淺談數(shù)字技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

毛淑杰

摘要：隨著信息化的高速發(fā)展，我國的測繪技術(shù)也已經(jīng)從傳統(tǒng)的人工測繪發(fā)展為數(shù)字化測繪，測繪技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，本文探討了數(shù)字測繪技術(shù)的優(yōu)點以及應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字技術(shù)測繪技術(shù)應(yīng)用

數(shù)字化測繪技術(shù)是伴隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測量儀器的智能化而興起的一門新興的測繪技術(shù)。數(shù)字中國、數(shù)字城市等概念的提出以及相關(guān)數(shù)字化工程的啟動,特別是全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、攝影測量與遙感(RS)以及數(shù)字化測繪和地面測量先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,使工程測量的手段和方法產(chǎn)生了深刻的變化。工程測量的服務(wù)領(lǐng)域也相應(yīng)進(jìn)一步延伸,而且正朝著測量數(shù)據(jù)采集和處理的自動化、實時化和數(shù)字化方向發(fā)展。

1 數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點

它可以通過計算機的模擬,在屏幕上直觀生動地(分層)反映出地形、地貌特征以及地籍要素,而且一目了然,基本上改變和彌補了傳統(tǒng)產(chǎn)品線條、符號和數(shù)字、文字等綜合包羅,非具一定專業(yè)知識才能讀懂的缺陷。

數(shù)字化測繪產(chǎn)品在使用、維護(hù)和更新上具有方便快捷的特性,能夠隨時保持產(chǎn)品信息的現(xiàn)勢性,可以隨時補充修改,隨時出新圖提供使用。

根據(jù)不同用戶的需要,可以對產(chǎn)品的各種要素進(jìn)行數(shù)據(jù)再加工,得到不同用途的圖件,而且還可以隨意對圖形進(jìn)行拼接、縮放,用途更廣泛。

利用數(shù)字化(地形、地籍)測繪成果,作為底圖,可在計算機上進(jìn)行各種規(guī)劃與設(shè)計(如土地資源開發(fā)規(guī)劃和城市道路網(wǎng)的設(shè)計等),可方便地進(jìn)行許多方案的設(shè)計與比較,對各種要素的統(tǒng)計、匯總、疊加、分析也方便、準(zhǔn)確。在計算機的幫助下,大大提高了測繪生產(chǎn)作業(yè)的自動化、科學(xué)化、規(guī)范化程度,數(shù)字化測繪產(chǎn)品的應(yīng)用水平也將達(dá)到新的高度。除此以外,在其他方面還顯示出很多優(yōu)越性,但從以上幾點足以可見數(shù)字化(地形、地籍)測繪很符合現(xiàn)代社會信息的要求,是現(xiàn)代測繪的發(fā)展方向。因而,以前以傳統(tǒng)測繪為主的專業(yè)測繪單位,現(xiàn)在是以發(fā)展數(shù)字化測繪技術(shù)作為發(fā)展的目標(biāo)與方向。

2 數(shù)字化測繪中作業(yè)模式的選擇問題

數(shù)字化測繪設(shè)備是全站儀加電子手簿或電子平板,作業(yè)分為編碼方法和無碼方法。編碼方法在記錄測量數(shù)據(jù)時必須按碎部點的類型及相互間幾何關(guān)系輸入特征編碼,作業(yè)員不僅要熟記編碼,為正確輸入編碼,測站與棱鏡間還需要較多有關(guān)測點的信息交流,因此作業(yè)速度慢。尤其當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜、通視困難、對一個地物的測量是不連續(xù)的,甚至要經(jīng)過幾個測站的觀測才能完成時,作業(yè)難度大,出錯機會多。無碼作業(yè)則不需輸入任何編碼,代之以繪制草圖記錄所測點位及相鄰關(guān)系。測站與棱鏡間聯(lián)絡(luò)較少,測站照準(zhǔn)目標(biāo)操作電子手簿驅(qū)動全站儀測取數(shù)據(jù)后,只需向棱鏡處作業(yè)員報告碎部點號而已。具有平板測圖知識的作業(yè)員隨棱鏡現(xiàn)場繪制草圖,輕松且不易出錯。測圖工作實際上主要在棱鏡處進(jìn)行,測站觀測速度很快,一臺全站儀可觀測2~3個棱鏡,相當(dāng)2~3個圖板的平板測圖。所以無碼作業(yè)方法更容易為測量人員所接受。數(shù)字化測繪記錄設(shè)備過去以電子手簿為主,但目前有關(guān)電子平板的介紹、報道較多。所謂內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)方法,即利用電子平板(便攜機)在野外實現(xiàn)碎部點展繪成圖被描繪成最先進(jìn)的方法。但實際上若電子平板與全站儀聯(lián)機則由于通視不一定好,加之?dāng)?shù)字化測圖測程較遠(yuǎn),繪圖員在電子平板上編輯繪圖很困難。若靠遠(yuǎn)距離觀察輔之以鏡站作業(yè)員的描述來繪圖,則不僅對電子平板繪圖員的技術(shù)、經(jīng)驗要求較高,且既慢又容易出錯。就這一點而言,類似傳統(tǒng)的平板測圖的作業(yè)方法,不同之處僅在于不需展點、計算機編輯代替手工繪圖而已。為解決這一問題,市場上推出了遙控電子平板。雖然采用遙控平板可使繪圖員隨棱鏡現(xiàn)場繪圖,但設(shè)備投資遠(yuǎn)高于電子手簿。野外作業(yè)速度也低于電子手簿加草圖方法。實際上是付出高昂的代價以外業(yè)時間換取內(nèi)業(yè)時間。若考慮到野外作業(yè)條件艱苦,作業(yè)人員的愿望恰恰相反；即寧愿用內(nèi)業(yè)時間換取外業(yè)時間。加之電子平板還有惡劣條件下可靠性差,攜帶不如電子手簿方便的缺點。所以大多數(shù)情況下,尤其是復(fù)雜地區(qū),電子手簿加草圖方法仍是最適合的作業(yè)方法。

3 數(shù)字化測繪技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用

3.1 數(shù)字測圖的主要內(nèi)容

3.1.1 原圖數(shù)字化

當(dāng)一個地區(qū)需要用到數(shù)字地形圖而一時因經(jīng)費困難或受到時間等原因的限制時,該方法是最適宜的。它能夠充分利用現(xiàn)有的地形圖,僅需配備計算機、數(shù)字化儀或掃描儀、繪圖儀再配以數(shù)字化軟件就可以開展工作,并且可以在很短的時間內(nèi)獲得數(shù)字化成果。它的工作方法有兩種:手扶跟蹤數(shù)字化及掃描矢量化,其中后一種的精度、效率更高。但是,利用該方法所獲得的數(shù)字地圖其精度因受原圖精度的影響,加上數(shù)字化過程中所產(chǎn)生的各種誤差,因而它的精度要比原圖的精度差。而且它所反映的只是白紙成圖時地表上各種地物地貌,現(xiàn)時性不是很好。所以它僅能作為一種應(yīng)急措施而非長久之計。為了充分利用該法得到數(shù)字地圖,可通過修測、補測等方法,實測一部分地物點的精確坐標(biāo),再用這些點的坐標(biāo)代替原來的坐標(biāo),通過調(diào)整,可在一定程度上提高原圖的精度。而隨著地圖的不斷更新,實測坐標(biāo)的增加,地圖的精度也就會相應(yīng)地得到提高。

3.1.2 地面數(shù)字測圖

在沒有合乎要求的大比例尺地圖的地區(qū),可直接采用地面數(shù)字測圖的方法,該方法也稱為內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖,是我國目前各測繪單位用得最多的數(shù)字測圖方法。采用該方法所得到的數(shù)字地圖的特點是精度高,只要采取一定的措施,重要地物相對于鄰近控制點的精度控制在5cm內(nèi)是可以做到的。

3.1.3 航測數(shù)字成圖

當(dāng)一個地區(qū)(或測區(qū))很大時,可以利用航空攝影機在空中攝取地面的影像,通過外業(yè)判讀,在內(nèi)業(yè)建立地面的模型,通過計算機用繪圖軟件在模型上量測,直接獲得數(shù)字地形圖。隨著測繪技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字?jǐn)z影測量已在我國部分地區(qū)取得成功,不久將會得到推廣。它是通過在空中利用數(shù)字?jǐn)z影機所獲得的數(shù)字影像,內(nèi)業(yè)通過專門的航測軟件,在計算機上對數(shù)字影像進(jìn)行像對匹配,建立地面的數(shù)字模型,再通過專用的軟件來獲得數(shù)字地圖?？梢哉f,這將是今后數(shù)字測圖的一個重要發(fā)展方向。該方法的特點是可將大量的外業(yè)測量工作移到室內(nèi)完成,它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低,不受氣候及季節(jié)的限制等優(yōu)點,特別適合于城市及大測區(qū)的大面積成圖。

4 數(shù)字測繪在數(shù)字地球中的應(yīng)用

簡言之,數(shù)字地球就是把經(jīng)濟和社會發(fā)展方方面面的信息,加載于一個統(tǒng)一的地理坐標(biāo)框架中按數(shù)字的形式存貯于計算機,任何機構(gòu)或個人均可通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù),足不出戶便獲取所需的信息做到“秀才不出門,全知天下事”。數(shù)字地球是一個十分龐大的系統(tǒng)工程,技術(shù)復(fù)雜,涉及部門多,沒有任何一個部門或團(tuán)體能單獨承擔(dān),它需要地球科學(xué)、信息科學(xué)、空間技術(shù)和眾多應(yīng)用部門的配合。測繪作為地學(xué)和信息學(xué)的重要組成部分,在國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中具有不可替代的地位,空間基礎(chǔ)信息的獲取、處理,向信息高速公路提供內(nèi)容豐富、形式多樣的信息貨物等工作已歷史地落在測繪工作者肩上?？梢哉f,數(shù)字地球始于測繪。我國測繪部門從20世紀(jì)八十年代初期開始,對傳統(tǒng)測繪技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模的數(shù)字化改造。傳統(tǒng)的光學(xué)定位技術(shù)已被光電技術(shù)、GPS技術(shù)所取代,傳統(tǒng)的白紙測圖已被數(shù)字測圖和地理信息系統(tǒng)所取代,以地面測量為主向以衛(wèi)星定位(GPS)、衛(wèi)星遙感(RS)測繪等高技術(shù)為主的對地觀測方面轉(zhuǎn)變,被動的靜態(tài)測量向動態(tài)的實時測量方面轉(zhuǎn)變測繪部門在數(shù)字地球基礎(chǔ)框架建設(shè)方面做了大量工作,主要包括:建立了全國A級、B級GPS網(wǎng)；完成了全國1：100萬、1：25萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)施；建立了國情和省情綜合地理信息系統(tǒng)；研制成功了從遙感立體影像自動建立數(shù)字地面模型的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)；研制成功了數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像(DOM)、數(shù)字線劃圖(DLG)、數(shù)字柵格圖(DRG)等“4D”產(chǎn)品生產(chǎn)線。數(shù)字地球的雛形已經(jīng)形成。

當(dāng)然，數(shù)字測繪技術(shù)應(yīng)用于很多方面，由于篇幅有限，就不在此一一列舉了。

總之，數(shù)字測繪技術(shù)在工程測量中應(yīng)用廣泛，精確且使用，并且數(shù)字測繪技術(shù)也在日新月異地發(fā)展，廣大測繪工作者要更新思維、堅持學(xué)習(xí)，做數(shù)字化的測繪工作者。

參考文獻(xiàn)

[1]覃其進(jìn)淺談數(shù)字化技術(shù)在地籍測繪中的應(yīng)用廣西地質(zhì)2001

[2]高恒昌,段朝輝,張澎數(shù)字化測圖在城鎮(zhèn)地籍測量中的應(yīng)用[J]城市勘測,2002,(2)1