【摘要】 本文闡述了數(shù)字測(cè)圖的基本原理，以傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖原理為基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和圖形及數(shù)字處理方法，實(shí)現(xiàn)地圖信息的獲取、變換、傳輸、識(shí)別、存貯、處理、顯示、編輯修改以及計(jì)算機(jī)成圖。內(nèi)容以大比例尺地面數(shù)字測(cè)圖和地圖數(shù)字化為主線，介紹了野外數(shù)據(jù)的采集及全站儀在其中的運(yùn)用，概述了采用數(shù)字化方法進(jìn)行地形測(cè)量的工作步驟及應(yīng)用數(shù)字成圖軟件對(duì)內(nèi)業(yè)成圖處理的方法。

【關(guān)鍵詞】 數(shù)字測(cè)圖 數(shù)據(jù)采集 圖形編輯

Abstract:This paper expounds the basic principle of the digital mapping which is based on the principle of the traditional database technology in paper， using digital processing method and graphics to realize the acquisition， transform， transmission and reco-gnition， storage， rocessing， display， editing and computer mapping of the map infor-mation.

隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的飛速發(fā)展，作為現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)基礎(chǔ)的數(shù)字測(cè)圖技術(shù)也呈現(xiàn)出日新月異的變化。目前，以現(xiàn)代測(cè)繪設(shè)備和計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件為主體的數(shù)字測(cè)圖技術(shù)已廣泛應(yīng)用于測(cè)繪生產(chǎn)，地形測(cè)量已從傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字測(cè)圖。

1.數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的突出特點(diǎn)之一是產(chǎn)品的數(shù)字化和專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)(如DEM、DOM等)的建立和維護(hù)

如何充分發(fā)揮數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)地生產(chǎn)數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品并對(duì)已建立的4D產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行快速更新，是攝影測(cè)量與遙感學(xué)科的一大研究熱點(diǎn)。中國(guó)幅員遼闊，獲取國(guó)家基礎(chǔ)地理信息的任務(wù)非常繁重，在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量生產(chǎn)中，比較好地使用了數(shù)字高程模型自動(dòng)生成技術(shù)，并啟動(dòng)了國(guó)家基本地形圖的自動(dòng)更新機(jī)制，明顯提高了數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量的作業(yè)效率。

中國(guó)對(duì)數(shù)字高程模型(digital elevation model， DEM)研究始于20世紀(jì)80年代，在攝影測(cè)量領(lǐng)域主要研究了DEM內(nèi)插和粗差剔除問(wèn)題，在土木工程領(lǐng)域重點(diǎn)研究了DEM的分析應(yīng)用問(wèn)題。研究成果之一是發(fā)展了約束Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)模方法，解決了顧及地形特征的高精度數(shù)字地形快速建模難題，研制了DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)工具GeoTIN和DEM數(shù)據(jù)管理與可視化應(yīng)用軟件GeoGrid。

GeoTIN提供了TIN建立、數(shù)據(jù)編輯和質(zhì)量檢查等功能，能從等高線中自動(dòng)提取地形特征點(diǎn)、優(yōu)化處理TIN中的平三角形問(wèn)題，可進(jìn)行大范圍多幅地形圖數(shù)據(jù)之間的自動(dòng)接邊、基于相鄰等高線拓?fù)潢P(guān)系的粗差探測(cè)、三維暈渲圖與等高線疊加檢查以及DEM內(nèi)插等高線與原始等高線套合檢查等。其在大規(guī)模等高線數(shù)據(jù)處理的精確度、效率和質(zhì)量控制等方面具有優(yōu)點(diǎn)，已在1:5萬(wàn)和1:1萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)生產(chǎn)、土木工程領(lǐng)域的道路設(shè)計(jì)和場(chǎng)地平整等方面中發(fā)揮了重要作用。

地形測(cè)量包括地物和地貌測(cè)量?jī)纱髢?nèi)容。傳統(tǒng)的平板儀測(cè)圖和經(jīng)緯儀(或測(cè)距經(jīng)緯儀)測(cè)圖通稱(chēng)白紙測(cè)圖，它主要采用解析法和極坐標(biāo)法，其成果為模擬式的圖解圖。但由于其成圖周期長(zhǎng)、精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等局限逐漸被淘汰。而全數(shù)字地形測(cè)圖順應(yīng)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)新潮流，利用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器(如GPS接收機(jī)、電子全站儀等)和自動(dòng)化成圖軟件，采用各種靈活的定位方法進(jìn)行以數(shù)字信息表示地圖信息的測(cè)圖工作，它的成果為模型式的數(shù)字圖。

而目前大比例尺野外數(shù)字測(cè)圖主要使用全站儀采集數(shù)據(jù)。整個(gè)工作分為兩個(gè)階段:即數(shù)據(jù)采集(控制測(cè)量、地形特征點(diǎn)采集);內(nèi)業(yè)繪圖處理(數(shù)據(jù)傳輸、圖形繪制和編輯)。

2.野外數(shù)據(jù)采集包括兩個(gè)階段，即圖根控制測(cè)量和地形特征點(diǎn)(碎部點(diǎn))采集

2.1圖根控制測(cè)量

圖根控制測(cè)量的目的是在高級(jí)地形控制測(cè)量的基礎(chǔ)上再加密一些直接供測(cè)圖使用的控制點(diǎn)，以滿足用于測(cè)繪地物地貌的測(cè)站點(diǎn)的需要。

由于采用全站儀，測(cè)站點(diǎn)到特征點(diǎn)的距離即使在500米以內(nèi)也能保證測(cè)量精度。一般以在500米以內(nèi)能測(cè)到碎部點(diǎn)為原則，選擇通視條件好的地方，圖根點(diǎn)可稀疏些;地物密集、通視困難的地方，圖根點(diǎn)可密些(相對(duì)白紙測(cè)圖時(shí)的密度)。控制測(cè)量主要使用導(dǎo)線測(cè)量，觀測(cè)結(jié)果(方向值、豎角、距離、儀器高、目標(biāo)高、點(diǎn)號(hào)等)自動(dòng)或手工輸入電子手簿，采用平差軟件進(jìn)行平差計(jì)算，各項(xiàng)限差應(yīng)在允許范圍之內(nèi)，如有不符合要求的情況，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)測(cè)或重測(cè)。

2.2碎部點(diǎn)采集

全站儀由于具有自動(dòng)記錄功能，野外采集數(shù)據(jù)的速度較快。測(cè)量人員根據(jù)事先的分工，各負(fù)其職。數(shù)字測(cè)圖要求測(cè)定所有碎部點(diǎn)的坐標(biāo)及記錄碎部點(diǎn)的繪圖信息，并記錄在全站儀的內(nèi)存中，而后傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，并利用計(jì)算機(jī)輔助成圖。但在野外數(shù)據(jù)采集中，若用全站儀測(cè)定所有的碎部點(diǎn)，不僅工作量大，而且根據(jù)實(shí)際地形無(wú)法直接測(cè)定。因而，必須靈活運(yùn)用“測(cè)、算法”結(jié)合，測(cè)定碎部點(diǎn)的坐標(biāo)。

3.內(nèi)業(yè)繪圖處理

數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)的內(nèi)業(yè)主要是計(jì)算機(jī)屏幕操作，一般采用人機(jī)交互圖形編輯技術(shù)，我們主要使用南方測(cè)繪儀器公司CASS數(shù)字測(cè)圖軟件。

3.1數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理

3.1.1 CASS數(shù)字測(cè)圖軟件的草圖法數(shù)字測(cè)圖

將外業(yè)采集數(shù)據(jù)按一定的格式傳輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)，并將數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成圖形編輯系統(tǒng)要求的格式(生成內(nèi)部碼)，即可展繪點(diǎn)號(hào)點(diǎn)位，然后根據(jù)測(cè)量草圖對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分幅處理、繪制平面圖，再進(jìn)行等高線處理，即自動(dòng)建立數(shù)字地面模型(DTN)、自動(dòng)生成等高線等。經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理后，未經(jīng)整飾的地形圖即可顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。

3.1.2CASS數(shù)字測(cè)圖軟件的電子平板法數(shù)字測(cè)圖

電子平板數(shù)字測(cè)圖的作業(yè)流程:通訊電纜安裝了CASS數(shù)字測(cè)圖軟件的筆記本電腦與測(cè)站上安置的全站儀連接，全站儀測(cè)得的碎部點(diǎn)坐標(biāo)自動(dòng)傳輸?shù)焦P記本電腦并展繪在繪圖區(qū)。

3.2圖形繪制和編輯

要完成圖形的繪制與編輯工作，主要與有關(guān)的菜單、對(duì)話框及文件打交道。繪圖人員根據(jù)測(cè)量的點(diǎn)以及勘丈的距離和繪制的草圖對(duì)數(shù)據(jù)處理后所生成的圖形數(shù)據(jù)文件進(jìn)行編輯、整理。要想得到一幅規(guī)范的地形圖，除要對(duì)數(shù)據(jù)處理后生成的“原始”圖形進(jìn)行修改、整理外，還需要加上漢字注記、高程注記，進(jìn)行圖幅和圖廓整飾，并填充各種面狀地物符號(hào)等，最后編輯后的成果即為我們所需要的地形圖。

針對(duì)電子平板法數(shù)字測(cè)圖圖形繪制和編輯，全站儀測(cè)得的碎部點(diǎn)坐標(biāo)自動(dòng)傳輸?shù)焦P記本電腦并展繪在繪圖區(qū)，完成一個(gè)地物的碎部點(diǎn)測(cè)量工作后，采用與草圖法相同的方法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)繪制地物。它是一種在野外作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)連線的成圖方法，其特點(diǎn)是野外現(xiàn)場(chǎng)直觀性強(qiáng)，“所測(cè)的數(shù)據(jù)即所得”;可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即修改。

將數(shù)字化技術(shù)引入地形測(cè)量后，實(shí)行一體化作業(yè)，大大減輕了室外作業(yè)的強(qiáng)度，縮短了成圖周期。不僅減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，而且不會(huì)損失觀測(cè)精度，與傳統(tǒng)白紙測(cè)圖相比，全數(shù)字地形測(cè)圖不僅僅是方法的改進(jìn)，更是技術(shù)本質(zhì)上的飛躍。

(作者單位: 徐少華 大連勘察測(cè)繪研究院有限公司楊興 北京住總市政工程有限責(zé)任公司)