淺談數(shù)字化地形測繪

昌寧縣水利局勘測設(shè)計隊

摘要：本文以數(shù)字化地形測量實踐為基礎(chǔ)，介紹了GPS+全站儀+計算機數(shù)字化地形測量的一些成熟方法，并就地形測量模式更新對測繪單位儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、管理方式、作業(yè)組織等產(chǎn)生的影響提出了的相應(yīng)觀點。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；地形測量；作業(yè)組織

全數(shù)字化地形測量模式逐步成熟并基本普及，正在替代而且必將完全替代傳統(tǒng)的大平板儀地形測量，逐步成為地形測量的主流模式。另一方面，地形測量模式的更新又將對測繪單位儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、管理方式、作業(yè)組織等產(chǎn)生一系列的影響。本文以近年來我多年數(shù)字化地形測量實踐為基礎(chǔ)，介紹數(shù)字化地形測量的一些方法，提出了的相應(yīng)觀點。

1.數(shù)字化地形測量的儀器設(shè)備硬件條件

傳統(tǒng)的地形測量為大平板儀或經(jīng)緯儀測繪法。而現(xiàn)代數(shù)字化地形測量的儀器設(shè)備從控制測量到成果成圖輸出大致需要GPS接收機、全站儀、計算機、繪圖儀以及與之相關(guān)的計算成圖軟件、數(shù)據(jù)傳輸、交換附件、通訊器材等，儀器設(shè)備配置水平較常規(guī)地形測量是一個質(zhì)的飛躍。

2.數(shù)字化地形測量工作的人員素質(zhì)條件

數(shù)字化地形測量的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握測量專業(yè)技術(shù)、熟練掌握計算機及測繪軟件的應(yīng)用技術(shù)，這對測量人員的技術(shù)素質(zhì)提出了更高的要求。

3.數(shù)字化地形測量的生產(chǎn)組織

3.1 生產(chǎn)工序

數(shù)字化地形測量的生產(chǎn)工序可概括為兩個環(huán)節(jié)：一是控制測量與計算機輔助平差計算；二是碎部數(shù)據(jù)采集與軟件編圖成圖。兩個環(huán)節(jié)間以數(shù)據(jù)傳輸為紐帶，即可平行作業(yè)又可順序作業(yè)。與傳統(tǒng)地形測量相比，壓縮了大量的中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

3.2 作業(yè)方案

數(shù)字化地形測量項目的作業(yè)方案根據(jù)儀器設(shè)備條件確定，儀器設(shè)備條件不同，作業(yè)方案變化各異。一般可選用靜態(tài)GPS網(wǎng)作基本控制，導(dǎo)線（網(wǎng)）、動態(tài)GPS作加密控制，支導(dǎo)線（點）補充測站點，全站儀、動態(tài)GPS碎部數(shù)據(jù)采集，進而計算機軟件機助成圖的作業(yè)方案。一定條件下，大比例尺數(shù)字化地形測量可以一次性全面布網(wǎng)至測站點，并且可以直接先測圖而不受\"先控制、后測圖\"、\"逐級加密\"等測量原則的約束。

3.3 作業(yè)方法

在生產(chǎn)工序上，數(shù)字化地形測量不一定要遵守\"先控制、后測圖\"的原則，控制測量、碎部測圖可以同時進行，甚至可以是先測圖后控制，只是后者需將碎部成圖以控制點為基準(zhǔn)借助成圖軟件進行測站（圖形）糾正。

在控制點點之記的制作上，數(shù)字化地形測量不一定要將其作為一個專門工作來進行，可依據(jù)最終成圖編繪點之記。

碎部測圖在數(shù)字化地形測量中只是個數(shù)據(jù)采集的過程，成圖大量的工作量從外業(yè)轉(zhuǎn)移到了內(nèi)業(yè)，目前，碎部成圖作業(yè)方法較多，因人而異。較為成熟的方法是簡碼法，特點是成圖數(shù)學(xué)精度好、地物地貌要素詳盡、作業(yè)效率較高。

3.4簡碼法數(shù)字化地形測量及其作業(yè)流程

簡碼法是數(shù)字化地形測量過程中，觀測員給每一個碎部測點賦于一個自定義編碼，并依據(jù)這種自定義編碼編圖成圖的一種數(shù)字化地形測量方法。

簡碼法數(shù)字化測圖作業(yè)流程為：外業(yè)數(shù)據(jù)采集（自定義編碼）→內(nèi)業(yè)概略編圖→草圖外業(yè)補充調(diào)繪→內(nèi)業(yè)詳細編圖→外業(yè)巡回檢查→最終成果成圖。分述如下：

外業(yè)數(shù)據(jù)采集：該環(huán)節(jié)重點是碎部點三維坐標(biāo)與自定義編碼采集，強調(diào)碎部點的數(shù)學(xué)精度、采集數(shù)量和自定義編碼的可自我識別程度、強調(diào)測站與棱鏡之間通訊聯(lián)系，而不必過分關(guān)注碎部點間的連接關(guān)系。在同一個測站上，只要能看到而視線又不是過長，宜及時采集，不必頻繁搬站。自定義編碼不必過于嚴(yán)格，只要編圖時作業(yè)員自己能夠識別即可，如：大車路可編為\"DCL\"、或\"L\"，磚混樓房可編為\"FH\"、或\"F\"，完全根據(jù)作業(yè)員的習(xí)慣和自我條件決定。值得注意的是：由于自定義編碼具有一定的隨便性，在增加了自我識別難度的同時，也使其具有相當(dāng)?shù)撵`活性和可開發(fā)性。

內(nèi)業(yè)概略編圖：既然是概略編圖，其原則應(yīng)該定為能識別多少就編多少，能編到什么程度就編到什么程度，不能識別的在外業(yè)補充調(diào)繪時處理。這一環(huán)節(jié)只需要編出有基本輪廓的平面草圖，該草圖只作為外業(yè)補充調(diào)繪的工作底圖，繪圖輸出時應(yīng)包括碎部點的簡碼信息，最好先不要繪出等高線。

草圖外業(yè)補充調(diào)繪：該環(huán)節(jié)以帶簡碼的基本平面圖為工作底圖，對照實地補充繪圖，加上必要的量測，應(yīng)理清地物、地貌要素的屬性、各種線條間的連接關(guān)系等。外業(yè)補充調(diào)繪成果圖在內(nèi)容上已經(jīng)是詳細的平面圖了。

內(nèi)業(yè)詳細編圖：根據(jù)外業(yè)補充調(diào)繪成果圖修編概略草圖，在此基礎(chǔ)上構(gòu)高程模型三角網(wǎng)繪等高線生成初步地形圖。繪圖輸出時最好將高程模型三角網(wǎng)和等高線一并繪出，作為外業(yè)巡回檢查的工作底圖。

外業(yè)巡回檢查：重點是高程模型三角網(wǎng)的檢查與修編，以及植被、境界類符號補充調(diào)繪與檢查、初步成果地形圖外業(yè)最終檢查等。數(shù)字化測量精度很高，又沒有展點誤差，測量、數(shù)據(jù)傳輸、計算都是自動進行、避免了人為的錯誤，編輯出現(xiàn)錯誤，主要在于記錄，由于地形復(fù)雜性，這類問題的出現(xiàn)是難以徹底避免的。它將引起地形、地物與實際情況明顯不符，嚴(yán)重影響測量成果的使用。當(dāng)數(shù)據(jù)記錄有錯誤，可修改測點編號、地形碼和信息碼，但嚴(yán)禁修改觀測數(shù)據(jù)，否則須返工重測，對錯漏數(shù)據(jù)要及時補。通過實地檢查可查出編輯錯誤予以糾正，在這一前提下影響成果質(zhì)量的關(guān)鍵因素就歸結(jié)為棱鏡位置的正確性問題這將是數(shù)字化測圖作業(yè)員核心問題。

最終成果成圖：根據(jù)外業(yè)巡回檢查成果圖再次修編初步成果地形圖，以及圖面整飾圖幗分幅等。

3.5 人員組織

數(shù)字化地形測量的一個作業(yè)組采用簡碼法時宜按一名技術(shù)員加一名測量工人編制，一個項目由多個作業(yè)組宜專設(shè)一名核心技術(shù)人員負責(zé)質(zhì)量檢查、成果資料匯總、電腦維護等。

4.數(shù)字化地形測量的精度

4.1 控制點點位精度

控制點（圖根點）是直接供測圖使用的平面和高程控制點，精度以相對于鄰近控制點的中誤差來衡量，其點位中誤差不應(yīng)超過圖上±0.1㎜；其高程中誤差不應(yīng)超過測圖基本等高距的1/10。測站點可以在測圖過程中根據(jù)需要隨時測放。

在使用全站儀測量時，根據(jù)多年的測量經(jīng)驗，控制點之間的距離最好不要大于300米，對于每一個控制點的測定，一定要采用對中杠架設(shè)測量，只有采用對中杠才能保正菱鏡垂直在控制點的上，為保證測量精度，要返復(fù)仔細調(diào)節(jié)水平垂直微動螺旋，因為在測量時，當(dāng)望遠鏡的十字絲瞄準(zhǔn)棱鏡的標(biāo)志后儀器就會的光電信號返回，但此時信號不一定達到最大值，我們只有返復(fù)仔細調(diào)節(jié)水平垂直微動螺旋，使返回信號達到最大值，只有在這時，測距頭才正確瞄準(zhǔn)了棱鏡中心，在按測距健，測得的結(jié)果才準(zhǔn)確.如果不進行精確對準(zhǔn)，一有返回信號，不管信號是否達到最大就測距，測出來的距離誤差就大，特別是在短距離作業(yè)時更是如此。

4.2 碎部點測繪的精度

碎部點的測繪，無論是用動態(tài)GPS、還是用全站儀進行碎部測圖，就碎部點坐標(biāo)而言，其精度是保證的，而且有足夠的精度余量。用動態(tài)GPS進行碎部測圖時，由于衛(wèi)星信號、天線外形影響，加之無法進行偏心觀測，針對居民地和地物較多的大比例尺測區(qū)宜持保守態(tài)度。用全站儀采集碎部數(shù)據(jù)時應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用的儀器及成圖精度要求限制視線長度，對于大比例尺測圖必要時還須進行偏心觀測。在使有全站儀進行碎部測量時，應(yīng)控制碎部點的密度，碎部點太密，野外測設(shè)的工作量大，碎部點太稀，反應(yīng)不出實際地型，內(nèi)業(yè)的工作量就會比較大，地形圖就會失真，從而地形圖的質(zhì)量得不到保證；為了確保地形圖的質(zhì)量，碎部點的測設(shè)起到致關(guān)重要的作用，根據(jù)工程測量規(guī)范GB50026-93）和多年的野外測量以及內(nèi)業(yè)地形圖的繪制經(jīng)驗，碎部點的水平間隔：1：500的比例為15米，1：1000為30米，1：2000為50米，高程間隔1：500的比例應(yīng)以4米為矣，1：1000為6-8米為矣，1：2000為10-12米為矣。對于地形復(fù)雜、地形地貌變化比較大的地段，應(yīng)減小碎部點的間距，這樣就能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)出實際的地形。

5.數(shù)字化地形測量的變革

作為地形測量模式的變革，數(shù)字化地形測量將在以下幾方面產(chǎn)生積極的影響：測繪單位儀器設(shè)備的更新改造；測繪技術(shù)人員繼續(xù)教育以及測繪專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的修訂完善；數(shù)字化地形測量工作的更加規(guī)范化。

6.結(jié)束語：

數(shù)字化測量在測量技術(shù)中廣范應(yīng)用，測繪技術(shù)日新月異地發(fā)展，它們不僅減輕測量人員的勞動強度，提高了測量作業(yè)效率，而且成果質(zhì)量好，并可直接用于計算機輔助設(shè)計，測量的圖形既可以存儲在計算機中，也能夠根據(jù)需要以多種比例尺打印輸出，同時還能夠輸入到地理信息系統(tǒng)等軟件中作進一步的加工、處理和應(yīng)用，生成數(shù)字地面模型。

參考文獻：

[1]湖南水利水電學(xué)校出版《水利水電工程測量》

[2]《工程測量規(guī)范 GB50026-93》

[3]中華人民共和國水力部、電力工業(yè)部發(fā)布 《水利水電施工測量規(guī)范 SL52-93》

[4]《大比例尺數(shù)字測圖》 測繪出版社 1996年