近年来, 随着GPS和全站仪的普及, 以及测绘行业在计算机技术的不断渗入下, 已打破了传统的模拟测绘方法, 地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展数字化测图技术占领了主导地位。其成图成果数字地图具有更规范、精度高、综合应用性强等特点, 而且对于各用图单位进行规划、设计计算、综合管理等方面有极大的优越性, 较好地满足了现代测绘管理的需要。本文就数字化测图技术进行了分析。
(1) 原图数字化:利用扫描仪对现有的地形图的图纸进行扫描, 以取得扫描图, 然后通过专门的数字化软件对该扫描图进行矢量化。或通过手扶跟踪数字化仪配合成图软件 (如AUTOCAD等软件) 对现有的地形图的图纸进行数字化。不管是用扫描矢量化还是用手扶跟踪数字化仪数字化, 它们都具有充分利用历史资料无需通过外业重复采集数据, 并且可以在很短的时间内获得数字化成果。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, 跟现状有一定差距。为了可充分利用该法得到数字地图, 可通过修测、补测等方法来修正变化地物地貌, 并实测一部分地物点的精确坐标, 再用这些点的坐标比较原来的坐标, 通过图形平差来调整, 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) 地面数字测图:该方法也称为内外业一体化数字测图, 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。但它所耗费的人力、物力与财力也是比较大的。其操作模式主要为以下两种:
(1) 数字测记模式:最初由外业电子手簿记录, 同时人工配合画草图, 符号标注, 然后交由内业, 依据草图人工编辑图形文件, 自动成图。之后发展为测注模式不变, 但方式变化, 利用智能化的外业采集的软件, 不仅记录点位, 而且记录成图的全部信息, 人工键入减少, 使测记法效率更高, 数字测图也更加实用。
(2) 电子平板模式:在该阶段, 野外现场测图, 实时成图。尤其是便携机的出现, 给数字测图提供了发展机遇。它利用便携机现场读取仪器数据, 用高分辨率的显示屏作为图画, 即测即显, 外业实时成图, 实时编辑, 纠正错误, 使成图的质量与精度大大超过了白纸测图。
无论是传统的模拟测图还是数字化测图技术, 其首要任务就是选、埋点并做好首级控制点的布控和测量工作。随着现代GPS技术的发展及全站仪的普及, 传统的三角测量方法逐渐被高精度的静态GPS控制和灵活简便的导线网控制所代替。众所周知, 测绘仪器的技术提升, 全站仪在测角与测距方面对于原先的经纬仪都有很大幅度的提高, 这样在测图时所需埋设的图根点密度可大量的减少。而GPSRTK技术的发展与应用已无需进行图根点的埋设, 只需做好首级控制即可。因为GPSRTK测量时, 其基准站与流动站保持5km以上的数据通讯, 且其测量精度可达厘米级, 这对于1∶200、1∶500等大比例尺的测图都可满足其精度要求。目前所有的全站仪和GPS用来做控制测量时均可以数字的形式存储外业资料, 并通过平差软件直接计算各控制点的坐标成果, 然后通过计算机自动展点, 这样控制点的展绘完全消除了传统控制点展点和刺点所带来的人为误差。可见现代数字化测图技术在控制测量方面较传统的模拟测图既方便又精确。
目前数字化测图大体可分为2种测图方法:
(1) 电子平板数字测图, 它是利用开发商或各测绘单位所开发的测绘软件在外业现场通过电子计算机的界面来代替原先的测图平板的一种方法。其主要测量方式是采用极坐标测量法, 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。其主要的优点是实时成图, 充分发挥了原来的平板测图优势, 即测即显, 所显即所测, 直接生成地形图, 真正达到了内外业一体化;具有多种碎部测量方法;界面友好, 操作方便快捷, 简单易学。独创的一步测量法, 可以一边测图根, 一边测碎部, 最后再平差。而其缺点是大部分的测量工作都是在野外完成;所用的便携机在外业不但携带不方便且液晶显示屏在阳光下显得模糊不清, 影响了作业速度;雨天作业时便携机容易受潮损坏。
(2) 外业草图结合内业编辑。所谓的外业草图结合内业编辑其顾名思义就是在野外利用现代测绘仪器采集地形点的数据并结合手工草图, 然后内业通过计算机进行交互编辑, 从而得到最后的地形图。针对目前测绘仪器的发展, 特别是GPSRTK技术的发展已为数字测图的外业数据采集提供更为便捷的一种测图方式。它可以在很短的时间内采集大量的地形数据, 而用电子平板测图远远跟不上它采集数据的速度, 这样就利用绘制草图以适应其采集的速度。其主要的优点是能大量缩短外业工作的时间;充分利用现代测绘仪器速度快的优点;把大部分外业工作时间移到内业完成。而其缺点是需有专门的人员绘制草图, 浪费一定的人力和物力;跑点人员如果没在实地划清界线则会出现漏测或重测现象, 需把图拿到实地对照, 量取实地没有测到的各种数据;所需测的范围不好把握。
以上两种数字测图法都存在优缺点, 它们之间不是分得很开, 在生产过程中也可结合使用。各单位应根据自己的实际情况选择适合本单位的方法。
随着计算机制图的不断深入和推广, 许多测绘使用单位或业主都要求测绘部门提供数字图。数字化成图技术的使用不但可以满足使用单位或业主要求, 同时也可以使本单位的测绘技术上一台阶, 增强了测绘市场的竞争能力。
数字化成图技术的运用, 省去了手工制图中图廓整饰、展点、草绘等高线、形成铅绘图、审校、修改、清绘着墨形成初步成果、验收、修正、最终提交成果资料等十分复杂的工作流程, 使这一切工作都在计算机中进行, 在成果验收时发现问题也可在计算机中修正。节约了大量的人力、物力、财力, 避免了多工序所出现的积累误差, 缩短了成图周期, 提高了工作效率。
一幅地图, 无论是二叠系工作程度图, 还是煤炭资源分布图, 一般都要包括修饰部分, 如图框、图例;地理部分, 如城市、乡镇、河流、公路、铁路等等, 但不同的图件的地理部分的详略又有不同, 基于此, 我们在进行成图时采用了按图层存贮的方式, 把性质相同的内容保存在一个图层上, 如图框是一层, 经纬线和度数标注是一层, 城市、乡镇、河流、公路、铁路分别是一层, 这样, 当需要哪一层, 只要调入即可, 不要哪一层, 弃之即可。真是层层配合, 真正体现了图件的易用性。
数字化成图技术的应用完全避免了人为因素的影响, 可以根据规范的要求, 设置各种参数, 来控制线条的粗细、长短、字体和大小及图式规格。在计算机中也便于发现问题及时修正, 免于在图纸上刻画, 大大提高了制图的成果质量。
做各种分析和计算, 如距离量算、面积量算、容积量算、断面分析等。过去做这种工作一般都是借助于各种量算工具, 在图纸上进行量算, 然后进行各种对比和分析。现在计算机解决这些问题已取得长足进展, 但这方面的应用软件都是基于矢量图形格式。数字化成图技术的运用使得应用单位可直接在电子图上进行分析和设计。
数字化成图的优越性还体现在它比图纸资料更便于保存和归档。以往的图纸放在资料室, 经过几次的借阅就已被破坏了, 且容易发生变形, 使图纸不再准确。而数字化图可任意拷取不会出现变形。
可任意制作不同比例尺地图。平板仪测图是根据比例尺在实地一次性完成, 如比例尺不同则需野外重测;而野外数字化测图是利用野外采集的已知数据, 由内业计算出各点的平面位置和高程, 适合各种比例尺的需要。如比例尺更换, 重新设置比例尺即可, 无需野外重测, 避免了重复劳动, 缩短了成图周期。
地理信息系统 (GIS) 是在计算机软硬件支持下的与采集、存储、管理、描述及分析地球表面与空间地理分布有关的数据的空间信息系统。它已在城市规划、管理、监测、建设和决策等方面得到了广泛运用。而GIS数据的获取主要是数字化成图。
数字化测图技术的应用在我国已逐步成熟了, 以往的平板图也逐渐退出其历史舞台。随着测绘仪器的不断更新, 以及测绘软件的发展, 数字化测图技术定会走向新的高潮。
摘要：本文笔者通过数字化成图的方法、实施、优越性等方面, 对数字化测图技术进行分析, 以供同行参考。
关键词：数字化成图,电子平板数字测图,数字测记
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