淺析數字化測繪技術及其在工程測量中的應用

摘要:隨著經濟和社會的進步，現代的數字化技術、全球定位技術(GPS)、地理信息技術(GIS)、遙感技術(RS)等各種新技術在工程測量中得以應用和研究。我國經過30年的努力，測繪科技進步取得巨大成就，已建立了以遙感、地理信息系統、全球定位系統、網絡通信等技術為核心的數字化測繪技術體系，我國測繪科技整體水平步入世界先進行列。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。它標志著我國測繪技術的進一步發展與壯大，本文圍繞數字化測繪技術的特點及其在工程測量中的應用進行了簡要的探討，以供參考。

關鍵詞:數字化測繪 技術 特點 選擇 應用

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。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 工程測量中的數字化技術

1.1 地圖數字化技術 在建立各種GIS系統時，對原有地圖進行數字化處理，在建庫工作中占據了相當大的工作量，各工程測繪部門都投入相當大的人力和財力。對于已有紙制地圖，若其現勢性、精度和比例尺能滿足要求，就可以利用數字化儀將其輸入計算機，經編輯、修補后生成相應的數字地圖。當前有手扶跟蹤數字化和掃描矢量化兩大類儀器，針對大比例尺地形圖，大多數掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息，高效、便捷、保真的對地圖進行數字化處理。

1.2 數字化成圖手段 大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統工程測量的重要內容，常規的成圖方法野外工作量大，作業艱苦，作業程序復雜，同時還有繁瑣的內業數據處理和繪圖工作，成圖周期長，產品單一，難以適應社會飛速發展的需要。而數字化成圖技術具有精度高、勞動強度小、更新方便、便于保存管理及應用、易于發布等特點。目前，數字化成圖技術有內外業一體化和電子平板兩種模式。內外業一體化是一種外業數據采集方法，主要設備是全站儀、電子手簿等，其特點是精度高、內外業分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。

2 數字化測繪技術的優點

2.1 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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。除此以外，在其他方面還顯示出很多優越性，但從以上幾點足以可見數字化(地形、地籍)測繪很符合現代社會信息的要求，是現代測繪的發展方向。因而，以前以傳統測繪為主的專業測繪單位，現在是以發展數字化測繪技術作為發展的目標與方向。

3 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。實際上是付出高昂的代價以外業時間換取內業時間。若考慮到野外作業條件艱苦，作業人員的愿望恰恰相反;即寧愿用內業時間換取外業時間。加之電子平板還有惡劣條件下可靠性差，攜帶不如電子手簿方便的缺點。所以大多數情況下，尤其是復雜地區，電子手簿加草圖方法仍是最適合的作業方法。

4 數字化測繪技術在工程測量中的應用

4.1 數字測圖的主要內容

4.1.1 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。

4.1.2 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。

4.2 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。

總之，數字測繪技術在工程測量中應用廣泛，精確且使用，并且數字測繪技術也在日新月異地發展，廣大測繪工作者要更新思維、堅持學習，做數字化的測繪工作者。