廣東省

摘要：本文介紹了數(shù)字化成圖的三種方法，然后分析了數(shù)字化地形測量的實施過程和質(zhì)量控制方法，并討論了需要注意的有關(guān)問題。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；地形測量

數(shù)字化地形測量是從傳統(tǒng)地形測量發(fā)展過來的，從小平板、大平板再到目前的數(shù)字化，不僅反映了測繪技術(shù)的巨大進步，更體現(xiàn)了它強大的生命力和廣闊的發(fā)展前景，因為無論是城市規(guī)劃、土地管理、道路交通、城市建設(shè)、環(huán)境保護和軍事工程等大項目，還是個人出行、旅游這些日常生活應用，都能從數(shù)字化地形測量中得到非常多的幫助。地形測量主要包括控制測量、地物地貌測量兩大部分。傳統(tǒng)測量將測量成果按一定比例繪制在圖紙上，由于成圖過程中測點、紙張不可避免地受到伸縮變形等因素影響，成圖精度較低，而且勞動強度大、出圖時間長，難以適應信息化時代經(jīng)濟建設(shè)及各行各業(yè)的廣泛需求，因此數(shù)字化地形測量的出現(xiàn)，既是拜以計算機技術(shù)為核心的科學技術(shù)巨大進步所賜，更是順應了社會不斷發(fā)展而對地形測量提出的更多更高要求。那么，數(shù)字化成圖有哪些方法，數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)處理、成圖輸出又有哪些要求，本文結(jié)合實際應用進行了分析探討。

1 數(shù)字化成圖的三種方法

1.1 傳統(tǒng)測圖數(shù)字化

傳統(tǒng)測圖方法因為要將測量成果繪制在圖紙上，通稱白紙測圖。利用計算機、數(shù)字化儀、繪圖儀以及相應的數(shù)字化軟件，可將傳統(tǒng)白紙測圖成果轉(zhuǎn)化為數(shù)字化地圖。一般可采用手扶跟蹤數(shù)字化或掃描矢量化兩種方式。雖然后者較前者精度和效率高些，但這兩種數(shù)字化成果都是在原有測圖基礎(chǔ)上的再加工，精度比原圖有所降低，故而它僅是部分地區(qū)急需數(shù)字化地圖的權(quán)宜之計。但通過修測、補測等方式獲得部分重要點位的精確坐標，再替換掉經(jīng)傳統(tǒng)測圖數(shù)字化后相應點位的坐標，隨著點位更新數(shù)量不斷增加，地圖精度可以得到較大改善[1]。

1.2 航空攝影數(shù)字化

利用測區(qū)航攝像片、影像數(shù)據(jù)、航攝儀校驗文件及其相關(guān)參數(shù)以及現(xiàn)有地形圖數(shù)據(jù)，通過建立數(shù)字模型，并利用相應的成圖軟件，也可獲得數(shù)字化地形圖。由于航攝成本較高，這種方法特別適合面積較大的城市密集地區(qū)數(shù)字化成圖，如果測區(qū)較小且偏遠，數(shù)字化成圖成本太高，可采用下述地面測量數(shù)字化技術(shù)。

1.3 地面測量數(shù)字化

利用全站儀、GPS接收定位儀等設(shè)備進行地形測量，再將野外測量獲得的數(shù)據(jù)輸入到計算機中，由數(shù)字化成圖軟件進行處理、編輯和成圖，這種數(shù)字化模式就稱為地面測量數(shù)字化。目前，主流模式是采用“GPS+全站儀+計算機”的全數(shù)字化地面測量方式，也是測量精度最高的一種模式。下面主要探討地面測量數(shù)字化技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容。

2 數(shù)字化地形測量的實施過程與質(zhì)量控制

2.1 控制測量方法

控制測量包括平面控制測量和高程控制測量兩部分，隨著GPS技術(shù)與全站儀的普及，平面控制測量主要采用靜態(tài)GPS配合導線法、動態(tài)GPS（即GPS RTK）直接測量圖根點、單一導線或?qū)Ь€網(wǎng)法等，高程控制測量采用水準測量、三角高程測量、全站儀直接高差法、GPS高程擬合法等。下面以平面二級導線控制網(wǎng)、高程四等水準測量為例進行說明。

平面控制首級采用四等GPS控制點，故應先建立測區(qū)GPS控制網(wǎng)。GPS接收機分單、雙頻，單頻機價格便宜、操作攜帶方便、比較耐用，但測量精度易受電離層、對流層延遲影響，并且快速靜態(tài)和動態(tài)測量的觀測時間較長，雙頻機優(yōu)缺點正好相反。本方案采用單頻機測量，以4臺GPS接收機邊連式連接施測。每個觀測時段，設(shè)置2臺GPS機為固定站，另外2臺為流動站，然后循環(huán)移動觀測，一直測完所有點。測量時控制衛(wèi)星截止高度角≥150°，衛(wèi)星觀測數(shù)量≥4，PDOP≤6，數(shù)據(jù)采集間隔15″，對中誤差≤2mm，天線高差值≤3mm[2]。采用隨機軟件解算、平差，得到測點坐標。所有測點都以永久性標石建立。

在GPS控制點基礎(chǔ)上布設(shè)二級導線網(wǎng)。導線點位位于GPS控制點之間，連成節(jié)點網(wǎng)。運用方向觀測法，水平角觀測一測回，邊長單程觀測兩測回，邊長每測回讀數(shù)4次。測距儀精度為Ⅰ級，mD≤5mm。每個測點都進行編號、記錄與整理，以確保數(shù)據(jù)滿足限差要求。主要控制項目有驗算方位角閉合差、導線相對閉合差及測角中誤差。限差滿足要求以后，進行平差和精度評定，產(chǎn)生導線網(wǎng)的精度指標、最弱點精度數(shù)據(jù)。按照《城市測量規(guī)范》（CJJ/T 8-2011）二級導線導線全長相對閉合差≤1/10000，方位角閉合差應在″范圍內(nèi)，其中為測站數(shù)。

高程測量采用水準測量，雖然GPS高程擬合法比較便捷，但精度較差，不滿足測量要求。高程測量以已知水準點起測，通過水準觀測將平面控制點布成四等水準網(wǎng)。水準測量應采用自動安平水準儀及中絲讀數(shù)法，精度能滿足四等水準測量要求。控制i角誤差<20°，讀數(shù)方法采用中絲法，直讀距離。并以“后-前-前-后”順序進行觀測。若無固定點時，應加尺墊觀測。水準儀安置妥當后，即應精確整平圓水準器，但在觀測同一站點時，不得重復調(diào)焦，并且各測段的測站數(shù)量應為偶數(shù)。數(shù)據(jù)輸入計算機進行平差、精度評定，最后得到高程控制點數(shù)據(jù)。按照《城市測量規(guī)范》（CJJ/T 8-2011）四等水準測量閉合差精度范圍平原、丘陵地區(qū)應控制在mm范圍內(nèi)，山區(qū)控制在mm范圍內(nèi)，其中為附合路線或環(huán)線長度（km）。

2.2 碎部測量方法

碎部測量可采用動態(tài)GPS技術(shù)，但受到多種因素影響，用于大比例尺測圖時精度不易保證，采用全站儀再加上偏心觀測精度更易保證。目前，全站儀碎部測量有兩種模式，一種是數(shù)字側(cè)記模式，由全站儀采集碎部點位數(shù)據(jù)，電子手簿或PC卡記錄測點數(shù)據(jù)，室內(nèi)作業(yè)時利用采集到的數(shù)據(jù)配合外業(yè)草圖進行數(shù)字化繪圖；另一種是電子平板繪圖模式，全站儀與平板電腦或筆記本電腦組合施測，利用軟件完成繪圖，也就是邊測邊繪、一次成圖。后面一種方法應用更為便利，利用極坐標法采集到碎部大部分坐標數(shù)據(jù)后，通過軟件中的方向交會、距離交會、十字尺測量法等功能可計算出其余各點的坐標數(shù)據(jù)，再利用軟件等高線繪制功能，最后得到數(shù)字化圖。這種方法外業(yè)測量非常靈活，遇到村莊、復雜地形時不必嚴格按照順序跑點，可以就近跑點測量，即使遇到阻擋看不見跑尺員，繪圖員也可就近支站、定向，指揮跑點人員利用地形完成測量。

2.3 測繪軟件與數(shù)據(jù)處理

數(shù)字化測量及成圖的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一是選用合適的軟件。目前，相關(guān)軟件種類較多，如南方CASS系列、廣州開思、武漢瑞得RDMS系列、北京威遠圖、清華山維等。這些軟件主要基于AutoCAD平臺開發(fā)的專用測繪軟件。CASS系列特別適用于外業(yè)利用電子平板采集數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)利用軟件編輯成圖的場合。RDMS系列軟件是在GIS平臺上開發(fā)的測繪軟件，既可利用電子平板，也能利用電子手簿或全站儀內(nèi)存。其他軟件特點可查閱相關(guān)產(chǎn)品說明。

下面以CASS系列軟件說明數(shù)據(jù)處理過程。先將全站儀或電子手簿、電子平板中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C中，目前大部分成圖軟件都有這個功能，沒有也可使用專門的傳輸軟件。CASS具有展點、連線、勾繪等高線等功能，完成圖形編輯以后保存，然后打印出地形圖供外業(yè)檢查巡視。外業(yè)按照規(guī)范進行自檢，主要是查漏補缺和改錯更正。然后對地形圖進行分幅處理，如50×50分幅或40×50分幅。經(jīng)過圖廓整飾、核對無誤后，即可輸出打印。

2.4 成果檢查驗收方法

數(shù)字化地形測量成果的檢查驗收實行三級檢查、一級驗收制度[3]。三級檢查是指作業(yè)單位對測量成果進行自檢、全檢和專檢，外業(yè)記錄、平差結(jié)果、原始圖件、數(shù)字化圖等由作業(yè)組自檢，或與其他作業(yè)組進行互檢。在完成自檢的基礎(chǔ)上，由作業(yè)隊實施全檢，作業(yè)人員必須對檢查中的問題認真修改。通過全檢后，還必須進行專檢。專檢由作業(yè)單位專職質(zhì)檢人員組成的檢查組負責，組長必須由作業(yè)單位負責人親自擔任。三檢合格進入驗收階段，經(jīng)驗收通過后才能交付使用。檢查驗收內(nèi)容包括文字部分、控制測量部分、地形要素測量部分、電腦數(shù)據(jù)資料部分等，依據(jù)這些內(nèi)容進行質(zhì)量評定和計分，只有超過規(guī)定的分數(shù)才能認定為合格。

3 數(shù)字化地形測量方法應用

3.1 項目概況

某測區(qū)南北長1750m，東西最寬處約540m，面積約595297m2，標高+334m～+276m。

3.2 測量環(huán)境

采用全站儀與GPS-RTK聯(lián)合測繪地形圖。全站儀采用6″級，其固定差≤10mm，比例誤差≤5ppm。GPS-RTK測圖平面較差≤5cm，高程