數字化測圖的現狀與發展

王文革　田春華

摘要:歸納、分析全野外數字測圖技術的現狀,指出目前各種全野外數字測圖方法中存在的不足,提出全野外數字測圖技術的發展趨勢。

關鍵詞:全野外數字測圖;現狀;發展趨勢

1 引言

上世紀90年代以前,幾乎所有大比例尺地形圖的成圖方法都是以圖解法為主,主要有大平板儀測圖法,小平板儀測圖法等。這些方法統稱為模擬測圖。90年代以后,隨著測圖儀器的更新換代和測圖軟件的逐步完善,全野外數字測圖技術、內外業一體化的作業模式逐步取代了原來的圖解法測圖作業模式,使大比例尺地形圖的生產技術發生了革命性的改變。實現了測繪成果的數字化和現代化。那么截至目前,全野外數字化測圖的現狀發展趨勢如何呢?筆者就此問題作如下剖析。

2 數字測圖的現狀

2.1 數字測圖的幾種模式

電子平板作業模式。該模式是將筆記本電腦通過電纜與全站儀連接,觀測數據直接進入電子平板在成圖軟件的支持下,現場連線成圖。

繪制草圖作業模式。該模式是在全站儀采集數據的同時,繪制觀測草圖,記錄所測地物的形狀并注記測點編號,內業將觀測數據輸入電腦,在測圖軟件的支持下對照草圖進行連線及圖形編輯;

碎部點編碼作業模式。該模式是按照一定的規則給每個所測碎部點一個編號,即一個編號對應一組坐標(x、y、z),內業將數據輸入電腦,在成圖軟件的支持下,由計算機自動完成測點連線形成圖形。

2.2 不同數字測圖模式的特點

以上三種數字化測圖模式既有相同點又存在差異,就碎布點的測定精度而言,三者基本相同。只要觀測方法正確,測站點與定向點正確,所測點的點位誤差均能達到厘米精度。但由于數據記錄方式的不同,各種方法在成圖質量、作業效率以及對作業人員的要求等方面各有不同。電子平板模式簡單直觀,每測完一個點,計算機就會將點位在屏幕上顯示出來,作業人員可根據實際情況進行現場連線。但由于筆記本電腦不能很好地適應野外作業的環境條件(如防塵、防潮、電池容量、屏幕亮度等等),因此在專業測繪隊伍中難以推廣。繪制草圖模式,成本低,作業簡單,繪草圖者與立鏡者同行,所繪草圖能清楚地反映所測碎部點的連線關系,只要草圖上標注的點號與記錄器中儲存的點號一致,則內業連線就不會出現連錯現象。但此方法突出缺點是白天作業人員在野外工作一天,晚上還要花幾個小時的時間進行連線,此外一旦出現錯號還會引發很多麻煩。碎部點編號作業模式,可減輕作業人員的勞動強度,但繁瑣的編碼規則,使作業人員難以記憶掌握,同時每測定一個點都要通過鍵盤輸入一個至少7位數字的編碼,無疑會降低作業速度。

綜上所述,目前所采用的各種全野外數字測圖方法就其碎部點測定精度而言,均可達到較高精度,且與成圖比例尺無關。但由于具體作業模式的不同,使得各種作業方法在設備成本、作業效率、勞動強度以及質量等方面存在一定差異,各有利弊,有待于進一步的改革完善。

3 數字測圖技術應用的幾種制約

3.1 設備成本偏高

相對于模擬測量,所使用的儀器價格更新較快,對計算機相應外設要求較高,投資較大。

3.2 對作業人員的素質要求較高

全野外數字測圖打破了模擬測圖的作業分工,淡化了內外業的區別,對作業人員提出了新的要求,從事數字測繪的人員,不但要有較全面的測繪知識,還要具備較為過硬的計算機應用技術,熟練使用儀器,掌握野外數據采集方法,具有進行數據傳輸、處理和可視化的本領,同時由于數字測繪技術發展較快,測繪人員應有不斷學習的能力。

3.3 數據缺乏統一規范

全野外數字測圖的核心是測圖軟件系統,多由專業公司開發,表面上的差別在于界面和成圖方法;主要差別在于數據結構和數據組織。多家開發,各有側重,各有所長,難于做到彼此的完全兼容,多數系統局限在計算機輔助成圖方面,在面向地理信息系統方面,欠缺更大。

4 數字測圖技術的發展趨勢

隨著科學技術水平的不斷提高和地理信息系統的不斷發展,全野外數字測圖技術將在以下方面得到較快發展。

4.1 無線傳輸技術的應用使得以鏡站為中心成為可能

無線傳輸技術是指在全站儀的數據端口安裝無線數據發射裝置,它能將全站儀觀測的數據實時地發射出去,開發一套適用于專用電子手簿的數字測圖系統,并在手薄上安裝無線數據接收裝置。作業時,手薄操作者與立鏡者同行,(或者立鏡者直接操作),每測完一個點,全站儀的發射裝置馬上將觀測數據發射出去,并被手薄所接收。測點的位置即會在手薄的屏幕上顯示出來,操作者根據測點的關系完成現場連線構圖從而實現效率和質量的雙重提高。

4.2 全站儀與GPS-RTK技術相結合

GPS-RTK技術具備定位精度高,不需點間通視,并且測定一個點的時間僅為幾秒鐘,作業效率與全站儀采集數據相比提高1倍以上。但在建筑密集地區,由于障礙物的遮擋,容易造成衛星失鎖現象,使RTK作業模式失效,此時可采用全站儀作為補充。最后將兩種儀器采集的數據整合,形成完整的地形圖數據文件。在相應的軟件支持下,完成地形圖的編輯整飾工作。

4.3 數字測圖技術與地理信息系統相結合

隨著地理信息系統的不斷發展,GIS的空間分析功能將不斷增強和完善,作為GIS的前端數據采集系統--數字測圖技術,必須更好的滿足GIS對基礎地理信息的要求,地形圖不再是簡單的點線面的結合,而是空間數據與屬性數據的集合。野外數據采集時,不僅僅是采集空間數據,同時還必須采集相應的屬性數據。

5結論

綜合目前數字化測圖的各種方法,以及數字化測圖的發展趨勢,結合數字化測圖工作的實踐,分析數字化測圖不同作業模式的特點,會使我們更加靈活的掌握數字測圖技術,同時,隨著科學技術的飛速發展,也會促進數字化測圖技術的不斷發展完善。

作者簡介:王文革(1959-),畢業于哈爾濱工業大學,工程師,長期從事地質測量工作。