数字化测图的发展与应用

　　摘要：本文通过多年来的数字测图具体实践，讨论了数字测图的作业方法、外业工作的实施。经过探讨和不断的实践，对地面数字测量的工作方法进行了改进，提高了工作效率。
　　关键字：数字测图；碎部测量
　　1.引言
　　随着电子全站仪及电子计算机的普及，地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展。特别是在我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎已占据了大部分的地形图测绘市场。下面就数字成图中的几个方面谈一些个人的体会，但其中定有不尽及谬误之处，望各位老师、专家及同行能不吝赐教。
　　2.数字测图的作业方法
　　目前在我国，获得数字地图的主要方法有三种：原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。但不管哪种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。
　　2.1原图数字化
　　当一个城市（地区）需要用到数字地形图而一时因经费困难、或受到时间等原因的限制时，该方法是再适宜不过的了。它能够充分地利用现有的地形图，仅需配备计算机、数字化仪、绘图仪再配以一种数字化软件就可以开展工作，并且可以在很短的时间内获得数字的成果。如一时连购买设备的经费也难以落实，也可让具备有图纸数字化能力的测绘单位代而为之。它的工作方法有两种：手扶跟踪数字化及扫描矢量化后数字化，其中后一种要比前一种的精度高、效率高。但是，利用该方法所获得的数字地图其精度因受原图精度的影响，加上数字化过程中所产生的各种误差，因而它的精度要比原图的精度差。而且它所反映的只是白纸成图时地表上各种地物地貌，现势性不是很好。所以它仅能作为一种应急措施而非长久之计。为了可充分利用该法得到数字地图，可通过修测、补测等方法，实测一部分地物点的精确坐标，再用这些点的坐标代替原来的坐标，通过调整，可在一定的程度上提高原有图的精度。而随着地图的不断更新，实测坐标的增加，地图的精度也就会相应地得到了提高。
　　2.2航测数字成图
　　当一个地区（或测区）很大时，就可以利用航空摄影机在空中摄取地面的影像，通过外业判读，在内业建立地面的模型，通过计算机用绘图软件在模型上量测，直接获得数字地形图。随着测绘技术的发展，数字摄影测量已在我国的某一地区取得了试验性的成功，在不久的将来将会得到推广。它是通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像，内业通过专门的航测软件，在计算机上对数字影像进行像对匹配，建立地面的数字模型，再通过专用的软件来获得数字地图。可以说，这将是我们今后数字测图的一个重要发展方向。
　　该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成，它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低，不受气候及季节的限制等优点。它特别适合于城市密集地区的大面积成图。但是该方法的初期投入较大，如果一个测区较小，它的成本就显得较高。所以现在基本上由一些较大的单位来承担。
　　2.3地面数字测图
　　在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区的测绘经费比较充足，可直接采用地面数字测图的方法，该方法也称为内外业一体化数字测图，是我国目前各测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相对于邻近控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。但它所耗费的人力、物力与财力也是比较大的。在本文中主要就是谈这方面的体会。
　　3.数字测图外业工作的实施
　　3.1控制测量
　　在数字测图工作中，控制测量随着GPS技术的发展成熟及全站仪的普及，三角测量现在已基本上淡出了控制测量这个舞台。所以对大多数的人员而言，无疑大大地减轻了工作的强度。去掉了三角测量的种种枷锁的限制，取而代之的是更为灵活的GPS网及导线（网）测量。
　　现在各测绘单位所使用的电子全站仪的精度一般为6″、3＋5ppm以下，加上是电子自动读数，所以它的实际精度要较其标称精度高，相对于光学经纬仪而言，就更具优势。
　　众所周知，在传统测图中，地面点平面位置的误差受下列误差的影响：
　　1) 图根点的展绘误差M展
　　2) 测定地物点的距离误差M距
　　3) 测定地物点的方向误差M向
　　4) 地形图上地物点的刺点误差M刺
　　5) 清绘时所造成的误差M绘
　　综上所述，地形图上地物点平面位置的误差可用下式表示
　　
　　以1：1000比例尺，最大视距为100米为例，根据经验，有下表

　　而在数字测图中，因为是计算机自动展点，所以图根点与地物点的展绘误差可忽略不计，看作0。则剩下的为M距、M向。取方向中误差为标称精度的3倍极限，因为是半测回测角，所以方向的误差为6X2X3＝17″，取碎部点至测站的距离为300m，则M向＝17／206265X300＝0.024m,测距仪的标称精度取3＋5ppm。顾及测量中棱镜不到位等各项因素的影响，取经验值0.020m。则实测得的该平面点相对于图根点的误差为0.032m。
　　由上可见，在视线良好的情况下，由于全站仪相对于经纬仪测角、测距精度的提高及计算机的应用，测量碎部点的距离可以放大，图根点的密度可作相应地降低，边长可放宽至100至300米。对于支站，也可不受2站的限制，根据本人的实践，支3到4站的精度还是可以达到要求的。当然，在城市密集建筑区和通视不好的条件下，顾及以后地形图修测或工程放样的要求，图根点的密度应增加。
　　3.2碎部测量
　　数字测图中，碎部测量的主要方法为极坐标法，在实测得多数碎部点的坐标后，可利用软件中的方向交会、距离交会、十字尺测量法或量算定点等方法来取得其余各点的坐标，再辅以软件中的偏移、拷贝、延伸等功能，得到最后的图形。
　　在非电子平板数字测图中，很多单位所采用的方法为外业草图＋室内交互编缉来完成测图工作。地形测绘小组，由3人组成，一人观测，一人跑尺，另一人画草图并内业绘图。
　　
　　当然，采用以上方法，对观测及司尺人员的要求是比较高的。首先是配合要默契，这一点测完了，下一点应测什么应心灵相通；并且把全站仪照准目标。跑尺人员对于地物（貌）的综合取舍等要心中有数，并且应在跑尺前确定好跑尺的线路，尽量避免走冤枉路。
　　经本人的实践表明，利用该法测量省事、快捷、分工明确。测站上所需要的仅是照准过程，而司尺人员所需要做的仅是摆放棱镜。现在的全站仪测量一个坐标，基本上在1秒以内，有的甚至达到了0.3秒一个点。受跑尺员走路等原因的影响，测地物约30秒一个点、地貌在1分钟以内，可以说，主要的时间是从一个点到另一个点的时间，而在这么短的时间内，画草图的人员完全可以把草图画好。
　　对于碎部点的确定，就注意以下几点：
　　1. 依比例的规则的建（构）筑物只需测出三点，第四点可由计算机来完成。
　　2. 不规则的地貌应尽量能多测一些点，因为在传统测图中，一些细小的变化可通过手工来完成，但计算机的模拟是无法比较真实的反映出这些实际地形的。
　　3. 对于程序中规定顺序绘制的图块，如桥梁，广告牌等等，最好能按其顺序进行测量。
　　此外，还应注意以下一些事项：
　　1. 测图单元的划分，尽量以自然分界为界，如河流、道路等等，以便于地形图的施测，也减少了接边的问题。
　　2. 能够测量到的点尽量实测，尽量避免用皮尺（钢尺）量取。因为用全站仪所测量的速度远非皮尺量取所能比的，而且精度也会高些。
　　3. 同一类地物（貌）应先测，以避免内业造成一些不必要的麻烦，当然，根据实地的实际情况，可作灵活的运用。同时，也方便测站上观测人员的数字及字母输入。
　　4. 测等高线时，除了测量特性线外，还应尽量多测一些加密的点，以满足计算机建模的需要，也能更加详尽地把映出地貌。
　　5. 由于数字测图很多工作是在计算机上完成的，所以如何加强检核是每个单位所要解决的。特别是在测区远离内业地点时，必须有一定的措施。
　　4.结束语
　　现代测绘技术作为一种尖端高新技术存在于现代社会。数字测图技术作为这种技术的支撑技术之一，显示出越来越巨大的应用潜力。采用两人组合的地面数字测图，不仅能大大提高数字成图的效率，而且也极大的节省了人力财力。经过本院的具体实施，证明这种方法适合较小面积的数字测图。