淺談數字化測圖工作

淺談數字化測圖工作

【關鍵詞】　用戶化、製圖數據、GIS數據、數字化、準確性、高精度

1、引言

多年以來，地形圖、地籍圖測量一直沿用傳統的平板儀作業方法。這種方法野外時間長、工作量大、精度低、成本高，對工程進度、工程質量以及經濟效益等都有不同程度的影響。近幾年來，隨着電子全站儀和電子計算機的普及，地形圖的成圖方法正在逐步地由傳統的平板儀測繪成圖向數字化測繪成圖方向發展，在工程建設、城鎮規劃、地籍與房產管理等方面均要求所用的地形圖（或地籍圖）是全野外數字化測圖或成圖數字化的趨勢越來越明顯，數字化測圖幾乎已經佔據了大部分的地形圖測繪市場。目前，數字化測圖已廣泛應用於各個測繪領域，它具有精度高、時間短、操作簡便易學等優點，簡化了傳統的作業方法，大大縮短了作業時間，減少了野外勞動強度，對於提高作業速度和成果精度具有重要意義，其高度靈活、自動化程度高等優點，是傳統的作業方法無法比擬的。

2、作業方法

目前在我國，獲得數字地圖的主要方法有三種：原有圖紙地形圖數字化、航測數字成圖、地面數字測圖。但不管哪種方法，其主要作業過程均爲三個步驟：數據採集、數據處理及地形圖的數據輸出（打印圖紙、提供軟盤等）。

2.1、原有圖紙地形圖數字化

原有圖紙地形圖的數字化是利用計算機、數字化儀、繪圖儀再配以一種數字化軟件對原有圖紙地形圖進行圖紙數字化，這是在短時間內獲得數字化成果圖的一種方法。

工作方法有兩種：手扶跟蹤數字化及掃描矢量化後數字化，其中後一種要比前一種的精度高、效率高。但是，利用該方法所獲得的數字地圖其精度因受原圖精度的影響，加上數字化過程中所產生的各種誤差，因而它的精度要比原圖的精度差。而且它所反映的只是白紙成圖時地表上各種地物地貌，現勢性不是很好。所以它僅能作爲一種應急措施而非長久之計。爲了可充分利用該法得到數字地圖，可通過修測、補測等方法，實測一部分地物點的精確座標，再用這些點的座標代替原來的座標，通過調整，可在一定的程度上提高原有圖的精度。而隨着地圖的不斷更新，實測座標的增加，地圖的精度也就會相應地得到了提高。

2.2、航測數字成圖

當一個地區（或測區）很大時，就可以利用航空攝影機在空中攝取地面的影像，通過外業判讀，在內業建立地面的模型，通過計算機用繪圖軟件在模型上量測，直接獲得數字地形圖。它是通過在空中利用數字攝影機所獲得的數字影像，內業通過專門的航測軟件，在計算機上對數字影像進行像對匹配，建立地面的數字模型，再通過專用的軟件來獲得數字地圖。

該方法的特點是可將大量的外業測量工作移到室內完成，它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低，不受氣候及季節的限制等優點。它特別適合於城市密集地區的大面積成圖。但是該方法的初期投入較大，如果一個測區較小，它的成本就顯得較高。

2.3、地面數字化測圖

地面數字化測圖也稱爲內外業一體化數字化測圖，是我國目前各測繪單位用得最多的數字測圖方法。採用該方法所得到的數字地圖的特點是精度高，只要採取一定的措施，重要地物相對於鄰近控制點的精度控制在5cm內是可以做到的。在本文中主要就這方面探討一下。

3、測繪軟件的選擇

對於一個測繪單位而言，數字化測圖的一個重要問題是選擇好適合於本單位使用的繪圖軟件。因爲往往地這個單位用起來很好的軟件，到了別的單位卻不一定適用，所以每個單位對於軟件的選擇問題應具體問題具體分析，不能人云亦云。衡量一個成圖軟件的標準，首先要看該軟件是否適合本單位的實際情況；二要看其可操作性，是否界面友好，簡便易學等等；三要看其的提供的功能是否適合於本單位；四要看該軟件與其他軟件的兼容性。

現在市場上的測繪軟件有許多種，對於已經熟悉AUTO CAD的用戶而言，南方CASS系列數字化地形地籍成圖系統可以說是一個不錯的選擇，因爲它們是基於AUTO CAD2000平臺以上版本開發的，其主要特色是面向GIS，徹底打通了數字化成圖系統與GIS的接口。AUTO CAD的所有功能它都可以用，而AUTO CAD則是世界上大家所共認的繪圖平臺，其編輯功能非常強大，而且界面友好，便於操作。

CASS系列提供了“內外業一體化成圖”、“電子平板成圖”、“原圖數字化成圖”等多種成圖作業模式。在AUTO CAD2000的基礎上，開發了許多功能，如量算定點、圖形複製、繪製多功能複合線等。除此之外，還提供了地籍表格繪製與圖紙管理等功能。對於哪些既想用電子平板方式作業，又能在室內編輯成圖的單位而言，CASS系列是一種合適的成圖系統。

4、數字測圖外業工作的實施

4.1、控制測量

在數字測圖工作中，控制測量的工作與傳統的控制測量相比，應該更簡便，當然，在新的規範中，對這一方面的要求沒有多大的改動，但根據本人的實際工作經驗及積累，有一些限制條件是可以放寬的，特別是圖根控制。隨着GPS技術的發展成熟及全站儀的普及，三角測量現在已基本上淡出了控制測量這個舞臺。所以對大多數的人員而言，無疑大大地減輕了工作的強度。去掉了三角測量的種種枷鎖的限制，取而代之的是更爲靈活的GPS網及導線（網）測量。

現在各測繪單位所使用的電子全站儀的精度一般爲6″、3＋5ppm以下，加上是電子自動讀數，所以它的實際精度要較其標稱精度高，相對於光學經緯儀而言，就更具優勢。

衆所周知，在傳統測圖中，地面點平面位置的誤差受下列誤差的影響：

1． 圖根點的展繪誤差M展

2． 測定地物點的距離誤差M距

3． 測定地物點的方向誤差M刺M繪

4． 地形圖上地物點的刺點誤差M刺

5． 清繪時所造成的誤差M繪

綜上所述，地形圖上地物點平面位置的誤差可用下式表示

M物＝

以1：1000比例尺，最大視距爲100米爲例，根據經驗，有下表

而在數字測圖中，因爲是計算機自動展點，所以圖根點與地物點的展繪誤差可忽略不計，看作0。則剩下的爲M距、M向。取方向中誤差爲標稱精度的3倍極限，因爲是半測回測角，所以方向的誤差爲6X 2X3＝17″，取碎部點至測站的距離爲300m，則M向＝17／206265X300＝0.024m ,測距儀的標稱精度取3＋5ppm。顧及測量中棱鏡不到位等各項因素的影響，取經驗值0.020m。則實測得的該平面點相對於圖根點的誤差爲0.032m。

由上可見，在通視良好的條件下，由於全站儀相對於經緯儀測角、測距精度的提高及計算機的應用，測量碎部點的距離可以放大，圖根點的密度可作相應地降低，邊長可放寬至100至300米。對於支站，也可不受不超過3個支站的限制，根據本人的實踐，支3到4站的精度還是可以達到要求的。當然，在城市密集建築區和通視不好的條件下，顧及以後地形圖修測或工程放樣的要求，圖根點的密度應增加。

4.2、碎部測量

數字化測圖中，碎部測量的主要方法爲座標法，在實測得多數碎部點的座標後，可利用軟件中的方向交會、距離交會、十字尺測量法或量算定點等方法來取得其餘各點的座標，再輔以軟件中的偏移、拷貝、延伸等功能，得到最後的圖形。

在非電子平板數字測圖中，很多單位所採用的方法爲外業草圖＋室內交互編緝來完成測圖工作。內業成圖有兩種作業流程：草圖法和簡碼法。

4.2.1、“草圖法”工作模式

“草圖法”工作模式又可以稱爲“無碼”模式，要求外業工作時，除了測量員和跑尺員之外，還要安排一名繪草圖的人員，在跑尺員跑尺時，繪圖員要標註出所測地物的屬性信息並記下所測點的點號，在測量過程中，測站和繪圖員之間需要及時聯繫，以確保草圖上標註的點號與全站儀（或電子手簿）中所記錄的點號一致，而在測量每一個碎步點時不用在全站儀（或電子手簿）中輸入地物編碼。

“草圖法”工作模式在內業工作中，根據作業方式的不同，分爲“點號定位”、“座標定位”、“編碼引導”幾種方法。主要是利用外業測量數據和草圖在計算機上利用成圖軟件交互編輯成圖。

4.2.2、“簡碼法”工作模式

此種方法是利用帶簡碼編碼格式的座標數據文件自動繪圖方式，與“草圖法”工作模式所不同的是在外業測量中，每測一個地物點時都要在全站儀（或電子手簿）中輸入地物的編碼，用戶可以根據需要定製需要的野外操作簡碼。

在點號的編碼方式中，一般可以採取6至7位，爲（0至9）（XX）（XXX），第一位爲連接關係，如0表示獨立點，不與前面的其它點發生聯繫；1與前面的點爲同一地物（貌），與前點連；2表示與前一點爲隔一點連關係；3表示有三個方向，4表示該地物（貌）到此結束；5曲線連；等等，各單位與自行約定。第二到第三位爲地物（貌）的代碼，如2層磚房爲F2，簡易房爲F0，在建房爲FJ，圍牆爲WQ，加固陡坎爲K2，不加固陡坎爲K1，高壓線爲D2，輸電線爲D1，通訊線爲D3，地類界爲DL等等。最後三位爲全站儀的自動增加的點號，採用以上編碼方法所得到的各點的點號編碼舉例如下：

點號 編碼 備註 點號 編碼 備註

1 0F3001 磚3開始 15 0DL015 地類界開始

2 1F3002 與上點連 16 1DL016 與上點連

3 1F3003 與上點連 17 1DL017 與上點連

4 1FY004 磚3的陽臺 18 4DL018 與上點連

5 0F2005 磚2開始 19 0K1019 不加固陡坎開始

6 1F2006 與上點連 20 1K1020 與上點連

7 1F2007 與上點連 21 3KT021 與上點連，有一稻田方向

8 0F0008 簡易房開始 22 3KT022 與上點連，有一稻田方向

9 1F0009 與上點連 23 4K1023 不加固陡坎結束

10 1F0010 與上點連 24 0K2024 加固陡坎開始

11 0D1011 低壓線開始 25 3KT025 與上點連，有一稻田方向

12 1D1012 與上點連 26 3KT026 與上點連，有一稻田方向

13 1D1013 與上點連 27 4K2027 加固陡坎結束

14 1D1014 與上點連

依此類推，當在外業完成各點的編號（編碼）後，回到室內就可以把傳輸到計算機的各點在計算機屏幕上以展繪編碼的方式出來，再根據跑尺人員自己所走過的線路，輔以這些點號編碼，則可比較方便地把這些點連接起來。或者通過編制編碼引導文件，實現自動連線。

當完成這項工作後，再把這些圖拿到實地對照，量取實地沒有測到的各種數據，再在計算機上進行交互編緝，從而得最終的地形圖。

在數字化測圖中本人認爲對於碎部點的確定，應注意以下幾點：

1．  依比例的規則的建（構）築物只需測出三點，第四點可由計算機來完成。

2．  不規則的地貌應儘量能多測一些點，因爲在傳統測圖中，一些細小的變化可通過手工來完成，但計算機的模擬是無法比較真實的反映出這些實際地形的。

3．  對於程序中規定順序繪製的圖塊，如橋樑，廣告牌等等，最好能按其順序進行測量。

此外，還應注意以下一些事項：

1．  測圖單元的劃分，儘量以自然分界爲界，如河流、道路等等，以便於地形圖的施測，也減少了接邊的問題。

2．  能夠測量到的點儘量實測，儘量避免用皮尺（鋼尺）量取。因爲用全站儀所測量的速度遠非皮尺量取所能比的，而且精度也會高些。

3．  同一類地物（貌）應先測，以避免內業造成一些不必要的麻煩，當然，根據實地的實際情況，可作靈活的運用。同時，也方便測站上觀測人員的數字及字母輸入。

4．  測等高線時，除了測量特性線外，還應儘量多測一些加密的點，以滿足計算機建模的需要，也能更加詳盡地把映出地貌。

5、是每個單位所就解決的。特別是在測區遠離內業地點時，必須有一定的措施。

以上是本人在這些年的數字化成圖工作中的一些體會，所言有不盡之處，希望予以指正。