淺談數(shù)字化測圖

摘要：隨著科學技術(shù)在地質(zhì)測繪領域的快速發(fā)展，數(shù)字化測圖技術(shù)憑借著高精度、高速度的優(yōu)勢以極快的速度取代了舊的測繪技術(shù)，成為了現(xiàn)今應用最普及測繪手段。本文簡要介紹了數(shù)字化測圖的概念，數(shù)字化測圖技術(shù)的特點及其作業(yè)模式，并分析了數(shù)字化測圖的優(yōu)勢和現(xiàn)狀。

關鍵字：數(shù)字化 測圖

隨著測繪技術(shù)的進步，計算機軟硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展與滲透，信息化測繪儀器特別是集測角、量邊和部分數(shù)據(jù)自動處理為一體的智能型全站儀的出現(xiàn)，促進了地形測繪朝著一體化、自動化、智能化和數(shù)字化方向發(fā)展。傳統(tǒng)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(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)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(shù)字地形圖，這也是地理信息系統(tǒng)重要的基礎資料。數(shù)字化測圖是現(xiàn)代測繪技術(shù)與計算機技術(shù)、信息科學技術(shù)、現(xiàn)代制圖學理論相結(jié)合的產(chǎn)物，它以其效率高、更新快、管理方便等特點將逐步取代傳統(tǒng)的測繪手段，成為測繪生產(chǎn)中的一項重要技術(shù)。

一、數(shù)字化測圖技術(shù)的特點

數(shù)字化成圖系統(tǒng)主要應用于地形成圖、地籍成圖、工程應用三大領域。

數(shù)字化成圖系統(tǒng)的特點：

1. 勞動強度小，自動化程度高。外業(yè)采集的數(shù)據(jù)可以自動記錄于電子手簿中，避免了傳統(tǒng)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(shù)據(jù)可以通過電纜直接向計算機傳輸，在室內(nèi)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(yè)工作時間。

2. 精度高。傳統(tǒng)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(shù)據(jù)作為電子數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的精度毫無損失，不存在傳統(tǒng)測圖中的視距誤差、方向誤差、展點誤差，很好地反映了外業(yè)測量的高精度，獲得高精度的測量成果。

3. 信息量大。數(shù)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(shù)據(jù)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(qū)內(nèi)的地籍圖。在數(shù)字地籍圖的基礎上，可以綜合相關內(nèi)容補充加工成不同用戶所需要的城市規(guī)劃圖、城市建設用圖、房地產(chǎn)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(shù)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(lián)網(wǎng)傳輸。在數(shù)據(jù)的存貯、傳遞方面優(yōu)勢是傳統(tǒng)測圖無法比擬的。

5. 便于成果更新。數(shù)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(jīng)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(xiàn)勢性。

二、數(shù)字化測圖的幾種作業(yè)模式

數(shù)字測圖的作業(yè)模式是指數(shù)字化測圖內(nèi)外業(yè)作業(yè)方法、接口方式和流程的總稱。一般來說，數(shù)字測圖的作業(yè)模式大致分為數(shù)字測記模式、電子平板、原圖數(shù)字化三種。

1. 數(shù)字測記模式

數(shù)字測記法模式為：野外測記，室內(nèi)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(nèi)存的全站儀記錄，同時配以人工畫草圖，室內(nèi)將所測數(shù)據(jù)直接由記錄器傳輸?shù)接嬎銠C，利用數(shù)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(jù)存儲觀測數(shù)據(jù)時是否賦予實體屬性可以將數(shù)字測記模式分為有碼作業(yè)和無碼作業(yè)。

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(xiàn)測量與繪圖的完美結(jié)合。它的優(yōu)點是將現(xiàn)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(xiàn)狀的變化而進行編輯、查找、統(tǒng)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(shù)據(jù)記錄的功能，還應進行數(shù)據(jù)的解算建模，擁有圖形編輯、修改功能，繪制出符合規(guī)范的地形圖，真正實現(xiàn)內(nèi)、外業(yè)一體化，是較為理想的數(shù)字測圖模式。

3. 原圖數(shù)字化

為了充分利用現(xiàn)有的資料可以將紙圖、薄膜圖轉(zhuǎn)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(yōu)點，因此，掃描矢量化已成為現(xiàn)階段矢量化的主流。為此而產(chǎn)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(yōu)秀的矢量化軟件，國內(nèi)也有一些同類產(chǎn)品出現(xiàn)，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(shù)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(shù)字化精度較高，完全滿足實際工作的要求。

三、數(shù)字化測圖的優(yōu)勢

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

1. 數(shù)字測圖促進了大比例尺測圖的自動化

數(shù)字化測圖可以采用全站儀+電子手薄或RTK，進行野外數(shù)據(jù)采集，然后將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳給便攜機，自動計算，實時成圖，內(nèi)業(yè)進行編輯后打印輸出得到圖形或表格，實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化、自動化。全站儀和RTK都帶有內(nèi)存，可以進行數(shù)據(jù)的存儲，然后利用相關軟件將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C。

2. 數(shù)字測圖促進了大比例尺測圖的數(shù)字化

數(shù)字化地圖完全實現(xiàn)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(shù)，實現(xiàn)了圖、庫數(shù)據(jù)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(xiàn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)GIS功能，可供地理信息系統(tǒng)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(shù)字地圖整體的現(xiàn)勢性。

3. 數(shù)字測圖使大比例尺測圖的精度大大提高

過去傳統(tǒng)的平板測圖其實質(zhì)是圖解測圖，它是將外業(yè)所測得的觀測值用圖解的方法轉(zhuǎn)化為圖形，這使得觀測數(shù)據(jù)精度在轉(zhuǎn)化過程中大大降低。數(shù)字測圖則不然，全站儀所測的數(shù)據(jù)，在記錄、存儲、處理、成圖的全過程中，原始測量數(shù)據(jù)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(shù)字測圖極大的改變了傳統(tǒng)的測繪觀念

數(shù)字化測圖突破了傳統(tǒng)的測繪技術(shù)和方法，許多新的方法和新的測繪理論得到發(fā)展和完善，例如：數(shù)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(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)理論；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)GIS理論；數(shù)字地圖應用理論等等，這些無疑極大的改變了傳統(tǒng)的測繪觀念。

四、數(shù)字化測圖系統(tǒng)的實現(xiàn)

由以上幾種作業(yè)模式可以看出，數(shù)字化測圖系統(tǒng)在數(shù)字化測圖的內(nèi)、外業(yè)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(yōu)劣將直接制約著數(shù)字化測圖的效率和質(zhì)量。所謂的數(shù)字測圖(Digital Surveying and Mapping)系統(tǒng)，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(shù)據(jù)進行采集、輸入、成圖、輸出、繪圖、管理的測繪系統(tǒng)。

目前，我國已經(jīng)開發(fā)了一些數(shù)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(tǒng)、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(chǎn)單位以AutoCAD為平臺，利用其內(nèi)嵌的多種二次開發(fā)工具，自主開發(fā)了一些適合本單位需要的數(shù)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(yè)數(shù)據(jù)采集、內(nèi)業(yè)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(shù)據(jù)轉(zhuǎn)GIS功能等。

參考文獻

1、張博， 《數(shù)字化測圖》， 測繪出版社， 2000

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