郭耀林 潘志偉 劉振勝 王蘭洲 李亞沖

（1.河南省陸通測繪系統(tǒng)工程有限公司，河南 鄭州 450052；2.鄭州測維科技有限公司，河南 鄭州 450052；3.河南省尉氏縣國土資源局，河南 尉氏 475500）

1 內(nèi)外業(yè)一體數(shù)字化測圖體會介紹

1.1 測區(qū)基礎(chǔ)控制測量

測區(qū)基礎(chǔ)控制測量是測圖前的一個重要環(huán)節(jié)，它為后面的測圖提供了精確的框架。設(shè)計控制測量方案之前，我們要詳細(xì)了解已知控制點(diǎn)的情況，比如坐標(biāo)系統(tǒng)，高程系統(tǒng)，重要的是已知成果位于哪一條中央子午線。測區(qū)是否有跨兩帶的情況，或者位于本帶邊緣。因為每一個3 度帶都有自己的獨(dú)立坐標(biāo)，且離中央子午線遠(yuǎn)的地方，控制點(diǎn)的高斯投影誤差就較大。對于城市大比例尺測圖一般我們要求投影邊長誤差不超過2.5cm/km。這個相當(dāng)于城市測量規(guī)范中四等導(dǎo)線全長相對允許精度，也就是1/40 000。只有充分了解這些情況我們才能做出一個較為完善的控制和解算方案。

1.1.1 獨(dú)立坐標(biāo)系建立的幾種方法：

1.1.1.1 任意帶高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系：

這種坐標(biāo)系仍將地面觀測結(jié)果歸算至參考橢球面上，但不采用國家3 度帶統(tǒng)一的分帶方法而選擇測區(qū)中心子午線作為中央子午線，借以補(bǔ)償因?qū)崪y結(jié)果歸算至參考橢球面帶來的長度變形。不同投影帶的出現(xiàn)，是因為選擇了不同經(jīng)度的中央子午線的緣故。如果選擇合適的中央子午線的位置，使長度投影到該帶所產(chǎn)生的變形，恰好抵償這一長度投影到橢球面所產(chǎn)生的變形，此時，高斯投影面上的長度仍然和實(shí)地的長度一致。我們稱這種抵償長度變形的投影帶為“任意投影帶”［1］。

1.1.1.2 抵償投影面的3 度帶高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系：

這種坐標(biāo)系仍采用國家3 度帶高斯正形投影，但投影的高程面不用參考橢球面而另選用一高程參考面，借以補(bǔ)償因高斯投影帶來的長度變形，在這個高程參考面上，投影長度變形為零。我們知道將距離由較高的高程面化算至較低的橢球面時，長度總是減小的；將橢球面上的距離化算至高斯平面時，長度總是增加的。所以兩個投影過程對長度變形具有抵償?shù)男再|(zhì)。如果恰當(dāng)選擇橢球的半徑，使距離化算到這個橢球面上所減小的數(shù)值，恰好等于由這個橢球面化算至高斯平面所增加的數(shù)值的話，那么，高斯平面上的距離就同實(shí)地的距離一致了。這個適當(dāng)?shù)臋E球面，就稱之為“抵償高程面”。

1.1.1.3 具有高程抵償面的任意帶高斯正形投影平面直角坐標(biāo)系：

影響長度變形的因素主要有兩個，一是將實(shí)地距離化算至參考橢球面的變形，再者是將投影面上的長度投影至平面坐標(biāo)的變形。前面所述的兩種方法都是改變其中的一種長度變形而將綜合變形控制在允許的范圍之內(nèi)的。而此種方法則同時改變了兩種變形量。三種獨(dú)立坐標(biāo)系的建立方法具體操作可以參考相關(guān)文獻(xiàn)。

1.1.2 控制測量具體實(shí)施

控制測量具體實(shí)施包括選點(diǎn)埋石觀測解算，目前觀測主要采用GPS 靜態(tài)測量，GPS-RTK 和導(dǎo)線測量等方法。高程測量采用相應(yīng)等級的水準(zhǔn)或三角高程。如果測區(qū)范圍較大，宜采用靜態(tài)GPS先進(jìn)行首級控制測量，然后再采用GPS-RTK分級或跨級測量。當(dāng)然測區(qū)較小時，直接采用GPS-RTK測量亦可，前提需要架設(shè)基準(zhǔn)站后聯(lián)測不少于3個高等級控制點(diǎn)并求取準(zhǔn)確的平面轉(zhuǎn)換參數(shù)，高程擬合應(yīng)不少于4個水準(zhǔn)高程，當(dāng)殘差滿足要求時并對另外的已知點(diǎn)進(jìn)行檢核，精度滿足時就可以直接測設(shè)圖根或測圖。GPS-RTK的特點(diǎn)就是可以全天候作業(yè)，實(shí)時動態(tài)地解算出坐標(biāo)且點(diǎn)位精度高，但GPS 接收機(jī)由于會受到多路徑效應(yīng)的影響也可能出現(xiàn)粗差，因此，在選控制點(diǎn)時，應(yīng)充分考慮多路徑效應(yīng)的影響［2］。測量控制點(diǎn)時每個點(diǎn)要分兩個時段測量，兩次較差不超限時方可取平均值。

對于房產(chǎn)地籍測量，布設(shè)控制點(diǎn)時要有針對性，對于房屋密集地區(qū)，一定要布設(shè)一定量的導(dǎo)線點(diǎn)。事實(shí)上GPS-RTK相鄰控制點(diǎn)間相對位移小于0.05M的精度不一定能滿足房產(chǎn)地籍測量末級相鄰基本控制點(diǎn)的相對點(diǎn)位中誤差不超過±0.025m的要求。所以一定要布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)對這些誤差加以分配才能達(dá)到末級控制點(diǎn)的要求。導(dǎo)線布設(shè)盡量不要交叉，而應(yīng)聯(lián)成節(jié)點(diǎn)網(wǎng)加以平差。如果不這樣，在導(dǎo)線交叉附近，用兩條導(dǎo)線上的控制點(diǎn)分別測量碎部點(diǎn)時就會出現(xiàn)兩種精度，如果一個房屋用兩條導(dǎo)線的導(dǎo)線點(diǎn)去測量，這時測量出的房屋相對邊長非常容易超限。

1.2 測圖精度問題分析

在同一個測區(qū)為什么不同的作業(yè)員測出的圖精度會有較大差別呢？一是要有認(rèn)真的作業(yè)態(tài)度，經(jīng)常校正儀器并正確地維護(hù)，二是要注意測量時的細(xì)節(jié)。有時候儀器架設(shè)在一個控制點(diǎn)上，但因為定向遠(yuǎn)近的不同，從而造成碎部點(diǎn)精度有很大的差別。假設(shè)A、B兩點(diǎn)的坐標(biāo)中誤差分別為（Max，May），（Mbx，Mby），根據(jù)誤差傳播定理可以推導(dǎo)出平距Sab 的方差Ms2=M2ax+M2ay+M2bx+M2by，那么引起的定向角度誤差可以推出Δа=（M2ax+M2ay+M2bx+M2by）/Sab*ρ，所以在不考慮其他誤差的情況下，定向角度誤差與定向距離成反比。由此也可以推出碎部點(diǎn)位移的誤差公式Δs=S*TANΔа，Δа用弧度表示，可見和測量距離成正比。事實(shí)上觀測的時候還包含對點(diǎn)誤差、照準(zhǔn)誤差以及儀器自身的誤差等，所以說設(shè)測站時要用盡可能遠(yuǎn)的控制點(diǎn)去定向，采集碎部點(diǎn)的邊長盡量不大于定向邊長。這些是測圖的作業(yè)人員一定要注意的問題。由于地球曲率半徑和大氣折光差的影響，距離越遠(yuǎn)三角高程的誤差也越大。綜合考慮，對于精度要求高的測量（例如：房產(chǎn)、地籍測量），測區(qū)應(yīng)合理布設(shè)導(dǎo)線點(diǎn)，儀器的水準(zhǔn)管軸和垂直軸的誤差、2C和i角，對點(diǎn)器的誤差應(yīng)校正到最佳狀態(tài)，實(shí)踐證明只有這樣才能測出精度優(yōu)良的成果。

1.3 數(shù)據(jù)采集與編輯

1.3.1 數(shù)據(jù)采集組織形式

內(nèi)外業(yè)一體數(shù)字化測圖主要使用的是全站電子速測儀，根據(jù)所搭配使用的硬件不同分為3種方式：

1.3.1.1 全站儀+便攜式計算機(jī)或掌上電腦（PDA）+測圖軟件：這種方法就是實(shí)時采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C(jī)，利用繪圖軟件現(xiàn)場編輯成圖，具有直觀不易出錯的優(yōu)點(diǎn)，不足之處就是人員配置多，外業(yè)效率低。

1.3.1.2 全站儀+電子記錄簿或儀器自配內(nèi)存+測圖軟件：此種作業(yè)方式有兩種，就是草圖法和野外編碼法。采用何種方式應(yīng)根據(jù)各單位情況而異。這兩種方式相比較而言各有利弊。

1.3.1.3 草圖法：因為繪草圖的速度總是比測碎部點(diǎn)快，也省卻了和觀測者不停交流碎部點(diǎn)屬性，所以外業(yè)比較快。這種方法最關(guān)鍵的是一定要保證草圖點(diǎn)號和儀器點(diǎn)號一一對應(yīng)的關(guān)系，只要草圖在，內(nèi)業(yè)編圖隨時可以進(jìn)行。編碼法有不少單位在用，因為這種方法兩個人就可以成為一個作業(yè)組，但是對兩個人的作業(yè)水平都要求很高，都要熟悉地形地物要素和編碼的內(nèi)在關(guān)系，且司鏡員立尺要有規(guī)律，否則雙方要不停地交流而改變編碼屬性，當(dāng)然這樣也會造成司鏡員多走路的情況，所以說這種方法外業(yè)效率較低。內(nèi)業(yè)成圖時只需把編碼和坐標(biāo)文件導(dǎo)入利用軟件并加一定的人工干預(yù)即可成圖，節(jié)省內(nèi)業(yè)量。不過這種方法成圖錯連漏連較多，沒有草圖法直觀，需要外業(yè)重新調(diào)繪再加以更改，因此總的工作量要大于草圖法。

圖1 正確坐標(biāo)

圖2 第一種成圖方案

圖3 第二種成圖方案

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1.3.2 內(nèi)外業(yè)一體數(shù)字化測圖內(nèi)業(yè)的編輯處理

根據(jù)外業(yè)采集的數(shù)據(jù)用不同的編輯方法會產(chǎn)生不同的效果，進(jìn)而影響到成圖的精度。根據(jù)下圖證明一下：左邊圖1 顯示的是此房屋各個房角點(diǎn)的正確坐標(biāo)。圖2 和圖3 的1、2、3、4 是用同一種方法所采集的房屋角點(diǎn)坐標(biāo)。（A 、B）、（a、b）是兩個未測到的點(diǎn)。圖2（第一種成圖方案）是用3 連接3、4，然后利用軟件微導(dǎo)線功能隔一個點(diǎn)連接2，而后隔點(diǎn)閉合。圖3（第二種成圖方案）是用3連接1，然后利用軟件微導(dǎo)線功能隔一個點(diǎn)連接2，而后隔點(diǎn)閉合。通過查詢兩種方案所解算出的A、B坐標(biāo)和正確坐標(biāo)比對，可以發(fā)現(xiàn)方案1的成圖精度要高于方案2的成圖精度。為什么采集相同的點(diǎn)相同的坐標(biāo)不同的人成圖精度不同呢，分析方案1可知A 是有3-4作為微導(dǎo)線的起算邊計算所得，同理方案2的a是有3-1作為微導(dǎo)線的起算邊計算所得，3-4 的邊長遠(yuǎn)大于3-1 的邊長，這和外業(yè)采集碎部點(diǎn)設(shè)站需用長邊定向道理相同，由此可知無論內(nèi)外業(yè)、內(nèi)業(yè)成圖或者是外業(yè)控制測量碎部點(diǎn)，許多理論相通，要靈活結(jié)合。所以說內(nèi)業(yè)成圖連圖不是隨意的，這對于初學(xué)繪圖者一定要特別注意。

從以上表格數(shù)據(jù)、圖形可以分析出第一種方案位移精度要優(yōu)于第二種，這也說明了測量中短邊不宜推算長邊內(nèi)外業(yè)同樣適用。但是利用微導(dǎo)線隔點(diǎn)相連方法只適用于直角房屋，但是由于個人自建房屋很少有經(jīng)過嚴(yán)格的放線，所以房屋形狀多是非嚴(yán)格的直角房屋。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗，對于未測到的點(diǎn)，一般采取用平行線相交的方法解析出待定點(diǎn)位較為合適，事實(shí)上這也是較為可靠的方法。而對于不規(guī)則房屋、構(gòu)筑物的坐標(biāo)就只能逐點(diǎn)測量或者用距離邊長交會法解析出待定點(diǎn)的坐標(biāo)。

2 結(jié)語

本文結(jié)合目前數(shù)字測圖的情況，分析了幾種測圖方法和獨(dú)立坐標(biāo)系的建立方案以及不同作業(yè)區(qū)（困難程度不同時）的作業(yè)方案的處理，重點(diǎn)分析了大比例尺測圖中一些容易忽略的細(xì)節(jié)和全野外數(shù)字化測圖內(nèi)外業(yè)需要注意的事項與解決方法。

［1］劉長星.建立獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)的研究［J］.測繪技術(shù)裝備，2002（1）：22-24，36.

［2］袁修孝，李德仁.GPS 輔助空中三角測量［J］.武漢大學(xué)學(xué)報（信息學(xué)版），2013，37（11）：1289-1293.