CN108648273A - 一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，包括步骤：机载LIDAR或无人机航空摄影原始影像经数字微分纠正、匀色和分幅后得到数字正射影像，并将所述数字正射影像分幅；将精分离后的地面激光点云加入原始影像中包含的建筑物和构筑物顶部点云；批量将所述数字正射影像和地面激光点云合成带立体效果的数字栅格图，每个数字格栅图对应一个数字正射影像分幅；批量加载数字栅格影像，构成三维可视化全地形地理实训环境；为每个班级的每一个学生创建一个角色，在所述三维可视化全地形地理实训环境进行模拟实训。本发明利用计算机软件模拟测绘地理信息类专业实训，让学生在上实训课前已经经过预备训练，从而提高实训课的教学效果和教学质量。

Description

一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法

技术领域

本发明涉及一种软件方法，尤其涉及一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法。

背景技术

《测量技术基础》是测绘地理信息类专业的一门专业基础课(可能是第一门)，在教学过程中，起着打基础的作用。通过本课程理论与实践环节的学习，学生能够掌握普通测量学的基本知识和基础理论，并在基本测量方法、仪器操作技能、地形图测绘及应用等方面得到训练，为后续专业课程的学习打下良好的基础。

《数字化测图》是测绘类专业的必修课，在《测量技术基础》课程的基础上，主要讲述大比例尺地形图的野外数据采集、内业数据处理和数字地形图的应用。课程中教学过程中，引入《1︰500 1︰1000 1︰2000地形图图式》、《1︰500 1︰1000 1︰2000地形图数字化规范》和《数字测绘成果质量检查与验收》等相应规范，结合数字测图员行业标准，培养学生进行大比例尺地形图测绘、检查验收及应用的能力。

学生完成《数字化测图》课程学习后，应掌握大比例尺数字测图的基本原理与方法；能够熟练使用全站仪、GNSS接收机进行图根控制测量和大比例尺地形图野外数据采集，熟练使用数字测图软件进行内业成图；了解大比例尺数字地形图的检查验收方法；具备使用数字地形图进行基本几何要素量算、断面图绘制和土方量计算的能力。

《工程测量》是测绘类专业的专业核心技能课程和证书课程。在教学过程中，引入《工程测量规范》和《国家一二等水准测量规范》，在教学过程中，根据生产一线对高职院校测绘类专业人才的要求，通过教学，教会学生使用全站仪、精密水准仪等测量仪器，完成工程建设在规划设计、施工和运营管理三阶段各种控制网的布设、施工放样、变形监测和数据处理等工作任务。

学生完成《工程测量》课程学习后，应掌握施工测量的基本方法、掌握公路线路设计与曲线要素计算方法；能够使用测量仪器完成线路工程的中线测量、纵横断面测量工作；独立完成工业与民用建筑的施工测量和建筑物的变形监测。并具备一定的工程素质和应用及可持续发展能力，为不同的工程建设提供测绘保障。

针对以上几门学科的具体的教学内容和教学过程需要，教学方法以往通常采用课堂讲授法、案例教学法、实训教学法等多种方法相结合，采用多媒体教学。课堂通常利用浓缩教材内容的PPT讲授测量基本理论、基本概念、作业原理和方法、工作流程等内容。

部分教学内容比较抽象，普遍存在学生理解不透彻或印象不深刻的问题，课堂讲授法、案例教学法与实训教学法的衔接效果不佳。

而实训教学法由老师演示测量仪器操作步骤和记录要求，一方面，如果一个教学班人数超过40人，每组按4个学生计算，实训小组数往往超出10个，一个老师难以完全教会每一位同学；另一方面，学生普遍心算能力不强，而实训测量记录计算要求必须心算，只有通过多次训练，才能提高心算能力，而实训课课时有限，难以做到多次训练，因此，在记录计算不熟练的情况下，整个作业组往往难以按实训计划要求完成教学任务。

发明内容

为克服现有技术的不足，利用计算机软件模拟测绘地理信息类专业实训，让学生在上实训课前已经经过预备训练，从而提高实训课的教学效果和教学质量，本发明提出一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法。

本发明的技术方案为：

一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，包括步骤：

步骤一：机载LIDAR或无人机航空摄影原始影像经数字微分纠正、匀色和分幅后得到数字正射影像，并将所述数字正射影像分幅；

步骤二：将精分离后的地面激光点云加入原始影像中包含的建筑物和构筑物顶部点云；

步骤三：批量将所述数字正射影像和地面激光点云合成带立体效果的数字栅格图，每个数字格栅图对应一个数字正射影像分幅；

步骤四：批量加载数字栅格影像，构成三维可视化全地形地理实训环境；

步骤五：为每个班级的每一个学生创建一个角色，在所述三维可视化全地形地理实训环境进行模拟实训。

进一步地，步骤一中所述数字正射影像分幅大小为一平方公里。

更进一步地，步骤三中每个数字格栅图大小为一平方公里。

进一步地，步骤三中使用《勘测之友》软件批量将所述数字正射影像和地面激光点云合成带立体效果的数字栅格图。

进一步地，步骤四中使用AutoCAD软件批量加载数字栅格影像，构成三维可视化全地形地理实训环境。

进一步地，步骤五中所述模拟实训包括但不限于模拟控制点选点、导线测量、水准测量、GNSS测量、大比例尺数字化地形图测量、建筑物或构筑物规划设计、建筑物或构筑物施工放样、建筑物或构筑物施工场地平整、建筑物或构筑物变形观测。

本发明的有益效果在于，本发明更能激发学生学习兴趣和延长有效听课时间，从而提高教室上课的效果；利用真实三维实训全地形地理环境模拟测绘内、外业，使得学生在上实训课之前，已经比较深刻地了解实训课该做什么怎么做的情况，从而提高上实训课的效率和效果，减少测量仪器操作不规范事件特别是摔仪器事件的发生。同时，学生课外还可以利用软件在室内模拟实训的测量数据的采集、记录和测站计算，以及相应的内业计算，从而有效增加在校学习时间。

附图说明

图1是本发明利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1，本发明一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，包括步骤：

步骤一：机载LIDAR或无人机航空摄影原始影像经数字微分纠正、匀色和分幅后得到数字正射影像，并将所述数字正射影像分幅；

步骤二：将精分离后的地面激光点云加入原始影像中包含的建筑物和构筑物顶部点云；

步骤三：批量将所述数字正射影像和地面激光点云合成带立体效果的数字栅格图，每个数字格栅图对应一个数字正射影像分幅；

步骤四：批量加载数字栅格影像，构成三维可视化全地形地理实训环境；

步骤五：为每个班级的每一个学生创建一个角色，在所述三维可视化全地形地理实训环境进行模拟实训。

其中，步骤一中，机载LIDAR或无人机航空摄影原始影像经数字微分纠正、匀色和分幅后得到数字正射影像，分幅大小为一平方公里，采用TIF格式或JPG格式，文件名为X坐标整公里数和Y坐标整公里数组合而成，例“2560-498.jpg”，总面积大约400平方公里，所有数字正射影像均置于“正射影像”文件夹中。

步骤二中，在精分离后的地面激光点云加入建筑物和构筑物顶部点云，点云文件为文本文件，点云文件名为数字流水号，其扩展名为“XYZ”，例“18.XYZ”，所有点云文件均置于“点云”文件夹中。

步骤三中，利用《勘测之友》软件自动批量将正射影像和激光点云合成带立体效果的数字栅格图，每平方公里一幅，数字栅格图的文件名与对于的正射影像的文件名一致，全部数字栅格图均置于“栅格影像”文件夹中。

步骤四中，基于AUTOCAD二次开发，在AUTOCAD中自动载入三维栅格影像和正射影像，集成正射影像、三维栅格影像和数字地面模型，形成真实三维可视化全地形地理环境，再以真实三维可视化全地形地理环境为平台进行测绘地理信息类专业各种内外业“类真”模拟操作，观测数据采用电脑合成语音播报。

步骤五中所述模拟实训包括：

⒈模拟导线测量，其步骤为：

⑴选点、埋石

在三维可视化全地形地理实训环境中模拟选点、埋石，用鼠标在AutoCAD中加载数字栅格影像图中点选某一位置可快速获取该位置的三维坐标，先选取部分种子点，然后利用这些种子点选取与之通视的已知点，再利用这些已知点选取导线待求点。

⑵导线测量外业过程演示

利用动画演示导线测量测站和镜站的转换过程。

⑶导线测量测站观测演示

利用动画演示导线测量测站观测过程。

①演示测回法观测水平角

a演示全站仪对中和整平及量取仪器高

b演示镜站对中和整平及量取觇标高

c演示定向和置盘

d演示水平角观测读数和记录

②演示竖直角观测

a演示瞄准和读数

b演示竖直角记录

③演示距离观测

a演示瞄准

b演示距离记录

⑷导线测量内业计算演示

利用动画演示导线测量简易平差手工计算过程。

⑸导线测量简易平差批量计算

导线测量实际观测数据处理，批量检查导线测量实训结果。

⒉模拟水准测量，其步骤为：

⑴选点、埋石

在三维可视化全地形地理实训环境中模拟选点、埋石，用鼠标在AutoCAD中加载数字栅格影像图中点选某一位置可快速获取该位置的三维坐标，先选取部分种子点，然后利用这些种子点选取与之通视的已知点，再利用这些已知点选取导线待求点，导线点与水准点通常共点。

⑵水准测量外业过程演示

利用动画演示水准测量测站和尺站的转换过程。

⑶模拟水准测量外业

①四等光学水准测量

模拟四等水准测量观测、记录及测站计算。

②二等光学水准测量

模拟二等光学水准测量观测、记录及测站计算。

③二等电子水准测量

模拟二等电子水准测量观测、记录及测站计算。

⑷模拟水准测量内业

模拟附合(闭合)水准简易平差计算。

⑸水准测量简易平差批量计算

水准测量实际观测数据处理，批量检查水准测量实训结果。

⒊模拟GNSS测量，其步骤为：

⑴选点、埋石

在三维可视化全地形地理实训环境中模拟GNSS控制网选点、埋石，用鼠标在AutoCAD中加载数字栅格影像图中点选某一位置可快速获取该位置的三维坐标；

⑵模拟GNSS控制网外业观测过程。

⒋模拟大比例尺数字化地形图测量，包括：

⑴模拟全站仪采集地形点和各种地物点，可采用南方CASS地形地籍成图软件的编码法进行编码，采集地形点和各种地物点时受通视条件限制；

⑵模拟GPS-RTK采集地形点和各种地物点，可采用南方CASS地形地籍成图软件的编码法进行编码。

⒌模拟建筑物或构筑物规划设计，包括：

⑴在三维可视化全地形地理实训环境中模拟建筑物总平面图设计；

⑵在三维可视化全地形地理实训环境中模拟道路中线设计。

⒍模拟建筑物或构筑物施工放样，包括：

⑴在三维可视化全地形地理实训环境中模拟建筑物平面位置放样；

⑵在三维可视化全地形地理实训环境中模拟道路中桩测量和横断面测量。

⒎模拟建筑物或构筑物施工场地平整

在三维可视化全地形地理实训环境中模拟建筑物或构筑物施工场地平整。

⒏模拟变形监测，包括：

(1)按精密导线测量要求模拟水平位移观测；

(2)按二等水准测量要求模拟垂直位移观测。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，其特征在于，包括步骤：

步骤一：机载LIDAR或无人机航空摄影原始影像经数字微分纠正、匀色和分幅后得到数字正射影像，并将所述数字正射影像分幅；

步骤二：将精分离后的地面激光点云加入原始影像中包含的建筑物和构筑物顶部点云；

步骤三：批量将所述数字正射影像和地面激光点云合成带立体效果的数字栅格图，每个数字格栅图对应一个数字正射影像分幅；

步骤四：批量加载数字栅格影像，构成三维可视化全地形地理实训环境；

步骤五：为每个班级的每一个学生创建一个角色，在所述三维可视化全地形地理实训环境进行模拟实训。

2.如权利要求1所述的利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，其特征在于，步骤一中所述数字正射影像分幅大小为一平方公里。

3.如权利要求2所述的利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，其特征在于，步骤三中每个数字格栅图大小为一平方公里。

4.如权利要求1所述的利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，其特征在于，步骤三中使用勘测之友软件批量将所述数字正射影像和地面激光点云合成带立体效果的数字栅格图。

5.如权利要求1所述的利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，其特征在于，步骤四中使用AutoCAD软件批量加载数字栅格影像，构成三维可视化全地形地理实训环境。

6.如权利要求1所述的利用软件模拟测绘地理信息类专业实训的方法，其特征在于，步骤五中所述模拟实训包括但不限于模拟控制点选点、导线测量、水准测量、GNSS测量、大比例尺数字化地形图测量、建筑物或构筑物规划设计、建筑物或构筑物施工放样、建筑物或构筑物施工场地平整、建筑物或构筑物变形观测。