數字化制圖技術在地質測繪中的應用

鐘曉晉

（貴州中色藍圖科技有限公司，貴州貴陽 550081）

0 引言

當前，我國的計算機信息技術發展迅速，在此技術基礎上出現了數字化制圖技術，且該技術在地質測繪中的應用范圍逐漸擴大，帶動了地質測繪的整體進步，使地質測繪擺脫了原有的技術限制，測繪效率與精度都大大提高。地質測繪工作具有復雜性，經常遇到惡劣的地質地形條件，增大了地質測繪難度。數字化制圖技術具有自動化、智能化的特征，可大大降低測繪操作難度，因此，未來的地質測繪中，需大力推廣數字化制圖技術，發揮這一技術在測繪方面的優勢。

1 數字化制圖技術的內涵

數字化制圖技術是在原有制圖技術中融合現代信息技術形成的，將該技術應用于地質測繪后，可建成全新的測繪體系，使測繪工作實現信息數據化，將這些數據與計算機圖形、地理坐標系建立聯系，保障成圖效果[1]。數字化測圖技術改變了原有的測繪模式，借助計算機工具，數字化制圖比人工制圖的速度快、精度高。與常規制圖技術相比，數字化制圖具有自動化、智能化特征，而這是由計算機技術所決定的，計算機的運算能力非常強，可替代以往很多人工作業的部分，使得到的測繪結果具有更小的誤差。此外，數字化制圖的計算機軟件兼具圖形編輯、圖形修改功能，為測繪工作提供了巨大的便捷。

2 地質測繪中的不足

近年來，國家對地質測繪工作提出了新要求，專業的測繪單位在實際工作中積累了大量的經驗，也陸續研究了很多全新的測繪技術，使我國的地質測繪工作取得了突出成就。但即使如此，我國的地質測繪工作還存在著一定的問題：（1）受到人為因素的影響較大，參與測繪作業的人員專業素質偏低，可能存在疏忽大意的情況，如部分區域控制布網稀疏，大大降低了原網的統一性，也不利于后期補布，無形中增大了測繪難度與成本[2]。（2）實際的工作中為追求低成本，有關人員在一些地質測繪任務中未堅定執行分級布網，主要執行的是一次性布網，由于未做好校核任務，測量結果的精度不高。（3）不具備整體布網的意識，制定的測繪方案不具有科學性與合理性。

3 地質測繪中數字化制圖技術的應用要點

3.1 數字化制圖技術的方法

在當前的工程項目、資源開發等地質測繪任務中，數字化制圖技術的應用范圍較廣，且取得了良好的應用效果，通過數字化制圖技術與傳統測繪技術的結合，可更為直觀且清晰地呈現抽象空間信息、地質信息，并最終從坐標、圖像、屬性、關系等方面描述地質測繪結果，繪制出地質測繪圖，保障測繪數據的準確性、成圖質量。數字化制圖技術應用于地質測繪中時，其技術方法主要包含以下幾個方面。

3.1.1 人工跟蹤矢量化輸入法

人工跟蹤矢量化輸入法指的是輸入工作由人工來完成，人工在工作中通過圖形編輯系統開展柵格圖像，由于計算機軟件的功能多樣，可大大保障工作的便捷性，如在軟件圖像編輯功能的支持下，圖形修改快速，在短時間內就可達到相應的工作目標，不再需要原有工作中大量計算、核對等環節。現階段，隨著技術的不斷進步，人工跟蹤矢量化輸入法的應用范圍進一步擴大，特別是在地質測量制圖中的應用，使制圖效率大大提高，同時也保障了制圖水平。

3.1.2 數字化儀輸入法

在數字化儀輸入法中，輸入工作由數字化儀來完成，但為保障輸入效果，需配備專業的數字化儀器，以利用該儀器的功能來完成地質測繪任務。在具體的工作中，測繪人員應根據游標進行跟蹤及記錄，通過將數字信息轉換為圖紙信息來完成測量工作，利用這一方法實施地質測繪會使操作具有復雜性，很多環節都有非常高的操作要求，設備投入較高[3]。就當下的地質監測情況來看，數字化儀輸入法要大力推廣，加大使用范圍。

3.1.3 智能掃描矢量化輸入法

智能掃描矢量化輸入法在當下的地質測繪中應用較多，利用掃描儀技術，通過配備特定型號的掃描儀，可掃描原始圖紙與資料，最終將這些信息上傳到計算機系統中，由計算機的智能化模塊實現圖形數據矢量化的轉變，與此同時校正矢量化數據，在最大程度上減小誤差，使測繪數據具有更高的精度。在地質測繪中用智能掃描矢量化輸入法時，效率較高，自動化識別圖形程度高，這是未來需重點關注的部分。

3.2 數字化制圖技術的操作流程

3.2.1 設置信息測量采集點

地質測繪工作的難度較大，利用數字化制圖技術能高效完成測繪任務，但實際操作中也涉及了很多步驟，牽一發而動全身。為獲得完整且準確的測繪結果，需根據測繪區域內的具體情況來科學設置信息測量采集點，既要保障采集點數量的合理性，又要科學控制每個采集點的位置，以確保各個采集點布設的合理性，從這些采集點中獲得有關的信息。測繪人員在布置采集點的過程中需考慮以下問題：全面分析三維坐標數據，在此基礎上建立起對應的立面圖、平面圖；若測繪區域內的地質結構并不完全一致，測繪人員需分析不同地質的坐標數據，制定更有針對性的測繪方案[4]。

3.2.2 數據獲取與數據矢量化

將數字化制圖技術應用于地質測繪時，數據采集是首要任務，為高效獲取各種數據，必須要在前期的采集點上高效、精準地獲取信息。當獲得了有關的測繪數據后，測繪人員可借助計算機數字化制圖軟件來錄入數據，數字制圖矢量圖中包含點、線、面圖元數據。

3.2.3 數據存儲

地質測繪中產生的數據量龐大，數據之間還存在形式等區別，為高效管理這些數據，方便后續工作直接調用這些數據，可構建ArcGIS 平臺，通過關系型數據庫的方式來管理各類數據。ArcGIS 中的產品為ArcSDE，在技術穩步發展的過程中，已經將ArcSDE 在原有ArcGIS 產品線中整合進了ArcGIS Server，構成了功能更全的數據存儲模塊。空間數據庫中包含ArcSDE、后端數據庫服務器，由于在平臺內有多種關系型數據庫管理系統，在該系統中的ArcSDE 相當于ArcGIS 與其他軟件產品之間的數據服務器，承擔著高級空間數據服務器的功能，在其中可集成全部的地理測繪數據。

3.2.4 編輯與處理圖形

在數字化制圖中，圖形編輯為其中的一個重要功能，這一功能包含了點、線、面區域內數字圖形的編輯，不論是空間信息還是屬性信息，均可利用這一功能來完成編輯任務。在地質測繪工作中有嚴格的制圖標準，數字化制圖具有多種優勢，通過為圖庫填充圖案，可直接生成圖形，并在此基礎上建立矢量庫，由計算機數據庫保存與圖形相關的各種信息，以便后續需要繪制圖形時，系統或者崗位人員直接從數據庫中調用數據。當然，數字制圖還兼具自動校正功能，在此功能輔助下的圖形修改、編輯都十分便捷，不僅提高了數據精度，而且可以得到完整且高質量的圖形。

3.2.5 圖形加工與輸入

在地質測繪中應用數字化制圖技術時，圖形處理為關鍵環節，這一階段的工作就是要對圖形進行矢量化處理，進而借助專業的繪圖軟件編輯圖形，構成匯總圖庫。現階段計算機技術高速發展，市場上陸續出現了多種專業化制圖、繪圖軟件，這些軟件的功能多樣，每一種都有各自的功能特點，在地質測繪中可根據需求來選擇繪圖軟件，從而利用軟件自有功能編輯與繪制圖形，保障繪圖質量。即使數字化制圖技術下的圖形處理有著諸多優勢，實際工作中也可能會因為操作、技術等問題產生數據誤差，如不及時校正這些誤差，將會使圖形比例與實際有偏差，導致圖形加工處理的精度不高。因此，在圖形處理環節同樣需要校正誤差，將誤差控制在合理范圍內。當按照有關要求完成了圖形加工后，最終會進入圖形輸出階段，這一過程就是圖形、數據的輸出，具體來說就是將編輯好的電子化圖紙，利用計算機等設備上傳到專業設備中，最終以實物圖紙的形式呈現結果。

3.2.6 GIS 平臺設計

在地質測繪中，需要通過GIS 平臺設計發揮多種作用，當按照相關標準設計了GIS 平臺后，伴隨著測繪工作的實施，該平臺可管理、顯示、操作、更新、維護數據，在其中整合地理單元網格、遙感影像、災情疫情、圖層單元等多種數據。地理信息系統借助GIS 平臺軟件，可將測繪工作中得到的結果，以更為直觀的形式呈現于電子地圖，保障測繪成果。

3.2.7 建立數字化模型

當前的地質測繪工程領域，對GIS 技術的依賴性越來越大，該技術可采集各類空間數據，并將這些數據實時上傳到計算機系統，由系統自動管理這些數據，在分析與處理完數據后自動建模，形成高精度的地質測繪模型。即使技術人員在測繪工作中遇到了難題或者問題，也能夠根據地質模型中的數據來制定解決方案。具體的工作中，GIS表面模型法最為有效，利用這一方法可收集與模型相關的數據，如點的特征、屬性與坐標，在整合完全部的數據后結合數字化制圖技術來構建完整的地表模型，在此模型中，通過連線形成網狀面的方式，呈現區域內的地質資源分布情況、地質結構特征。

4 數字制圖技術在地質測繪中的具體應用

4.1 土地地形測量

土地地形測量屬于較為常見的地質測繪工作，在原有的技術條件下，測繪技術發展緩慢，很多測繪工作都由人工來完成，工作效率低，且可能因為操作問題造成數據誤差。在現階段的條件下，越來越多的土地地形測量中都引入了數字制圖技術，根據數字化制圖技術的要求，配備計算機、數字化測量軟件、其他數字化儀器等來輔助測量任務，這些儀器和設備的功能較多，性能優越，在相互配合中可快速獲得完整的測量數據。操作人員在測量土地時應采用手扶跟蹤數字化、掃描矢量化的方法，其偏差較小，基本可滿足實際要求，有利于提高數字測圖的整體水平[5-7]。另外，用數字化方式處理原有的地形圖，在此基礎上，將土地中比較典型的坐標點作為測量目標，對比自測結果與實際數據，修補和調整誤差，保障測量結果的精度。

4.2 利用全站儀進行碎部點測量

我國的地質測繪工作取得了突出的成就，但在碎部點測量方面依舊有難度，如在測量工作中采用全站儀，一旦存在人工操作問題，必將導致起始方向有偏差，測量得到的坐標點與實際相比誤差較大。一般情況下測繪人員繪制的點號、全站儀記錄點號都有偏差，為降低偏差對整個測繪工作的不利影響，測繪人員在工作中應仔細檢查數值，遵循相應的測繪操作規范。碎部點測量中如采用全站儀，測繪人員需根據規范做好全站儀的對中、整平，錄入坐標后，利用全站儀測量后視點坐標，比較測量結果與輸入值，以此來確定點位是否正確。

4.3 數字攝影下的土地測量

數字攝影也屬于數字化制圖技術。在土地測量中，為克服原有測繪技術的諸多不足，有關測繪人員也可利用數字攝影來完成測繪任務，利用數字攝影機拍攝測量區域內的土地，最后由土地測量軟件整合各種測量結果建成對應的模型，得到數字測圖。應用數字攝影技術開展測繪工作相對簡單，以往需要室外測量的任務，在室內就可完成，測量工作受到季節、氣候等因素的干擾較小，可在最短的時間內獲得測區內的土地地貌特征，并將結果呈現在計算機中。如在測量中面臨大面積城市土地的測量任務，可確保城市內的其他工作不會受到測量任務的影響，因此，從這些角度來分析，數字攝影技術不僅可提高土地測量結果的準確性，更能降低測量成本，高效完成測量任務。

5 結語

數字化制圖技術是信息時代的產物，在地質測繪中的技術優勢明顯，各種地質測繪任務中都需要規范應用數字化制圖技術。隨著未來地質測繪要求的提高，測繪人員需繼續創新數字化制圖技術，以保持這一技術的先進性，提升測繪水平。