野外测绘终端的数据准备与仪器结构设计研究

论文摘要

在华中师范大学数字空间研究中心的4S一体化系统项目中,本文作者承担了其中的测绘前期数据准备工作以及野外测绘终端的外形、内部结构和功能软件的设计工作。本文全部工作皆以此为背景。传统的野外测绘方式是外业进行数据采集,内业进行数据处理；而我们项目的4S一体化野外测绘终端是将内外业工作一体化。无论是传统的方式还是现在一体化的方式,都需要进行数据采集。而数据采集之前必须要进行数据准备,所以说,数据准备是野外测绘中一项非常重要的工作。数据准备中,影像图是必不可少的。我们通常采用线画图、航空影像或卫星影像进行调绘。用线画图表示实际的地物地貌通常并不十分直观,航空影像或卫星影像才能最真实、最客观地反映地表面的一切景物,具有十分丰富的信息。然而,航空影像或卫星影像,通常并不是与地表面保持相似的简单的缩小,而是中心投影或其他投影构象。因此,这样的影像中,必然存在由于倾斜摄影和地形起伏等引起的变形。如果能将它们纠正为既有正确平面位置又保持原有丰富信息的相片平面图或正射影像图,则对于其在地理信息系统(GIS)的应用是十分有价值的。目前,对于纠正正射影像图的方法有以下几种：1.一次纠正法：在一张纠正相片的作业范围内,如果任何像点的投影差都不超过测图范围的限差要求,这样的地区称为平坦地区,可采用一次多项式拟合纠正法进行相片纠正。2.分带纠正法：在一张相片范围内,按照地形高程将作业区划分为若干带区(特别适合于坡度变化较平缓的丘陵地区),使每一带区内地形起伏引起的投影差小于规定的值。对每一带区分别纠正晒像,然后镶嵌成为一张纠正相片。3.微分纠正：用一个足够小的面积作为纠正单元,并根据该纠正单元的地面实际高程来控制纠正元素,使之实现从中心投影到正射投影的正确变换。实现微分纠正的方式有两种。①光学微分纠正：利用计算机控制的正射投影仪来进行,是解析摄影测量发展阶段制作正射影像地图的主要方法。②数字微分纠正：直接利用计算机对数字影像进行逐个像元的微分纠正。目前主要采用第二种方法。本文改进了数字微分纠正方法：以基于共线方程的间接法数字微分纠正为基础,将锚点格网、可变格网模型引入,再通过一次多项式内插,从而达到减小误差、提高精度,并且使纠正速率大幅度提高的作用。与此同时,运用人机工程学原理,设计并实现了一款野外测绘终端,本文主要介绍野外测绘终端的外形、结构和应用软件的设计。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 野外测绘前期数据准备需求及其意义
• 1.2 野外测绘数据准备的国内外研究现状与发展趋势
• 1.2.1 数据准备在国内外的研究现状
• 1.2.2 数据准备的发展趋势
• 1.3 本文的主要内容
• 第二章 数据准备工作现状及野外测绘终端需求
• 2.1 目前数据准备的现状
• 2.2 数据准备的表达方式及其纠正方式
• 2.3 野外测绘终端的系统背景
• 2.3.1 野外测绘终端的系统现状
• 2.3.2 4S一体化系统整体结构说明
• 第三章 数据准备现状的解决方案
• 3.1 锚点格网法
• 3.2 格网大小的确定方法
• 3.2.1 格网的划分原则
• 3.2.2 格网确定方法
• 3.2.3 格网内图像的坐标解算
• 3.3 可变格网表示方法
• 3.4 锚点可变格网法的运行测试效果
• 3.4.1 山区卫星影像的锚点格网大小确定
• 3.4.2 丘陵地区卫星影像的锚点格网大小确定
• 3.5 可变格网纠正方法与其他纠正方法的比较
• 3.6 两种投影差计算方法比较
• 第四章 野外测绘手持机外形结构功能设计
• 4.1 野外测绘手持机的作用
• 4.1.1 野外测绘手持机的任务
• 4.1.2 野外测绘手持机的具体需求
• 4.1.3 野外测绘手持机的数据需求
• 4.2 基于人机工程学设计
• 4.2.1 整体设计
• 4.2.2 内部结构设计（电磁兼容）
• 4.2.3 外形设计
• 4.2.4 软件功能设计
• 4.3 野外测绘手持机设计整体效果
• 4.3.1 内部结构设计效果
• 4.3.2 外形设计效果
• 4.3.3 软件运行效果
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢