地形圖測繪中的數(shù)字化測繪技術(shù)應(yīng)用研究

張云飛

(安徽惠群測繪有限公司，安徽 淮南 232000)

為了提升綜合實力、擴大社會生產(chǎn)，各行各業(yè)的建設(shè)范圍逐漸擴大，需要相應(yīng)的區(qū)域地圖支撐建設(shè)活動的進行。在這種背景下，測繪技術(shù)的發(fā)展水平漸漸提升。信息技術(shù)的出現(xiàn)以及進步帶動了數(shù)字化測繪技術(shù)的發(fā)展。相關(guān)人員應(yīng)當重視數(shù)字化測繪技術(shù)的研究工作，將其有效運用在地形圖測繪工作中，完成地形圖的科學繪制，助力社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)。

1 數(shù)字化測繪技術(shù)基本情況

數(shù)字化測繪技術(shù)在信息技術(shù)以及相關(guān)設(shè)備的幫助下獲取地形圖的實體空間，通過連接相關(guān)坐標獲取目標區(qū)域的實體地理屬性，明確區(qū)域信息[1]。數(shù)字測繪技術(shù)應(yīng)用了現(xiàn)代信息技術(shù)，與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比，整合了較為復雜的測繪工作，提高了測繪精準度。作為一種信息技術(shù)手段，數(shù)字化測繪技術(shù)更加應(yīng)用便捷，有著較快的技術(shù)更新速度，相關(guān)人員的管理難度更低，極大推動了地形圖測繪工作的高效進行。數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用路徑見圖1。

圖1 新技術(shù)應(yīng)用路徑

某地形圖測繪區(qū)域?qū)儆诔鞘袛z影區(qū)位，該地區(qū)的測繪面積為1 200km2。區(qū)域內(nèi)多數(shù)為平原地形，少部分為山區(qū)，整體地勢較為平坦，平均海拔高度約為60m。為了提高地形圖測繪的質(zhì)量，有效反映區(qū)域內(nèi)的地形情況，負責該測繪工程的工作人員積極應(yīng)用了數(shù)字化測繪技術(shù)，借助數(shù)字攝影測量技術(shù)等多種測繪手段，在無人機等機械設(shè)備的幫助下完成整體測繪，并通過航空測量、數(shù)字數(shù)碼攝像機等手段獲取彩色圖形數(shù)據(jù)，將其輸入系統(tǒng)后經(jīng)處理后形成區(qū)域地形圖，完成可視化信息的轉(zhuǎn)化，以較為科學有效的手段繪制地形圖。

2 數(shù)字化測繪技術(shù)在地形圖測繪中的應(yīng)用要點

2.1 數(shù)字化測繪流程

工作方案的制定是數(shù)字化測繪技術(shù)應(yīng)用以及地形圖測繪工作開展的基礎(chǔ)條件，相關(guān)人員需要從測繪區(qū)域的具體情況以及地形圖繪制要求等多個角度出發(fā)，完善工作方案，為測繪工作指明方向，制定基本的工作規(guī)范和流程，方便測繪工作的穩(wěn)步推進。該測繪案例為了保證地形圖測繪工作的質(zhì)量，在應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)時選擇以航拍方式完成測繪工作。出于提高測量精度的考慮，工作人員以控制無人機航拍質(zhì)量為中心展開了一系列的航拍設(shè)計。測繪人員結(jié)合測繪區(qū)域的實際情況，選擇了較為恰當?shù)谋壤撸瑹o人機設(shè)備成圖的比例尺參數(shù)為1∶500，航攝影比例尺為1∶2 500。除此之外，測繪方案中應(yīng)該涵蓋測繪要求、設(shè)備類型、參數(shù)控制、攝像分區(qū)、測繪工作時間安排、測繪區(qū)域環(huán)境因素調(diào)查等內(nèi)容。

在完成測繪工作方案制定的基礎(chǔ)上，工作人員需要加強測量控制，完成數(shù)據(jù)采集、圖形修正等工作。測繪人員需要檢驗采集數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，判斷數(shù)據(jù)誤差，并將不同設(shè)備采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為統(tǒng)一格式，便于測繪工作的開展。編輯地形圖時，測繪人員可以借助人機交換方式處理無效數(shù)據(jù)，從實際情況出發(fā)，調(diào)整并修改草圖，必要時可以通過額外的數(shù)據(jù)采集工作補充地圖信息。該測繪案例相關(guān)人員在測繪時綜合運用了GPS定位方法和RTK定位定點測量技術(shù)，有效控制了測繪點位，在數(shù)據(jù)采集工作中，測繪人員專注于數(shù)據(jù)的全面性，構(gòu)建了地形圖模型，并在精度設(shè)計范圍內(nèi)不斷完善模型與圖紙。

2.2 測繪作業(yè)模式分析

相關(guān)單位為了配合社會建設(shè)以及經(jīng)濟發(fā)展工作開展了大量的地形圖測繪工作，積累了豐富的測繪工作經(jīng)驗，將其作為研究基礎(chǔ)，專家學者分析并研究出了多種數(shù)據(jù)采集方法，并形成了多種地形圖測繪作業(yè)模式。相關(guān)人員在完成地形圖測繪工作時應(yīng)當分析各個作業(yè)模式的優(yōu)勢和特點，選擇更加恰當?shù)墓ぷ髂Ｊ剑瑥娀瘮?shù)字化測繪技術(shù)的實際應(yīng)用。

數(shù)字測記模式在地形圖測繪以及數(shù)字化測繪技術(shù)中的應(yīng)用較為廣泛和普遍，測繪人員在野外環(huán)境中完成數(shù)據(jù)信息的采集工作，隨后在室內(nèi)完成地形圖的繪制。工作人員需要以編輯碼和草圖為基礎(chǔ)，描述并記錄地形圖的連接關(guān)系、地理屬性等基本信息，將大量種類不同的信息數(shù)據(jù)處理成符合地形圖測繪工作的有效信息，保證地形圖測繪工作的科學性和可靠性[2]。在實際的地形圖測繪工作中，數(shù)字設(shè)計模式可以分為有碼作業(yè)和無碼作業(yè)兩種，工作人員可以根據(jù)實際情況選擇更為具體的測繪工作方式。通過大量測繪工作實踐的驗證，數(shù)字測記模式的成圖精準度較高，分工明確，工作速度較快，該測繪案例以數(shù)字測記模式為主，將采集到的圖形參數(shù)、比例、地形地貌等數(shù)據(jù)輸入數(shù)字工作系統(tǒng)，完成地形圖繪制。

電子平板模式中，工作人員需要在室外環(huán)境完成地形圖的成圖繪制，連接計算機模擬測圖平板和全站儀，完成數(shù)據(jù)信息采集、處理、圖形編輯等一系列工作。在電子平板模式下，繪制的地形圖有著較高的可靠性，與實際情況更為貼近。

內(nèi)業(yè)數(shù)字化模式的數(shù)據(jù)采集工作在室內(nèi)完成，利用數(shù)字化儀、掃描儀等機械設(shè)備采集地形數(shù)據(jù)，完成信息編輯。該測繪作業(yè)模式的工作難度較低，效率較高，但成圖精準度較差，通常用于地形圖原圖較高的測繪工作中。

2.3 常見數(shù)字化測繪技術(shù)分析

2.3.1 DOM技術(shù)

DOM技術(shù)屬于數(shù)字攝影測量技術(shù)中較為常見的手段之一，在數(shù)據(jù)定位以及處理中有著較為顯著的工作效果。測繪人員可以借助DOM技術(shù)實現(xiàn)圖像的二次加工處理，減少測繪數(shù)據(jù)偏差。DOM技術(shù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)圖像較為清晰，精準度較高，測繪質(zhì)量較好。該測繪案例在應(yīng)用DOM技術(shù)時設(shè)計了完善的系統(tǒng)指標，逐個處理鑲嵌數(shù)據(jù)，利用DOM的自動化和智能化獲取有效的圖形數(shù)據(jù)信息，清除無用以及失真圖像，并完成了有效數(shù)據(jù)的整合。

2.3.2 聯(lián)測技術(shù)

聯(lián)測技術(shù)在無人機設(shè)備的幫助下完成測繪區(qū)域的數(shù)據(jù)采集，在規(guī)定時間內(nèi)完成多個模塊區(qū)域的數(shù)據(jù)采集工作，利用聯(lián)測控制點完成分區(qū)域的測繪數(shù)據(jù)采集。該測繪案例中，工作人員從現(xiàn)場環(huán)境出發(fā)，調(diào)查策劃區(qū)域內(nèi)的高點以及基礎(chǔ)點，科學設(shè)置了控制點的數(shù)量，保證了測繪效率以及連測技術(shù)的高效應(yīng)用。需要注意的是，聯(lián)測技術(shù)常用于平面區(qū)域的攝影測量，當測繪區(qū)域的地勢起伏較大、地形條件較為復雜時，聯(lián)測技術(shù)可能失真。

2.3.3 激光雷達技術(shù)

激光雷達技術(shù)在基礎(chǔ)測繪工作中的應(yīng)用較為普遍，借助這一測繪技術(shù)手段，工作人員可以獲取高質(zhì)量的高精度三維信息，以測繪區(qū)域為基準，測量精度較高的三維坐標，從而生成數(shù)字化地圖、數(shù)字正射影像等多種類型的測繪圖像。在此基礎(chǔ)上，激光雷達技術(shù)可以實現(xiàn)規(guī)模化測量，并完成測繪影像的微分糾正，極大提升了測繪攝影的精度，保證了地形圖測繪的科學性[3]。

2.3.4 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)在測繪工作中起到了至關(guān)重要的作用，利用地理信息系統(tǒng)，工作人員可以全面獲取測繪區(qū)域的地理信息，實現(xiàn)全方位的數(shù)據(jù)收集。在數(shù)據(jù)信息采集的基礎(chǔ)上，地理信息系統(tǒng)可以篩選不同類別的測繪數(shù)據(jù)，去除無效的信息數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)精度維持在較高標準，減少不良數(shù)據(jù)產(chǎn)生的負面影響，為圖紙繪制提供信息支撐。在實際測繪工作中，測繪人員可以綜合利用遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)技術(shù)等，提高工作效率，提升測繪精度。

2.3.5 三角測量技術(shù)

三角測量技術(shù)從測繪區(qū)域的特點和實際情況出發(fā)，明確工作標準及重點，以無人機為基本的測繪設(shè)備。使用這一測繪技術(shù)完成地形圖測繪時，工作人員需要確定無人機航班測量的航向，控制地形、距離、高度差等。由于該測繪技術(shù)容易受到環(huán)境、技術(shù)等因素的影響，測繪人員需要合理設(shè)置空中三角測量節(jié)點，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式，降低三項測量技術(shù)的不確定性。該測繪案例采用規(guī)劃邊緣區(qū)域的方式架設(shè)空中加密點，手動調(diào)整并設(shè)置工作系統(tǒng)的參數(shù)變化，實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)信息的高效識別。

2.3.6 數(shù)字柵格測繪技術(shù)

數(shù)字柵格測繪技術(shù)以普通地圖為工作基礎(chǔ)，借助計算機技術(shù)等先進的信息技術(shù)手段和數(shù)字測繪儀器設(shè)備的幫助實現(xiàn)地形測繪數(shù)據(jù)的全面收集。由于該技術(shù)手段的信息化和智能化程度較高，在收集數(shù)據(jù)信息的同時能夠支撐大量測繪數(shù)據(jù)的儲存。與傳統(tǒng)的測繪技術(shù)相比，數(shù)字柵格測繪技術(shù)的智能化程度較高，綜合性較強。

2.4 數(shù)字化測繪技術(shù)具體應(yīng)用

2.4.1 原圖數(shù)字化

原圖數(shù)字化以彩色圖像為工作基礎(chǔ)，通過采樣量化工作將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字影像，屬于數(shù)字化測繪技術(shù)較為基礎(chǔ)的應(yīng)用形式之一[4]。經(jīng)原圖數(shù)字化后獲取的地圖，其質(zhì)量與原圖質(zhì)量之間有著較為緊密的聯(lián)系。在實際工作中，測繪人員以計算機圖像和顯示手段為基礎(chǔ)，利用掃描方式將實際的數(shù)據(jù)圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字化格式，使其成為可以在計算機中顯示、記錄、修改的形式。在此基礎(chǔ)上，工作人員需要按照地形圖測繪工作的標準和要求，將轉(zhuǎn)化后的數(shù)字畫圖像加以處理，根據(jù)量化結(jié)果完成地形圖測繪。需要注意的是，在圖像的數(shù)字化過程中存在較多誤差，可能出現(xiàn)多處信息錯誤，工作人員需要校對數(shù)據(jù)，避免因數(shù)據(jù)信息失真造成的測繪工作質(zhì)量問題。

2.4.2 地面數(shù)字測圖

地面數(shù)字測圖有著較為廣泛的應(yīng)用范圍，適用于多種地形圖測繪工作。實際測繪工作證明，地面數(shù)字測圖受比例尺的約束和限制較小，因此，在不滿足標準大比例尺尺寸的地形圖中有著深度應(yīng)用，在最大程度上完成了內(nèi)業(yè)與外業(yè)操作的一體化，得到了許多測繪單位的青睞。地面數(shù)字測圖的操作難度較小，測繪精準度較高，能夠滿足地形圖測繪工作對勘察結(jié)果準確性提出的要求。工作人員需要測量測區(qū)控制點，完成點位的校正驗收工作，獲取測區(qū)空間內(nèi)的三維坐標，通過室內(nèi)數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地形點，生成各類地形圖測繪工作所需的數(shù)據(jù)，建立空間三維模型，完成地形圖的最終繪制。

2.4.3 野外數(shù)字測量

野外數(shù)字測量系統(tǒng)將測繪重點放在野外環(huán)境中，著重開展野外環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測量以及地形圖繪制，在測繪工作的基礎(chǔ)上建立了土地管理以及電力部門等地理信息系統(tǒng)，用于擴充數(shù)據(jù)庫，便于測繪工作的展開。野外環(huán)境的測繪是地形圖測繪工作重要的工作方向，在完成單一測繪工作的基礎(chǔ)上，相關(guān)人員應(yīng)當加強地形數(shù)據(jù)在各個部門之間的共享，將高質(zhì)量的地形數(shù)據(jù)供給各個部門，防止工作資金的重復性投入，為社會建設(shè)提供強有力的數(shù)據(jù)支持。測繪人員可以綜合應(yīng)用載波相位差分技術(shù)等多種數(shù)字化測繪技術(shù)，獲取較為準確的地形信息，優(yōu)化數(shù)據(jù)，完成高質(zhì)量的地形圖測繪。

2.4.4 數(shù)字地球應(yīng)用

數(shù)字地球是社會、經(jīng)濟、文化持續(xù)發(fā)展中產(chǎn)生的系統(tǒng)平臺，為了提供充分的發(fā)展條件，信息技術(shù)以及數(shù)字化手段在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用逐漸廣泛，產(chǎn)生了以地理信息為基礎(chǔ)的數(shù)字地球系統(tǒng)平臺。在數(shù)字地球應(yīng)用中，相關(guān)人員可以上傳地形圖測繪的相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)字地球中存在部分公開內(nèi)容，涵蓋了多個類別的數(shù)據(jù)信息，擁有大量地形測繪數(shù)據(jù)，可供測繪工作使用。應(yīng)用數(shù)字化測繪手段完成地形圖測繪工作時，相關(guān)人員可以實現(xiàn)數(shù)字地球和測繪技術(shù)的連接，構(gòu)建綜合應(yīng)用形式，實現(xiàn)不同類別信息數(shù)據(jù)的綜合處理。另外，數(shù)字地球可以同時處理相同地理坐標結(jié)構(gòu)，并將所得數(shù)據(jù)錄入工作系統(tǒng)，提高工作效率，保證數(shù)據(jù)信息的準確性。

3 提升數(shù)字化測繪技術(shù)實踐應(yīng)用的科學措施

技術(shù)人員是應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)的基本單元，其能力水平和職業(yè)素養(yǎng)與測繪工作的實際效果息息相關(guān)。開展地形圖測繪工作時，應(yīng)當重視技術(shù)人員的能力素質(zhì)，聘用技術(shù)水平較高的工作人員，定期舉辦培訓學習以及能力提升活動，確保測繪人員掌握先進的測繪技術(shù)，能夠?qū)⑵涫炀氝\用在地形圖測繪工作中，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。

另外，測繪人員應(yīng)當掌握數(shù)字化測繪技術(shù)的基本運用方法以及注意事項。例如當測繪區(qū)域發(fā)生變化時，測繪人員需要就新增建筑物開展補測工作，或是刪除已經(jīng)移除的建筑物信息，積極主動更新地形圖測繪信息，并做好歷史數(shù)據(jù)的保存工作，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失，降低地形圖測繪的準確性[5]。

開展地形圖測繪工作時，相關(guān)人員需要重視數(shù)據(jù)采集與修檢，修正偏差較大的地形圖數(shù)據(jù)，分析采集數(shù)據(jù)的可用性，在保證測繪數(shù)據(jù)質(zhì)量符合地形圖測繪工作標準的前提下完成數(shù)據(jù)信息的整合以及圖紙繪制，保證工作質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，相關(guān)人員在使用數(shù)字化測繪技術(shù)完成地形圖測繪時需要全面分析數(shù)字化測繪流程，研究測繪作業(yè)模式，重視DOM技術(shù)、聯(lián)測技術(shù)、激光雷達技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、三角測量技術(shù)、數(shù)字柵格測繪技術(shù)等常見數(shù)字化測繪技術(shù)的分析工作，在原圖數(shù)字化、地面數(shù)字測圖、野外數(shù)字測量、數(shù)字地球應(yīng)用等多個方面應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)，高效完成地形圖測繪。