摘 要:本文基于筆者多年從事工程測量的相關(guān)工作經(jīng)驗,雖然地形圖測繪技術(shù)發(fā)生了巨大變化，但全野外數(shù)字化測圖仍然是目前的主流測圖方法。分析了數(shù)字化測土的一般步驟,探討了數(shù)字化測圖與內(nèi)業(yè)之間的銜接,全文是筆者長期工作基礎(chǔ)上的理論升華,相信對從事相關(guān)工作的同行能有所裨益。

　　關(guān)鍵詞:數(shù)字化測圖,控制測量 ,碎部測量

　　引言

　　近幾年隨著計算機、GPS定位儀、全站型電子速測儀及數(shù)字化測圖軟件的應(yīng)用,大比例尺地形圖的測繪技術(shù)有了飛速發(fā)展,數(shù)字化測圖廣泛用于測繪生產(chǎn)、水利水電工程、土地管理、城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)工程等部門。

　　數(shù)字化測圖作為一種全解析機助測圖技術(shù),與模擬測圖相比具有顯著優(yōu)勢和發(fā)展前景。目前許多測繪部門已經(jīng)形成了數(shù)字測圖的生產(chǎn)規(guī)模。作為測繪技術(shù)現(xiàn)代化水平的標(biāo)志之一,數(shù)字測圖技術(shù)已逐步取代人工模擬測圖,成為地形測圖的主流。數(shù)字測圖技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展,極大地促進(jìn)了測繪行業(yè)的自動化和現(xiàn)代化進(jìn)程,使測量成果不僅有繪在紙上的地形圖,還有方便傳輸、處理、共享的基礎(chǔ)信息,即數(shù)字地圖,它將為信息時代地理信息的應(yīng)用發(fā)展提供最可靠的保障。

　　一、 測前準(zhǔn)備工作

　　測前要收集關(guān)于測區(qū)的已有資料，對測區(qū)有個大概的了解，

　　然后進(jìn)行野外踏勘。野外踏勘是野外測量之前很重要的預(yù)備階

　　段，在踏勘過程中應(yīng)完成以下任務(wù)：

　　(1)測區(qū)的地理位置、范圍、控制網(wǎng)的面積。

　　(2)GPS 控制網(wǎng)的用途和精度等級。

　　(3)點位分布及點的數(shù)量：根據(jù)控制網(wǎng)的用途與等級，大致確定控制網(wǎng)的點位分布、點的數(shù)量和密度。

　　(4)交通情況：公路、鐵路、鄉(xiāng)村便道的分布及通行情況。

　　(5)水系分布情況：江河、湖泊、池塘、水渠的分布等。

　　(6)植被情況：森林、農(nóng)作物的分布及面積。

　　(7)原有控制點的分布情況：三角點、水準(zhǔn)點、GPS 點、坐標(biāo)系統(tǒng)、高程系統(tǒng)、點位的數(shù)量及分布，點位標(biāo)志的保存狀況等。

　　(8)居民點分布情況：測區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村居民點的分布，食宿及供電情況。

　　二、數(shù)字化測圖的特點

　　1. 點位精度高傳統(tǒng)的經(jīng)緯儀配合平板、量角器的圖解測圖方法,其地物點的平面位置誤差主要受展繪誤差和測定誤差、測定地物點的視距誤差和方向誤差、地形圖上地物點的刺點誤差等影響,圖上誤差可達(dá)±0.45mm。經(jīng)緯儀視距法測定地形點高程時,即使在較平坦地區(qū)(0°～6°)視距為150m,地形點高程測定誤差也達(dá)±0.06m,而且隨著傾斜角的增大高程測定誤差會急劇增加。

　　2. 改進(jìn)了作業(yè)方式由傳統(tǒng)的手工操作,變?yōu)樽詣佑涗洝⒆詣咏馑闾幚聿⒆詣映蓤D。

　　3. 便于圖件的更新城鎮(zhèn)的發(fā)展加速了城鎮(zhèn)建筑物和結(jié)構(gòu)的變化,采用地面數(shù)字測圖能克服大比例尺白紙測圖連續(xù)更新的困難,房屋的改建擴建、變更地籍或房產(chǎn)時,只需輸入有關(guān)信息,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后就能方便地做到更新和修改,始終保持圖面整體的可靠性和現(xiàn)勢性。

　　4. 方便成果的深加工利用數(shù)字化測圖的成果是按地物地貌屬性信息分層存放的,不受圖面負(fù)載量的限制,從而便于成果的加工和利用。比如,房屋、管線、鐵路、道路、水系、地貌等存于不同的層中,通過打開或關(guān)閉不同的層得到所需的各類專題圖,如管線圖、水系圖、道路圖、房屋圖等。

　　三、數(shù)字化測圖的一般過程

　　1. 控制測量控制測量分為基礎(chǔ)控制測量和圖根控制測量。

　　(1)基礎(chǔ)控制測量。對于面積較大的地區(qū)平面控制測量是在國家三等以上大地點的基礎(chǔ)上布設(shè)D級GPS網(wǎng),發(fā)展E級GPS網(wǎng);高程控制測量是在國家三等以上水準(zhǔn)點的基礎(chǔ)上,對D級GPS網(wǎng)和E級GPS網(wǎng)進(jìn)行四等水準(zhǔn)連測。

　　(2)圖根控制測量。在城區(qū)一般不滿足CPS觀測條件,所以一般采用二級導(dǎo)線和圖根導(dǎo)線加密控制點以滿足測圖的需要;圖根控制點的高程是在二級導(dǎo)線和圖根導(dǎo)線施測的同時, 用測距高程導(dǎo)線方法獲得。

　　2. 碎部測量野外數(shù)據(jù)采集使用全站儀用極坐標(biāo)法進(jìn)行碎部點測量, 使用全站儀內(nèi)存自動記錄,記錄結(jié)果以電子數(shù)據(jù)形式保存;儀器對中誤差小于5mm,測定向邊長和定向點高程, 相鄰測站要測1～2 個同名地物點作為檢查, 以防用錯點或高程。測站要在測前、測中、結(jié)束時做好定向和定向檢查。高程注記點采用三角高程方法測定,儀器高、規(guī)標(biāo)高量至毫米。使用全站儀進(jìn)行碎部點測量,每一個點的坐標(biāo)都是3維坐標(biāo),但高程可以根據(jù)需要取舍。、對于隱蔽地方的地形要素測繪可以利用全站儀支站和鋼尺丈量距離交會等方法,但要有必要的檢核。

　　四、數(shù)據(jù)編碼

　　野外數(shù)據(jù)采集僅用全站儀測定碎部點的位置(坐標(biāo))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(guān)系和地物屬性信息(地物類別等)記錄下來。一般按一定規(guī)則構(gòu)成的符號串來表示地物屬性信息和連接信息, 這種有一定規(guī)則的符號串稱為數(shù)據(jù)編碼。數(shù)據(jù)編碼的基本內(nèi)容包括:地物要素編碼(或稱地物特征碼、地物屬性碼、地物代碼)、連接關(guān)系碼(或連接點號、連接序號、連接線型)、面狀地物填充碼等。

　　1. 連接信息連接信息可分解為連接點和連接線型。當(dāng)測點是獨立地物時,只要用地物編碼來表明它的屬性,即知道這個地物是什么,應(yīng)該用什么樣的符號來表示。如果測的是一個線狀地物, 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、曲線或圓弧等。一般規(guī)定:1為直線;2為曲線;3為圓弧;0為獨立點。

　　2. 地形要素類別地形圖的地形要素很多, 一般將它們總結(jié)歸類為10大類。

　　(1)測量控制點;(2)居民地和垣柵;(3)工礦企業(yè)建筑物和公共設(shè)施;(4)獨立地物;(5)交通及附屬設(shè)施;(6)管線及附屬設(shè)施;(7)水系及附屬設(shè)施;(8)境界;(9)地貌與土質(zhì);(10)植被。

　　一般地形圖包括:

　　(1)點狀地物:控制點、獨立符號、工礦符號等。(2)線狀地物:管線、道路、水系、境界等。(3)面狀地物:居民地、植被、水塘等。

　　3. 數(shù)據(jù)編碼數(shù)據(jù)編碼的目的是讓計算機對野外采集數(shù)據(jù)進(jìn)行自動處理。計算機根據(jù)編碼判斷地物類型和連接信息, 如果是點狀地物則直接生成相應(yīng)的符號; 線狀地物則根據(jù)連接信息自動畫線并生成相應(yīng)的線型;如果是面狀地物則填充相應(yīng)的符號。數(shù)據(jù)編碼一般為8位數(shù)字。第1～2位表示地形要素的類別,第3～5位表示連接信息,第5～8位表示順序碼。

　　五、圖形編輯

　　1. 圖形編輯的軟件平臺

　　圖形編輯一般是在AutoCADR14 以上軟件平臺進(jìn)行。國內(nèi)二次開發(fā)比較好的軟件有:廣州開思SCS2000、南方CASS6.0和清華山維等, 這些軟件有較豐富的符號庫和自動繪圖功能, 再加上自己開發(fā)的補充軟件, 基本上滿足了各類測圖的需要。

　　2. 圖形編輯的方法圖形編輯可以分為現(xiàn)場編輯和內(nèi)業(yè)編輯。

　　(1)現(xiàn)場編輯:是將全站儀和筆記本電腦相連, 把全站儀每一個數(shù)據(jù)直接進(jìn)入電腦,一邊測一邊編輯。現(xiàn)場編輯的優(yōu)點是直觀、不易錯漏、一次性完成。現(xiàn)場編輯的缺點是外業(yè)投入的人員多、時間長,易受筆記本電腦電池續(xù)航能力的影響。

　　(2)內(nèi)業(yè)編輯:是在內(nèi)業(yè)將全站儀采集的數(shù)據(jù)傳入計算機自動生成圖形, 再進(jìn)行必要的編輯,然后用繪圖儀噴繪地形圖,到外業(yè)進(jìn)行核實、補充。內(nèi)業(yè)編輯的優(yōu)點是外業(yè)投入的人員少(2～3人即可);缺點是錯漏的可能性大,需要反復(fù)外業(yè)核實。

　　3. 編輯原則

　　(1)避讓原則:采用次要地物避讓重要地物的編輯方法。

　　(2)重復(fù)采集原則:凡不同性質(zhì)(或不同符號)表示的地物邊線重合且不可移位時,一般應(yīng)重復(fù)采集編輯(在圖形上)。(3)面狀地物封閉原則:面狀地物的范圍均應(yīng)封閉。

　　六、結(jié)語

　　全野外數(shù)字化測圖是大比例尺地形圖、地籍圖和工程圖等的必要手段,它將完全取代人工模擬測圖,具有精度高、速度快、更新方便等特點,數(shù)字化圖可以直接用于工程圖的電腦設(shè)計,也可以作為GIS的信息源。