淺談數字化測圖

摘要：隨著科學技術在地質測繪領域的快速發展，數字化測圖技術憑借著高精度、高速度的優勢以極快的速度取代了舊的測繪技術，成為了現今應用最普及測繪手段。本文簡要介紹了數字化測圖的概念，數字化測圖技術的特點及其作業模式，并分析了數字化測圖的優勢和現狀。

關鍵字：數字化 測圖

隨著測繪技術的進步，計算機軟硬件技術的迅猛發展與滲透，信息化測繪儀器特別是集測角、量邊和部分數據自動處理為一體的智能型全站儀的出現，促進了地形測繪朝著一體化、自動化、智能化和數字化方向發展。傳統的平板測圖無論在速度、精度和管理方面都不能滿足實際工作的需要，地形測量不可避免的從模擬測圖轉變為數字制圖，地形測量的成果也不僅是繪制在圖紙上的地形圖，更重要的是以計算機磁盤為載體，提交可供傳輸、處理、共享的數字地形圖，這也是地理信息系統重要的基礎資料。數字化測圖是現代測繪技術與計算機技術、信息科學技術、現代制圖學理論相結合的產物，它以其效率高、更新快、管理方便等特點將逐步取代傳統的測繪手段，成為測繪生產中的一項重要技術。

一、數字化測圖技術的特點

數字化成圖系統主要應用于地形成圖、地籍成圖、工程應用三大領域。

數字化成圖系統的特點：

1. 勞動強度小，自動化程度高。外業采集的數據可以自動記錄于電子手簿中，避免了傳統測圖繁瑣的記簿、計算、檢核，大大提高了勞動效率電子手簿中的數據可以通過電纜直接向計算機傳輸，在室內通過計算機鍵盤和鼠標的簡單操作，即可完成圖形編輯，大大減少了外業工作時間。

2. 精度高。傳統的測圖，地物點平面位置的誤差主要受解析圖根點的展給誤差和測定誤差、測定地物點的視距誤差、方向誤差等影響。測量數據作為電子數據格式可以自動傳輸、記錄、存儲、處理和成圖，在全過程中原始數據的精度毫無損失，不存在傳統測圖中的視距誤差、方向誤差、展點誤差，很好地反映了外業測量的高精度，獲得高精度的測量成果。

3. 信息量大。數字地圖包含的信息量幾乎不受“測圖比例尺”的限制，甚至可以沒有“測圖比例尺”的概念。數據可分層存放，使地面信息的存放幾乎不受限制。比如將房屋、道路、水系、電力線、地下管線、植被、地貌等存于不同的層中，通過關閉層、打開層等操作來提取相關信息，便可方便地得到所需測區內的地籍圖。在數字地籍圖的基礎上，可以綜合相關內容補充加工成不同用戶所需要的城市規劃圖、城市建設用圖、房地產圖以及各種管理的用圖和工程用圖等。

4. 信息存貯、傳遞方便。數字信息可以通過磁盤、光盤以計算機文件的形式保存或傳遞，還可以通過電纜或計算機互聯網傳輸。在數據的存貯、傳遞方面優勢是傳統測圖無法比擬的。

5. 便于成果更新。數字化測圖的成果是以點的定位信息和繪圖信息存入計算機的，當實地有變化時，只需輸入變化信息的坐標、代碼，經過編輯處理，很快便可以得到更新的圖，從而可以確保地面的可靠性和現勢性。

二、數字化測圖的幾種作業模式

數字測圖的作業模式是指數字化測圖內外業作業方法、接口方式和流程的總稱。一般來說，數字測圖的作業模式大致分為數字測記模式、電子平板、原圖數字化三種。

1. 數字測記模式

數字測記法模式為：野外測記，室內成圖。野外用全站儀測量，電子手簿記錄或者直接使用帶有內存的全站儀記錄，同時配以人工畫草圖，室內將所測數據直接由記錄器傳輸到計算機，利用數字化成圖軟件參考草圖編輯成圖，并由繪圖儀繪制地形圖。根據存儲觀測數據時是否賦予實體屬性可以將數字測記模式分為有碼作業和無碼作業。

2. 電子平板

電子平扳是以電子計算機及電子全站儀等測繪儀器為載體，通過人機對話，來實現測量與繪圖的完美結合。它的優點是將現場的各種地物以點、線、面、文字及屬性信息保留在計算機中，并可以隨著地表現狀的變化而進行編輯、查找、統計、分析、和管理[7]。特別指出的是電子平板既要有與全站儀通訊和數據記錄的功能，還應進行數據的解算建模，擁有圖形編輯、修改功能，繪制出符合規范的地形圖，真正實現內、外業一體化，是較為理想的數字測圖模式。

3. 原圖數字化

為了充分利用現有的資料可以將紙圖、薄膜圖轉化計算機能夠處理的電子地圖，手扶跟蹤矢量化和掃描矢量化是兩種主要途徑。由于掃描矢量化具有精度高，速度快等優點，因此，掃描矢量化已成為現階段矢量化的主流。為此而產生的矢量化軟件已有很多，如德國Softelec公司的VPStudio，挪威Rasterex公司的RxAutoImage Pro等優秀的矢量化軟件，國內也有一些同類產品出現，如MapGIS，CASSCAN，EPScan，Read等。掃描矢量化是將紙圖掃描為柵格圖像，然后用矢量化軟件將其矢量化為數字圖像，它的主要誤差來源是原始資料的誤差和掃描誤差，一般情況下在掃描分辨率為300dpi時，其圖紙的定向誤差和矢量化誤差均小于0.5mm，可見其數字化精度較高，完全滿足實際工作的要求。

三、數字化測圖的優勢

數字測圖實質是一種全解析(下轉64頁)、機助成圖的方法，與模擬測圖相比，具有明顯的優勢和廣闊的發展前景。

1. 數字測圖促進了大比例尺測圖的自動化

數字化測圖可以采用全站儀+電子手薄或RTK，進行野外數據采集，然后將數據輸入到計算機中進行圖形編輯，或者采用全站儀+便攜機+相應的測圖軟件直接將數據傳給便攜機，自動計算，實時成圖，內業進行編輯后打印輸出得到圖形或表格，實現了內外業一體化、自動化。全站儀和RTK都帶有內存，可以進行數據的存儲，然后利用相關軟件將數據傳輸到計算機。

2. 數字測圖促進了大比例尺測圖的數字化

數字化地圖完全實現了計算機管理，能夠方便的進行地物屬性的賦值和查詢，可以使用了先進的圖庫鏈技術，實現了圖、庫數據的實時互動，這種方式保證了圖庫成果的一致性并提供了圖查詢庫、由庫找圖，實現了數據轉GIS功能，可供地理信息系統建庫使用；可以方便的查詢坐標、面積、標高、體積等；可以實時的對局部地物進行修改，始終保持數字地圖整體的現勢性。

3. 數字測圖使大比例尺測圖的精度大大提高

過去傳統的平板測圖其實質是圖解測圖，它是將外業所測得的觀測值用圖解的方法轉化為圖形，這使得觀測數據精度在轉化過程中大大降低。數字測圖則不然，全站儀所測的數據，在記錄、存儲、處理、成圖的全過程中，原始測量數據的精度毫無損失，得到了與測量儀器同精度的測量成果。

4. 數字測圖極大的改變了傳統的測繪觀念

數字化測圖突破了傳統的測繪技術和方法，許多新的方法和新的測繪理論得到發展和完善，例如：數字地面模型的建模理論；等高線自動生成及擬合理論；等高線的插值理論；數據庫和數據結構理論；數據轉GIS理論；數字地圖應用理論等等，這些無疑極大的改變了傳統的測繪觀念。

四、數字化測圖系統的實現

由以上幾種作業模式可以看出，數字化測圖系統在數字化測圖的內、外業工作中起著舉足輕重的作用，是保證測圖工作順利進行的基礎，是影響測繪工作效率的一個重要因素，它的優劣將直接制約著數字化測圖的效率和質量。所謂的數字測圖(Digital Surveying and Mapping)系統，是在以計算機為核心，外連測量儀器輸入和輸出設備，在硬、軟件的支持下，對地形空間數據進行采集、輸入、成圖、輸出、繪圖、管理的測繪系統。

目前，我國已經開發了一些數字化測圖軟件，比較著名的有南方公司的CASS地形地籍測圖系統、武漢瑞得RDMS、清華山維Epsw2000、威遠圖SV300、廣州開思GTC2000等，并且許多生產單位以AutoCAD為平臺，利用其內嵌的多種二次開發工具，自主開發了一些適合本單位需要的數字化軟件。各種軟件在功能上大同小異，各具特色，一般都具有外業數據采集、內業圖形編輯、等高線編輯及生成、地籍測量應用、工程測量應用、坐標系的處理、數據轉GIS功能等。

參考文獻

1、張博， 《數字化測圖》， 測繪出版社， 2000

2、宋偉東、張永彬等， 《數字測圖原理與應用》， 教育科學出版社， 2002