數(shù)字化測圖在大比例尺地形圖測繪中的應(yīng)用

劉明星

北京京昌工程測繪技術(shù)有限公司 北京 100000

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種建設(shè)項(xiàng)目都取得了長足的進(jìn)步，同時也對測量的品質(zhì)提出了更高的要求。在此條件下，提升了工程測量的準(zhǔn)確性和效率，為大比例尺地形圖繪制打下了良好的基礎(chǔ)。數(shù)字測量技術(shù)極大地提高了測量的精度，使測量工作進(jìn)入了一個新的數(shù)字測量時代。此外，數(shù)字測量技術(shù)是目前比較普遍的一種測量方法，它在大比例尺地形測量中具有很大的實(shí)用性。

1 數(shù)字化測圖與傳統(tǒng)測圖方法的比較優(yōu)勢

傳統(tǒng)的圖測法是借助各種測量儀，在地物和地貌要素的特定范圍上，按照特定的比例和圖形的形式，把它們畫在地圖上。在制圖的時候，由于刺點(diǎn)、繪圖及圖表的膨脹、扭曲等原因，數(shù)字的準(zhǔn)確性會受到很大的影響，而且操作繁瑣，勞動強(qiáng)度大，質(zhì)量管理也比較困難。尤其是在現(xiàn)代信息化社會，測繪地理信息越來越少，測繪地理數(shù)據(jù)量越來越小，測繪地理數(shù)據(jù)的修改也越來越不容易，越來越不能滿足信息化社會的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求。在數(shù)字化成圖的進(jìn)程中，將現(xiàn)場工作中的讀數(shù)、計算、展點(diǎn)繪圖等環(huán)節(jié)都簡化了，從而降低了工作人員的工作壓力，從而提高了現(xiàn)場的工作效率，減少了工作時間，降低了直接的生產(chǎn)費(fèi)用。

在我國，城市的發(fā)展和建設(shè)都離不開地圖。對大型數(shù)字地形測量中的技術(shù)問題進(jìn)行了研究和分析。本文從大比例尺數(shù)字化絕形圖繪制的科學(xué)實(shí)際入手，重點(diǎn)闡述了如何實(shí)施對其進(jìn)行品質(zhì)的監(jiān)督和構(gòu)造，并從大比例尺數(shù)字化的地形圖繪制的實(shí)際情況和測繪技術(shù)發(fā)展的實(shí)際情況，探討了未來發(fā)展的趨勢，并闡述了如何對其進(jìn)行實(shí)體廣量的控制和獨(dú)制的方法。當(dāng)今，地學(xué)行業(yè)快速發(fā)展，許多測量專家都在進(jìn)行大比例尺數(shù)字化地形圖的繪制技術(shù)大比例尺數(shù)字化地形圖是城市測量的一個關(guān)鍵部件，其目的是為城市規(guī)劃、建設(shè)和管理提供具有精度和現(xiàn)勢性的城市各種比例尺地形圖。由于大比例尺數(shù)字化地形圖繪制技術(shù)在群眾服務(wù)與地質(zhì)繪制中具有十分關(guān)鍵的地位，因此，重點(diǎn)對其的質(zhì)量監(jiān)管方式和具體的措施進(jìn)行了深入的探討。學(xué)習(xí)過地理學(xué)的人都清楚，地面及其附屬體總是在不斷的移動和改變著，將這些改變及時地繪制在地形圖上，使地形圖能夠更好的反映實(shí)際情況，在特定的時間內(nèi)對 GIS的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行升級，從而更好的為人民提供幫助[1]。

圖1 數(shù)字化測繪

2 目前我國大比例尺數(shù)字化地形圖測繪的發(fā)展現(xiàn)狀

以目前的發(fā)展情況為依據(jù)，目前，大多數(shù)的城鎮(zhèn)和煤礦都已逐步構(gòu)建了基礎(chǔ)的地理信息數(shù)據(jù)庫，基本比例尺地形圖與圖表的符號庫，等級控制點(diǎn)是組成數(shù)據(jù)庫的重要內(nèi)容，對數(shù)據(jù)庫的更新工作，主要是通過全站儀數(shù)據(jù)收集數(shù)據(jù)化測圖來進(jìn)行的。在一些比較發(fā)達(dá)的地區(qū)，在資料更新方面，動態(tài)追蹤修測可以做到這種水平，不過時間長短不一，有六個月也有一年，甚至兩年，對地形圖進(jìn)行繪制主要分為兩種方式，一種是利用電子手薄，利用全站儀將草圖繪制出來，進(jìn)行資料收集，利用數(shù)字化成圖系統(tǒng)將所收集到的資料轉(zhuǎn)化為圖表，再按照手工繪制的草圖進(jìn)行最終工序，制作出數(shù)字地形圖，并將其儲存在倉庫中。第二種方式的效果要好于前一種方式，而且費(fèi)用也要低一些，就是借助記錄本，在野外用全站器收集資料，然后再使用數(shù)字制圖技術(shù)將資料轉(zhuǎn)化為圖表，然后再根據(jù)圖表進(jìn)行最終的加工和修正[2]。

3 數(shù)字化測繪的具體方法

3.1 攝影測量

攝影測量技術(shù)是通過對被攝物體的照片進(jìn)行分析，從而對被攝物體的大小、形狀、空間位置與性質(zhì)等信息進(jìn)行判定，是當(dāng)代繪制科學(xué)的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。按照獲得照片的方式與攝影距離的遠(yuǎn)近，可以將照片分為航空攝影測量、遙感攝影測量、水下攝影測量、地面攝影測量、顯微攝影測量與近景攝影測量。

3.2 地理信息系統(tǒng)技術(shù)

GIS是當(dāng)前最主要的一種測繪技術(shù)，它在數(shù)字化測繪中有著舉足輕重的作用。GIS將許多技術(shù)的優(yōu)勢融為一體，它擁有著非常強(qiáng)大的能力，可以完成對地理數(shù)據(jù)的采集、管理、分析、存儲、三維顯示與結(jié)果的生成。除此之外，GIS技術(shù)還具備空間提示、預(yù)測預(yù)報、輔助決策等多種功能。當(dāng)前，隨著科技的發(fā)展，GIS技術(shù)也在持續(xù)發(fā)展與完善，逐步朝著數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)據(jù)多維化、平臺網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)集成化、應(yīng)用社會化與系統(tǒng)智能化的方向發(fā)展。

3.3 遙感技術(shù)

相對于常規(guī)的現(xiàn)場測量而言，衛(wèi)星影像技術(shù)有著諸多優(yōu)點(diǎn)，最顯著的一點(diǎn)是所獲取的資料的精度非常高，并且它的觀測區(qū)域也更加廣闊，瞬時成像的程度非常高，極大地擴(kuò)大了人的可視性。當(dāng)前，衛(wèi)星探測技術(shù)正逐步向著多時相、多平臺、高分辨率、多傳感器、快速機(jī)動和高光譜探測等方面發(fā)展，探測精度將進(jìn)一步提高[3]。

圖2 遙感技術(shù)

4 大比例尺數(shù)字化地形圖測繪質(zhì)量檢查的主要內(nèi)容與相應(yīng)方法

城市詳細(xì)規(guī)劃是以城市整體規(guī)劃或分區(qū)規(guī)劃作為基礎(chǔ)，要想得到更好的品質(zhì)，要根據(jù)繪制工作的時間約束，繪制的范圍，來對財力、人力、材料等進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲茫@樣才能使繪制的方案和品質(zhì)的計劃更加詳盡，更加切實(shí)可行，更加符合科學(xué)。其中，品質(zhì)的工作最為關(guān)鍵，要注重對品質(zhì)流程產(chǎn)生的影響。每一個崗位，都要明確，每個崗位，每個崗位，每個崗位，都要明確。必須貫徹“以質(zhì)為先”的方針，只有工作的好，工藝的好，產(chǎn)品的品質(zhì)也就好。對各項(xiàng)工作都要在掌控和監(jiān)督之下，每個步驟都要接受相關(guān)的人的控制，其中包括對過程實(shí)現(xiàn)的追蹤考察和對外部業(yè)務(wù)流程的監(jiān)視。過程控制是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模嘘P(guān)工作人員必須按照工作規(guī)程，對表層和表層上的東西進(jìn)行檢查和繪制，不得有絲毫的失誤。在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時，可以用 PAD，或者是手提電腦，將所有的觀測和探測到的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為圖表，再對其進(jìn)行即時編輯。同理，此時也要嚴(yán)肅處理，這樣才能確保外部的業(yè)務(wù)流程資料收集的品質(zhì)。對于追蹤和考核，主管質(zhì)檢的人員要做好相應(yīng)的工作，特別要注重監(jiān)控方法是否符合規(guī)定，是否達(dá)到了期望的效果，使每個環(huán)節(jié)的工作都處于監(jiān)控之中。質(zhì)檢部門的工作分為兩個方面，一是對發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題，要向有關(guān)責(zé)任單位提出報告，并在一定的期限內(nèi)進(jìn)行修改。第二，在檢測的時候，可能會遇到一些問題，需要他們來分析，然后做出相應(yīng)的對策，避免類似的問題，在檢測的時候，出現(xiàn)更多的問題。數(shù)學(xué)精度，地理精度，圖面的裝飾是決定測圖質(zhì)量的重要因素。因此，大平板測圖與全站儀測圖的質(zhì)量檢查的主要內(nèi)容就是這三個方面，特別要對這三個方面的品質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控[4]。

4.1 地理的精度檢查

在進(jìn)行城市綜合設(shè)計時，需要對現(xiàn)有的城區(qū)地形進(jìn)行精確定位。重點(diǎn)檢查的是，這些元素的位置是否準(zhǔn)確，這些元素的表現(xiàn)是否和諧，標(biāo)注和標(biāo)志有沒有遵循一定的規(guī)范，真正的地圖中的取舍有沒有有任何的錯誤，地圖的圖面要清楚可見，地圖的圖廓要沒有任何錯誤，而且要保持完整。

4.2 數(shù)學(xué)的精度檢査

在GIS技術(shù)應(yīng)用中，根據(jù)相應(yīng)技術(shù)的要求，對地理信息系統(tǒng)中的地理信息進(jìn)行了錄入檢驗(yàn)，檢驗(yàn)的項(xiàng)目有地理信息的準(zhǔn)確性、地理信息的一致性和完整性。屬性精度檢測由點(diǎn)、線、面的屬性值，屬性編碼的唯一性，正確性，數(shù)據(jù)層級和下方的注記組成。格式、屬性和分層的相似性，以及多面體閉合和拓?fù)潢P(guān)系的正確性，組成了一種邏輯一致的檢查方法。數(shù)據(jù)層次，屬性元素，數(shù)據(jù)層次文件，元素完整性組成了元素完整性檢查[5]。

圖3 大比例尺數(shù)字化地形圖測繪

5 使用數(shù)字化測圖技術(shù)對該測區(qū)進(jìn)行測量的流程

測區(qū)按1:1000地圖繪制，屬于一個廢棄礦山的計劃使用范圍，占地1km2左右，主要以山區(qū)為主，少數(shù)住宅用地為主。其中山地測區(qū)是一個具有一定典型性的區(qū)域，由于其地勢和道路的特殊性，使得其區(qū)域內(nèi)的人口密度和住宅密度都很高，因而具有一定的典型性。

5.1 準(zhǔn)備工作

5.1.1 硬件準(zhǔn)備

其中，主要有現(xiàn)場測繪所需要的各種測量工具及現(xiàn)場工作所需要的手提計算機(jī)等。本研究采用了南水北調(diào)公司生產(chǎn)的SOUTH9600型靜止GPS接收器，進(jìn)行了初步的測控。采用瑞士萊卡公司制造的LeicaTCR405全站儀對圖根破碎部分進(jìn)行了測定；膝上型計算機(jī)用于數(shù)據(jù)和繪制圖表。

5.1.2 軟件準(zhǔn)備

SinaGPS導(dǎo)航系統(tǒng)和萊卡型全站儀都有各自自帶的軟件進(jìn)行資料傳送和處理；利用測量設(shè)計院開發(fā)的“金鑰匙”軟件對測量點(diǎn)進(jìn)行了高精度的測量和分析，并對測量結(jié)果進(jìn)行了分析。本系統(tǒng)采用以AutoCAD為基礎(chǔ)，由南航制圖公司研制而成的CASS5.1圖像處理軟件。

5.1.3 控制測量

現(xiàn)場觀測資料的獲取主要分為兩部分，一是對地面觀測資料的獲取，二是對地面觀測資料的獲取。如果測區(qū)內(nèi)的高層控制點(diǎn)不能達(dá)到較大范圍內(nèi)的要求，則需要對其進(jìn)行合理的布設(shè)，以達(dá)到對其進(jìn)行測量的目的。根據(jù)地形的復(fù)雜程度、破碎程度和隱蔽性，確定了根區(qū)控制點(diǎn)數(shù)。不低于16幅1:1000的地圖。

5.1.4 起算數(shù)據(jù)

該測區(qū)第一次布線網(wǎng)資料取自1997年由甘肅省測繪科學(xué)院制定的《錫河城市建設(shè)》，測區(qū)中心子午線105度，與北京城市建設(shè)（1954年）3度35度完全一致，且其中心子午線為1600m。海拔高度是以1985年全國海拔為基準(zhǔn)的。

5.1.5 選點(diǎn)和埋石

在測量區(qū)域內(nèi)布置了15條第一級導(dǎo)引線。每個引線站之間都有一條或多條引線站，并在測量區(qū)域內(nèi)平均地分配到每條引線站。根據(jù)GB/T18314-2001的規(guī)定，布點(diǎn)及埋深應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，除考慮了通視性外，也應(yīng)重視聯(lián)測的某些重要因素。

5.2 石碎部測量

在石碎部測量調(diào)查中，現(xiàn)場資料的收集是最關(guān)鍵的一步。采集完畢后，將有關(guān)的數(shù)據(jù)資料傳送至電腦。之后，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行了進(jìn)一步的分析和處理，在進(jìn)行這些方面，要特別強(qiáng)調(diào)，在進(jìn)行這些工作前，必須要對這些工作進(jìn)行充分地進(jìn)行預(yù)處理，之后，將這些整理好的資料進(jìn)行圖表化，最終就是等高線數(shù)據(jù)的處理。

5.2.1 圖根控制測量

圖根法是利用第一級的有線網(wǎng)絡(luò)，利用電子測距法增加附加的圖根數(shù)。在以后的特定成圖過程中，為了適應(yīng)成圖的要求，必須對第一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行二次節(jié)點(diǎn)的極值和二次節(jié)點(diǎn)的極值加密。開闊、平整的區(qū)域至少有4個以上的數(shù)據(jù)源，其余區(qū)域根據(jù)房屋密度進(jìn)行數(shù)據(jù)源的加密。圖根引線上的點(diǎn)位采用英文“T”，并按照自然量的大小對其進(jìn)行了統(tǒng)一的標(biāo)號，以防止空標(biāo)號和重復(fù)標(biāo)號。

5.2.2 碎部采集

在實(shí)際操作中，可以采用多種方式進(jìn)行數(shù)字野外資料的收集，如：全站儀法、 GPS法、原位記錄法等。

5.2.3 野外數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理

數(shù)據(jù)處理的內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計算、圖形生成、圖形編輯與整飾、圖形信息的管理等。而內(nèi)業(yè)處理則是把實(shí)地觀察得到的資料輸入到電腦里，利用相關(guān)的軟件把這些資料文件轉(zhuǎn)化成 CASS的形式，再把實(shí)地觀察的資料放入 CASS里，進(jìn)行地圖繪制。

5.2.4 大比例尺數(shù)字地形圖成圖方法

大型的數(shù)碼地形圖通常是以地表數(shù)碼成圖的方式進(jìn)行的，也稱為“內(nèi)頁面集成數(shù)碼成圖”。在實(shí)際應(yīng)用中，必須使用全站儀，電子記錄本，計算機(jī)及數(shù)字化成圖系統(tǒng)。

5.3 內(nèi)業(yè)整理

5.3.1 數(shù)據(jù)傳輸

在現(xiàn)場資料的收集工作結(jié)束后，就是對資料的整理與分析。在實(shí)地收集完畢之后，要盡快地將這些數(shù)據(jù)傳送到計算機(jī)上，現(xiàn)在的工作人員通常使用的是一條數(shù)據(jù)連接線來完成手薄與計算機(jī)之間的連接，在這個過程中要注重信息傳遞的完整性和及時性，防止信息的丟失。

5.3.2 生成和編輯地形圖

首先，要將地形圖與實(shí)際情況進(jìn)行詳細(xì)的對照，根據(jù)各圖面的坐標(biāo)區(qū)域，篩選出重要的重要資料，再根據(jù)測點(diǎn)平面的坐標(biāo)與地形圖的說明，繪制出相應(yīng)的建筑結(jié)構(gòu)。

5.3.3 各類圖表的生成

核對無誤后，通過制圖軟件功能，產(chǎn)生宗地圖、界址點(diǎn)成果表、土地面積分類表、宗地面積匯總表等圖表文件。

6 結(jié)語

總體而言，在提高工作效率和減輕工作強(qiáng)度上，數(shù)字測量技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)。它不僅對勘測工作者有著巨大的吸引力，同時也給勘測工作者帶來了更高的要求，從而減少了勘測過程中出現(xiàn)的誤差。在測繪科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、測繪儀器和裝備的改進(jìn)、測繪軟件的更換和革新的今天，數(shù)字測圖一定會有一個更加寬廣的發(fā)展空間。