大比例尺野外數字化測圖

【摘要】 本文闡述了數字測圖的基本原理，以傳統的白紙測圖原理為基礎，采用數據庫技術和圖形及數字處理方法，實現地圖信息的獲取、變換、傳輸、識別、存貯、處理、顯示、編輯修改以及計算機成圖。內容以大比例尺地面數字測圖和地圖數字化為主線，介紹了野外數據的采集及全站儀在其中的運用，概述了采用數字化方法進行地形測量的工作步驟及應用數字成圖軟件對內業成圖處理的方法。

【關鍵詞】 數字測圖 數據采集 圖形編輯

Abstract:This paper expounds the basic principle of the digital mapping which is based on the principle of the traditional database technology in paper， using digital processing method and graphics to realize the acquisition， transform， transmission and reco-gnition， storage， rocessing， display， editing and computer mapping of the map infor-mation.

隨著現代測繪技術的飛速發展，作為現代測繪技術基礎的數字測圖技術也呈現出日新月異的變化。目前，以現代測繪設備和計算機應用軟件為主體的數字測圖技術已廣泛應用于測繪生產，地形測量已從傳統的白紙測圖轉變為數字測圖。

1.數字攝影測量的突出特點之一是產品的數字化和專題數據庫(如DEM、DOM等)的建立和維護

如何充分發揮數字攝影測量的技術優勢，自動地生產數字測繪產品并對已建立的4D產品數據庫進行快速更新，是攝影測量與遙感學科的一大研究熱點。中國幅員遼闊，獲取國家基礎地理信息的任務非常繁重，在數字攝影測量生產中，比較好地使用了數字高程模型自動生成技術，并啟動了國家基本地形圖的自動更新機制，明顯提高了數字攝影測量的作業效率。

中國對數字高程模型(digital elevation model， DEM)研究始于20世紀80年代，在攝影測量領域主要研究了DEM內插和粗差剔除問題，在土木工程領域重點研究了DEM的分析應用問題。研究成果之一是發展了約束Delaunay三角網構模方法，解決了顧及地形特征的高精度數字地形快速建模難題，研制了DEM數據生產工具GeoTIN和DEM數據管理與可視化應用軟件GeoGrid。

GeoTIN提供了TIN建立、數據編輯和質量檢查等功能，能從等高線中自動提取地形特征點、優化處理TIN中的平三角形問題，可進行大范圍多幅地形圖數據之間的自動接邊、基于相鄰等高線拓撲關系的粗差探測、三維暈渲圖與等高線疊加檢查以及DEM內插等高線與原始等高線套合檢查等。其在大規模等高線數據處理的精確度、效率和質量控制等方面具有優點，已在1:5萬和1:1萬DEM數據生產、土木工程領域的道路設計和場地平整等方面中發揮了重要作用。

地形測量包括地物和地貌測量兩大內容。傳統的平板儀測圖和經緯儀(或測距經緯儀)測圖通稱白紙測圖，它主要采用解析法和極坐標法，其成果為模擬式的圖解圖。但由于其成圖周期長、精度低、勞動強度大等局限逐漸被淘汰。而全數字地形測圖順應現代測繪技術新潮流，利用先進的測量儀器(如GPS接收機、電子全站儀等)和自動化成圖軟件，采用各種靈活的定位方法進行以數字信息表示地圖信息的測圖工作，它的成果為模型式的數字圖。

而目前大比例尺野外數字測圖主要使用全站儀采集數據。整個工作分為兩個階段:即數據采集(控制測量、地形特征點采集);內業繪圖處理(數據傳輸、圖形繪制和編輯)。

2.野外數據采集包括兩個階段，即圖根控制測量和地形特征點(碎部點)采集

2.1圖根控制測量

圖根控制測量的目的是在高級地形控制測量的基礎上再加密一些直接供測圖使用的控制點，以滿足用于測繪地物地貌的測站點的需要。

由于采用全站儀，測站點到特征點的距離即使在500米以內也能保證測量精度。一般以在500米以內能測到碎部點為原則，選擇通視條件好的地方，圖根點可稀疏些;地物密集、通視困難的地方，圖根點可密些(相對白紙測圖時的密度)。控制測量主要使用導線測量，觀測結果(方向值、豎角、距離、儀器高、目標高、點號等)自動或手工輸入電子手簿，采用平差軟件進行平差計算，各項限差應在允許范圍之內，如有不符合要求的情況，應進行補測或重測。

2.2碎部點采集

全站儀由于具有自動記錄功能，野外采集數據的速度較快。測量人員根據事先的分工，各負其職。數字測圖要求測定所有碎部點的坐標及記錄碎部點的繪圖信息，并記錄在全站儀的內存中，而后傳輸到計算機，并利用計算機輔助成圖。但在野外數據采集中，若用全站儀測定所有的碎部點，不僅工作量大，而且根據實際地形無法直接測定。因而，必須靈活運用“測、算法”結合，測定碎部點的坐標。

3.內業繪圖處理

數字測圖系統的內業主要是計算機屏幕操作，一般采用人機交互圖形編輯技術，我們主要使用南方測繪儀器公司CASS數字測圖軟件。

3.1數據傳輸、數據處理

3.1.1 CASS數字測圖軟件的草圖法數字測圖

將外業采集數據按一定的格式傳輸入計算機內，并將數據格式轉換成圖形編輯系統要求的格式(生成內部碼)，即可展繪點號點位，然后根據測量草圖對外業數據進行分幅處理、繪制平面圖，再進行等高線處理，即自動建立數字地面模型(DTN)、自動生成等高線等。經過數據處理后，未經整飾的地形圖即可顯示在計算機屏幕上。

3.1.2CASS數字測圖軟件的電子平板法數字測圖

電子平板數字測圖的作業流程:通訊電纜安裝了CASS數字測圖軟件的筆記本電腦與測站上安置的全站儀連接，全站儀測得的碎部點坐標自動傳輸到筆記本電腦并展繪在繪圖區。

3.2圖形繪制和編輯

要完成圖形的繪制與編輯工作，主要與有關的菜單、對話框及文件打交道。繪圖人員根據測量的點以及勘丈的距離和繪制的草圖對數據處理后所生成的圖形數據文件進行編輯、整理。要想得到一幅規范的地形圖，除要對數據處理后生成的“原始”圖形進行修改、整理外，還需要加上漢字注記、高程注記，進行圖幅和圖廓整飾，并填充各種面狀地物符號等，最后編輯后的成果即為我們所需要的地形圖。

針對電子平板法數字測圖圖形繪制和編輯，全站儀測得的碎部點坐標自動傳輸到筆記本電腦并展繪在繪圖區，完成一個地物的碎部點測量工作后，采用與草圖法相同的方法進行現場實時繪制地物。它是一種在野外作業現場實時連線的成圖方法，其特點是野外現場直觀性強，“所測的數據即所得”;可以及時發現錯誤，立即修改。

將數字化技術引入地形測量后，實行一體化作業，大大減輕了室外作業的強度，縮短了成圖周期。不僅減輕勞動強度，而且不會損失觀測精度，與傳統白紙測圖相比，全數字地形測圖不僅僅是方法的改進，更是技術本質上的飛躍。

(作者單位: 徐少華 大連勘察測繪研究院有限公司楊興 北京住總市政工程有限責任公司)