淺析大比例尺數(shù)字測圖在工程測繪中的實(shí)踐與應(yīng)用

唐嘉興

（桂林陽光房地產(chǎn)測繪有限公司，廣西 桂林 542400）

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的迅猛發(fā)展及其向各個(gè)領(lǐng)域的滲透，以及電子經(jīng)緯儀、光電測距儀、全站型電子速測儀、GPS、RTK等先進(jìn)測繪儀器和技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了地形測量向自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展，于是數(shù)字化測圖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并逐漸被廣大用圖單位所接受。目前，大比例尺數(shù)字測圖以其成圖精度高、成圖周期短、即用即測及急用先測等特點(diǎn)，已被城市建設(shè)規(guī)劃部門普遍采用，下面筆者結(jié)合工作實(shí)踐，就大比例尺數(shù)字測圖在工程測繪中的實(shí)踐與應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 大比例尺數(shù)字測圖概述

通常把1∶500、1∶1000、1∶2000和1∶5000比例尺地形圖稱為大比例尺地形圖。一般來說，大比例尺地形圖根據(jù)其用途可細(xì)分為：①1∶5000比例尺地形圖，常用于各工程勘察、規(guī)劃的初步設(shè)計(jì)和方案的比較。也可用于土地整理和灌溉網(wǎng)的計(jì)劃及地質(zhì)勘探成果的填繪和礦藏量的計(jì)算等方面；②1∶2000和1∶1000比例尺地形圖，主要供各種工程建設(shè)的技術(shù)設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)和工業(yè)企業(yè)的詳細(xì)規(guī)劃使用；③比1∶1000更大比例尺的地形圖，主要服務(wù)于特種建筑物的選址，如橋址、主要廠房選址等。

按照正常的分辨能力，人眼在圖上能分辨出的最小距離為0.1 mm。因此，繪圖或?qū)嵉販y繪時(shí)，最多只能達(dá)到圖上0.1 mm的精度。我們把圖紙上1 mm長度所代表的實(shí)際水平距離稱為比例尺精度，例如要測繪1∶1000的地形圖，其比例尺精度為0.1 m，又如工程設(shè)計(jì)中，為了能反映地面上0.1 m的精度，所選地形圖的比例尺就不能小于1∶1000。從表 1可看出，比例尺精度愈高，其表示的地形地貌就愈詳細(xì)，精度亦愈高，但其測繪工作量因此會(huì)成倍地增加，所以，采用何種比例尺，應(yīng)根據(jù)實(shí)際的工程需要而定。

表1 地形圖比例尺精度

2 大比例尺數(shù)字測圖的作業(yè)方法

數(shù)字測圖是一項(xiàng)過程復(fù)雜而繁瑣的工作，目前在我國，獲得數(shù)字地圖的主要方法有3種：原圖數(shù)字化、航測法、地面數(shù)字測圖。

2.1 原圖數(shù)字化

指的是利用已有的地形圖，通過計(jì)算機(jī)、數(shù)字化儀、繪圖儀、數(shù)字化軟件等合成技術(shù)獲取數(shù)字地圖的方法。具體采獲數(shù)字的方法一般采用數(shù)字化儀數(shù)字化和掃描儀數(shù)字化。該法適用于已有地形圖的工作區(qū)，優(yōu)點(diǎn)是快速，既可在較短時(shí)間內(nèi)提交測繪成果；缺點(diǎn)是精度較差，數(shù)字地圖的精度直接受到原圖精度和數(shù)字化過程中累計(jì)的各種誤差的影響，成圖的質(zhì)量相對較差。需通過實(shí)測部分地物地貌點(diǎn)計(jì)算出精確坐標(biāo)，來對數(shù)字地圖上的地物地貌加以修正提高其成圖精度，即通過修測、補(bǔ)測的方法保證成圖質(zhì)量。

2.2 航測法

這是以航空攝影獲取的航空像片作為數(shù)據(jù)源。即利用測區(qū)的航空攝影測量獲得的立體像對，在解析測圖儀上或在經(jīng)過改裝的立體量測儀上采集地形特征點(diǎn)，自動(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)內(nèi)，經(jīng)過軟件處理，自動(dòng)生成數(shù)字地形圖，并控制繪圖儀繪制地形圖。它一般適用于城市大面積1∶2000或更小比例尺測圖。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)影響的特點(diǎn)，特別適用于城市密集區(qū)的大面積成圖，但前期投入較大，基本由一些大單位來承擔(dān)。例如北海市城建規(guī)劃部門就用此方法做了一套北海市1∶500數(shù)字化地形圖，及時(shí)滿足了城建規(guī)劃部門的規(guī)劃設(shè)計(jì)要求。再有地形比較復(fù)雜，利用原圖數(shù)字化的原圖年代已久，又難以對它實(shí)地進(jìn)行數(shù)字化測量，也可利用航空攝影測量方法成圖，如柳州市銀仔山就是利用此方法成圖的。

2.3 地面數(shù)字測圖

在實(shí)際工作中，大比例尺數(shù)字測圖一般是指地面數(shù)字測圖，也稱全野外測圖。野外數(shù)字化測圖與傳統(tǒng)的人工模擬測圖相比，具有測圖效率高；靈活性強(qiáng)；勞動(dòng)強(qiáng)度相對??；不易出錯(cuò)；圖形成果精確、美觀、規(guī)范；圖形成果便于設(shè)計(jì)的多層次利用等特點(diǎn)和優(yōu)勢，是我國目前各測繪單位用得最多的數(shù)字測圖方法，其作業(yè)流程具體如下：

2.3.1 資料和測圖準(zhǔn)備

收集高級(jí)控制點(diǎn)成果資料，將其按照代碼及三維坐標(biāo)（x，y，h）或其他成果形式錄入電子手簿或磁卡。為了便于野外觀測，在野外數(shù)據(jù)采集之前，通常要在工作底圖上對測區(qū)進(jìn)行“作業(yè)區(qū)”劃分，一般以溝渠、道路等明顯現(xiàn)狀地物將測區(qū)劃分為若干個(gè)作業(yè)區(qū)，并要有一定的重疊區(qū)域，防止出現(xiàn)系統(tǒng)偏差。

2.3.2 控制測量

數(shù)字測圖一般不必按常規(guī)控制測量逐級(jí)發(fā)展。對于大測區(qū)（大于15 km2）通常選用GPS或?qū)Ь€網(wǎng)進(jìn)行3等控制測量，而后布設(shè)2級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)。對于小測區(qū)（小于15 km2），通常直接布設(shè)2級(jí)導(dǎo)線網(wǎng)，作為首級(jí)控制。

2.3.3 野外碎部點(diǎn)采集

碎部點(diǎn)采集的方法隨儀器設(shè)備不同及編碼方式不同而有所區(qū)別。一般用“測算法”采集碎部點(diǎn)坐標(biāo)，并用電子手簿記錄碎部點(diǎn)三維坐標(biāo)及其繪圖信息。點(diǎn)號(hào)每次自動(dòng)生成，順序加1。繪圖信息輸入主要區(qū)分為全碼輸入、簡碼輸入、無碼輸入3種。大部分情況下采集數(shù)據(jù)時(shí)要及時(shí)繪制現(xiàn)狀圖。

2.3.4 數(shù)據(jù)傳輸與處理

用專用電纜將電子手簿與計(jì)算機(jī)連接起來，將外業(yè)采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。首先進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，即對外業(yè)采集數(shù)據(jù)的各種可能的錯(cuò)誤修改和將野外采集的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成圖形編輯系統(tǒng)要求的格式。接著對外業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分幅處理，生成平面圖形，建立圖形文件等操作，再進(jìn)行等高線數(shù)據(jù)處理，即生成三角網(wǎng)數(shù)字高程模型（DTM），自動(dòng)勾繪等高線等。

2.3.5 圖形編輯與內(nèi)業(yè)繪圖

一般采用人機(jī)交互圖形編輯技術(shù)，對照野外草圖，對漏測或錯(cuò)測的部分進(jìn)行補(bǔ)測或重測，消除一些地物、地形的矛盾，進(jìn)行文字注記說明及地形符號(hào)的填充，進(jìn)行圖廓整飾等，再由繪圖儀繪制出不同要求、不同目的的圖形。

2.3.6 檢查驗(yàn)收

按照數(shù)字化測圖規(guī)范的要求，對數(shù)字地形圖及由繪圖儀輸出的模擬圖進(jìn)行檢查驗(yàn)收。對于數(shù)字化測圖，明顯地物點(diǎn)的精度很高。外業(yè)檢查主要檢查隱蔽點(diǎn)的精度和有無漏測。內(nèi)業(yè)驗(yàn)收主要看采集的信息是否豐富與滿足，分層情況是否符合要求，尤其是要檢查數(shù)字成圖能否與地理信息系統(tǒng)接軌，為其提供基礎(chǔ)信息。

3 工程實(shí)例

3.1 廣西某鄉(xiāng)鎮(zhèn)數(shù)字測圖

為加快新農(nóng)村的建設(shè)步伐，2008年7月～9月承接了廣西某縣兩個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)3個(gè)行政村合計(jì)8 km2的地形測圖，比例尺為1∶500。具體工作流程如下：①控制測量采用Smart2100衛(wèi)星定位儀施測，布設(shè)E級(jí)GPS網(wǎng)三個(gè)，并測設(shè)了一定的附合導(dǎo)線，作業(yè)組兩個(gè)，碎部測量使用 SET610全站儀，采集的數(shù)據(jù)直接存入全站儀，室內(nèi)傳輸計(jì)算機(jī)。②使用清華山維EPSW繪圖軟件和南方CASS5.1成圖軟件，成圖后在CASS5.1中進(jìn)行拼接與分幅。③以上兩個(gè)測區(qū)經(jīng)過驗(yàn)收從精度來看都符合規(guī)范要求，完全可滿足建設(shè)規(guī)化需要。

3.2 廣西某中學(xué)數(shù)字測圖

2007年，承接廣西某中學(xué)的地形測圖工作。在對該中學(xué)實(shí)驗(yàn)樓及樓前花壇進(jìn)行考察后，決定先用RTK做控制測量和部分圖根點(diǎn)。由于實(shí)驗(yàn)樓房腳受樓層遮擋的影響無法用RTK進(jìn)行測量，所以決定對實(shí)驗(yàn)樓采用全站儀測量。而對于花壇，為避免被樹木擋住全站儀通視，采用RTK配合全站儀進(jìn)行碎部測量。具體工作流程如下：①利用 RTK布設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn) GPS01和GPS02。②利用全站儀對實(shí)驗(yàn)樓以及部分花壇進(jìn)行碎部點(diǎn)測量?；▔瘎t利用RTK聯(lián)合全站儀測量碎部點(diǎn)。在人員分工上，全站儀組為3人，1人使用儀器，1人跑尺，1人畫草圖；RTK組為2人，1人操作RTK，1人留守基準(zhǔn)站，負(fù)責(zé)基準(zhǔn)站的安全；1人將RTK、全站儀野外采集的數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)，根據(jù)野外草圖進(jìn)行數(shù)字化成圖。③利用南方CASS5.1數(shù)字化成圖從RTK、全站儀里面導(dǎo)出坐標(biāo)點(diǎn)。④獲得坐標(biāo)點(diǎn)后，打開CASS5.1軟件，將坐標(biāo)點(diǎn)展入。最后進(jìn)行數(shù)字化成圖。

總之，在廣大科技人員和測繪工作者的共同努力下，大比例尺數(shù)字化測圖技術(shù)日趨成熟、完善，并以其測圖精度高、成圖速度快等優(yōu)勢，大大地降低了測繪人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，經(jīng)濟(jì)效益同步增長。作為測繪人員，我們要時(shí)刻關(guān)注測繪領(lǐng)域的新技術(shù)和新產(chǎn)品，為測繪事業(yè)的騰飛盡一份綿薄之力。

1 吳勝強(qiáng).大比例尺數(shù)字化地形圖測繪方法的探討［J］.山西建筑，2010（18）：353～354

2 文衍寧.大比例尺數(shù)字測圖的發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2008（10）：49