工程測量中數字化技術的研究及應用

引用：本文講述的數字化測繪技術是伴隨著計算機、網絡技術發展及測量儀器智能化而興起的一門新興的測繪技術。主要圍繞工程測量中的數字化技術、數字化測繪的特點、數字化測繪中作業模式的選擇、數字化測繪技術在工程測量中的應用等問題進行探討。

一、概述

傳統工程測量技術的服務領域主要包括水利、交通、建筑金屬礦山等行業。隨著經濟發展和社會的進步，現代的數字化技術、全球定位技術（GPS）、地理信息技術（GIS）、遙感技術（RS）等各種新技術在工程測量中得以應用與研究。

二、工程測量中的數字化技術

（一）地圖數字化技術

在建立各種GIS系統時，對原有地圖進行數字化處理，在建庫工作中占據了相當大的工作量，各工程測繪部門都投入相當大的人力和財力。對于已有紙制地圖，若其現勢性、精度和比例尺能滿足要求，就可以利用數字化儀將其輸入計算機、經編輯、修補后生成相應的數字地圖。當前有手扶跟蹤數字化和掃描矢量化兩大類儀器，針對大比例尺地形圖，大多數掃描矢量化軟件能自動提供提取多邊形信息，高效，便捷，保真的對地圖進行數字化處理。

（二）數字化成圖手段

大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統工程測量的重要內容，常規的成圖方法野外工作量大，作業艱苦，作業程序復雜，同時還有繁瑣的內業數據處理和繪圖工作，成圖周期長，產品單一，難以適應社會飛速發展的需要。而數字化成圖技術具有精度高，勞動強度小，更新方便，便于保存管理及應用，易于發布等特點，目前，數字化成圖技術有內外業一體化和電子平板兩種模式，內外業一體化是一種外業數據采集方法，主要設備是全站儀，電子手簿等，其特點是精度高，內外業分工明確，便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。

三、數字化測繪的特點

（一）數字化測繪系統是以筆記本電腦為載體，以C語言開發的程序軟件為控制，以顯示民間為圖面，融極坐標法，勘丈測量法和平板作圖法于一體的野外測繪方法。

（二）該系統以WIN2000 為操作系統，采用全漢化菜單，菜單提示清晰，用戶界面友好，操作簡便，易學易用。

（三）野外數據采集方法豐富，靈活，實用，系統提供了二十種比較慣用的，適合我院生產實際的，簡便的，有效的碎步測量方法，提供可靠的、無誤的記錄格式提示，供使用者選擇和調用。

（四）數據輸入靈活多樣，即接收全站儀自動輸入的觀測數據，同時也能接收手工輸入的觀測數據。

（五）便攜機隨著全站儀的觀測同步顯示，同步顯示能夠及時判斷測量的正確與錯誤，避免錯誤的發生，同步存儲防止數據丟失。

（六）野外建立數字地面模型，插繪折線，等高線，檢查地貌測量是否符合實際情況。

（七）有較強的圖形支撐功能，能夠對圖形縮放，平移，開窗、捕捉、編輯、修改，能有各種字體（等線、楷體、仿宋等）的漢字注記修改功能。

四、數字化測繪中作業模式的選擇問題

數字化測繪設備是全站儀加電子手簿或電子平板，作業分為編碼方法和無碼方法。編碼方法在記錄測量數據時必須按碎部點的類型及相互間幾何關系輸入特征編碼，作業員不僅要熟記編碼，為正確輸入編碼，測站與棱鏡間還需要較多有關測點的信息交流，因此作業速度慢。尤其當地形復雜、通視困難、對一個地物的測量是不連續的，甚至要經過幾個測站的觀測才能完成時，作業難度大，出錯機會多。無碼作業則不需輸入任何編碼，代之以繪制草圖記錄所測點位及相鄰關系。測站與棱鏡間聯絡較少，測站照準目標操作電子手簿驅動全站儀測取數據后，只需向棱鏡處作業員報告碎部點號。作業員隨棱鏡現場繪制草圖，輕松且不易出錯。

五、數字化測繪技術在工程測量中的應用

（一）數字測圖的主要內容。①原圖數字化。當一個地區需要用到數字地形圖而一時因經費困難或受到時間等原因的限制時，該方法是最適宜的。它能夠充分利用現有的地形圖，僅需配備計算機、數字化儀或掃描儀、繪圖儀再配以數字化軟件就可以開展工作，并且可以在很短的時間內獲得數字化成果。它的工作方法有兩種：手扶跟蹤數字化及掃描矢量化，其中后一種的精度、效率更高。②地面數字測圖。在沒有合乎要求的大比例尺地圖的地區，可直接采用地面數字測圖的方法，該方法也稱為內外業一體化數字測圖，是我國目前各測繪單位用得最多的數字測圖方法。采用該方法所得到的數字地圖的特點是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相對于鄰近控制點的精度控制在5cm 內是可以做到的。

（二）數字測圖在礦山測量中的應用。隨著國家礦山測量的目的是為了全面礦山土地的屬性、位置、面積、用途、經濟價值及相互之間的關系，為建立礦山信息系統奠定基礎。隨著高新測繪技術的開發和應用，數字化測繪技術的應用得到迅速發展。較之傳統的大（小）平板儀（地形、地籍）測繪技術，數字化測繪可以讓測繪產品更加多樣化，技術含量和應用水平更高，設備的使用與維護更加方便、快捷、直觀，與傳統的測繪產品相比，數字化測繪具有明顯的優越性。

（三）數字測繪在數字地球中的應用。簡言之，數字地球就是把經濟和社會發展方方面面的信息，加載于一個統一的地理坐標框架中按數字的形式存貯于計算機，任何機構或個人均可通過網絡通訊技術，足不出戶便獲取所需的信息做到“秀才不出門，全知天下事”。數字地球是一個十分龐大的系統工程，技術復雜，涉及部門多，沒有任何一個部門或團體能單獨承擔，它需要地球科學、信息科學、空間技術和眾多應用部門的配合。測繪作為地學和信息學的重要組成部分，在國家空間數據基礎設施建設中具有不可替代的地位，空間基礎信息的獲取、處理，向信息高速公路提供內容豐富、形式多樣的信息貨物等工作已歷史地落在測繪工作者肩上。可以說，數字地球始于測繪。

六、結語

數字化測繪技術是伴隨著計算機、網絡技術的發展及測量儀器的智能化而興起的一門新興的測繪技術。數字中國、數字城市等概念的提出以及相關數字化工程的啟動，特別是全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、攝影測量與遙感（RS）以及數字化測繪、地面與井下測量先進技術的發展，使工程測量的手段和方法產生了深刻的變化。工程測量的服務領域也相應進一步延伸，而且正朝著測量數據采集和處理的自動化、實時化和數字化方向發展，值得在我國金屬礦山企業中推廣使用。