全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)的探討

鄭乃發(fā)

摘要:全數(shù)字地形測(cè)圖是在現(xiàn)代機(jī)助制圖技術(shù)支持下發(fā)展起來(lái)的高新測(cè)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(cè)圖得到了迅速的發(fā)展和應(yīng)用。全數(shù)字內(nèi)外業(yè)一體化地形測(cè)圖,速度快,精度高,為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市發(fā)展提供了可靠的數(shù)據(jù)信息。

關(guān)鍵詞:大比例尺;全數(shù)字;地形測(cè)圖;城市測(cè)量

1 全數(shù)字地形測(cè)圖的基本原理

地形測(cè)量包括控制測(cè)量和地物、地貌測(cè)量?jī)纱髢?nèi)容。傳統(tǒng)的平板儀測(cè)圖和經(jīng)緯儀(或測(cè)距經(jīng)緯儀)測(cè)圖通稱白紙測(cè)圖,它主要采用解析法和極坐標(biāo)法,其成果為模擬式的圖解圖。由于其成圖周期長(zhǎng)、精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大等局限逐漸被淘汰。而全數(shù)字地形測(cè)圖順應(yīng)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)新潮流,利用先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器(如GPS接收機(jī)、電子全站儀等)和自動(dòng)化成圖軟件,采用各種靈活的定位方法進(jìn)行的以數(shù)字信息表示地圖信息的測(cè)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(cè)圖原理為基礎(chǔ),采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和圖形及數(shù)字處理方法,實(shí)現(xiàn)地圖信息的獲取、變換、傳輸、識(shí)別、存貯、處理、顯示、編輯修改和計(jì)算機(jī)繪圖。與傳統(tǒng)白紙測(cè)圖相比,全數(shù)字地形測(cè)圖不僅僅是方法的改進(jìn),而是技術(shù)本質(zhì)的飛躍。它主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):

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

打破了分級(jí)布網(wǎng)、逐級(jí)控制的原則。一個(gè)測(cè)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(diǎn)數(shù)目比傳統(tǒng)白紙測(cè)圖大大減少,圖根控制的加密可與碎部測(cè)量同時(shí)進(jìn)行。

碎部點(diǎn)的記錄要求具有特定的格式,這種格式能被數(shù)字測(cè)圖軟件所識(shí)別,能和數(shù)據(jù)庫(kù)的建立統(tǒng)一起來(lái);碎部點(diǎn)測(cè)量時(shí)可較多地應(yīng)用自由設(shè)站的方法建立測(cè)站點(diǎn),確定碎部點(diǎn)坐標(biāo)的方法除極坐標(biāo)方法外,還可靈活采用方向交會(huì)法、距離交會(huì)法、直角偏距法、導(dǎo)線法、對(duì)稱點(diǎn)法等諸多方法,根據(jù)測(cè)區(qū)情況,可采用無(wú)碼作業(yè)和編碼作業(yè)。

碎部量測(cè)時(shí)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(shí)自動(dòng)進(jìn)行分幅與接邊處理。

2 實(shí)施內(nèi)外業(yè)一體化全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)路線

城市地形測(cè)量工程規(guī)模較大,控制面積120m2,且成圖比例尺為1:1000的大比例尺,測(cè)區(qū)雖然地勢(shì)平坦,地貌并不復(fù)雜,但地處城區(qū)與郊區(qū),地物種類齊全,分布繁雜。城區(qū)高層建筑物較多,微波塔架林立,高壓電網(wǎng)縱橫,商貿(mào)區(qū)與舊城區(qū)內(nèi)房屋密布,道窄巷深,且多死胡同,近郊區(qū)群落居民地縱橫交錯(cuò)?？紤]到以上特點(diǎn),我們?cè)诩夹g(shù)上作了以下設(shè)計(jì):

考慮到GPS的點(diǎn)位要求,首級(jí)控制網(wǎng)的相對(duì)獨(dú)立性、重要性以及今后的進(jìn)一步應(yīng)用,為保證精度,我們?nèi)匝匾u了分級(jí)布網(wǎng)的格局。首級(jí)基礎(chǔ)平面控制網(wǎng)采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位方法布網(wǎng),設(shè)計(jì)60個(gè)待定點(diǎn),相對(duì)均勻地分布在120KM2的控制范圍內(nèi),下面布設(shè)Ⅰ、Ⅱ級(jí)電磁波測(cè)距導(dǎo)線。高程控制網(wǎng)以三個(gè)已知國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)組成三等水準(zhǔn)網(wǎng),作為測(cè)區(qū)首級(jí)高程控制,Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線用四等水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)。

根據(jù)多年的應(yīng)用開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn),我們選擇了廣州開(kāi)思公司的“SCS多用途數(shù)字地籍測(cè)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(dòng)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(jià)轉(zhuǎn)換等特點(diǎn),經(jīng)實(shí)踐證明,是一套十分優(yōu)秀的自動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)。

依據(jù)測(cè)區(qū)特點(diǎn),結(jié)合SCS軟件的功能,經(jīng)過(guò)具體的測(cè)圖實(shí)踐,我們選擇了外業(yè)無(wú)碼作業(yè),在室內(nèi)作引導(dǎo)文件,然后進(jìn)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(diǎn)不可能也沒(méi)必要點(diǎn)點(diǎn)俱到,利用野外采點(diǎn)的框架,輔以細(xì)部的丈量信息,然后直接按草圖編輯是以上方法的重要補(bǔ)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。按相關(guān)地類組織地物數(shù)據(jù),分成10個(gè)大層,多邊形保持一個(gè)整體,等高線賦高程值,地物數(shù)據(jù)具有基本的屬性信息。另一方面,所有的線型、符號(hào)等宣傳符合最新的規(guī) 范、圖式要求。

3 全數(shù)字城市地形測(cè)量的幾點(diǎn)體會(huì)

將傳統(tǒng)的逐級(jí)控制方法與現(xiàn)代測(cè)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(jì),GPS首級(jí)控制點(diǎn)中誤差(80坐標(biāo)系)最大為1.48cm(點(diǎn)位中誤差允許±5.0cm),Ⅰ、Ⅱ級(jí)導(dǎo)線最大測(cè)角中誤差4.23秒(108個(gè)點(diǎn)),四等水準(zhǔn)網(wǎng)最弱點(diǎn)中誤差最大為1.673cm。經(jīng)實(shí)地檢查,地形圖中相鄰地物點(diǎn)間距中誤差為0.09m,主要街道兩邊各地物點(diǎn)相對(duì)于鄰近圖根點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差為0.18m。如此高精度是傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)手段無(wú)法達(dá)到的。

即用即測(cè),急用先測(cè),邊測(cè)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(xué)可靠的保證。

先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)在諸多方面打破了傳統(tǒng)的觀念與局限,使整個(gè)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(jiǎn)便,觀測(cè)迅速,精度高,可自由設(shè)站,靈活采用多種方法求得碎部點(diǎn)坐標(biāo);作業(yè)人員根據(jù)各自的作業(yè)經(jīng)驗(yàn),針對(duì)實(shí)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(duì)成片作業(yè),內(nèi)部不存在接邊問(wèn)題;計(jì)算機(jī)制圖編輯,方便快捷,隨意操作,刪除改動(dòng),不留“痕跡”等等。

高科技數(shù)字產(chǎn)品在今后的應(yīng)用、管理、更新、維護(hù)、交換以及資源共享等方面,具有無(wú)限的“生命力”,精度永遠(yuǎn)保持不變,可謂“一勞永逸”,充分體現(xiàn)出一圖多用的優(yōu)勢(shì),避免了重復(fù)測(cè)繪,節(jié)約了資金。由于這項(xiàng)工程采用與國(guó)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(jìn)一步應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且,可隨時(shí)更新,修改方便,隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,可進(jìn)行交換和共享,是一筆寶貴的技術(shù)、資源“財(cái)富”。

計(jì)算機(jī)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。

4 城市1:1000全數(shù)字地形圖進(jìn)一步應(yīng)用導(dǎo)向

100km2千分之一數(shù)字地形圖圖庫(kù),是整個(gè)城市基本地表景觀的縮微。它提供了一個(gè)基礎(chǔ)框架,只要針對(duì)特殊的用途進(jìn)行一些改動(dòng)和轉(zhuǎn)換,或者輔補(bǔ)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(gè)方面,作一簡(jiǎn)單的探討:

可以全自動(dòng)地轉(zhuǎn)換為各種比例尺的地形圖,利用SCS的比例尺自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能,可以進(jìn)行任意比例尺的轉(zhuǎn)換,可宏觀也可微觀,小到某個(gè)街區(qū)、某個(gè)單位甚至某個(gè)院落,大到整個(gè)測(cè)區(qū)。比例尺的變換不影響數(shù)學(xué)精度。

略加編輯,可以轉(zhuǎn)換為地籍用圖,SCS具有自動(dòng)展點(diǎn)、自動(dòng)量算、自動(dòng)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(dòng)計(jì)算各類建筑面積及展繪地下、地面管線網(wǎng)圖等。

通過(guò)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(yuǎn)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(jìn)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)。