淺談數字化地形測繪

昌寧縣水利局勘測設計隊

摘要：本文以數字化地形測量實踐為基礎，介紹了GPS+全站儀+計算機數字化地形測量的一些成熟方法，并就地形測量模式更新對測繪單位儀器設備、人員素質、管理方式、作業組織等產生的影響提出了的相應觀點。

關鍵詞：數字化；地形測量；作業組織

全數字化地形測量模式逐步成熟并基本普及，正在替代而且必將完全替代傳統的大平板儀地形測量，逐步成為地形測量的主流模式。另一方面，地形測量模式的更新又將對測繪單位儀器設備、人員素質、管理方式、作業組織等產生一系列的影響。本文以近年來我多年數字化地形測量實踐為基礎，介紹數字化地形測量的一些方法，提出了的相應觀點。

1.數字化地形測量的儀器設備硬件條件

傳統的地形測量為大平板儀或經緯儀測繪法。而現代數字化地形測量的儀器設備從控制測量到成果成圖輸出大致需要GPS接收機、全站儀、計算機、繪圖儀以及與之相關的計算成圖軟件、數據傳輸、交換附件、通訊器材等，儀器設備配置水平較常規地形測量是一個質的飛躍。

2.數字化地形測量工作的人員素質條件

數字化地形測量的技術人員應當熟練掌握測量專業技術、熟練掌握計算機及測繪軟件的應用技術，這對測量人員的技術素質提出了更高的要求。

3.數字化地形測量的生產組織

3.1 生產工序

數字化地形測量的生產工序可概括為兩個環節：一是控制測量與計算機輔助平差計算；二是碎部數據采集與軟件編圖成圖。兩個環節間以數據傳輸為紐帶，即可平行作業又可順序作業。與傳統地形測量相比，壓縮了大量的中間生產環節。

3.2 作業方案

數字化地形測量項目的作業方案根據儀器設備條件確定，儀器設備條件不同，作業方案變化各異。一般可選用靜態GPS網作基本控制，導線（網）、動態GPS作加密控制，支導線（點）補充測站點，全站儀、動態GPS碎部數據采集，進而計算機軟件機助成圖的作業方案。一定條件下，大比例尺數字化地形測量可以一次性全面布網至測站點，并且可以直接先測圖而不受\"先控制、后測圖\"、\"逐級加密\"等測量原則的約束。

3.3 作業方法

在生產工序上，數字化地形測量不一定要遵守\"先控制、后測圖\"的原則，控制測量、碎部測圖可以同時進行，甚至可以是先測圖后控制，只是后者需將碎部成圖以控制點為基準借助成圖軟件進行測站（圖形）糾正。

在控制點點之記的制作上，數字化地形測量不一定要將其作為一個專門工作來進行，可依據最終成圖編繪點之記。

碎部測圖在數字化地形測量中只是個數據采集的過程，成圖大量的工作量從外業轉移到了內業，目前，碎部成圖作業方法較多，因人而異。較為成熟的方法是簡碼法，特點是成圖數學精度好、地物地貌要素詳盡、作業效率較高。

3.4簡碼法數字化地形測量及其作業流程

簡碼法是數字化地形測量過程中，觀測員給每一個碎部測點賦于一個自定義編碼，并依據這種自定義編碼編圖成圖的一種數字化地形測量方法。

簡碼法數字化測圖作業流程為：外業數據采集（自定義編碼）→內業概略編圖→草圖外業補充調繪→內業詳細編圖→外業巡回檢查→最終成果成圖。分述如下：

外業數據采集：該環節重點是碎部點三維坐標與自定義編碼采集，強調碎部點的數學精度、采集數量和自定義編碼的可自我識別程度、強調測站與棱鏡之間通訊聯系，而不必過分關注碎部點間的連接關系。在同一個測站上，只要能看到而視線又不是過長，宜及時采集，不必頻繁搬站。自定義編碼不必過于嚴格，只要編圖時作業員自己能夠識別即可，如：大車路可編為\"DCL\"、或\"L\"，磚混樓房可編為\"FH\"、或\"F\"，完全根據作業員的習慣和自我條件決定。值得注意的是：由于自定義編碼具有一定的隨便性，在增加了自我識別難度的同時，也使其具有相當的靈活性和可開發性。

內業概略編圖：既然是概略編圖，其原則應該定為能識別多少就編多少，能編到什么程度就編到什么程度，不能識別的在外業補充調繪時處理。這一環節只需要編出有基本輪廓的平面草圖，該草圖只作為外業補充調繪的工作底圖，繪圖輸出時應包括碎部點的簡碼信息，最好先不要繪出等高線。

草圖外業補充調繪：該環節以帶簡碼的基本平面圖為工作底圖，對照實地補充繪圖，加上必要的量測，應理清地物、地貌要素的屬性、各種線條間的連接關系等。外業補充調繪成果圖在內容上已經是詳細的平面圖了。

內業詳細編圖：根據外業補充調繪成果圖修編概略草圖，在此基礎上構高程模型三角網繪等高線生成初步地形圖。繪圖輸出時最好將高程模型三角網和等高線一并繪出，作為外業巡回檢查的工作底圖。

外業巡回檢查：重點是高程模型三角網的檢查與修編，以及植被、境界類符號補充調繪與檢查、初步成果地形圖外業最終檢查等。數字化測量精度很高，又沒有展點誤差，測量、數據傳輸、計算都是自動進行、避免了人為的錯誤，編輯出現錯誤，主要在于記錄，由于地形復雜性，這類問題的出現是難以徹底避免的。它將引起地形、地物與實際情況明顯不符，嚴重影響測量成果的使用。當數據記錄有錯誤，可修改測點編號、地形碼和信息碼，但嚴禁修改觀測數據，否則須返工重測，對錯漏數據要及時補。通過實地檢查可查出編輯錯誤予以糾正，在這一前提下影響成果質量的關鍵因素就歸結為棱鏡位置的正確性問題這將是數字化測圖作業員核心問題。

最終成果成圖：根據外業巡回檢查成果圖再次修編初步成果地形圖，以及圖面整飾圖幗分幅等。

3.5 人員組織

數字化地形測量的一個作業組采用簡碼法時宜按一名技術員加一名測量工人編制，一個項目由多個作業組宜專設一名核心技術人員負責質量檢查、成果資料匯總、電腦維護等。

4.數字化地形測量的精度

4.1 控制點點位精度

控制點（圖根點）是直接供測圖使用的平面和高程控制點，精度以相對于鄰近控制點的中誤差來衡量，其點位中誤差不應超過圖上±0.1㎜；其高程中誤差不應超過測圖基本等高距的1/10。測站點可以在測圖過程中根據需要隨時測放。

在使用全站儀測量時，根據多年的測量經驗，控制點之間的距離最好不要大于300米，對于每一個控制點的測定，一定要采用對中杠架設測量，只有采用對中杠才能保正菱鏡垂直在控制點的上，為保證測量精度，要返復仔細調節水平垂直微動螺旋，因為在測量時，當望遠鏡的十字絲瞄準棱鏡的標志后儀器就會的光電信號返回，但此時信號不一定達到最大值，我們只有返復仔細調節水平垂直微動螺旋，使返回信號達到最大值，只有在這時，測距頭才正確瞄準了棱鏡中心，在按測距健，測得的結果才準確.如果不進行精確對準，一有返回信號，不管信號是否達到最大就測距，測出來的距離誤差就大，特別是在短距離作業時更是如此。

4.2 碎部點測繪的精度

碎部點的測繪，無論是用動態GPS、還是用全站儀進行碎部測圖，就碎部點坐標而言，其精度是保證的，而且有足夠的精度余量。用動態GPS進行碎部測圖時，由于衛星信號、天線外形影響，加之無法進行偏心觀測，針對居民地和地物較多的大比例尺測區宜持保守態度。用全站儀采集碎部數據時應當根據使用的儀器及成圖精度要求限制視線長度，對于大比例尺測圖必要時還須進行偏心觀測。在使有全站儀進行碎部測量時，應控制碎部點的密度，碎部點太密，野外測設的工作量大，碎部點太稀，反應不出實際地型，內業的工作量就會比較大，地形圖就會失真，從而地形圖的質量得不到保證；為了確保地形圖的質量，碎部點的測設起到致關重要的作用，根據工程測量規范GB50026-93）和多年的野外測量以及內業地形圖的繪制經驗，碎部點的水平間隔：1：500的比例為15米，1：1000為30米，1：2000為50米，高程間隔1：500的比例應以4米為矣，1：1000為6-8米為矣，1：2000為10-12米為矣。對于地形復雜、地形地貌變化比較大的地段，應減小碎部點的間距，這樣就能夠準確的反應出實際的地形。

5.數字化地形測量的變革

作為地形測量模式的變革，數字化地形測量將在以下幾方面產生積極的影響：測繪單位儀器設備的更新改造；測繪技術人員繼續教育以及測繪專業教學內容的修訂完善；數字化地形測量工作的更加規范化。

6.結束語：

數字化測量在測量技術中廣范應用，測繪技術日新月異地發展，它們不僅減輕測量人員的勞動強度，提高了測量作業效率，而且成果質量好，并可直接用于計算機輔助設計，測量的圖形既可以存儲在計算機中，也能夠根據需要以多種比例尺打印輸出，同時還能夠輸入到地理信息系統等軟件中作進一步的加工、處理和應用，生成數字地面模型。

參考文獻：

[1]湖南水利水電學校出版《水利水電工程測量》

[2]《工程測量規范 GB50026-93》

[3]中華人民共和國水力部、電力工業部發布 《水利水電施工測量規范 SL52-93》

[4]《大比例尺數字測圖》 測繪出版社 1996年