大比例尺數(shù)字化測圖綜述摘要：數(shù)字測圖技術(shù)迅速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于測繪生產(chǎn)中，地形測量已從白紙測圖轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字測圖。隨著科學(xué)技術(shù)的進步和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展及其向各領(lǐng)域的滲透，以及電子全站儀、GPS-RTK技術(shù)等先進測量儀器和技術(shù)的廣泛應(yīng)用，地形測量向自動化和數(shù)字化方向發(fā)展的同時也提高了測圖的精度、工作和經(jīng)濟效益，以及減少了勞動的成本。本文大致的介紹了現(xiàn)代測繪科學(xué)技術(shù)向數(shù)字化、自動化、智能化方向發(fā)展的趨勢，適應(yīng)了當(dāng)前測繪工程專業(yè)教學(xué)改革的需要。關(guān)鍵詞：大比例尺測圖GPS-RTK1數(shù)字化測圖概述1.1數(shù)字化測圖的基本概念數(shù)字測圖實質(zhì)上是一種全解析機助測圖方法，在地形測量發(fā)展過程中這是一次根本性的技術(shù)變革。這種變革主要表現(xiàn)在：圖解法測圖的最終成果是地形圖，圖紙是地形信息的唯一載體；數(shù)字測圖地形信息的載體是計算機的存儲介質(zhì)，其提交的成果是可供計算機處理、遠(yuǎn)距離傳輸、多方共享的數(shù)字地形圖數(shù)據(jù)文件，通過數(shù)控繪圖儀可輸出地形圖。廣義的數(shù)字化測圖包括：利用全站儀或其他測量儀器進行野外數(shù)字化測圖；利用數(shù)字化儀對紙質(zhì)地形圖的數(shù)字化；利用航攝、遙感像片進行數(shù)字化測圖等技術(shù)。利用上述技術(shù)將采集到的地形數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C，由數(shù)字成圖軟件進行數(shù)據(jù)處理，經(jīng)過編輯、圖形處理，生成數(shù)字地形圖。1.2數(shù)字化測圖的基本思想數(shù)字測圖基本思想是:數(shù)字化測圖就是將采集的各種有關(guān)的地物和地貌信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式,通過數(shù)據(jù)接口傳輸給計算機進行處理,得到內(nèi)容豐富的電子地圖,需要時由電子計算機的圖形輸出設(shè)備(如顯示器、繪圖儀)繪出地形圖或各種專題地圖。數(shù)字化測圖的運行示意圖數(shù)據(jù)采集點位信息特征信息數(shù)據(jù)傳輸、繪草圖數(shù)據(jù)處理、地物模型、地貌模型、屏幕編輯、繪圖文件存盤地圖。1.3數(shù)字化測圖的作業(yè)流程在實際數(shù)字測圖中，根據(jù)作業(yè)任務(wù)的要求，確定相應(yīng)的控制精度，并且制定相關(guān)的技術(shù)方案，對整個作業(yè)過程作整體的部署，然后實施作業(yè)。作業(yè)流程如下：實地踏勘，選擇控制點。控制點包括首級控制和圖根控制，在選擇首級控制點時，應(yīng)考慮以后作業(yè)的要求，要保證至少兩點通視，以便作為圖根導(dǎo)線的起算數(shù)據(jù)。使用GPS進行首級控制作業(yè)，建立GPS首級控制網(wǎng)。進行控制和數(shù)據(jù)采集一體化作業(yè)。在進行圖根控制測量的同時，進行碎部的采集。采集數(shù)據(jù)一定要以測量原始數(shù)據(jù)存儲。包含測站點、定向點、儀器高、棱鏡高、控制點編號、碎部點點號、水平角、豎直角、距離等。數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)處理。野外數(shù)據(jù)采集完成后，進行數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)整理，使控制點數(shù)據(jù)和碎部點分離，然后對控制點數(shù)據(jù)進行平差解算，利用解算結(jié)果進行碎部點數(shù)據(jù)處理，然后進行數(shù)字化成圖。編輯修改和輸出管理。[1]數(shù)字測圖系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出三部分組成，主要流程為：地形圖采集、數(shù)據(jù)處理與采集、成果與圖形輸出。[2]2GPS-RTK技術(shù)概述2.1GPS-RTK技術(shù)在數(shù)字化測圖中的優(yōu)勢GPS-RTK技術(shù)具有精度高、效率高、易操作等特點，但缺乏一個高精度的大地水準(zhǔn)面模型，使RTK用來測高受到一定的限制，所以一般用于地面平緩地區(qū)[3]。RTK的技術(shù)原理是：RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測值的實時動態(tài)定位技術(shù)。在RTK作業(yè)模式下，基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測值和測站坐標(biāo)信息一起傳送給流動站。流動站不僅通過數(shù)據(jù)鏈接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要采集GPS觀測數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測值進行實時處理，用戶輸入相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和投影參數(shù)，可以實時得到精度達到厘米級的定位結(jié)果。GPS-RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。[4]RTK進行數(shù)字化成圖的基本流程和主要經(jīng)驗。要點包括：RTK測量的基本流程為：外業(yè)控制測量；碎部測量；數(shù)字化成圖。其中碎部測量有兩種方式：RTK與全站儀組合測量碎部點；RTK測量碎部點。每一臺儀器最好配備兩名繪圖員，兩名繪圖員輪流進行外業(yè)繪制草圖和內(nèi)業(yè)數(shù)字化成圖，即每人作一天外業(yè)草圖繪制,接著進行一天內(nèi)業(yè)數(shù)字化繪圖。對于連續(xù)地形，盡量采用線模式，以便提高作業(yè)速度。RTK測量結(jié)果可以利用Excel軟件進行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換。在RTK測量過程中,需要注意測量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。[5]2.2GPS-RTK技術(shù)的可靠性RTK技術(shù)廣泛應(yīng)用于平面位置的測量，但在測高方面的運用尚不成熟。以下是作業(yè)過程中總結(jié)出來的幾點需要注意的地方：基準(zhǔn)站及流動站儀器的天線高要十分精確地量取，這是影響RTK精度的一個十分重要的因素。必須保證用來求轉(zhuǎn)化參數(shù)的已知點具有準(zhǔn)確的坐標(biāo)成果，尤其要注意高稷精度。為避篼因人為及其他因素造成的錯誤，保證測量成果準(zhǔn)確性．，必須做到每天作業(yè)前、作業(yè)中、作業(yè)后都到已知點上做比測，每次更換基準(zhǔn)站，更換轉(zhuǎn)換參數(shù)時都進行比測。比測數(shù)據(jù)越全面、次數(shù)越多，越能說明測量成果的可靠性。如果測區(qū)面積較大，可以根據(jù)靜態(tài)網(wǎng)的網(wǎng)形特點及水準(zhǔn)點分布情況對測區(qū)進行分割，求得局部轉(zhuǎn)換參數(shù)，提高轉(zhuǎn)換精度。采用這種做法的時候要特別注意相鄰測區(qū)結(jié)合帶內(nèi)的成果比測。影響GPS-RTK的可靠性因素主要有：系統(tǒng)誤差、RTK設(shè)備質(zhì)量的好壞、測量環(huán)境、工作人員造成的失誤、技術(shù)方案的選擇、轉(zhuǎn)換參數(shù)的誤差。[4]2.3基本流程利用GPS-RTK進行數(shù)字化測圖的基本流程包括外業(yè)數(shù)據(jù)采集和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理兩大步驟。外業(yè)數(shù)據(jù)采集主要包括控制點測量和碎部點測量,其中碎部點測量有兩種方式:(1)先利用RTK測量圖根控制點,再利用全站儀進行碎部點測量；(2)直接利用RTK進行碎部點測量。內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理主要包括GPS控制測量數(shù)據(jù)處理、GPS-RTK數(shù)據(jù)編輯與整理和利用CASS軟件進行數(shù)字化成圖等。[5]3航測在數(shù)字化測圖中的優(yōu)勢航測，即航空勘測，是指利用空中技術(shù)克服種種不利地形條件和氣象條件的限制，在高寒地區(qū)、陡峭山區(qū)、原始森林和沼澤湖泊等人員難以到達的地區(qū)進行地質(zhì)調(diào)查的方法。在測量中，航測數(shù)字化測圖與全野外測圖相比有著更大的優(yōu)越性。因此傳統(tǒng)的白紙測圖方法和航測方法已經(jīng)逐漸被全野外數(shù)字化測圖和航測數(shù)字化測圖等先進科學(xué)的測量方法所替代。傳統(tǒng)的白紙測圖和傳統(tǒng)的航測成圖有以下不足之處：外業(yè)工作時間太長，勞動強度較大，作業(yè)效率低；隨著溫度、濕度的變化和時間的推移，由于圖紙變形、污染、破損等原因，會在外業(yè)測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成圖的過程中精度降低；圖紙所載的信息非常有限。一紙之圖很難滿足人們對地面上詳細(xì)信息需要，而且當(dāng)測圖比例尺變小時，必須相應(yīng)簡略地圖上的信息量；紙圖的運輸、保存工作量大，成本高，也難以管理；圖紙的更新、修改很不方便。[6]在測量中航測具有以下優(yōu)勢：勞動強度小，自動化強度高、精度高、信息量大、信息存貯、傳遞方便、便于成果更新、能滿足各種不同的用圖需要。由此可見，航測的出現(xiàn)給測繪這項工作帶來了無限的改進。可以在環(huán)境惡劣的情況下也可以方便的得到數(shù)字地形圖。這給測繪事業(yè)和測繪的工作人員帶來了無限的可能。4數(shù)字化測圖的誤差來源數(shù)字化測圖的數(shù)學(xué)精度，分為平面誤差和高程誤差。在地勢平坦的情況下，由于傾角較小所以對數(shù)字化測圖最終的結(jié)果影響不大，可以忽略不計。全野外數(shù)字化測圖不存在比例尺誤差，刺點誤差、圖紙伸縮及重新描繪誤差，實質(zhì)上是野外數(shù)據(jù)采集誤差主要取決于：測站點的精度mc、測點的測距誤差ms、測點的測角誤差mβ、司鏡誤差mj；確定一些建筑物、構(gòu)筑物的軸線、理論軸線、理論中心時也存在誤差；還存在人為因素誤差。[3]5數(shù)字化測繪質(zhì)量檢查的內(nèi)容與方法5.1地理精度檢查地理精度檢查，主要包括各種地圖要素的正確性，各種地理要素的表示是否協(xié)調(diào)一致，注記和符號的表示是否符合圖式要求，綜合取舍是否恰當(dāng)，圖面是否清晰、美觀，圖廓整飾是否正確、完整等。主要通過內(nèi)業(yè)圖面檢查和外業(yè)巡視對照檢查完成。5.2數(shù)字精度檢查數(shù)字精度檢查包括數(shù)字基礎(chǔ)、平面精度、高程精度與接邊精度。數(shù)學(xué)基礎(chǔ)主要檢查所用坐標(biāo)系的正確性，圖廓線坐標(biāo)及控制點的正確性檢驗等。平面精度和高程精度檢查通過重復(fù)設(shè)站，測定各地物點的坐標(biāo)和高程，與圖上相同的地物點進行比較，確定地物點的平面位置及高程誤差。平面和高程中誤差的計算公式為：公式中：x、y、日為檢查點坐標(biāo)及高程，算、Y、h為圖上相同點的坐標(biāo)及高程，n為檢查點數(shù)。對于平面和高程中誤差不同規(guī)范要求不一，據(jù)多年實踐和有關(guān)專家學(xué)者的論證，按照下列標(biāo)準(zhǔn)既能較好反映全野外數(shù)字化測圖的精度，又能達到數(shù)字地形圖的要求：主要地物Ms=±10cm；次要地物Ms=±15cm；鋪裝地面Mh=±7cm；非鋪裝地面Mh_±10cm。(1)整飾質(zhì)量檢查整飾質(zhì)量檢查包括：各種符號注記是否符合圖式規(guī)范要求；線劃是否光滑、清晰，線形是否符合規(guī)定；名稱、性質(zhì)、高程等注記是否正確，位置是否合理，字體、字號及方向是否符合規(guī)定，是否壓蓋地物及點狀符號；各種地理要素關(guān)系是否正確，是否有壓蓋、重疊等現(xiàn)象。(2)入庫檢查數(shù)字化測圖的最終目的是將地形圖轉(zhuǎn)入GIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，入庫的數(shù)據(jù)必須根據(jù)GIS系統(tǒng)的要求進行檢查，檢查的主要內(nèi)容有：完整性檢查：包括數(shù)據(jù)分層的完整性：數(shù)據(jù)層內(nèi)部文件的完整性、要素的完整性、屬性的完整性等。邏輯一致性：包括屬性一致性、格式一致性、分層一致性、拓?fù)潢P(guān)系的正確性、多邊形閉合等。屬性精度主要檢查點、線、面的屬性代碼及屬性值的正確性、惟一性，注記的正確性，數(shù)據(jù)分層的正確性。接邊檢查包括位置接邊和屬性接邊。檢查數(shù)據(jù)格式說明及附屬資料的正確性等。(3)附件質(zhì)量檢查包括控制資料、底圖、檢查資料、文檔資料及其他附屬資料的正確性、完整性的檢查。[7]6數(shù)字地圖所具有的優(yōu)勢(1)靈活性。數(shù)字地圖以地圖數(shù)據(jù)庫為后盾，它可以按所發(fā)生事件的地區(qū)立即生成電子地圖，不受地形圖分幅的限制，避免地形圖拼接、剪貼、復(fù)制的煩瑣；電子地圖的比例尺也可在一定范圍內(nèi)調(diào)整，不受地形圖幾種固定比例尺的限制。(2)選擇性。數(shù)字地圖可以提供遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)地形圖的內(nèi)容，供用戶選用。根據(jù)需要可以分要素、分層和分級提供空間數(shù)據(jù)，避免了傳統(tǒng)地形圖上用不用都一攬子表示的方法，特別有利于要圖和專題圖的繪制。(3)現(xiàn)勢性。傳統(tǒng)地圖一旦成圖，所有內(nèi)容都固化了，而地表卻是時刻變化著的。用戶最擔(dān)心的就是地圖的陳舊，為此要補做很多更新與修改的工作，地形圖雖有修測和再版的制度，但總是跟不上外部世界的變化。數(shù)字地圖是存于介質(zhì)上的數(shù)據(jù)，又具有修改更新的軟件支持，只要數(shù)據(jù)來源通暢（例如，衛(wèi)星照片上獲得的數(shù)據(jù)）更新較為簡便。(4)動態(tài)性。數(shù)字地圖的支撐數(shù)據(jù)庫可以將不同時期的數(shù)據(jù)存儲起來，并在電子地圖上按時序再現(xiàn)，這就可以把某一現(xiàn)象或事件變化發(fā)展的過程呈現(xiàn)在讀者面前，便于深入分析和預(yù)測。這就是傳統(tǒng)地圖難于做到的。[7]6大比例尺數(shù)字化測圖技術(shù)的發(fā)展趨勢(1)加速3s(GPS、GIS、RS)集成技術(shù)的發(fā)展，裝備先進的現(xiàn)代測繪儀器設(shè)備，改進測繪方法，使數(shù)字化測繪生產(chǎn)更加自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。實現(xiàn)數(shù)字化測繪生產(chǎn)的全面升級，為“數(shù)字油田”及“數(shù)字城市”建設(shè)提供基礎(chǔ)地理信息數(shù)。(2)研究開發(fā)具有獨立版權(quán)的國產(chǎn)數(shù)字化測繪系統(tǒng)，不需AUTOCAD的支持，同時又能方便地實現(xiàn)與AUTOCAD數(shù)據(jù)格式及其他GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)格式的交換，具有良好的兼容性、安全性和可操作性。(3)無線遙控掌上電子平板。國內(nèi)已有研制出無線遙控掌上電子平板的報道。無線遙控的主要優(yōu)點在于手持PDA的操作員不再固定在測站上，可跟隨立尺員走動，實時清楚所立地物，并可指揮立尺員，完全避免了漏測、成圖出錯等常見問題。(4)當(dāng)前GPS-RTK技術(shù)的應(yīng)用還只局限于控制測量方面，但隨著硬件價格的下降，其優(yōu)越的價格性能日益突出?；赗TK技術(shù)(代替全站儀)的數(shù)字測圖軟件將受到青睞，這一技術(shù)的實現(xiàn)，將進一步提高數(shù)字測圖的生產(chǎn)效率，成為測圖技術(shù)的又一種先進的外業(yè)手段。(5)我國曾先后建立了1954年北京坐標(biāo)系、1980年西安坐標(biāo)系2種大地坐標(biāo)系及1956年黃海高程系、1985年國家高程基準(zhǔn)2種高程系，許多城市根據(jù)自身管理的需要也建立了獨立的地方坐標(biāo)系和高程系。因此，在地理信息系統(tǒng)建設(shè)和數(shù)字化測圖生產(chǎn)中，圖形數(shù)據(jù)的坐標(biāo)和高程轉(zhuǎn)換工作值得注意和研究。[8]7文獻對我的幫助通過對17篇文章的仔細(xì)閱讀和理解，了解了數(shù)字化測圖的過去、現(xiàn)在以及發(fā)展的趨勢。拓寬了我的視野，增加了我對數(shù)字化測圖的認(rèn)識，對我即將要寫的畢業(yè)論文有非常大的幫助。隨著社會的發(fā)展和科技的進步，數(shù)字化測圖已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域(例如，教育、信息化戰(zhàn)場、國民經(jīng)濟等)。GPS-RTK、航測技術(shù)的加入為數(shù)字化測圖提供更高的精度和更高的效率，同時也降低了工作成本。從中也了解了各工具的優(yōu)缺點，對于我順利的完成畢業(yè)論文起到了很大的幫助。知道了如何完成一個項目的大比例尺測圖，對于沒個步驟都有了清楚的認(rèn)識。8總結(jié)隨著社會的進步和科技的發(fā)展，GPS-RTK、航測、電子全站儀的介入使傳統(tǒng)的測圖方式慢慢的被更先進的方式所替代，朝著更便捷、更準(zhǔn)確、更利于存儲和更有效的方向發(fā)展。認(rèn)識掌握并能夠熟練的使用這些先進的方式進行測繪工作，對于每個測繪人來說都是必須學(xué)習(xí)和掌握的，對于今后的工作和學(xué)習(xí)都有著重要的意義。

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