工程測量中數字技術的研究

張　健

摘要：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)以及數字化測繪和地面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。

關鍵詞：數學化測繪；測量

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。

1 數字化測繪技術的優點

它可以通過計算機的模擬，在屏幕上直觀生動地(分層)反映出地形、地貌特征以及地籍要素，而且一目了然，基本上改變和彌補了傳統產品線條、符號和數字、文字等綜合包羅，非具一定專業知識才能讀懂的缺陷。

數字化測繪產品在使用、維護和更新上具有方便快捷的特性，能夠隨時保持產品信息的現勢性，可以隨時補充修改，隨時出新圖提供使用。

根據不同用戶的需要，可以對產品的各種要素進行數據再加工，得到不同用途的圖件，而且還可以隨意對圖形進行拼接、縮放，用途更廣泛。

利用數字化(地形、地籍)測繪成果，作為底圖，可在計算機上進行各種規劃與設計(如土地資源開發規劃和城市道路網的設計等)，可方便地進行許多方案的設計與比較，對各種要素的統計、匯總、疊加、分析也方便、準確。在計算機的幫助下，大大提高了測繪生產作業的自動化、科學化、規范化程度，數字化測繪產品的應用水平也將達到新的高度。

2 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而已。具有平板測圖知識的作業員隨棱鏡現場繪制草圖，輕松且不易出錯。測圖工作實際上主要在棱鏡處進行，測站觀測速度很快，一臺全站儀可觀測2~3個棱鏡，相當2~3個圖板的平板測圖。所以無碼作業方法更容易為測量人員所接受。數字化測繪記錄設備過去以電子手簿為主，但目前有關電子平板的介紹、報道較多。所謂內外業一體化的作業方法，即利用電子平板(便攜機)在野外實現碎部點展繪成圖被描繪成最先進的方法。但實際上若電子平板與全站儀聯機則由于通視不一定好，加之數字化測圖測程較遠，繪圖員在電子平板上編輯繪圖很困難。若靠遠距離觀察輔之以鏡站作業員的描述來繪圖，則不僅對電子平板繪圖員的技術、經驗要求較高，且既慢又容易出錯。就這一點而言，類似傳統的平板測圖的作業方法，不同之處僅在于不需展點、計算機編輯代替手工繪圖而已。為解決這一問題，市場上推出了遙控電子平板。雖然采用遙控平板可使繪圖員隨棱鏡現場繪圖，但設備投資遠高于電子手簿。野外作業速度也低于電子手簿加草圖方法。

3 數字化測繪技術在地籍測量中的應用

3.1 數字測圖的主要內容

3.1.1 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。但是，利用該方法所獲得的數字地圖其精度因受原圖精度的影響，加上數字化過程中所產生的各種誤差，因而它的精度要比原圖的精度差。而且它所反映的只是白紙成圖時地表上各種地物地貌，現時性不是很好。所以它僅能作為一種應急措施而非長久之計。為了充分利用該法得到數字地圖，可通過修測、補測等方法，實測一部分地物點的精確坐標，再用這些點的坐標代替原來的坐標，通過調整，可在一定程度上提高原圖的精度。而隨著地圖的不斷更新，實測坐標的增加，地圖的精度也就會相應地得到提高。

3.1.2 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。

3.1.3 航測數字成圖

當一個地區(或測區)很大時，可以利用航空攝影機在空中攝取地面的影像，通過外業判讀，在內業建立地面的模型，通過計算機用繪圖軟件在模型上量測，直接獲得數字地形圖。隨著測繪技術的發展，數字攝影測量已在我國部分地區取得成功，不久將會得到推廣。它是通過在空中利用數字攝影機所獲得的數字影像，內業通過專門的航測軟件，在計算機上對數字影像進行像對匹配，建立地面的數字模型，再通過專用的軟件來獲得數字地圖。可以說，這將是今后數字測圖的一個重要發展方向。該方法的特點是可將大量的外業測量工作移到室內完成，它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低，不受氣候及季節的限制等優點，特別適合于城市及大測區的大面積成圖。

3.2 數字測圖在地籍測量中的應用

隨著國家小城鎮建設步伐的加快，城鎮地籍測量工作在全國范圍內展開，各地對地籍圖的需求將急劇膨脹。地籍測量的目的是為了全面澄清城鎮土地的屬性、位置、面積、用途、經濟價值及相互之間的關系，為建立全國土地管理信息系統奠定基礎。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，產品的使用與維護更加方便、快捷、直觀，與傳統的測繪產品(地形、地籍圖件)相比，數字化測繪產品具有明顯的優越性。

4 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。我國測繪部門從20世紀八十年代初期開始，對傳統測繪技術進行了大規模的數字化改造。傳統的光學定位技術已被光電技術、GPS技術所取代，傳統的白紙測圖已被數字測圖和地理信息系統所取代，以地面測量為主向以衛星定位(GPS)、衛星遙感(RS)測繪等高技術為主的對地觀測方面轉變，被動的靜態測量向動態的實時測量方面轉變"測繪部門在數字地球基礎框架建設方面做了大量工作，主要包括:建立了全國A級、B級GPS網；完成了全國1：100萬、1：25萬基礎地理數據庫和數據服務設施；建立了國情和省情綜合地理信息系統；研制成功了從遙感立體影像自動建立數字地面模型的數字攝影測量系統；研制成功了數字高程模型(DEM)、數字正射影像(DOM)、數字線劃圖(DLG)、數字柵格圖(DRG)等"4D"產品生產線。數字地球的雛形已經形成。

參考文獻

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