之前利用“设计”功能加入断面线的设计高程。

第二步：选择土方计算类型。

用鼠标点取“工程应用\\断面法土方计算\\场地断面”。如图4.36：

图4.36 场地断面子菜单

点击后弹出对话框如图4.37，道路的参数都是在下图对话框中进行设置的：

图4.37 断面设计参数输入对话框

可能用户会认为这个对话框和道路土方计算的对话框是一样的。实际上在这个对话

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框中，道路参数全部变灰，不能使用。只有坡度等参数才可用。

第三步：给定计算参数。

接下来就是在图4.38弹出的对话框中输入各种参数。 选择里程文件：

点击确定左边的按钮（上面有三点的），出现“选择里程文件名”的对话框，选定第一步生成的里程文件。把横断面设计文件或实际设计参数填入各相应的位置。注意：单位均为米。点“确定”按钮后，屏幕提示：如图4.22，点击“确定”在图上绘出道路的纵横断面图，结果如图4.38所示：

图4.38纵横断面图

如果道路设计时该区段的中桩高程全部一样，就不需要下一步的编辑工作了。但实际上，有些断面的设计高程可能和其它的不一样，这样就需要手工编辑这些断面。此过程同4.5.1.1中的方法一样。将所有的断面编辑完后，就可进入第四步。

第四步：计算工程量。

用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“图面土方计算”。如图4.32： 命令行提示：

选择要计算土方的断面图： 拖框选择所有参与计算的道路横断面图

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指定土石方计算表左上角位置： 在适当位置点击鼠标左键。系统自动在图上绘出土石方计算表，如图4.39。然后在命令行提示：

总挖方= 111.1 立方米，总填方= 1236.9 立方米。

至此，该区段的道路填挖方量已经计算完成，可以将道路纵横断面图和土石方作为工程量的计算结果。

图4.39 土石方计算成果表

4.5.1.3任意断面的土方计算

第一步：生成里程文件。

生成里程文件有四种方法，根据情况选择合适的方法生成里程文件。 第二步：选择土方计算类型。

用鼠标点取“工程应用”菜单下的“断面法土方计算”子菜单中的“任意断面”，如图4.40。

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图4.40任意断面子菜单

点击后弹出对话框如图4.41，任意断面设计参数在下图中设置：

图4.41 任意断面设计参数对话框

在“选择里程文件”中选择第一步中生成的里程文件。在左右两边的显示框中是对设计道路的横断面的描述，两边的描述都是从中桩开始向两边描述的。如下图4.42：

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图4.42 任意断面设计

如图4.42所描述的是从中桩画10米的平行线，再向下0.5米宽1：1坡度的向下斜坡，0.5米宽平行线，然后是1：1坡度的向上的斜坡。编辑好道路横断面线后，点击“确定”按钮弹出如下对话框如图4.22：

设置好绘制纵断面的参数，点击“确定”，图上已绘出道路的纵断面图，每一个横断面图，结果如图4.43所示：

图4.43 纵横断面图成果表

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第三步：计算工程量。

计算土方4.5.1.1和4.5.1.2所述，土方计算表如图4.44。

图4.44 土方计算表

4.5.2方格网法土方计算

由方格网来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成方格网来计算每一个方格内的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。

系统首先将方格的四个角上的高程相加（如果角上没有高程点，通过周围高程点内插得出其高程），取平均值与设计高程相减。然后通过指定的方格边长得到每个方格的面积，再用长方体的体积计算公式得到填挖方量。方格网法简便直观，易于操作，因此这一方法在实际工作中应用非常广泛。

用方格网法算土方量，设计面可以是平面，也可以是斜面，还可以是三角网，如图4.45所示。

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图4.45 方格网土方计算对话框

4.5.2.1设计面是平面时的操作步骤：

用复合线画出所要计算土方的区域，一定要闭合，但是尽量不要拟合。因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度。

选择“工程应用\\方格网法土方计算”命令。

命令行提示：“选择计算区域边界线”；选择土方计算区域的边界线（闭合复合线）。 屏幕上将弹出如图4.24方格网土方计算对话框，在对话框中选择所需的坐标文件；在“设计面”栏选择“平面”，并输入目标高程；在“方格宽度”栏，输入方格网的宽度，这是每个方格的边长，默认值为20米。由原理可知，方格的宽度越小，计算精度越高。但如果给的值太小，超过了野外采集的点的密度也是没有实际意义的。点击“确定”，命令行提示：

最小高程=1050.767，最大高程=10.996。 总填方=16041.2立方米，总挖方=0立方米。

同时图上绘出所分析的方格网，填挖方的分界线(绿色折线)，并给出每个方格的填

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挖方，每行的挖方和每列的填方。结果如图4.46所示：

图4.46 方格网法土方计算成果图

4.5.2.2设计面是斜面时的操作步骤

设计面是斜面的时候的，操作步骤与平面的时候基本相同，区别在于在方格网土方计算对话框中“设计面”栏中，选择“斜面【基准点】”或“斜面【基准线】如果设计的面是斜面（基准点），需要确定坡度、基准点和向下方向上一点的坐标，以及基准点的设计高程。

点击“拾取”，命令行提示：

点取设计面基准点： 确定设计面的基准点；

指定斜坡设计面向下的方向：点取斜坡设计面向下的方向；

如果设计的面是斜面（基准线），需要输入坡度并点取基准线上的两个点以及基准线向下方向上的一点，最后输入基准线上两个点的设计高程即可进行计算。

点击“拾取”，命令行提示：

点取基准线第一点：点取基准线的一点； 点取基准线第二点: 点取基准线的另一点；

指定设计高程低于基准线方向上的一点：指定基准线方向两侧低的一边； 方格网计算的成果如图4.46。

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4.5.2.3设计面是三角网文件时的操作步骤

选择设计的三角网文件，点击“确定”，即可进行方格网土方计算。其接下来的不骤和前两种方法一样。 4.5.3 DTM法土方计算

由DTM模型来计算土方量是根据实地测定的地面点坐标（X，Y，Z）和设计高程，通过生成三角网来计算每一个三棱锥的填挖方量，最后累计得到指定范围内填方和挖方的土方量，并绘出填挖方分界线。

DTM法土方计算共有三种方法，一种是由坐标数据文件计算，一种是依照图上高程点进行计算，第三种是依照图上的三角网进行计算。前两种算法包含重新建立三角网的过程，第三种方法直接采用图上已有的三角形，不再重建三角网。下面分述三种方法的操作过程： 4.5.3.1根据坐标计算

用复合线画出所要计算土方的区域，一定要闭合，但是尽量不要拟合。因为拟合过的曲线在进行土方计算时会用折线迭代，影响计算结果的精度。用鼠标点取“工程应用\\DTM法土方计算\\根据坐标文件”。

提示：选择边界线 用鼠标点取所画的闭合复合线的弹出如图4.47土方计算参数设置对话框。

图4.47土方计算参数设置

设置好计算参数后屏幕上显示填挖方的提示框，命令行显示： 挖方量= 0.0立方米，填方量=1532.81立方米。

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同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。如图4.48所示：

图4.48 填挖方提示框

关闭对话框后系统提示：

请指定表格左下角位置：<直接回车不绘表格> 用鼠标在图上适当位置点击，CASS 7.0会在该处绘出一个表格，包含平场面积、最大高程、最小高程、平场标高、填方量、挖方量和图形。如图4.49所示：

图4.49 填挖方量计算结果表格

4.5.3.2根据图上高程点计算

首先要展绘高程点，然后用复合线画出所要计算土方的区域，要求同DTM法。用

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鼠标点取“工程应用”菜单下“DTM法土方计算”子菜单中的“根据图上高程点计算”

提示：选择边界线用鼠标点取所画的闭合复合线。

提示：选择高程点或控制点 此时可逐个选取要参与计算的高程点或控制点，也可拖框选择。如果键入“ALL”回车，将选取图上所有已经绘出的高程点或控制点。弹出土方计算参数设置对话框，以下操作则与坐标计算法一样。 4.5.3.3根据图上的三角网计算

对已经生成的三角网进行必要的添加和删除，使结果更接近实际地形。

用鼠标点取“工程应用”菜单下“DTM法土方计算”子菜单中的“依图上三角网计算”

提示：平场标高(米)：输入平整的目标高程；

请在图上选取三角网：用鼠标在图上选取三角形，可以逐个选取也可拉框批量选取。 回车后屏幕上显示填挖方的提示框，同时图上绘出所分析的三角网、填挖方的分界线(白色线条)。 4.5.4等高线法土方计算

用户将白纸图扫描矢量化后可以得到图形。但这样的图都没有高程数据文件，所以无法用前面的几种方法计算土方量。一般来说，这些图上都会有等高线，所以，CASS7.0开发了由等高线计算土方量的功能，专为这类用户设计。用此功能可计算任两条等高线之间的土方量，但所选等高线必须闭合。由于两条等高线所围面积可求，两条等高线之间的高差已知，可求出这两条等高线之间的土方量。

点取“工程应用”下的“等高线法土方计算”。

屏幕提示：选择参与计算的封闭等高线 可逐个点取参与计算的等高线，也可按住鼠标左键拖框选取。但是只有封闭的等高线才有效。

回车后屏幕提示：输入最高点高程：<直接回车不考虑最高点> ； 回车后：屏幕弹出如图4.50总方量消息框：

图4.50 等高线法土方计算总方量消息框

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回车后屏幕提示：请指定表格左上角位置：<直接回车不绘制表格> 在图上空白区域点击鼠标右键，系统将在该点绘出计算成果表格，如图4.51：

图4.51 等高线法土方计算

4.5.5区域土方量平衡

土方平衡的功能常在场地平整时使用。当一个场地的土方平衡时，挖掉的土石方刚好等于填方量。以填挖方边界线为界，从较高处挖得的土石方直接填到区域内较低的地方，就可完成场地平整。这样可以大幅度减少运输费用。

在图上展出点，用复合线绘出需要进行土方平衡计算的边界。点取“工程应用\\区域土方平衡\\根据坐标数据文件(根据图上高程点)”

命令行提示：选择边界线 点取第一步所画闭合复合线。

如果前面选择“根据坐标数据文件”，这里将弹出对话框如图4.52，要求输入高程点坐标数据文件名，如果前面选择的是“根据图上高程点”，此时命令行将提示： 选择高程点或控制点： 用鼠标选取参与计算的高程点或控制点。

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图4.52 高程点数据文件

回车后弹出如图4.53对话框：

图4.53 土方量平衡

同时命令行出现提示：土方平衡高度=1051.335 米，挖方量= 1576立方米，填方量=1576立方米

点击对话框的确定按钮，在图上空白区域点击鼠标左键，在图上绘出计算结果表格，如图4.。

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图4. 区域土方量平衡

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第五章 总结与展望

5.1总结

结合学校的实际情况，在原有的控制点的基础上通过加密等方式，利用全站仪进行首级控制及同根加密，以四等的要求进行了水准测量。采用全站仪结合南方CASS的方式对校园进行数字化测图，使用CASS对照草图进行地形图的绘制及各种地物的绘制。这样既节省了时间也节省了人力，在效率和准确度上得到了提高，很好的完成素质地形图的测绘任务。

在完成数字地形图的绘制之后，在已有的数字地形图的基础上对CASS中的各项功能进行实际应用。例如点坐标的查询、线长度的查询等。并假设在校园建设道路，对断面图的各种绘制方法比较，完成了道路断面图的绘制。根据CASS的功能通过应用断面图又进行了土方的计算，并对各种土方的计算方法进行了系统详细的说明及研究。在此过程中充分利用了CASS的工程应用功能，对已测的数字地形图进行了全面合理的应用。

5.2展望

对于目前测绘行业的发展，传统的仪器和方法已经不能适应社会的需要。新型的基于全站仪,全球定位系统GPS - RTK系统和南方CASS软件的内外业一体化数字测图方式已成为大比例尺地形测图的主流模式。而单纯的全站仪的数字测图在速度上和地形地理上都有一定的，单纯的GPS-RTK系统在城市及建筑物和地物高大的地方无法接收信号。因此，利用GPS-RTK结合全站仪和南方CASS的内外一体化数字测图才真正能适应目前的形势。两种仪器的结合，既解决了全站仪测图要求通视的弊端，又解决了GPS-RTK在有些地区信号不稳定的缺点。

而内业处理软件CASS在经过几代的更新，日趋完善的CASS功能，为用户提供了基础地形数据、地籍数据、土地利用数据、勘测定界数据、市政监管数据等的生产和输出模块。并在传统数字成图的基础上全面提供面向GIS建库的数据解决方案。在以后的发展中CASS不应仅仅是现有的点线应用，他将完善与GIS的结合为数字城市将城市的各种数字信息资源加以整合并充分利用，使城市规划者和管理者在有准确坐标、时间和对象属性的五维虚拟城市环境中进行规划、决策和管理。

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参考文献

1. 潘正风等.数字测图原理与方法.武汉：武汉大学出版社，2009年. 2. 赵建三，王唤良，等.测量学.北京：中国电力出版社，2008年.

3. 《1：500_1：1000_1：2000_外业数字测图技术规程》（GBT_14912-2005）. 4. 《工程测量规范》（GB50026-2007）.

5. 周显平.控制测量学.包头：内蒙古大学出版社，2009年. 6. 《国家三、四等水准测量规范》（GB-T128-2009）.

7. 蒋辉，潘正林等.数字化测图技术及应用.北京：国防工业出版社，2008年9月. 8. 《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》（GB/T20257-2007）.

9. 史长斌，汪晓萍.CASS在数字化测图的应用[J].测量与勘探,2009 年第8 期. 10. 刘建英.利用南方CASS准确勾绘与修饰等高线的方法以及常见问题的解决方案[N].测绘通报.

11. 李昌根，廉光日.利用南方CASS绘制断面图的几种方法[J].地矿测绘，2008，24(2)：39-4.

12. 杨鹏源.基于南方CASS软件的数字测图的方法之比较[J].甘肃科技，2008年6月第16期.

13. 孙晓野,荣福香,李晓冬. 大比例尺全野外数字化测图[J]. 测绘与空间地理信息, 2007, 30 (4) : 1102112.

14. 杨晓明，王军德，时东玉. 数字化测图［M］.北京：测绘出版社， 2001.

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致 谢

历时15周，我的毕业设计终于完成了。而我的四年大学生涯也即将圈上一个句号。此刻我的心中却有些怅然若失，因为我即将和我熟悉的测量专业的老师们以及各位可爱的同学们挥手告别了。

但是很荣幸，在大学四年里，我能接受到师各位测量专业的精英老师们的教育和指导。正是由于这些老师们的敬业精神和严谨的治学态度，鞭策着我们前进。在大学生活中我们过得很充实，不曾虚度光阴，测绘专业知识掌握的很好。每当遇到问题，老师们都会悉心给以指导解答，让我倍受感动，尤其在我们面临就业而目标却不明确时，是他们给我们讲述怎样择业、怎样去融入社会。同时我还要向给予我指导和帮助的所有老师表示感谢！

在本次整个毕业设计过程中，我的指导老师XX老师给我提出了许多宝贵的建议，并非常详细的对我设计初稿进行认真修改，从而使我的毕业设计能够最终顺利完成。在此我谨向XX老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意！

我相信我的毕业设计CASS数字测图的应用与研究中有一些独到的个人见解。但是由于时间仓促，未免有不尽完善之处，敬请各位老师批正。

最后，祝愿：内蒙古科技大学测绘工程系的老师们身体健康，再接再厉为国家培育更多的测绘人才！

编 者：XX

2012年 6月于内蒙古科技大学

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