大比例尺全數(shù)字地形測圖在城市測量中的應(yīng)用

韓艷榮

摘要：全數(shù)字地形測圖是在現(xiàn)代機助制圖技術(shù)支持下發(fā)展起來的高新測圖技術(shù)。隨著GPS、GIS等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，全數(shù)字地形測圖得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。為滿足城市規(guī)劃和建設(shè)的需要，某市市規(guī)劃局決定采用高新技術(shù)建立與國家平面及高程系統(tǒng)統(tǒng)一的高精度基礎(chǔ)控制網(wǎng)及全數(shù)字化1：1000地形圖圖庫，從1997年8月至1999年7月整個工程已全部完成，經(jīng)某市市規(guī)劃院的應(yīng)用實踐證明，全數(shù)字內(nèi)外業(yè)一體化地形測圖，速度快，精度高，為某市市的經(jīng)濟建設(shè)、城市發(fā)展提供了可靠的數(shù)據(jù)信息，取得了令人滿意的效果。

關(guān)鍵詞：大比例尺；全數(shù)字；地形測圖；城市測量

1 全數(shù)字地形測圖的基本原理

地形測量包括控制測量和地物、地貌測量兩大內(nèi)容。傳統(tǒng)的平板儀測圖和經(jīng)緯儀（或測距經(jīng)緯儀）測圖通稱白紙測圖，它主要采用解析法和極坐標法，其成果為模擬式的圖解圖。由于其成圖周期長、精度低、勞動強度大等局限逐漸被淘汰。而全數(shù)字地形測圖順應(yīng)現(xiàn)代測繪技術(shù)新潮流，利用先進的測量儀器（如GPS接收機、電子全站儀等）和自動化成圖軟件，采用各種靈活的定位方法進行的以數(shù)字信息表示地圖信息的測圖工作，它的成果為模型式的數(shù)字圖。具體講就是，以傳統(tǒng)的白紙測圖原理為基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和圖形及數(shù)字處理方法，實現(xiàn)地圖信息的獲取、變換、傳輸、識別、存貯、處理、顯示、編輯修改和計算機繪圖。與傳統(tǒng)白紙測圖相比，全數(shù)字地形測圖不僅僅是方法的改進，而是技術(shù)本質(zhì)的飛躍。它主要有以下幾個特點：

打破了內(nèi)外業(yè)的界線，從首級控制到最終成圖，實行一體化作業(yè)，并且大大減輕了室外作業(yè)的強度，縮短了成圖周期。

打破了分級布網(wǎng)、逐級控制的原則。一個測區(qū)可一次性整體布網(wǎng)、整體平差，控制網(wǎng)可以是任意混合，所需控制點數(shù)目比傳統(tǒng)白紙測圖大大減少，圖根控制的加密可與碎部測量同時進行。

碎部點的記錄要求具有特定的格式，這種格式能被數(shù)字測圖軟件所識別，能和數(shù)據(jù)庫的建立統(tǒng)一起來；碎部點測量時可較多地應(yīng)用自由設(shè)站的方法建立測站點，確定碎部點坐標的方法除極坐標方法外，還可靈活采用方向交會法、距離交會法、直角偏距法、導線法、對稱點法等諸多方法，根據(jù)測區(qū)情況，可采用無碼作業(yè)和編碼作業(yè)。

碎部量測時不受圖幅邊界的限制，外業(yè)可不分幅作業(yè)，由內(nèi)業(yè)成圖時自動進行分幅與接邊處理。

考慮到GPS的點位要求，首級控制網(wǎng)的相對獨立性、重要性以及今后的進一步應(yīng)用，為保證精度，我們?nèi)匝匾u了分級布網(wǎng)的格局。首級基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)采用GPS靜態(tài)相對定位方法布網(wǎng)，設(shè)計60個待定點，相對均勻地分布在120KM2的控制范圍內(nèi)，下面布設(shè)Ⅰ、Ⅱ級電磁波測距導線。高程控制網(wǎng)以三個已知國家水準點組成三等水準網(wǎng)，作為測區(qū)首級高程控制，Ⅰ、Ⅱ級導線用四等水準聯(lián)測。

根據(jù)多年的應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗，我們選擇了廣州開思公司的“SCS多用途數(shù)字地籍測繪與管理系統(tǒng)”作為電子平板。該系統(tǒng)具有成圖方法多、自動化程度高、編輯方法快捷、圖形與數(shù)據(jù)（包括編碼及屬性信息）自由等價轉(zhuǎn)換等特點，經(jīng)實踐證明，是一套十分優(yōu)秀的自動測圖系統(tǒng)。

依據(jù)測區(qū)特點，結(jié)合SCS軟件的功能，經(jīng)過具體的測圖實踐，我們選擇了外業(yè)無碼作業(yè)，在室內(nèi)作引導文件，然后進入編輯的成圖方法，提高了工作效率。值得注意的是，外業(yè)采點不可能也沒必要點點俱到，利用野外采點的框架，輔以細部的丈量信息，然后直接按草圖編輯是以上方法的重要補充。

在數(shù)據(jù)的組織與管理上，向GIS靠攏，為以后建立UGIS（城市地理信息系統(tǒng)）打下了堅實基礎(chǔ)。按相關(guān)地類組織地物數(shù)據(jù)，分成10個大層，多邊形保持一個整體，等高線賦高程值，地物數(shù)據(jù)具有基本的屬性信息。

2 全數(shù)字城市地形測量的幾點體會

2.1 將傳統(tǒng)的逐級控制方法與現(xiàn)代測量技術(shù)手段相結(jié)合，既保證了成果的高精度，又保證了作業(yè)的高速度。據(jù)統(tǒng)計，GPS首級控制點中誤差（80坐標系）最大為1.48cm（點位中誤差允許±5.0cm），Ⅰ、Ⅱ級導線最大測角中誤差4.23秒（108個點），四等水準網(wǎng)最弱點中誤差最大為1.673cm。經(jīng)實地檢查，地形圖中相鄰地物點間距中誤差為0.09m，主要街道兩邊各地物點相對于鄰近圖根點的點位中誤差為0.18m。如此高精度是傳統(tǒng)測繪技術(shù)手段無法達到的。

2.2 即用即測，急用先測，邊測邊用，高科技成果即刻轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，為城市規(guī)劃建設(shè)提供了科學可靠的保證。先期完成的東區(qū)48KM2成果，已全部投入使用。99年4月，規(guī)劃局急需火車站附近的地形資料，我們立刻投入三個組的作業(yè)力量，短短三天時間，便拿出了可靠的成果，受到了市規(guī)劃局的好評。

2.3 先進的測量技術(shù)在諸多方面打破了傳統(tǒng)的觀念與局限，使整個作業(yè)流程方便快捷，作業(yè)人員得心應(yīng)手。電子全站儀，操作簡便，觀測迅速，精度高，可自由設(shè)站，靈活采用多種方法求得碎部點坐標；作業(yè)人員根據(jù)各自的作業(yè)經(jīng)驗，針對實地狀況，采用不同的作草圖方式，有詳有略，相形得益；作業(yè)小組可相對成片作業(yè)，內(nèi)部不存在接邊問題；計算機制圖編輯，方便快捷，隨意操作，刪除改動，不留“痕跡”等等。

2.4 高科技數(shù)字產(chǎn)品在今后的應(yīng)用、管理、更新、維護、交換以及資源共享等方面，具有無限的“生命力”，精度永遠保持不變，可謂“一勞永逸”，充分體現(xiàn)出一圖多用的優(yōu)勢，避免了重復(fù)測繪，節(jié)約了資金。由于這項工程采用與國家平面與高程系統(tǒng)統(tǒng)一的基礎(chǔ)控制系統(tǒng)，1：1000的大比例尺具有足夠的表現(xiàn)粒度，因而其成果為以后的進一步應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。而且，可隨時更新，修改方便，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，可進行交換和共享，是一筆寶貴的技術(shù)、資源“財富”。

2.5 計算機輔助制圖，精度高、速度快、線劃飽滿流暢，可單色、可彩色，具有藝術(shù)美。

3 1：1000全數(shù)字地形圖進一步應(yīng)用導向

100KM2千分之一數(shù)字地形圖圖庫，是基本地表景觀的縮微。它提供了一個基礎(chǔ)框架，只要針對特殊的用途進行一些改動和轉(zhuǎn)換，或者輔補一些專題信息，那么它的應(yīng)用前景就非常廣闊，本文就以下幾個方面，作一簡單的探討：

可以全自動地轉(zhuǎn)換為各種比例尺的地形圖，利用SCS的比例尺自動轉(zhuǎn)換功能，可以進行任意比例尺的轉(zhuǎn)換，可宏觀也可微觀，小到某個街區(qū)、某個單位甚至某個院落，大到整個測區(qū)。比例尺的變換不影響數(shù)學精度。

略加編輯，可以轉(zhuǎn)換為地籍用圖，SCS具有自動展點、自動量算、自動裁圖（宗地圖）等諸多功能。

略加編輯，輔助一些專題信息，可以轉(zhuǎn)換為房產(chǎn)地籍圖，可以自動計算各類建筑面積及展繪地下、地面管線網(wǎng)圖等。

通過縮編和渲染，可制成更小比例的全市（或某轄區(qū)）的平面掛圖、工商企業(yè)掛圖、中遠期規(guī)劃圖、交通旅游圖、文物古跡分布圖等等，不僅僅為示意圖，而且有可靠的精度保證。是建立城市GIS及其它專題系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。這些成果圖不僅僅是電子地圖，而且還具有基本的屬性信息，是進入GIS的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，輔以專題性信息，可建立各種專題系統(tǒng)。