淺析大比例尺數字測圖在工程測繪中的實踐與應用

唐嘉興

（桂林陽光房地產測繪有限公司，廣西 桂林 542400）

隨著科學技術的進步和電子技術的迅猛發展及其向各個領域的滲透，以及電子經緯儀、光電測距儀、全站型電子速測儀、GPS、RTK等先進測繪儀器和技術的廣泛應用，促進了地形測量向自動化和數字化方向發展，于是數字化測圖技術應運而生，并逐漸被廣大用圖單位所接受。目前，大比例尺數字測圖以其成圖精度高、成圖周期短、即用即測及急用先測等特點，已被城市建設規劃部門普遍采用，下面筆者結合工作實踐，就大比例尺數字測圖在工程測繪中的實踐與應用進行探討。

1 大比例尺數字測圖概述

通常把1∶500、1∶1000、1∶2000和1∶5000比例尺地形圖稱為大比例尺地形圖。一般來說，大比例尺地形圖根據其用途可細分為：①1∶5000比例尺地形圖，常用于各工程勘察、規劃的初步設計和方案的比較。也可用于土地整理和灌溉網的計劃及地質勘探成果的填繪和礦藏量的計算等方面；②1∶2000和1∶1000比例尺地形圖，主要供各種工程建設的技術設計、施工設計和工業企業的詳細規劃使用；③比1∶1000更大比例尺的地形圖，主要服務于特種建筑物的選址，如橋址、主要廠房選址等。

按照正常的分辨能力，人眼在圖上能分辨出的最小距離為0.1 mm。因此，繪圖或實地測繪時，最多只能達到圖上0.1 mm的精度。我們把圖紙上1 mm長度所代表的實際水平距離稱為比例尺精度，例如要測繪1∶1000的地形圖，其比例尺精度為0.1 m，又如工程設計中，為了能反映地面上0.1 m的精度，所選地形圖的比例尺就不能小于1∶1000。從表 1可看出，比例尺精度愈高，其表示的地形地貌就愈詳細，精度亦愈高，但其測繪工作量因此會成倍地增加，所以，采用何種比例尺，應根據實際的工程需要而定。

表1 地形圖比例尺精度

2 大比例尺數字測圖的作業方法

數字測圖是一項過程復雜而繁瑣的工作，目前在我國，獲得數字地圖的主要方法有3種：原圖數字化、航測法、地面數字測圖。

2.1 原圖數字化

指的是利用已有的地形圖，通過計算機、數字化儀、繪圖儀、數字化軟件等合成技術獲取數字地圖的方法。具體采獲數字的方法一般采用數字化儀數字化和掃描儀數字化。該法適用于已有地形圖的工作區，優點是快速，既可在較短時間內提交測繪成果；缺點是精度較差，數字地圖的精度直接受到原圖精度和數字化過程中累計的各種誤差的影響，成圖的質量相對較差。需通過實測部分地物地貌點計算出精確坐標，來對數字地圖上的地物地貌加以修正提高其成圖精度，即通過修測、補測的方法保證成圖質量。

2.2 航測法

這是以航空攝影獲取的航空像片作為數據源。即利用測區的航空攝影測量獲得的立體像對，在解析測圖儀上或在經過改裝的立體量測儀上采集地形特征點，自動傳輸到計算機內，經過軟件處理，自動生成數字地形圖，并控制繪圖儀繪制地形圖。它一般適用于城市大面積1∶2000或更小比例尺測圖。它具有成圖速度快，精度高而均勻，成本低，不受氣候及季節影響的特點，特別適用于城市密集區的大面積成圖，但前期投入較大，基本由一些大單位來承擔。例如北海市城建規劃部門就用此方法做了一套北海市1∶500數字化地形圖，及時滿足了城建規劃部門的規劃設計要求。再有地形比較復雜，利用原圖數字化的原圖年代已久，又難以對它實地進行數字化測量，也可利用航空攝影測量方法成圖，如柳州市銀仔山就是利用此方法成圖的。

2.3 地面數字測圖

在實際工作中，大比例尺數字測圖一般是指地面數字測圖，也稱全野外測圖。野外數字化測圖與傳統的人工模擬測圖相比，具有測圖效率高；靈活性強；勞動強度相對小；不易出錯；圖形成果精確、美觀、規范；圖形成果便于設計的多層次利用等特點和優勢，是我國目前各測繪單位用得最多的數字測圖方法，其作業流程具體如下：

2.3.1 資料和測圖準備

收集高級控制點成果資料，將其按照代碼及三維坐標（x，y，h）或其他成果形式錄入電子手簿或磁卡。為了便于野外觀測，在野外數據采集之前，通常要在工作底圖上對測區進行“作業區”劃分，一般以溝渠、道路等明顯現狀地物將測區劃分為若干個作業區，并要有一定的重疊區域，防止出現系統偏差。

2.3.2 控制測量

數字測圖一般不必按常規控制測量逐級發展。對于大測區（大于15 km2）通常選用GPS或導線網進行3等控制測量，而后布設2級導線網。對于小測區（小于15 km2），通常直接布設2級導線網，作為首級控制。

2.3.3 野外碎部點采集

碎部點采集的方法隨儀器設備不同及編碼方式不同而有所區別。一般用“測算法”采集碎部點坐標，并用電子手簿記錄碎部點三維坐標及其繪圖信息。點號每次自動生成，順序加1。繪圖信息輸入主要區分為全碼輸入、簡碼輸入、無碼輸入3種。大部分情況下采集數據時要及時繪制現狀圖。

2.3.4 數據傳輸與處理

用專用電纜將電子手簿與計算機連接起來，將外業采集的數據傳輸到計算機。首先進行數據預處理，即對外業采集數據的各種可能的錯誤修改和將野外采集的數據格式轉換成圖形編輯系統要求的格式。接著對外業數據進行分幅處理，生成平面圖形，建立圖形文件等操作，再進行等高線數據處理，即生成三角網數字高程模型（DTM），自動勾繪等高線等。

2.3.5 圖形編輯與內業繪圖

一般采用人機交互圖形編輯技術，對照野外草圖，對漏測或錯測的部分進行補測或重測，消除一些地物、地形的矛盾，進行文字注記說明及地形符號的填充，進行圖廓整飾等，再由繪圖儀繪制出不同要求、不同目的的圖形。

2.3.6 檢查驗收

按照數字化測圖規范的要求，對數字地形圖及由繪圖儀輸出的模擬圖進行檢查驗收。對于數字化測圖，明顯地物點的精度很高。外業檢查主要檢查隱蔽點的精度和有無漏測。內業驗收主要看采集的信息是否豐富與滿足，分層情況是否符合要求，尤其是要檢查數字成圖能否與地理信息系統接軌，為其提供基礎信息。

3 工程實例

3.1 廣西某鄉鎮數字測圖

為加快新農村的建設步伐，2008年7月～9月承接了廣西某縣兩個鄉鎮3個行政村合計8 km2的地形測圖，比例尺為1∶500。具體工作流程如下：①控制測量采用Smart2100衛星定位儀施測，布設E級GPS網三個，并測設了一定的附合導線，作業組兩個，碎部測量使用 SET610全站儀，采集的數據直接存入全站儀，室內傳輸計算機。②使用清華山維EPSW繪圖軟件和南方CASS5.1成圖軟件，成圖后在CASS5.1中進行拼接與分幅。③以上兩個測區經過驗收從精度來看都符合規范要求，完全可滿足建設規化需要。

3.2 廣西某中學數字測圖

2007年，承接廣西某中學的地形測圖工作。在對該中學實驗樓及樓前花壇進行考察后，決定先用RTK做控制測量和部分圖根點。由于實驗樓房腳受樓層遮擋的影響無法用RTK進行測量，所以決定對實驗樓采用全站儀測量。而對于花壇，為避免被樹木擋住全站儀通視，采用RTK配合全站儀進行碎部測量。具體工作流程如下：①利用 RTK布設兩個控制點 GPS01和GPS02。②利用全站儀對實驗樓以及部分花壇進行碎部點測量。花壇則利用RTK聯合全站儀測量碎部點。在人員分工上，全站儀組為3人，1人使用儀器，1人跑尺，1人畫草圖；RTK組為2人，1人操作RTK，1人留守基準站，負責基準站的安全；1人將RTK、全站儀野外采集的數據導入計算機，根據野外草圖進行數字化成圖。③利用南方CASS5.1數字化成圖從RTK、全站儀里面導出坐標點。④獲得坐標點后，打開CASS5.1軟件，將坐標點展入。最后進行數字化成圖。

總之，在廣大科技人員和測繪工作者的共同努力下，大比例尺數字化測圖技術日趨成熟、完善，并以其測圖精度高、成圖速度快等優勢，大大地降低了測繪人員的勞動強度，提高了工作效率，經濟效益同步增長。作為測繪人員，我們要時刻關注測繪領域的新技術和新產品，為測繪事業的騰飛盡一份綿薄之力。

1 吳勝強.大比例尺數字化地形圖測繪方法的探討［J］.山西建筑，2010（18）：353～354

2 文衍寧.大比例尺數字測圖的發展現狀及展望［J］.科技創新導報，2008（10）：49