全數字地形測圖技術的應用分析

周思羽

摘要：全數字地形測圖技術簡化了傳統測量模式，減少了外業測圖的勞動強度，提高了作業效率，節約了成本，增加了作業單位的經濟效益，在地形測圖中得到了廣泛的運用。本文根據筆者多年工作經驗，對數字化測圖技術的優點及主要方法進行了探討。

關鍵詞：全數字 地形測圖 技術 應用

中圖分類號： P231.4文獻標識碼： A

正文：

數字化地圖與傳統地圖相比，具有圖面信息豐富、精度高、便于查詢、計算、規劃、設計等諸多優點，廣泛應用于國民經濟建設、國防建設和科研等各個領域。數字化測圖技術由于其成圖周期短、精度高、經濟效益大、修改補測方便，已取代傳統的測圖模式，在各個領域得到了廣泛的應用，取得顯著的社會效益和經濟效益。

1.數字化測圖技術的優點

現階段能夠獲取數字地圖的方法主要有三種：原圖數字化、地面數字測圖和全數字地形測圖。其實這三種方法的主要工作過程還是大致相同，都是數據采集、數據處理和數字地形圖輸出，使用全數字地形測圖技術，在碎部測量時與GPS技術結合共同使用，而在衛星信號較強的地區則直接利用GPS技術進行數據的采集，在GPS無法準確覆蓋采集的居民區和植被密集處則采用全站儀進行作業，實際效率相當高。傳統的測圖方法是指用平板儀或經緯儀在野外測量角度、 距離、高差，作記錄(稱外業)，在室內作計算、處理，繪制地形圖(稱內業)等。由于地形測量的主要成果—地形圖是由測繪人員利用分度器、比例尺等工具模擬測量數據，按圖式符號展繪到白紙(繪圖紙或聚酯簿膜)上，所以又俗稱白紙測圖或模擬法測圖。 與傳統測圖方法比較，現代數字化測圖具有以下優點。

1.1 點位精度高

數字化測圖點位精度高，主要從以下方面得以實現。①測圖儀器：數字化測圖多采用高精度全站儀和 GPS 等，儀器本身精度指標高于原有經緯儀等儀器的精度指標；②成圖方法：數據作為電子信息可以自動傳輸、記錄、存儲、處理和成圖。 在全過程中原始數據的精度毫無損失，從而獲得高精度(與儀器測量同精度)的測量成果。而傳統測量要經過外業紀錄、計算、展點等過程，受方法限制，損失了部分精度。③成圖介質： 數字化地形圖在計算機上直接應用， 點位精度不損失。 傳統的地形圖是以繪圖紙或聚酯簿膜為成圖介質，受周圍環境和溫濕度變化的影響，不可避免的出現了一定的變形，損失了原來的精度。

1.2 作業自動化程序高

數字測圖則達到了自動記錄、自動解算處理、自動成圖，圖形為電子版形式，方便轉存與應用。數字測圖自動化的程度高，出錯(讀錯、記錯、展錯)的概率小，能自動提取坐標、距離、方位和面積等。 繪制的地形圖精確、規范、美觀。

1.3 數字圖便于編輯、修改、更新與應用

隨著經濟建設發展，基礎建設得以快速發展與更新，這就需要最新的地形圖，以滿足規劃、設計及施工的需要。采用數字測圖技術能克服白紙測圖連續更新與修改的困難，對測區地形地物能夠做到及時的修改與更新。保證了圖面整體的可靠性和現勢性。數字化測圖成果是分層存放，存儲信息多，不受圖面負載量限制，使用極為方便。

1.4 可作為 GIS 信息的數據來源

GIS 是地理信息系統的簡稱，具有方便的信息查詢、空間分析、以及輔助決策功能，在國民經濟、辦公自動化及人們日常生活中都有廣泛的應用。 數字化測圖作為 GIS 的信息源，能及時地提供各類基礎數據，以便更新 GIS 的數據庫。

數字地形測繪技術在礦山的測繪中有著獨特的優勢，由于礦山的地貌一般不規則，因此對于按照比例規則建構的礦井，如果使用全數字地形測圖技術就能避免第四點的測量，從而能夠大大減少工作量。同時在測量時，點的測量一般是進行實測的，因此避免了鋼尺或者皮尺測量導致的誤差。全站儀的測量速度也是傳統工作無法比擬的。同時，礦山經常出現一些同一類型的地面（例如：池塘，礦井等），如果先對這些有著共同特點的地物進行測量就能夠避免許多麻煩，同時也能幫助觀測人員靈活地完成相關數據的輸入工作。

2.數字化測圖技術的主要方法

2.1 全野外數字測量

2.1.1 全野外數字測圖使用儀器和方法

全野外數字測圖使用全站儀或 GPS 野外采集數據， 采用測記法或編碼法記錄，現在多采用南方 CASS 軟件成圖。

2.1.2 野外數據采集與內業成圖

（1）全站儀野外數據采集步驟。①設站：在已知控制點上安置全站儀，對中、整平后進行定向，檢查第三點坐標，確認無誤后進行細部測量。②采集數據：全站儀測量多采用測記法，鄰圖員根據現場地形采點情況和相對應的測量點號，現場繪制草圖，內業根據草圖成圖。數據直接存儲于全站儀中。（2）使用 GPS 進行野外數據采集。在控制點上設好基站， 檢查另外已知點無誤后使用 GPS-RTK 功能采集細部點坐標并繪制草圖或采用編碼法進行記錄。 用 RTK 技術測定點位不要求點間通視，僅需一人操作，便可完成測圖工作，大大提高了測圖的工作效率。（3）數據下載。完成外業數據采集后，使用通訊電纜將全站儀（或 GPS）與計算機的 COM 口連接好，啟動通訊軟件，即可將采集到的細部點坐標數據下載成文本文件到計算機內。（4）數據格式轉換及數字化地圖繪制。將下載到計算機內的數據文件轉換為成圖軟件能識別坐標文件格式。在成圖系統中，直接調入轉換后的數據文件，即將野外采集的細部點展繪在電腦屏幕上，結合野外繪制的草圖或編碼等信息，繪制地物；在人機交互方式下進行繪圖處理、圖形編輯、修改、整飾，最后形成數字地圖的圖形文件。

2.2 其它數字化成圖技術

隨著航空和衛星遙感技術的發展，攝影測量成圖越來越成為數字化測圖技術發展的一個主要方向。對于紙版地形圖的掃描數字化也成為了紙版圖轉變成數字化圖的一種有效途徑。

3 全數字地形測圖技術應用體會

全數字地形測圖技術將現代測量技術同傳統的逐級控制測繪方法結合，不但能夠保證測圖結果的精度，而且一體化的操作保證了作業具有較高的速度。根據長年統計得到的規律，首級控制面中的要求誤差是5.0 cm，但是在應用GPS技術后，所得到的最大誤差成了1.48 cm。在測量結束之后，對礦山中的礦井部分具體信息進行測算，然后實地考察，得到的誤差僅僅為0.9 m，而對礦井具體位置測量的相對誤差則是1.8 m，可見測繪精度至高。這是傳統測繪方式無法比擬的，全數字地形測圖技術具有的很快的測繪速度，因此能夠做到急用先測、邊測邊用，實現了科技成果想生產力的轉化，并且從地形、地貌上為煤礦產業的生產和發展提供基本的數據保護。全數字地形測圖技術對傳統測繪方法的局限性產生了巨大的影響。使得整個工作流程變得一體化，作業人員不需要長期的專業訓練，工作也就得心應手了。主要儀器電子全站儀的操作相當簡單，精度程度高，并且能夠靈活地設置觀測站，極大程度上減少了誤差。

在使用方式方面，全數字地形測圖技術可以讓人員根據自己實際經驗，針對不同的實時地礦，借助多種作圖方式，能夠實現詳略有當；同時作業小組還能對測圖區域進行成片劃分，并且讓內部之間幾乎不存在接邊的情況；同時計算機編輯軟件還能對測圖進行隨意的改動，刪除添加不會留下任何“痕跡”。隨著社會的發展，數字產品必將在未來取得良好的應用空間，對于資源的共享和交換有巨大幫助，并且數字產品能夠保證極高的精度，因此擁有良好的“生命力”，成功實現了一圖長時間的使用的價值，避免了短期多次測繪，很大程度上降低的成本。這項技術成果為未來的煤礦開采工作奠定了基礎，隨著網絡技術的不斷進步，利用全數字地形測圖技術得到的資源會成為一筆寶貴的財富。

4 結 語

全數字地形測圖技術是現代計算機技術同測繪繪圖技術結合產生的高新技術，它在測繪速度和精度上遠遠超過了傳統的白紙測圖法。對于全數字地形測圖技術的應用，要充分考慮到具體測繪的煤礦礦井的特點，不能隨意亂用，一定要重視實際情況。全數字地形測圖技術在信息技術逐步發展的今天，必將取得廣泛的應用，并且將來成為一份寶貴的資源。

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