張　健

摘要：數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是伴隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測(cè)量?jī)x器的智能化而興起的一門(mén)新興的測(cè)繪技術(shù)。數(shù)字中國(guó)、數(shù)字城市等概念的提出以及相關(guān)數(shù)字化工程的啟動(dòng),特別是全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、攝影測(cè)量與遙感(RS)以及數(shù)字化測(cè)繪和地面測(cè)量先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,使工程測(cè)量的手段和方法產(chǎn)生了深刻的變化。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)化測(cè)繪；測(cè)量

工程測(cè)量的服務(wù)領(lǐng)域也相應(yīng)進(jìn)一步延伸，而且正朝著測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和數(shù)字化方向發(fā)展。

1 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

它可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬，在屏幕上直觀生動(dòng)地(分層)反映出地形、地貌特征以及地籍要素，而且一目了然，基本上改變和彌補(bǔ)了傳統(tǒng)產(chǎn)品線條、符號(hào)和數(shù)字、文字等綜合包羅，非具一定專業(yè)知識(shí)才能讀懂的缺陷。

數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品在使用、維護(hù)和更新上具有方便快捷的特性，能夠隨時(shí)保持產(chǎn)品信息的現(xiàn)勢(shì)性，可以隨時(shí)補(bǔ)充修改，隨時(shí)出新圖提供使用。

根據(jù)不同用戶的需要，可以對(duì)產(chǎn)品的各種要素進(jìn)行數(shù)據(jù)再加工，得到不同用途的圖件，而且還可以隨意對(duì)圖形進(jìn)行拼接、縮放，用途更廣泛。

利用數(shù)字化(地形、地籍)測(cè)繪成果，作為底圖，可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行各種規(guī)劃與設(shè)計(jì)(如土地資源開(kāi)發(fā)規(guī)劃和城市道路網(wǎng)的設(shè)計(jì)等)，可方便地進(jìn)行許多方案的設(shè)計(jì)與比較，對(duì)各種要素的統(tǒng)計(jì)、匯總、疊加、分析也方便、準(zhǔn)確。在計(jì)算機(jī)的幫助下，大大提高了測(cè)繪生產(chǎn)作業(yè)的自動(dòng)化、科學(xué)化、規(guī)范化程度，數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品的應(yīng)用水平也將達(dá)到新的高度。

2 數(shù)字化測(cè)繪中作業(yè)模式的選擇問(wèn)題

數(shù)字化測(cè)繪設(shè)備是全站儀加電子手簿或電子平板，作業(yè)分為編碼方法和無(wú)碼方法。編碼方法在記錄測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)必須按碎部點(diǎn)的類型及相互間幾何關(guān)系輸入特征編碼，作業(yè)員不僅要熟記編碼，為正確輸入編碼，測(cè)站與棱鏡間還需要較多有關(guān)測(cè)點(diǎn)的信息交流，因此作業(yè)速度慢。尤其當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜、通視困難、對(duì)一個(gè)地物的測(cè)量是不連續(xù)的，甚至要經(jīng)過(guò)幾個(gè)測(cè)站的觀測(cè)才能完成時(shí)，作業(yè)難度大，出錯(cuò)機(jī)會(huì)多。無(wú)碼作業(yè)則不需輸入任何編碼，代之以繪制草圖記錄所測(cè)點(diǎn)位及相鄰關(guān)系。測(cè)站與棱鏡間聯(lián)絡(luò)較少，測(cè)站照準(zhǔn)目標(biāo)操作電子手簿驅(qū)動(dòng)全站儀測(cè)取數(shù)據(jù)后，只需向棱鏡處作業(yè)員報(bào)告碎部點(diǎn)號(hào)而已。具有平板測(cè)圖知識(shí)的作業(yè)員隨棱鏡現(xiàn)場(chǎng)繪制草圖，輕松且不易出錯(cuò)。測(cè)圖工作實(shí)際上主要在棱鏡處進(jìn)行，測(cè)站觀測(cè)速度很快，一臺(tái)全站儀可觀測(cè)2~3個(gè)棱鏡，相當(dāng)2~3個(gè)圖板的平板測(cè)圖。所以無(wú)碼作業(yè)方法更容易為測(cè)量人員所接受。數(shù)字化測(cè)繪記錄設(shè)備過(guò)去以電子手簿為主，但目前有關(guān)電子平板的介紹、報(bào)道較多。所謂內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)方法，即利用電子平板(便攜機(jī))在野外實(shí)現(xiàn)碎部點(diǎn)展繪成圖被描繪成最先進(jìn)的方法。但實(shí)際上若電子平板與全站儀聯(lián)機(jī)則由于通視不一定好，加之?dāng)?shù)字化測(cè)圖測(cè)程較遠(yuǎn)，繪圖員在電子平板上編輯繪圖很困難。若靠遠(yuǎn)距離觀察輔之以鏡站作業(yè)員的描述來(lái)繪圖，則不僅對(duì)電子平板繪圖員的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)要求較高，且既慢又容易出錯(cuò)。就這一點(diǎn)而言，類似傳統(tǒng)的平板測(cè)圖的作業(yè)方法，不同之處僅在于不需展點(diǎn)、計(jì)算機(jī)編輯代替手工繪圖而已。為解決這一問(wèn)題，市場(chǎng)上推出了遙控電子平板。雖然采用遙控平板可使繪圖員隨棱鏡現(xiàn)場(chǎng)繪圖，但設(shè)備投資遠(yuǎn)高于電子手簿。野外作業(yè)速度也低于電子手簿加草圖方法。

3 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 數(shù)字測(cè)圖的主要內(nèi)容

3.1.1 原圖數(shù)字化

當(dāng)一個(gè)地區(qū)需要用到數(shù)字地形圖而一時(shí)因經(jīng)費(fèi)困難或受到時(shí)間等原因的限制時(shí)，該方法是最適宜的。它能夠充分利用現(xiàn)有的地形圖，僅需配備計(jì)算機(jī)、數(shù)字化儀或掃描儀、繪圖儀再配以數(shù)字化軟件就可以開(kāi)展工作，并且可以在很短的時(shí)間內(nèi)獲得數(shù)字化成果。它的工作方法有兩種:手扶跟蹤數(shù)字化及掃描矢量化，其中后一種的精度、效率更高。但是，利用該方法所獲得的數(shù)字地圖其精度因受原圖精度的影響，加上數(shù)字化過(guò)程中所產(chǎn)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(shí)地表上各種地物地貌，現(xiàn)時(shí)性不是很好。所以它僅能作為一種應(yīng)急措施而非長(zhǎng)久之計(jì)。為了充分利用該法得到數(shù)字地圖，可通過(guò)修測(cè)、補(bǔ)測(cè)等方法，實(shí)測(cè)一部分地物點(diǎn)的精確坐標(biāo)，再用這些點(diǎn)的坐標(biāo)代替原來(lái)的坐標(biāo)，通過(guò)調(diào)整，可在一定程度上提高原圖的精度。而隨著地圖的不斷更新，實(shí)測(cè)坐標(biāo)的增加，地圖的精度也就會(huì)相應(yīng)地得到提高。

3.1.2 地面數(shù)字測(cè)圖

在沒(méi)有合乎要求的大比例尺地圖的地區(qū)，可直接采用地面數(shù)字測(cè)圖的方法，該方法也稱為內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測(cè)圖，是我國(guó)目前各測(cè)繪單位用得最多的數(shù)字測(cè)圖方法。采用該方法所得到的數(shù)字地圖的特點(diǎn)是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相對(duì)于鄰近控制點(diǎn)的精度控制在5cm內(nèi)是可以做到的。

3.1.3 航測(cè)數(shù)字成圖

當(dāng)一個(gè)地區(qū)(或測(cè)區(qū))很大時(shí)，可以利用航空攝影機(jī)在空中攝取地面的影像，通過(guò)外業(yè)判讀，在內(nèi)業(yè)建立地面的模型，通過(guò)計(jì)算機(jī)用繪圖軟件在模型上量測(cè)，直接獲得數(shù)字地形圖。隨著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量已在我國(guó)部分地區(qū)取得成功，不久將會(huì)得到推廣。它是通過(guò)在空中利用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所獲得的數(shù)字影像，內(nèi)業(yè)通過(guò)專門(mén)的航測(cè)軟件，在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行像對(duì)匹配，建立地面的數(shù)字模型，再通過(guò)專用的軟件來(lái)獲得數(shù)字地圖?？梢哉f(shuō)，這將是今后數(shù)字測(cè)圖的一個(gè)重要發(fā)展方向。該方法的特點(diǎn)是可將大量的外業(yè)測(cè)量工作移到室內(nèi)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(jié)的限制等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于城市及大測(cè)區(qū)的大面積成圖。

3.2 數(shù)字測(cè)圖在地籍測(cè)量中的應(yīng)用

隨著國(guó)家小城鎮(zhèn)建設(shè)步伐的加快，城鎮(zhèn)地籍測(cè)量工作在全國(guó)范圍內(nèi)展開(kāi)，各地對(duì)地籍圖的需求將急劇膨脹。地籍測(cè)量的目的是為了全面澄清城鎮(zhèn)土地的屬性、位置、面積、用途、經(jīng)濟(jì)價(jià)值及相互之間的關(guān)系，為建立全國(guó)土地管理信息系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。隨著高新測(cè)繪技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。較之傳統(tǒng)的大(小)平板儀(地形、地籍)測(cè)繪技術(shù)，數(shù)字化測(cè)繪可以讓測(cè)繪產(chǎn)品更加多樣化，技術(shù)含量和應(yīng)用水平更高，產(chǎn)品的使用與維護(hù)更加方便、快捷、直觀，與傳統(tǒng)的測(cè)繪產(chǎn)品(地形、地籍圖件)相比，數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品具有明顯的優(yōu)越性。

4 數(shù)字測(cè)繪在數(shù)字地球中的應(yīng)用

簡(jiǎn)言之，數(shù)字地球就是把經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展方方面面的信息，加載于一個(gè)統(tǒng)一的地理坐標(biāo)框架中按數(shù)字的形式存貯于計(jì)算機(jī)，任何機(jī)構(gòu)或個(gè)人均可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，足不出戶便獲取所需的信息做到"秀才不出門(mén)，全知天下事"。數(shù)字地球是一個(gè)十分龐大的系統(tǒng)工程，技術(shù)復(fù)雜，涉及部門(mén)多，沒(méi)有任何一個(gè)部門(mén)或團(tuán)體能單獨(dú)承擔(dān)，它需要地球科學(xué)、信息科學(xué)、空間技術(shù)和眾多應(yīng)用部門(mén)的配合。測(cè)繪作為地學(xué)和信息學(xué)的重要組成部分，在國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中具有不可替代的地位，空間基礎(chǔ)信息的獲取、處理，向信息高速公路提供內(nèi)容豐富、形式多樣的信息貨物等工作已歷史地落在測(cè)繪工作者肩上?？梢哉f(shuō)，數(shù)字地球始于測(cè)繪。我國(guó)測(cè)繪部門(mén)從20世紀(jì)八十年代初期開(kāi)始，對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模的數(shù)字化改造。傳統(tǒng)的光學(xué)定位技術(shù)已被光電技術(shù)、GPS技術(shù)所取代，傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖已被數(shù)字測(cè)圖和地理信息系統(tǒng)所取代，以地面測(cè)量為主向以衛(wèi)星定位(GPS)、衛(wèi)星遙感(RS)測(cè)繪等高技術(shù)為主的對(duì)地觀測(cè)方面轉(zhuǎn)變，被動(dòng)的靜態(tài)測(cè)量向動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)測(cè)量方面轉(zhuǎn)變"測(cè)繪部門(mén)在數(shù)字地球基礎(chǔ)框架建設(shè)方面做了大量工作，主要包括:建立了全國(guó)A級(jí)、B級(jí)GPS網(wǎng)；完成了全國(guó)1：100萬(wàn)、1：25萬(wàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)施；建立了國(guó)情和省情綜合地理信息系統(tǒng)；研制成功了從遙感立體影像自動(dòng)建立數(shù)字地面模型的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)；研制成功了數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字柵格圖(DRG)等"4D"產(chǎn)品生產(chǎn)線。數(shù)字地球的雛形已經(jīng)形成。

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