數字化測圖方法探討

楊淚朵

(廣東交通職業技術學院，廣東廣州 510650)

1 概述

隨著智慧城市建設逐步發展和穩健推行，急需支撐城市信息化建設的基礎地理空間數據。目前我國測繪事業發展進入到地理空間信息全面服務時代［1］，對數字化測繪產品需求正在與日俱增。數字測圖是生產數字化測繪產品的基本方法。

隨著測繪科學技術的發展，我國的測繪科學與技術已逐步實現了由傳統測繪向數字化測繪的轉化和跨越，現在正在沿著信息化測繪道路邁進。傳統的測圖方法正逐步被不斷涌現的新儀器、新設備、新技術、新方法所取代。目前可以通過原圖數字化、航測數字成圖、地面數字測圖三種方法來完成數字地圖［2］，其中地面數字測圖是最基本、最直接的數字成圖方法。

2 數字化測圖概述

數字化測圖就是將采集的各種地物和地貌信息轉化為數字形式，通過數據接口傳輸給計算機進行處理，得到內容豐富的電子地圖，由計算機的圖形輸出設備繪出地形圖或各種專題圖圖形［3］，形成多用戶共享的數字地形信息。與模擬測圖相比具有顯著優勢和發展前景，概括為:測圖勞動強度低、效率高;成果能滿足數字化、信息化時代的需求;點位精度高，精度與比例尺無關;成果便于保存與更新;數據利用率高。目前許多測繪部門已經形成了數字測圖的規模化生產。

3 數字化測圖的工作流程

數字化測圖的工作流程主要有:數據采集、數據處理和圖形輸出。1)數據采集。數字化成圖，首要任務是搜集目標實體的空間和屬性數據信息，按照采集方式的不同，數據采集劃分為內業采集和外業采集。外業采集是利用測量儀器，如GPS接收機、全站儀進行實地測量，獲取目標實體的地理屬性參數以及點的坐標與連接方式等等。內業采集是利用數字化已有的各種地形圖，通過原圖(底圖)數字化、航片數據采集等方法間接獲取目標的空間點位信息。2)數據處理。通過輔助制圖軟件，利用人機交換的方式，結合測量的空間點位數據對采集到的信息數據進行處理，使其成為能充分反映目標對象空間分布形態的地形圖。這個過程中，包括誤差檢驗、數據轉換、數據計算、圖形編輯與整飾、圖形信息的管理與應用等，進而生成符合繪圖輸出要求的圖形文件。3)圖形輸出。圖形輸出是數字測圖的主要目的，充分結合地形圖數據入庫的要求，進一步處理編輯后的圖形文件，生成符合要求的圖形文件和圖塊文件，滿足不同用戶的需要。可以將線化地形圖轉換成地理信息系統的圖形數據，建立和更新GIS圖形數據庫。

4 數字化測圖模式比較

4.1 全站儀數字測記模式

全站儀數字測記模式是目前最常用的數字測圖模式。全站儀數字測圖是通過極坐標法確定所求點在空間坐標位置，并用電子手簿自動記錄觀測數據，再在室內將采集的數據傳輸給計算機，借助數字成圖軟件進行繪圖。全站儀測圖數據采集速度快、效率高，主要應用于大比例尺數字化成圖。

4.2 GPS-RTK數字測圖

RTK技術是GPS測量技術發展中一個新的突破。RTK技術采用載波相位差分技術，建立在實時處理兩個測站的載波相位基礎上的，實時提供觀測點的三維坐標。基準站通過數據鏈實時將采集的載波相位觀測量及測站坐標信息一同發送給流動站，流動站接收GPS衛星的載波相位與來自基準站的載波相位，并組成相位差分觀測值進行實時處理，同時通過輸入相應的坐標轉換參數和投影參數，能實時獲取流動站的三維坐標及精度。

4.3 三維激光掃描測量數字測圖技術

三維激光掃測技術［4］是繼GPS技術以來測繪領域的又一次技術革命。三維激光掃描測量技術采用非接觸主動測量方式直接獲取高精度的三維數據。其工作方式為激光測距儀主動發射激光，同時接收由自然物表面反射的信號進行測距，再配合掃描的水平和垂直方向角，得到掃描點與測站的空間相對坐標。如果測站空間坐標已知，可以得到掃描點的三維坐標。根據掃描平臺的不同分為地面型激光掃描系統、機載(或星載)激光掃描系統、便攜式激光掃描系統。

4.4 航空攝影測量數字測圖

航空攝影測量基本原理源于測量學的前方交會測量坐標方法。根據兩個已知的攝影站點和兩條已知的攝影方向線，交會求出構成這兩條攝影光線待定地面點的三維坐標。基本作業流程:在飛機等載體上安置航攝儀，空中對地按一定航向重疊度和旁向重疊度進行拍攝，獲取目標地物影像數據。對影像數據進行預處理，利用空中三角測量加密控制點，構建立體模型，根據交會測量原理計算出目標地物的三維坐標，從而實現對目標地物立體坐標量測。航空攝影測量所攝影像是客觀物體或目標的真實反映，信息豐富、形象直觀，可從中獲得所研究物體的大量幾何信息和物理信息;適用于大范圍地形測繪，成圖快、效率高;產品形式多樣。

4.5 基于無人機低空遙感系統測量

傳統的測圖方法效率不高，而航空攝影測圖成本太高。在高新技術條件下，與現代遙感技術、攝影測量技術等相結合，無人機低空攝影測量手段應運而生，已逐漸成為與航天攝影測量、大飛機航空攝影測量并駕齊驅的攝影測量方式。無人駕駛飛機［5］(簡稱無人機)是利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱不載人飛機，由飛行平臺載體、機載遙感設備和相應的地面輔助設備構成的一種高科技航空信息系統。它主要用于應急和搶險救災等環境惡劣，不利于開展傳統測繪，又急需獲取相關地理、地面地形信息的情況。

4.6 數字測圖方法的比較

以上介紹了幾種地圖測繪技術和方法，各自的優缺點和適用范圍見表1。

5 結語

表1 不同測圖技術對比分析

每種數字化測圖方法都有自己的使用范圍和優缺點，在進行實際數字成圖時，可以根據測圖項目的不同選擇合適的方法，或者根據實際情況，選擇其中幾種方法進行聯合數字化成圖作業，實現不同數字化成圖方法的優勢互補，提高數字化成圖的效率，實現測繪生產社會效益最大化。

［1］寧津生，王正濤.2011—2012測繪學科發展研究綜合報告(上)［J］.測繪科學，2012(5):16-17.

［2］高井祥.數字測圖原理與方法［M］.徐州:中國礦業大學出版社，2001.

［3］盧滿堂.數字化測圖［M］.北京:中國電力出版社，2011.

［4］丁安民，陳 芳，張合兵，等.車載移動測量系統在大比例尺測圖中的應用［J］.河南理工大學學報(自然科學版)，2011(4):35-36.

［5］王洛飛.無人機低空攝影測量在城市測繪保障中的應用前景［J］.測繪與空間地理信息，2014(5):21-22.