大比例尺全數(shù)字地形測(cè)圖在城市測(cè)量中的應(yīng)用

韓艷榮

摘要：全數(shù)字地形測(cè)圖是在現(xiàn)代機(jī)助制圖技術(shù)支持下發(fā)展起來(lái)的高新測(cè)圖技術(shù)。隨著GPS、GIS等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，全數(shù)字地形測(cè)圖得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。為滿足城市規(guī)劃和建設(shè)的需要，某市市規(guī)劃局決定采用高新技術(shù)建立與國(guó)家平面及高程系統(tǒng)統(tǒng)一的高精度基礎(chǔ)控制網(wǎng)及全數(shù)字化1：1000地形圖圖庫(kù)，從1997年8月至1999年7月整個(gè)工程已全部完成，經(jīng)某市市規(guī)劃院的應(yīng)用實(shí)踐證明，全數(shù)字內(nèi)外業(yè)一體化地形測(cè)圖，速度快，精度高，為某市市的經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市發(fā)展提供了可靠的數(shù)據(jù)信息，取得了令人滿意的效果。

關(guān)鍵詞：大比例尺；全數(shù)字；地形測(cè)圖；城市測(cè)量

1 全數(shù)字地形測(cè)圖的基本原理

地形測(cè)量包括控制測(cè)量和地物、地貌測(cè)量?jī)纱髢?nèi)容。傳統(tǒng)的平板儀測(cè)圖和經(jīng)緯儀（或測(cè)距經(jīng)緯儀）測(cè)圖通稱白紙測(cè)圖，它主要采用解析法和極坐標(biāo)法，其成果為模擬式的圖解圖。由于其成圖周期長(zhǎng)、精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等局限逐漸被淘汰。而全數(shù)字地形測(cè)圖順應(yīng)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)新潮流，利用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器（如GPS接收機(jī)、電子全站儀等）和自動(dòng)化成圖軟件，采用各種靈活的定位方法進(jìn)行的以數(shù)字信息表示地圖信息的測(cè)圖工作，它的成果為模型式的數(shù)字圖。具體講就是，以傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖原理為基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和圖形及數(shù)字處理方法，實(shí)現(xiàn)地圖信息的獲取、變換、傳輸、識(shí)別、存貯、處理、顯示、編輯修改和計(jì)算機(jī)繪圖。與傳統(tǒng)白紙測(cè)圖相比，全數(shù)字地形測(cè)圖不僅僅是方法的改進(jìn)，而是技術(shù)本質(zhì)的飛躍。它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

打破了內(nèi)外業(yè)的界線，從首級(jí)控制到最終成圖，實(shí)行一體化作業(yè)，并且大大減輕了室外作業(yè)的強(qiáng)度，縮短了成圖周期。

打破了分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制的原則。一個(gè)測(cè)區(qū)可一次性整體布網(wǎng)、整體平差，控制網(wǎng)可以是任意混合，所需控制點(diǎn)數(shù)目比傳統(tǒng)白紙測(cè)圖大大減少，圖根控制的加密可與碎部測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。

碎部點(diǎn)的記錄要求具有特定的格式，這種格式能被數(shù)字測(cè)圖軟件所識(shí)別，能和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立統(tǒng)一起來(lái)；碎部點(diǎn)測(cè)量時(shí)可較多地應(yīng)用自由設(shè)站的方法建立測(cè)站點(diǎn)，確定碎部點(diǎn)坐標(biāo)的方法除極坐標(biāo)方法外，還可靈活采用方向交會(huì)法、距離交會(huì)法、直角偏距法、導(dǎo)線法、對(duì)稱點(diǎn)法等諸多方法，根據(jù)測(cè)區(qū)情況，可采用無(wú)碼作業(yè)和編碼作業(yè)。

碎部量測(cè)時(shí)不受圖幅邊界的限制，外業(yè)可不分幅作業(yè)，由內(nèi)業(yè)成圖時(shí)自動(dòng)進(jìn)行分幅與接邊處理。

考慮到GPS的點(diǎn)位要求，首級(jí)控制網(wǎng)的相對(duì)獨(dú)立性、重要性以及今后的進(jìn)一步應(yīng)用，為保證精度，我們?nèi)匝匾u了分級(jí)布網(wǎng)的格局。首級(jí)基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位方法布網(wǎng)，設(shè)計(jì)60個(gè)待定點(diǎn)，相對(duì)均勻地分布在120KM2的控制范圍內(nèi)，下面布設(shè)Ⅰ、Ⅱ級(jí)電磁波測(cè)距導(dǎo)線。高程控制網(wǎng)以三個(gè)已知國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)組成三等水準(zhǔn)網(wǎng)，作為測(cè)區(qū)首級(jí)高程控制，Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線用四等水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。

根據(jù)多年的應(yīng)用開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，我們選擇了廣州開(kāi)思公司的“SCS多用途數(shù)字地籍測(cè)繪與管理系統(tǒng)”作為電子平板。該系統(tǒng)具有成圖方法多、自動(dòng)化程度高、編輯方法快捷、圖形與數(shù)據(jù)（包括編碼及屬性信息）自由等價(jià)轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)，經(jīng)實(shí)踐證明，是一套十分優(yōu)秀的自動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)。

依據(jù)測(cè)區(qū)特點(diǎn)，結(jié)合SCS軟件的功能，經(jīng)過(guò)具體的測(cè)圖實(shí)踐，我們選擇了外業(yè)無(wú)碼作業(yè)，在室內(nèi)作引導(dǎo)文件，然后進(jìn)入編輯的成圖方法，提高了工作效率。值得注意的是，外業(yè)采點(diǎn)不可能也沒(méi)必要點(diǎn)點(diǎn)俱到，利用野外采點(diǎn)的框架，輔以細(xì)部的丈量信息，然后直接按草圖編輯是以上方法的重要補(bǔ)充。

在數(shù)據(jù)的組織與管理上，向GIS靠攏，為以后建立UGIS（城市地理信息系統(tǒng)）打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。按相關(guān)地類組織地物數(shù)據(jù)，分成10個(gè)大層，多邊形保持一個(gè)整體，等高線賦高程值，地物數(shù)據(jù)具有基本的屬性信息。

2 全數(shù)字城市地形測(cè)量的幾點(diǎn)體會(huì)

2.1 將傳統(tǒng)的逐級(jí)控制方法與現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)手段相結(jié)合，既保證了成果的高精度，又保證了作業(yè)的高速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，GPS首級(jí)控制點(diǎn)中誤差（80坐標(biāo)系）最大為1.48cm（點(diǎn)位中誤差允許±5.0cm），Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線最大測(cè)角中誤差4.23秒（108個(gè)點(diǎn)），四等水準(zhǔn)網(wǎng)最弱點(diǎn)中誤差最大為1.673cm。經(jīng)實(shí)地檢查，地形圖中相鄰地物點(diǎn)間距中誤差為0.09m，主要街道兩邊各地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近圖根點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為0.18m。如此高精度是傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)手段無(wú)法達(dá)到的。

2.2 即用即測(cè)，急用先測(cè)，邊測(cè)邊用，高科技成果即刻轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為城市規(guī)劃建設(shè)提供了科學(xué)可靠的保證。先期完成的東區(qū)48KM2成果，已全部投入使用。99年4月，規(guī)劃局急需火車站附近的地形資料，我們立刻投入三個(gè)組的作業(yè)力量，短短三天時(shí)間，便拿出了可靠的成果，受到了市規(guī)劃局的好評(píng)。

2.3 先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)在諸多方面打破了傳統(tǒng)的觀念與局限，使整個(gè)作業(yè)流程方便快捷，作業(yè)人員得心應(yīng)手。電子全站儀，操作簡(jiǎn)便，觀測(cè)迅速，精度高，可自由設(shè)站，靈活采用多種方法求得碎部點(diǎn)坐標(biāo)；作業(yè)人員根據(jù)各自的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)實(shí)地狀況，采用不同的作草圖方式，有詳有略，相形得益；作業(yè)小組可相對(duì)成片作業(yè)，內(nèi)部不存在接邊問(wèn)題；計(jì)算機(jī)制圖編輯，方便快捷，隨意操作，刪除改動(dòng)，不留“痕跡”等等。

2.4 高科技數(shù)字產(chǎn)品在今后的應(yīng)用、管理、更新、維護(hù)、交換以及資源共享等方面，具有無(wú)限的“生命力”，精度永遠(yuǎn)保持不變，可謂“一勞永逸”，充分體現(xiàn)出一圖多用的優(yōu)勢(shì)，避免了重復(fù)測(cè)繪，節(jié)約了資金。由于這項(xiàng)工程采用與國(guó)家平面與高程系統(tǒng)統(tǒng)一的基礎(chǔ)控制系統(tǒng)，1：1000的大比例尺具有足夠的表現(xiàn)粒度，因而其成果為以后的進(jìn)一步應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且，可隨時(shí)更新，修改方便，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，可進(jìn)行交換和共享，是一筆寶貴的技術(shù)、資源“財(cái)富”。

2.5 計(jì)算機(jī)輔助制圖，精度高、速度快、線劃飽滿流暢，可單色、可彩色，具有藝術(shù)美。

3 1：1000全數(shù)字地形圖進(jìn)一步應(yīng)用導(dǎo)向

100KM2千分之一數(shù)字地形圖圖庫(kù)，是基本地表景觀的縮微。它提供了一個(gè)基礎(chǔ)框架，只要針對(duì)特殊的用途進(jìn)行一些改動(dòng)和轉(zhuǎn)換，或者輔補(bǔ)一些專題信息，那么它的應(yīng)用前景就非常廣闊，本文就以下幾個(gè)方面，作一簡(jiǎn)單的探討：

可以全自動(dòng)地轉(zhuǎn)換為各種比例尺的地形圖，利用SCS的比例尺自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能，可以進(jìn)行任意比例尺的轉(zhuǎn)換，可宏觀也可微觀，小到某個(gè)街區(qū)、某個(gè)單位甚至某個(gè)院落，大到整個(gè)測(cè)區(qū)。比例尺的變換不影響數(shù)學(xué)精度。

略加編輯，可以轉(zhuǎn)換為地籍用圖，SCS具有自動(dòng)展點(diǎn)、自動(dòng)量算、自動(dòng)裁圖（宗地圖）等諸多功能。

略加編輯，輔助一些專題信息，可以轉(zhuǎn)換為房產(chǎn)地籍圖，可以自動(dòng)計(jì)算各類建筑面積及展繪地下、地面管線網(wǎng)圖等。

通過(guò)縮編和渲染，可制成更小比例的全市（或某轄區(qū)）的平面掛圖、工商企業(yè)掛圖、中遠(yuǎn)期規(guī)劃圖、交通旅游圖、文物古跡分布圖等等，不僅僅為示意圖，而且有可靠的精度保證。是建立城市GIS及其它專題系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些成果圖不僅僅是電子地圖，而且還具有基本的屬性信息，是進(jìn)入GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，輔以專題性信息，可建立各種專題系統(tǒng)。