工程測量信息化和數字化技術應用分析

摘要：本文探討如何去運用數字化進行測量及針對目前的測量技術中容易出現的問題進行分析。

關鍵詞：工程測量；數字化；問題分析

隨著全球信息網格（GIG）概念的提出，人們將要面臨在下一代3G（great global grid）互聯網上進行網格計算，即不僅可以查詢和檢索GIS時空數據，而且還要能利用網絡上的計算資源進行網格計算。在網格計算環境下，目前的GIS數據面臨著空間數據的基準、空間數據的時態、語義描述以及數據存貯格式不一致的4大障礙。因此，建立全球統一的空間信息網格對實現網格計算勢在必行。為此，我們提出了從用戶需求出發的空間信息多級網格（SIMG）的概念，用帶地學編碼的粗細網格來統一存貯時空數據。其基本的思想是在地理坐標框架下，根據自然社會發展的不平衡特征將全球分成粗細不等的格網，格網中心點的經緯度坐標和全球地心坐標系坐標作為參照標準，存貯各個格網內的地物及其屬性特征，這種存貯方法特別適合于國家社會經濟數據空間統計與分析。如果能解決空間信息多級網格與現有不同比例尺空間數據庫的相互轉換，GIS的應用理論將會上一個新的臺階，空間數據挖掘也可望得到更好的應用，使空間分析和輔助決策支持上一個新臺階，同時也對信息化測繪體系提出了明晰的目標和方向。人類的社會活動和自然界的發展變化都是在時空框架下進行的，地球空間信息是它們的載體和數學基礎。在信息時代由于互聯網和移動通訊網絡的發展加上計算機終端的便攜化，使時空信息服務的大眾化代表了當前和未來的時代特征，也是空間信息行業能否產業化運轉的關鍵。

一、信息化測繪的任務與特征

信息化測繪是當前測繪事業發展的方向。信息化測繪體系是地理空間信息獲取、處理和服務等測繪業務流程信息化的具體體現，主要包括現代化的測繪基準體系、基礎地理信息資源體系和地理空間信息的實時化獲取體系、自動化處理體系、網絡化服務體系等。充分利用現代高新技術，加快建設信息化測繪體系，大力推進測繪信息化進程，是測繪事業適應國家信息化建設的緊迫任務和重要內容，也是實現測繪事業又好又快發展的基本要求和必要途徑。信息化測繪體系建設應該包括兩大目標：一是要著力發展先進的測繪技術方法，建設現代化的測繪基礎設施；二是要著力提升測繪的保障服務能力。這兩個目標密切相關。前一個目標是后一個目標的基礎和前提，是實現后一個目標的手段和條件；而后一個目標則是前一個目標的出發點和落腳點，是建設信息化測繪體系的終極目標。因此，信息化測繪體系建設的核心是切實提升測繪的保障服務能力。當然，要提升測繪的保障服務能力，必須大力發展測繪技術手段，建立健全相應的政策法規和技術標準。從提升測繪保障服務能力的角度上看，信息化測繪應該具有以下特征： 1.測繪保障服務的層次有顯著提高。在強化測繪的“支撐”作用的同時，大力發展測繪的“提升”作用。

2.測繪保障服務的模式有顯著變化。測繪應該從被動服務、普遍服務轉變為主動服務、按需服務。這不僅包括測繪服務和成果的提供模式，也包括測繪成果的應用模式和后續服務模式等。

3.測繪保障服務的質量有顯著改善。測繪產品及服務不僅要優質化，更要增值化。測繪成果的內容、形式和質量應適應應用的需求，特別是成果的現勢性應得到明顯改觀。

4.測繪保障服務的效果有顯著增強。測繪保障服務要適宜、及時和有效，并應以其為其它業務的成功而提供的支持程度作為衡量保障服務效果的基本標準。

二、信息化測繪的若干關鍵技術

（一）城市地理信息共享標準。由于標準化工作未得到重視的危害有滯后性，往往被忽視，而一旦發現失誤再去彌補，代價很大，有些工程需要重來。因此，信息測繪體系建設應十分重視標準先行。城市地理信息共享標準涉及地理模型、數據獲取、組織管理、共享服務等方面。主要包括：地理基礎框架與地理信息分類標準、數據質量標準和分發服務標準等。

（二）現代化城市測繪基準體系。現代測繪基準體系主要包括：GNSS虛擬參考站技術、坐標系轉換技術、厘米級大地水準面精化技術、分米級交通導航技術等。該技術不僅可逐步取代傳統的城市測量控制系統，還可以提供實時動態的空位置服務，將帶來城市測量的歷史性進步。

（三）智能化移動測量技術。移動測量技術是多傳感器集成技術、空間同步技術、自動提取技術、移動信息實時傳輸等技術的總稱。目前典型的產品有：基于PDA的野外全息數據采集技術；基于可量測實景影像（DMI）信息提取技術。該技術特別適合專題熱點數據采集，有利于實現地理信息服務的大眾化、社會化、靈性化與實時化。

（四）無人飛行器航空攝影測量技術。無人飛行器航空攝影測量技術主要包括：長航時無人飛行器技術、傳感器姿態控制技術、平流層平臺攝影測量技術與應用、航空攝影二維及三維信息的提取技術等。此項技術的應用將改變傳統的攝影測量作業方式，大大縮短成圖周期、降低測繪成本、提高測繪生產與成果更新的效率，并可為三維仿真提供高分辨率紋理數據。

（五）地理信息動態更新技術。地理信息動態更新技術主要包括：基于遙感信息的地物要素變化的發現與測定技術、級聯更新技術、基于時態的增量更新與歷史數據保存技術等。通過此類技術的應用，我國城市測繪部門將從根本上改變目前地理信息現勢性不強、更新緩慢、更新勞動強度大等狀況。

四、數字化制圖過程中存在的問題

1.等高線處理不當

由于數字化地形測繪軟件中的等高線一般都是根據野外采集的地貌點的高程，采用等值內插法，按基本等高距插繪等值點連成曲線，再按不同的圓滑方法進行圓滑而生成的。在地形測量中，并不是野外采集的所有地貌點之間都能進行等高線內插的，也就是說靠全自動建立的數字地面模型DTM有可能失真，因而需要進行必要的人工干預，刪除自動組網中那些不能內插等高線的三角邊，而要做好這一點，就要靠實際繪圖人員的技術和經驗。比如，溝或坎上的點就不能與遠離其坡下的點插繪等高線，否則可能會使生成的等高線懸空或穿入地下，使局部地形面目全非。再如等高線不能穿過道路和建構筑物，有的需在建立DTM模型時應充分考慮，有些應在繪制好等高線后進行局部修剪或刪除。

1.2野外數據采集不準不全

（1）地形變化處地形點不全面，坎溝上有點，下面無點或少點，這給計算機自動繪制等高線，也帶來一定的麻煩，所繪出的等高線也會失真，難以準確反映實地地形；

（2）有些線狀地物如小溝特別是暗溝、電力線、電訊線或電纜、各種管線在圖內應該有始有終，而拾取地形點時往往容易忽略，來龍去脈不清，這些都與跑尺員的技術素質和責任心有很大關系；

（3）野外草圖繪制不全、不細。野外繪制草圖人員是現場跑路最多而且最忙的，技術要求也高，雖然是草圖，也應按正規圖來繪，因為它是最后成圖能否滿足規范要求的重要依據之一。尤其是地物、地貌的連線關系應與實地一致，測點順序不能顛倒和記錯。同時，現場繪制草圖人員還得記清跑尺員省去而圖上需要表示的地物的相關位置，都應準確量取并在草圖中標注清楚。如果工作不細心，這些都易忽略，造成地形地物不清不全。

1.3自檢工作不利

相對于常規測圖而言，在圖紙審核中，數字化成圖的過程發現的缺陷要多一些。除了上述問題之外，主要就是繪圖人員的自檢工作加強。如注記或植被符號壓線和覆蓋地物的現象以及坎溝上的高程注于坎下或下面的高程注在上面的現象。還有圖式符號使用不正確等，這種現象只要經過仔細自檢，應該都可以避免，而這些問題都與制圖人員的責任心有關。

2.提高成圖質量應注意的問題

2.1加強技能培訓，不斷提高地形測量從業人員的技術素質

新一代年青的測繪技術人員，尤其是21世紀的大中專生，盡管具有較高的計算機操作本領，甚至有一定的編程技術，但是缺乏現場測繪地形圖的經驗，更缺乏勾繪等高線的基本功。而現代數字化測繪軟件雖然自動化程度很高，仍不可避免地需要進行必要的人工干預。所以對這些從事地形測量人員進行必要的技能培訓和基本功訓練是十分必要的。具體實施辦法建議選擇適當場地參加野外實地按原來的常規辦法測繪地形圖或室內找一些范例進行實習與講授相結合的辦法來提高他們的技能。

2.2加強崗位培訓，提高地形測量從業人員的質量意識和責任感

地形測量工作是一項通過集體作業來完成產品的。無論哪一環出現缺陷都會反映到最終的成圖中來。跑尺員因地形地物取舍不當會直接影響到地形圖的準確性和真實性。同時還會使地形圖缺這少那，顧此失彼，殘缺不全。要解決此類缺陷，除了按測量規范和作業現場的要求進行合理取舍之外，繪制草圖人員還應考慮現場具體情況與跑點人員密切配合，分清主次，確定具體取舍對象，做到該取的就應當取全，不能遺漏，有始有終。如有些埋地管線在現場時隱時現，也要追根究底，盡量在圖上反映出來。因此，跑尺員也應加強質量意識，與草圖繪制人員密切配合。

3.觀測員在施測前應檢查所用儀器是否滿足規范要求

3.1在測站安置好儀器后準確量取并輸入儀器高，同時與跑尺員配合對準后視方向，并對相關圖根點或已測地物進行必要的測站檢查。儀器高和目標高的量取及輸入都必須仔細，否則將會導致數據采集錯誤或個別點高程數據錯誤，因而提高觀測員的質量意識和責任心十分重要。

3.2 草圖繪制人員既要使繪制的草圖符合現場情況，又要指揮跑尺員合理取舍，安排跑點線路。因為最終的成果圖是由現場草圖和地形點的數據共同來實現的。哪怕草圖繪得再好，如果沒有現場采集的原始數據，他是繪不出滿足質量要求的地形圖來的。所以當現場局部地形和地物有漏點時，草圖繪制人員必須要求立即補點，不得含糊。同時，為了提高野外作業進度，繪制草圖人員還可根據所測地物量取相應數據如間距等記于草圖中，以備作圖用。這樣，草圖繪制人員就必須要有高度的責任感，做到嘴勤、手勤、腿勤、腦勤，保證第一手資料的準確齊全。

3.3 完成野外數據采集之后，成圖質量的好壞，制圖人員的工作也起到重要的作用。數字地形圖的制圖相對于常規測圖而言，可謂現代化、自動化作業，但人工干預不可缺少，而人工干預的好壞就直接影響成圖的質量。將所采集的原始數據傳入計算機自動進行數據處理并生成展點圖之后，根據所展繪的地形地物點進行連線處理一般是通過人機共同完成的，這就需要制圖人員依據草圖和菜單來完成地物、溝、坎等依圖式要求進行連線并填充植被繪制相關平面圖。在此基礎上，由計算機根據所展繪的地形點自動建立DTM模型。由于野外取點不當或者個別測點有誤，局部DTM模型的失真現象是可能出現的，尤其是測區邊緣。這就需要人工進行必要的干預。

3.4數字成圖系統軟件基本上都提供了可在二維和三維透視方式下直接修改三角網圖，模型可任意旋轉、縮放、渲染著色等方式，十分直觀，除構網失真外，還可發現個別明顯高程錯誤，這使DTM的修改由數據操作變為可視化，若再加上操作人員的實際工作經驗和較好的繪制等高線基本功，在已經制好的平面圖上作進一步修改應該不是難事，關鍵是要制圖員加強質量意識和責任感，細心操作，一絲不茍。在等高線加入之后，注記壓線和壓地物之類的問題認真進行自檢和刪、剪、移動即可順利解決，這些問題只有加強質量意識和責任感就可使成圖缺陷降到最低限度。再加上校對、審核人員的共同努力，成圖的質量將會得到明顯提高。

參考文獻：

[1]武測測量學編寫組.測量學修訂本[M].測繪出版社.

[2]崔炳光，孫護，朱肇光.攝影測量學[M].測繪出版社.