數(shù)字化測圖的現(xiàn)狀與發(fā)展

王文革　田春華

摘要:歸納、分析全野外數(shù)字測圖技術(shù)的現(xiàn)狀,指出目前各種全野外數(shù)字測圖方法中存在的不足,提出全野外數(shù)字測圖技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:全野外數(shù)字測圖;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢

1 引言

上世紀(jì)90年代以前,幾乎所有大比例尺地形圖的成圖方法都是以圖解法為主,主要有大平板儀測圖法,小平板儀測圖法等。這些方法統(tǒng)稱為模擬測圖。90年代以后,隨著測圖儀器的更新?lián)Q代和測圖軟件的逐步完善,全野外數(shù)字測圖技術(shù)、內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)模式逐步取代了原來的圖解法測圖作業(yè)模式,使大比例尺地形圖的生產(chǎn)技術(shù)發(fā)生了革命性的改變。實(shí)現(xiàn)了測繪成果的數(shù)字化和現(xiàn)代化。那么截至目前,全野外數(shù)字化測圖的現(xiàn)狀發(fā)展趨勢如何呢?筆者就此問題作如下剖析。

2 數(shù)字測圖的現(xiàn)狀

2.1 數(shù)字測圖的幾種模式

電子平板作業(yè)模式。該模式是將筆記本電腦通過電纜與全站儀連接,觀測數(shù)據(jù)直接進(jìn)入電子平板在成圖軟件的支持下,現(xiàn)場連線成圖。

繪制草圖作業(yè)模式。該模式是在全站儀采集數(shù)據(jù)的同時(shí),繪制觀測草圖,記錄所測地物的形狀并注記測點(diǎn)編號(hào),內(nèi)業(yè)將觀測數(shù)據(jù)輸入電腦,在測圖軟件的支持下對(duì)照草圖進(jìn)行連線及圖形編輯;

碎部點(diǎn)編碼作業(yè)模式。該模式是按照一定的規(guī)則給每個(gè)所測碎部點(diǎn)一個(gè)編號(hào),即一個(gè)編號(hào)對(duì)應(yīng)一組坐標(biāo)(x、y、z),內(nèi)業(yè)將數(shù)據(jù)輸入電腦,在成圖軟件的支持下,由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成測點(diǎn)連線形成圖形。

2.2 不同數(shù)字測圖模式的特點(diǎn)

以上三種數(shù)字化測圖模式既有相同點(diǎn)又存在差異,就碎布點(diǎn)的測定精度而言,三者基本相同。只要觀測方法正確,測站點(diǎn)與定向點(diǎn)正確,所測點(diǎn)的點(diǎn)位誤差均能達(dá)到厘米精度。但由于數(shù)據(jù)記錄方式的不同,各種方法在成圖質(zhì)量、作業(yè)效率以及對(duì)作業(yè)人員的要求等方面各有不同。電子平板模式簡單直觀,每測完一個(gè)點(diǎn),計(jì)算機(jī)就會(huì)將點(diǎn)位在屏幕上顯示出來,作業(yè)人員可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場連線。但由于筆記本電腦不能很好地適應(yīng)野外作業(yè)的環(huán)境條件(如防塵、防潮、電池容量、屏幕亮度等等),因此在專業(yè)測繪隊(duì)伍中難以推廣。繪制草圖模式,成本低,作業(yè)簡單,繪草圖者與立鏡者同行,所繪草圖能清楚地反映所測碎部點(diǎn)的連線關(guān)系,只要草圖上標(biāo)注的點(diǎn)號(hào)與記錄器中儲(chǔ)存的點(diǎn)號(hào)一致,則內(nèi)業(yè)連線就不會(huì)出現(xiàn)連錯(cuò)現(xiàn)象。但此方法突出缺點(diǎn)是白天作業(yè)人員在野外工作一天,晚上還要花幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間進(jìn)行連線,此外一旦出現(xiàn)錯(cuò)號(hào)還會(huì)引發(fā)很多麻煩。碎部點(diǎn)編號(hào)作業(yè)模式,可減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,但繁瑣的編碼規(guī)則,使作業(yè)人員難以記憶掌握,同時(shí)每測定一個(gè)點(diǎn)都要通過鍵盤輸入一個(gè)至少7位數(shù)字的編碼,無疑會(huì)降低作業(yè)速度。

綜上所述,目前所采用的各種全野外數(shù)字測圖方法就其碎部點(diǎn)測定精度而言,均可達(dá)到較高精度,且與成圖比例尺無關(guān)。但由于具體作業(yè)模式的不同,使得各種作業(yè)方法在設(shè)備成本、作業(yè)效率、勞動(dòng)強(qiáng)度以及質(zhì)量等方面存在一定差異,各有利弊,有待于進(jìn)一步的改革完善。

3 數(shù)字測圖技術(shù)應(yīng)用的幾種制約

3.1 設(shè)備成本偏高

相對(duì)于模擬測量,所使用的儀器價(jià)格更新較快,對(duì)計(jì)算機(jī)相應(yīng)外設(shè)要求較高,投資較大。

3.2 對(duì)作業(yè)人員的素質(zhì)要求較高

全野外數(shù)字測圖打破了模擬測圖的作業(yè)分工,淡化了內(nèi)外業(yè)的區(qū)別,對(duì)作業(yè)人員提出了新的要求,從事數(shù)字測繪的人員,不但要有較全面的測繪知識(shí),還要具備較為過硬的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),熟練使用儀器,掌握野外數(shù)據(jù)采集方法,具有進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、處理和可視化的本領(lǐng),同時(shí)由于數(shù)字測繪技術(shù)發(fā)展較快,測繪人員應(yīng)有不斷學(xué)習(xí)的能力。

3.3 數(shù)據(jù)缺乏統(tǒng)一規(guī)范

全野外數(shù)字測圖的核心是測圖軟件系統(tǒng),多由專業(yè)公司開發(fā),表面上的差別在于界面和成圖方法;主要差別在于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)組織。多家開發(fā),各有側(cè)重,各有所長,難于做到彼此的完全兼容,多數(shù)系統(tǒng)局限在計(jì)算機(jī)輔助成圖方面,在面向地理信息系統(tǒng)方面,欠缺更大。

4 數(shù)字測圖技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高和地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展,全野外數(shù)字測圖技術(shù)將在以下方面得到較快發(fā)展。

4.1 無線傳輸技術(shù)的應(yīng)用使得以鏡站為中心成為可能

無線傳輸技術(shù)是指在全站儀的數(shù)據(jù)端口安裝無線數(shù)據(jù)發(fā)射裝置,它能將全站儀觀測的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地發(fā)射出去,開發(fā)一套適用于專用電子手簿的數(shù)字測圖系統(tǒng),并在手薄上安裝無線數(shù)據(jù)接收裝置。作業(yè)時(shí),手薄操作者與立鏡者同行,(或者立鏡者直接操作),每測完一個(gè)點(diǎn),全站儀的發(fā)射裝置馬上將觀測數(shù)據(jù)發(fā)射出去,并被手薄所接收。測點(diǎn)的位置即會(huì)在手薄的屏幕上顯示出來,操作者根據(jù)測點(diǎn)的關(guān)系完成現(xiàn)場連線構(gòu)圖從而實(shí)現(xiàn)效率和質(zhì)量的雙重提高。

4.2 全站儀與GPS-RTK技術(shù)相結(jié)合

GPS-RTK技術(shù)具備定位精度高,不需點(diǎn)間通視,并且測定一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間僅為幾秒鐘,作業(yè)效率與全站儀采集數(shù)據(jù)相比提高1倍以上。但在建筑密集地區(qū),由于障礙物的遮擋,容易造成衛(wèi)星失鎖現(xiàn)象,使RTK作業(yè)模式失效,此時(shí)可采用全站儀作為補(bǔ)充。最后將兩種儀器采集的數(shù)據(jù)整合,形成完整的地形圖數(shù)據(jù)文件。在相應(yīng)的軟件支持下,完成地形圖的編輯整飾工作。

4.3 數(shù)字測圖技術(shù)與地理信息系統(tǒng)相結(jié)合

隨著地理信息系統(tǒng)的不斷發(fā)展,GIS的空間分析功能將不斷增強(qiáng)和完善,作為GIS的前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)--數(shù)字測圖技術(shù),必須更好的滿足GIS對(duì)基礎(chǔ)地理信息的要求,地形圖不再是簡單的點(diǎn)線面的結(jié)合,而是空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)的集合。野外數(shù)據(jù)采集時(shí),不僅僅是采集空間數(shù)據(jù),同時(shí)還必須采集相應(yīng)的屬性數(shù)據(jù)。

5結(jié)論

綜合目前數(shù)字化測圖的各種方法,以及數(shù)字化測圖的發(fā)展趨勢,結(jié)合數(shù)字化測圖工作的實(shí)踐,分析數(shù)字化測圖不同作業(yè)模式的特點(diǎn),會(huì)使我們更加靈活的掌握數(shù)字測圖技術(shù),同時(shí),隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,也會(huì)促進(jìn)數(shù)字化測圖技術(shù)的不斷發(fā)展完善。

作者簡介:王文革(1959-),畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué),工程師,長期從事地質(zhì)測量工作。