利用自由設(shè)站法進(jìn)行隱蔽地區(qū)地形圖修補(bǔ)測(cè)的方法探討*

李傳方，鄭明燈，蔡 冰，鄒秀瓊

(1．湖北省航測(cè)遙感院，湖北 武漢 430074;2．湖北省測(cè)繪工程院，湖北 武漢 430074)

0 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城鎮(zhèn)化的發(fā)展及城中村的改造，許多地方大比例尺地形圖的更新頻率提高到2 ～3 年，這些地方變化范圍不大但頻率高，但涉及到規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)的各個(gè)方面。根據(jù)相關(guān)部門(mén)的要求，有必要實(shí)時(shí)更新。但道路兩旁或老城區(qū)內(nèi)的房屋鱗次櫛比，影響通行、通視，給測(cè)圖工作帶來(lái)許多不便。如果采用自由設(shè)站旋轉(zhuǎn)平移的方法就能夠較好地避免實(shí)際生產(chǎn)中長(zhǎng)邊、多站、通視困難的控制測(cè)量問(wèn)題。據(jù)此，本文以某測(cè)區(qū)為例，就具體作業(yè)方法進(jìn)行介紹，以供同行參考。

1 圖根控制測(cè)量

地形圖修補(bǔ)測(cè)地區(qū)一般位于城鎮(zhèn)、城郊結(jié)合部或經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的地區(qū)，這些地方人口密集、交通繁忙、通視條件差，按常規(guī)的作業(yè)方法不僅效率低而且勞動(dòng)強(qiáng)度大。目前圖根控制點(diǎn)測(cè)量通常采用GPS RTK 或當(dāng)?shù)氐腃ORS 網(wǎng)站進(jìn)行，但由于測(cè)區(qū)街道兩側(cè)高樓林立，受建筑物遮擋，難以接收到GPS 衛(wèi)星信號(hào)和CORS通信信號(hào)。而開(kāi)闊的十字路口或道路中間雖然有信號(hào)，但由于車(chē)來(lái)人往，既不安全又影響通視，不便于設(shè)站。因此，可以在測(cè)區(qū)(測(cè)段)圖幅范圍內(nèi)兩端地勢(shì)相對(duì)開(kāi)闊、通視良好的地方采用CORS 網(wǎng)站進(jìn)行圖根控制點(diǎn)測(cè)量，中間用無(wú)定向?qū)Ь€或距離后方交會(huì)的形式進(jìn)行圖根控制點(diǎn)加密的方法。

2 全野外數(shù)據(jù)采集

在距離后方交會(huì)加密點(diǎn)上設(shè)站，測(cè)站坐標(biāo)可以是任意值，以任意方向定向(如天線、發(fā)射塔、電線桿等，在無(wú)定向?qū)Ь€加密點(diǎn)上設(shè)站時(shí)只有第一次可以用任意方向定向，之后的支站測(cè)量與常規(guī)測(cè)量方法相似)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。一個(gè)測(cè)站觀測(cè)完畢，搬站前需測(cè)定兩個(gè)(或兩個(gè)以上)圖根點(diǎn)在假定坐標(biāo)系下的坐標(biāo)值，以便后續(xù)圖形編輯時(shí)作為旋轉(zhuǎn)平移的參考點(diǎn)。

由于街道兩側(cè)路燈、路標(biāo)、各種檢查井等獨(dú)立地物較多［1］，編圖時(shí)獨(dú)立地物容易被混淆。因此，實(shí)際工作中采用編碼儲(chǔ)存采集數(shù)據(jù)，對(duì)于常用的獨(dú)立地物可以用簡(jiǎn)單編碼取代CASS 編碼，以便于記憶和運(yùn)用。具體操作是:在CASS 中的SYSTEMJCODE．DEF 文件下，將CASS 編碼改成通俗易懂、便于記憶的簡(jiǎn)單編碼。如:將A96、A39、A26、A24、A25 分別改為3(假山)、4(四方形污水篦子)、5(污水)、7 上(給水)8 下(排水)。編碼代碼對(duì)應(yīng)表，見(jiàn)表1。這樣，不易造成地物的混淆和遺漏。

表1 編碼代碼對(duì)應(yīng)表Tab．1 The relationship table between new code and CASS code

其他觀測(cè)方法、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)傳輸與常規(guī)的數(shù)據(jù)采集方式基本一致。數(shù)據(jù)采集完畢后導(dǎo)出CASS 格式的數(shù)據(jù)，以便后續(xù)生成地形圖和編輯時(shí)使用。

3 地形圖的生成及編輯

3．1 生成地形圖

在CASS 環(huán)境下，點(diǎn)擊繪圖處理簡(jiǎn)碼識(shí)別，選取所導(dǎo)出CASS 格式的數(shù)據(jù)文件，即可生成自由坐標(biāo)系下的簡(jiǎn)碼地形圖。同時(shí)應(yīng)展入所有點(diǎn)的高程及控制點(diǎn)點(diǎn)號(hào)。生成地形碎部點(diǎn)展點(diǎn)圖，如圖1 所示。

3．2 地形圖的編輯

在CASS 環(huán)境中，設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)(包括成圖比例尺等外圖廓參數(shù))，展圖根點(diǎn)a1、a2，以圖塊方式插入圖1。由于圖1 采用的是假定的坐標(biāo)系統(tǒng)，與最終成圖的坐標(biāo)系統(tǒng)——測(cè)圖坐標(biāo)系之間存在旋轉(zhuǎn)平移關(guān)系［2］，因此需進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。如圖2 所示，假定坐標(biāo)系O'—X'Y'相對(duì)于測(cè)圖坐標(biāo)系O—XY 之間存在平移量ΔX、ΔY，旋轉(zhuǎn)角a，通過(guò)旋轉(zhuǎn)平移，計(jì)算假定坐標(biāo)系中P(X'，Y')點(diǎn)在測(cè)圖坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

圖2 坐標(biāo)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)平移關(guān)系圖Fig．2 Diagram of rotation and translation of coordinate system

轉(zhuǎn)換公式為:

式中:X'，Y'為碎部點(diǎn)在假定坐標(biāo)系中的坐標(biāo);X，Y 為碎部點(diǎn)在測(cè)量坐標(biāo)系中的坐標(biāo);ΔX、ΔY 為假定坐標(biāo)系相對(duì)于測(cè)圖坐標(biāo)系之間的平移量;a 為假定坐標(biāo)系相對(duì)于測(cè)圖坐標(biāo)系之間的旋轉(zhuǎn)角。

但在圖形編輯時(shí)，沒(méi)有必要逐點(diǎn)計(jì)算其坐標(biāo)值，而是經(jīng)過(guò)圖形的旋轉(zhuǎn)平移進(jìn)行處理。本例中將圖1 中的A2 點(diǎn)平移到圖根點(diǎn)a2 上，并在“幾何圖形位置”中進(jìn)行高程改正，形成旋轉(zhuǎn)平移后的碎部點(diǎn)展點(diǎn)圖(見(jiàn)圖3)。再以a2 為基準(zhǔn)點(diǎn)，將A2 -A1 旋轉(zhuǎn)至a2 -a1。完成后炸開(kāi)圖塊，糾正符號(hào)，并對(duì)圖面進(jìn)行整飾。最后將此圖插入到需修補(bǔ)測(cè)或檢查的圖幅中，形成最終成果圖［3］(見(jiàn)圖4)。

4 成果質(zhì)量檢查

根據(jù)野外采集的地物、地貌點(diǎn)，利用上述方法形成疊加的地形圖。利用同名點(diǎn)間的距離或坐標(biāo)差進(jìn)行精度統(tǒng)計(jì)和成果質(zhì)量的分析，以確定測(cè)繪產(chǎn)品的成果質(zhì)量。對(duì)文中所述測(cè)區(qū)最終成果進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

本測(cè)區(qū)項(xiàng)目設(shè)計(jì)書(shū)對(duì)成果質(zhì)量的精度要求為:平面中誤差Mp≤0．1 m，高程中誤差Mh≤0．05 m。從表2 可以看出:26 個(gè)檢查點(diǎn)中，平面中誤差Mp≤M/2 的檢查點(diǎn)25 個(gè)，占96．2%;高程中誤差Mp≤M/2 的檢查點(diǎn)14 個(gè)，占53．8%。說(shuō)明該項(xiàng)目成果的精度達(dá)到了規(guī)范規(guī)定的要求。根據(jù)測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［3］，單項(xiàng)成果質(zhì)量被評(píng)定為“良”。

圖3 旋轉(zhuǎn)平移后的碎部點(diǎn)展點(diǎn)圖Fig．3 Detail points drawing after rotation and translation

圖4 最終成果圖Fig．4 The final results map

表2 精度統(tǒng)計(jì)表Tab．2 The precision statistics table

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)事證明，實(shí)際工作中采用本文所述的作業(yè)方法，能夠提高作業(yè)效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約生產(chǎn)成本。同時(shí)在航測(cè)大比例尺地形圖的調(diào)繪中［4］，當(dāng)新增或者地面地物較多，航測(cè)內(nèi)業(yè)無(wú)法判定時(shí)采用這種方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在湖北十堰1∶500 地形圖更新和麻城三河口新農(nóng)村建設(shè)測(cè)圖工程等項(xiàng)目中采用文中所述自由設(shè)站旋轉(zhuǎn)平移的測(cè)圖方式，都取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，說(shuō)明該方法切實(shí)可行。

［1］ 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．GBT 20257 -2007 國(guó)家基本比例尺地圖圖示［S］．北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007．

［2］ 李傳方．坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)平移在工程測(cè)量中的應(yīng)用［J］． 地礦測(cè)繪，1994(2):25．

［3］ 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)．GBT 24356 -2009 測(cè)繪成果質(zhì)量檢查與驗(yàn)收［S］．北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009．

［4］ 中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)． GBT 7931 - 2008 1 ∶500 1 ∶1 000 1∶2 000地形圖航空攝影測(cè)量外野規(guī)范［S］． 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008．