浅谈数字化测图工作

浅谈数字化测图工作

【关键词】　用户化、制图数据、GIS数据、数字化、准确性、高精度

1、引言

多年以来，地形图、地籍图测量一直沿用传统的平板仪作业方法。这种方法野外时间长、工作量大、精度低、成本高，对工程进度、工程质量以及经济效益等都有不同程度的影响。近几年来，随着电子全站仪和电子计算机的普及，地形图的成图方法正在逐步地由传统的平板仪测绘成图向数字化测绘成图方向发展，在工程建设、城镇规划、地籍与房产管理等方面均要求所用的地形图（或地籍图）是全野外数字化测图或成图数字化的趋势越来越明显，数字化测图几乎已经占据了大部分的地形图测绘市场。目前，数字化测图已广泛应用于各个测绘领域，它具有精度高、时间短、操作简便易学等优点，简化了传统的作业方法，大大缩短了作业时间，减少了野外劳动强度，对于提高作业速度和成果精度具有重要意义，其高度灵活、自动化程度高等优点，是传统的作业方法无法比拟的。

2、作业方法

目前在我国，获得数字地图的主要方法有三种：原有图纸地形图数字化、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、原有图纸地形图数字化

原有图纸地形图的数字化是利用计算机、数字化仪、绘图仪再配以一种数字化软件对原有图纸地形图进行图纸数字化，这是在短时间内获得数字化成果图的一种方法。

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。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。

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。

2.3、地面数字化测图

地面数字化测图也称为内外业一体化数字化测图，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。在本文中主要就这方面探讨一下。

3、测绘软件的选择

对于一个测绘单位而言，数字化测图的一个重要问题是选择好适合于本单位使用的绘图软件。因为往往地这个单位用起来很好的软件，到了别的单位却不一定适用，所以每个单位对于软件的选择问题应具体问题具体分析，不能人云亦云。衡量一个成图软件的标准，首先要看该软件是否适合本单位的实际情况；二要看其可操作性，是否界面友好，简便易学等等；三要看其的提供的功能是否适合于本单位；四要看该软件与其他软件的兼容性。

现在市场上的测绘软件有许多种，对于已经熟悉AUTO CAD的用户而言，南方CASS系列数字化地形地籍成图系统可以说是一个不错的选择，因为它们是基于AUTO CAD2000平台以上版本开发的，其主要特色是面向GIS，彻底打通了数字化成图系统与GIS的接口。AUTO CAD的所有功能它都可以用，而AUTO CAD则是世界上大家所共认的绘图平台，其编辑功能非常强大，而且界面友好，便于操作。

CASS系列提供了“内外业一体化成图”、“电子平板成图”、“原图数字化成图”等多种成图作业模式。在AUTO CAD2000的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外，还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能。对于哪些既想用电子平板方式作业，又能在室内编辑成图的单位而言，CASS系列是一种合适的成图系统。

4、数字测图外业工作的实施

4.1、控制测量

在数字测图工作中，控制测量的工作与传统的控制测量相比，应该更简便，当然，在新的规范中，对这一方面的要求没有多大的改动，但根据本人的实际工作经验及积累，有一些限制条件是可以放宽的，特别是图根控制。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刺M绘

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

M物＝

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6X 2X3＝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，在通视良好的条件下，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，也可不受不超过3个支站的限制，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。

4.2、碎部测量

数字化测图中，碎部测量的主要方法为坐标法，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。内业成图有两种作业流程：草图法和简码法。

4.2.1、“草图法”工作模式

“草图法”工作模式又可以称为“无码”模式，要求外业工作时，除了测量员和跑尺员之外，还要安排一名绘草图的人员，在跑尺员跑尺时，绘图员要标注出所测地物的属性信息并记下所测点的点号，在测量过程中，测站和绘图员之间需要及时联系，以确保草图上标注的点号与全站仪（或电子手簿）中所记录的点号一致，而在测量每一个碎步点时不用在全站仪（或电子手簿）中输入地物编码。

“草图法”工作模式在内业工作中，根据作业方式的不同，分为“点号定位”、“坐标定位”、“编码引导”几种方法。主要是利用外业测量数据和草图在计算机上利用成图软件交互编辑成图。

4.2.2、“简码法”工作模式

此种方法是利用带简码编码格式的坐标数据文件自动绘图方式，与“草图法”工作模式所不同的是在外业测量中，每测一个地物点时都要在全站仪（或电子手簿）中输入地物的编码，用户可以根据需要定制需要的野外操作简码。

在点号的编码方式中，一般可以采取6至7位，为（0至9）（XX）（XXX），第一位为连接关系，如0表示独立点，不与前面的其它点发生联系；1与前面的点为同一地物（貌），与前点连；2表示与前一点为隔一点连关系；3表示有三个方向，4表示该地物（貌）到此结束；5曲线连；等等，各单位与自行约定。第二到第三位为地物（貌）的代码，如2层砖房为F2，简易房为F0，在建房为FJ，围墙为WQ，加固陡坎为K2，不加固陡坎为K1，高压线为D2，输电线为D1，通讯线为D3，地类界为DL等等。最后三位为全站仪的自动增加的点号，采用以上编码方法所得到的各点的点号编码举例如下：

点号 编码 备注 点号 编码 备注

1 0F3001 砖3开始 15 0DL015 地类界开始

2 1F3002 与上点连 16 1DL016 与上点连

3 1F3003 与上点连 17 1DL017 与上点连

4 1FY004 砖3的阳台 18 4DL018 与上点连

5 0F2005 砖2开始 19 0K1019 不加固陡坎开始

6 1F2006 与上点连 20 1K1020 与上点连

7 1F2007 与上点连 21 3KT021 与上点连，有一稻田方向

8 0F0008 简易房开始 22 3KT022 与上点连，有一稻田方向

9 1F0009 与上点连 23 4K1023 不加固陡坎结束

10 1F0010 与上点连 24 0K2024 加固陡坎开始

11 0D1011 低压线开始 25 3KT025 与上点连，有一稻田方向

12 1D1012 与上点连 26 3KT026 与上点连，有一稻田方向

13 1D1013 与上点连 27 4K2027 加固陡坎结束

14 1D1014 与上点连

依此类推，当在外业完成各点的编号（编码）后，回到室内就可以把传输到计算机的各点在计算机屏幕上以展绘编码的方式出来，再根据跑尺人员自己所走过的线路，辅以这些点号编码，则可比较方便地把这些点连接起来。或者通过编制编码引导文件，实现自动连线。

当完成这项工作后，再把这些图拿到实地对照，量取实地没有测到的各种数据，再在计算机上进行交互编缉，从而得最终的地形图。

在数字化测图中本人认为对于碎部点的确定，应注意以下几点：

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、是每个单位所就解决的。特别是在测区远离内业地点时，必须有一定的措施。

以上是本人在这些年的数字化成图工作中的一些体会，所言有不尽之处，希望予以指正。