大比例尺測圖的質量問題

摘要：隨著以遙感(RS)、全球定位系統(GPS)和地理信息系統(GIS)為代表的現代測繪技術體系的建立，大比例尺地形測量從技術手段和產品形式及其應用上均發生了巨大的變化。本文詳細論述了影響大比例尺測圖質量的各種誤差分析，大比例尺數字化地形圖測繪的質量控制，以及大比例尺數字化地形圖測繪質量檢查的主要內容及方法。

關鍵詞：大比例尺 質量問題 檢查內容 檢查方法

1 影響大比例尺測圖質量的各種誤差分析

1.1 經緯儀

儀器由于受機械震動，溫差變化，使用磨損等，出現儀器結構的變形，導致觀測值誤差的增大，因此要定期進行檢校。

經緯儀在水平觀測時應滿足：

①豎軸必須豎直；

②水平度盤必須水平，其分劃中心在豎軸上；

③望遠鏡上下轉動時，視準軸形成的視準面必須是豎直平面。

1.2 經緯儀的視準軸誤差和水平軸傾斜誤差

1.2.1 視準軸誤差

儀器的視準軸不與水平軸正交所產生的誤差稱為視準軸誤差。產生視準軸誤差的主要原因有:望遠鏡的十字絲分劃板安置不正確、望遠鏡調焦鏡運行時晃動、氣溫變化引起儀器部件的脹縮，特別是儀器受熱不均勻使視準軸位置變化。

視準軸偏離了與水平軸正交的方向而產生視準軸誤差c，規定視準軸偏向垂直度盤一側時，c為正值，反之c為負值。Δc=c/cosa(a為觀測時照準目標的垂直角)，式中可知，Δc的大小除與c值有關外，還隨照準部目標的垂直角a的增大而增大，當a=0時Δc=0。

L′=L-Δc

R′=R+Δc

A=1/2(L+R)

視準軸誤差c對盤左、盤右水平方向觀測值的影響大小相等，正負號相反，因此，取盤左、盤右實際讀數的中數就可以消除視準軸誤差的影響。這個結論只有當c值在盤左、盤右觀測時間段內不變的條件下才是正確的，為防止由于儀器晃動引起視準軸位置的變化，規定在一測回內不得調焦。

L-R=2Δc

當觀測目標的垂直角a較小時，cosa≈1，故Δc≈c，L-R=2c

國家規范規定，一測回中各方向2c互差對于J1型儀器不得超過9″，對于J2型儀器不得超過13″；2c絕對值對于J1型儀器應小于20″，對于J２型儀器應小于30″。

1.2.2 水平軸傾斜誤差

儀器的水平軸不與垂直軸正交，所產生的誤差稱為水平軸傾斜誤差。儀器左、右兩端的支架不等高、水平軸兩端軸徑不相等都會產生水平軸傾斜誤差。

垂直軸垂直，水平軸不與其正交而傾斜了一個i角這個i角就是水平軸傾斜誤差，規定水平軸在垂直度盤一端下傾，i角為正值，反之i角為負值。

Δi=itanɑ

式中ɑ為觀測時照準目標的垂直角，Δi與i角有關，隨ɑ角增大而增大，當ɑ＝0時，則Δi＝0

Ｌ－R=2Δc+2Δi

Ｌ－R=2c/cosɑ+2itanɑ

當照準目標的垂直角超過±3°時，該方向的2c值不與其他方向的2c值作比較，而與該方向在相鄰測回的2c值作比較，從同一時間相鄰測回間2c值的穩定程度來判斷觀測質量的好壞。

1.3 精密測角的誤差影響

1.3.1 外界條件的影響

1.3.1.1 大氣層密度的變化和大氣透明度對目標成像質量的影響

①大氣層密度的變化對目標成像質量的影響

目標成像是否穩定主要取決于近地大氣層密度的變化情況，如果大氣密度是均勻的、不變的，則大氣層就保持平衡，目標成像就很穩定；如果大氣密度劇烈變化，則目標成像就會產生上下左右跳動。實際上大氣密度始終存在著不同程度的變化，它的變化程度主要取決于太陽造成地面熱輻射的強烈程度以及地形、地物和地類等的分布特征。

一般在早晨、日落之前和夜間，大氣沒有明顯的對流，目標成像也僅有輕微的波動。而在上午目標成像波動較大。

②大氣透明度對目標成像質量的影響

目標成像是否清晰主要取決于大氣的透明程度，也就是取決于大氣中對光線散射作用的物質（如塵埃、水蒸氣等）的多少。塵埃上升到一定高度后，除部分懸浮在大氣中，經雨后才消失外，一般均逐漸返回地面。水蒸氣升到高空后可能形成云層，也可能逐漸稀釋在空氣中，因此塵埃和水蒸氣對近地大氣的透明度起著決定性的作用。

為了獲得清晰穩定的目標成像，應當在有利于觀測的時間段進行觀測，一般晴天在日出1h后的1-2h內和下午3-4h到日落前1h這段時間最為適宜。夏季的觀測時間要適當縮短，冬季可稍加延

長，陰天由于太陽的熱輻射較小，所以大氣的溫度和密度變化也較小，幾乎全天都能獲得穩定清晰的目標成像，所以全天都有利于觀

測。

1.3.1.2 水平折光的影響

水平折光的影響是極為復雜的，為了在一定程度上削減其對精密測角的影響，一般應采取必要的措施。在選點時，應避免使視線靠近山坡、大河或湖泊的岸線平行，并應盡量避免視線通過高大建筑物、煙囪和電桿等實體的側方。在造標時應使櫓柱旁離視線至少10cm，一般在有微風的時候或在陰天進行觀測，可以減弱部分水平折光的影響。

1.3.1.3 照準目標的相位差

照準實體目標時，往往不能正確地照準目標的真正中心軸線，從而給觀測結果帶來誤差，這種誤差叫相位差。相位差的影響隨太陽的方位變化而不同，在上午和下午，當太陽在對稱位置時，實體目標的明亮與陰暗部分恰恰相反，所以相位差影響的正負號也相反，因此，最好在半測回在上午觀測，半測回在下午觀測。

為了減弱這種誤差的影響，在三角測量中一般采用微相位照準圓筒。

1.3.1.4 溫度變化對視準軸的影響

如果在觀測時儀器受太陽光的直接照射，則由于儀器的各部分受熱不均勻，膨脹也不相同，致使儀器產生變形，各軸線間的正確關系不能保證，從而影響觀測的精度，所以在觀測時必須撐傘或用測櫓覆擋住太陽光的直接照射。但是，盡管儀器不直接受太陽光的照射，周圍空氣溫度的變化也會影響儀器各部分發生微小的相對變化，使儀器視準軸位置發生微小的變動。

假定在一個測回的短時間觀測過程中，空氣溫度的變化與時間成比例，那么可以采用按時間對稱排列的觀測程序來削弱這種誤差對觀測結果的影響。所謂按時間對稱排列的觀測程序，是假定在一測回的較短時間內，氣溫對儀器的影響是均勻變化的，上半測回依順時針次序觀測各目標，下半測回依逆時針次序觀測各目標，并盡量做到觀測每一目標的時間間隔相近，這樣做，上、下半測回觀測每一目標時刻的平均數相近，可以認為各目標是同一平均時刻觀測的，這樣可以認為同一方向上、下半測回觀測值的平均值將受到同樣的誤差影響，從而由方向求角度時可以大大削弱儀器受氣溫變化影響而引起的誤差。

1.3.1.5 外界條件對覘標內架穩定性的影響

在高標上觀時，儀器安放在覘標內架的觀測臺（儀器臺）上，在地面上觀測時，通常把儀器安放在三腳架上，當覘標內架或三腳架發生扭轉時，儀器基座和固定在基座上的水平度盤就會隨之發生變動，給觀測結果帶來影響。

溫度的變化會使木標架或三腳架的木構件產生不均勻的脹縮而引起扭轉，鋼標在陽光的照射下，向陽處溫度高，背陰處溫度低，由于溫度的差異，使得標架的不同部分產生不均勻的膨脹，從而引起扭轉。

假定在一測回的觀測過程中，覘標內架或三腳架的扭轉是均勻發生的，因此采用按時間對稱排列的觀測程序也可以減弱這種誤差對水平角的影響。

1.3.2 儀器誤差的影響

①水平度盤位移的影響

當照準部開始轉動之后，在轉動照準部的過程中只需克服較小的軸面摩擦力，而在轉動停止之后，沒有任何力再作用于儀器的基座部分，它在彈性作用下就逐漸反向扭曲，企圖恢復原來的平衡狀態。因此在照準部順時針方向轉動時，度盤也隨著基座順轉一個微小的角度，使在度盤上的讀數偏小；反之，逆照準部是，使在度盤上的讀數偏大，這將給測得的方向值帶來系統誤差。

如果在一測回中，上半測回順轉照準部，依次照準各方向，下半測回逆轉照準部，依相反的次序照準各方向，則在同一角度的上、下半測回的平均值就可以很好的消除這種誤差影響。

②照準部旋轉不正確的影響

在測定測微器行差時應轉動照準部位置而不應轉動水平度盤位置，這樣測定的行差數值中將受到照準不正確的影響，根據這個行差值來改正測微器讀數較為合理。

③垂直微動螺旋作用不正確的影響

在儀器整平的情況下轉動垂直微動螺旋，望遠鏡應在垂直面內俯仰。但是，由于水平軸與其軸套之間有空隙，垂直微動螺旋的運動方向與其反作用彈簧彈力的作用方向不在一直線上，從而產生附加的力矩引起水平軸一端位移，致使視準軸變動，給水平方向的方向觀測值帶來誤差，這就是垂直微動螺旋作用不正確的影響。

若垂直微動螺旋作用不正確，則在水平角觀測是，不得使用垂直微動螺旋，直接用手轉動望遠鏡到所需的位置。

2 大比例尺數字化地形圖測繪的質量控制

眾所周知，對于大平板測圖或全站儀白紙測圖來講，質量檢查的重點放在數學精度、地理精度和圖面整飾上，而數學精度則是評定圖幅質量的關鍵。

IS09000標準是國際公認的質量管理和質量保證的統一標準，將大比例尺地形圖測繪的質量控制與IS09000標準結合起來，形成測圖的質量控制，有效地控制測圖的質量。

2.1 質量策劃

根據測繪范圍及時限，堅持“以工作質量保證主序質量，工序質量保證產品質量”的原則。

2.2 過程控制

過程控制包括外業過程控制和過程跟蹤監督檢查。作業人員、質檢人員對測繪過程各施其責，確保所有過程的質量都處于受控狀態。

2.3 成果檢查

由單位質量管理部門對經過過程檢查修改后的成果進行抽查，進一步降低測繪成果的缺陷，提高最終產品的質量。

3 大比例尺數字化地形圖測繪質量檢查的主要內容

3.1 地理精度檢查

地理精度檢查，主要通過內業圖面檢查和外業巡視對照檢查完成。

3.2 數學精度檢查

數學精度檢查包括數學基礎、平面精度、高程精度及接邊精度。

①數學基礎主要檢查所用坐標系統的正確性，圖廓線坐標及控制點的正確性檢驗等。

②平面精度和高程精度檢查通過重復設站，測定各地物點的坐標和高程，與圖上相同的地物點進行比較，確定地物點的平面位置及高程誤差。

③入庫檢查，主要內容有:完整性檢查、邏輯一致性檢查、屬性精度檢查、接邊檢查、數據格式說明及附屬資料的正確性檢查。

④附件質量檢查，包括控制資料、底圖、檢查資料、文檔資料及其他附屬資料的正確性、完整性的檢查。

參考文獻：

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