GPS測量、電子版制圖技術(shù)研究與應(yīng)用

張森林

摘要：隨著《測繪法》的頒布實(shí)施及測繪業(yè)科技水平的迅速發(fā)展，用傳統(tǒng)的手工作業(yè)方法進(jìn)行測繪已不能滿足要求，如何快速準(zhǔn)確地進(jìn)行測繪，已成為我們面臨的重要任務(wù)。

關(guān)鍵詞：GPS測量；制圖；數(shù)字化

近年來，隨著Gps、全站儀及電子計(jì)算機(jī)的普及，地形圖的成圖方法正在逐步地由傳統(tǒng)的白紙法成圖向數(shù)字測圖方向發(fā)展。測繪行業(yè)在計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷滲入下，已打破了傳統(tǒng)的模擬測繪方法，數(shù)字化測圖技術(shù)占領(lǐng)了主導(dǎo)地位。其成圖成果數(shù)字地圖具有更規(guī)范、精度高、綜合應(yīng)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，而且對于各用圖單位進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)計(jì)算、生產(chǎn)單位（礦山）綜合管理等方面有極大的優(yōu)越性，較好地滿足了現(xiàn)代化管理的需要。

我院經(jīng)高速調(diào)研后，于2004年8月引進(jìn)eTrex VentureTm手持Gps、2009年購置了美國光譜（EPOCHTM35）RTK一套、南方測繪cas6.0版軟件，軟件與計(jì)算機(jī)、全站儀、掃描儀組成數(shù)字測繪系統(tǒng)，全部實(shí)現(xiàn)了Gps、全站儀測量、計(jì)算機(jī)繪圖。

該系統(tǒng)的建成與應(yīng)用，結(jié)束了為期30年之久的傳統(tǒng)手工繪圖，使測繪從外業(yè)數(shù)據(jù)自動(dòng)采集到內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、繪圖以及圖形、數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)一體化、自動(dòng)化、規(guī)范化、信息化。該系統(tǒng)不但滿足地形、地籍圖測量還能繪制礦山各類圖紙，對煤礦每日掘進(jìn)巷道進(jìn)度及時(shí)展繪、另外還能方便地繪制幢、屋、戶圖形以及房屋相關(guān)的地形地物圖形，自動(dòng)計(jì)算面積，進(jìn)行共用建筑面積分?jǐn)偟挠?jì)算，生成各類面積統(tǒng)計(jì)表，滿足在辦證過程中對相應(yīng)圖形的查看、輸出等工作。尤其是軟件帶有屏幕矢量化功能，能對圖像進(jìn)行處理得到矢量數(shù)據(jù)的仿射糾正，對我院2004年開始測繪工作以來的120張平面圖進(jìn)行掃描矢量化，使舊圖得到了合理利用，測地形圖50多公傾，為我院創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本文就結(jié)合我公司該系統(tǒng)的使用情況，對數(shù)字化測圖技術(shù)的應(yīng)用做以介紹。

一、系統(tǒng)的主要功能

（一）Gps：全球定位系統(tǒng)（Global positioning System-Gps）是美國從本世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。經(jīng)過近10年我國測繪等部門的使用表明，Gps以全天侯，高精度、自動(dòng)化、高效益等特點(diǎn)，贏得了廣大測繪工作者的信賴，并成功的應(yīng)用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)觀測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、地球運(yùn)力學(xué)等多種學(xué)科，從而給測繪領(lǐng)域帶來一場深刻的技術(shù)革命。

1、Gps系統(tǒng)能提供連續(xù)，實(shí)時(shí)的三維坐標(biāo)，不受天氣影響。單機(jī)定位精度優(yōu)于10米，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級和毫米級。

2、Gps定位原理是：衛(wèi)星不間斷的發(fā)送自身的星歷參數(shù)的時(shí)間信息，用戶接收到這些信自后，經(jīng)過計(jì)算求出接收機(jī)的三維位置。

（二）全站儀：具有經(jīng)緯儀和測距儀的特點(diǎn)，又能測三角高程，測量精度較經(jīng)緯儀高。在測地形圖時(shí)所測數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄在全站儀中，并可將所測數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)上，完成數(shù)據(jù)的無縫連接。

（三）cass軟件

1、數(shù)字測繪系統(tǒng)的核心部分為cass軟件，該軟件是Auto CAD2002、Auto CAD2004平臺開發(fā)而成，將圖形與數(shù)據(jù)有機(jī)地結(jié)合，集成了Auto CAD圖形繪制、圖形編輯功能以及數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)管理、計(jì)算功能，是一個(gè)專用的圖繪制及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。軟件能自動(dòng)生成房屋、樓梯、院落、道路、管線、樹木、地形等高線等，并可自動(dòng)標(biāo)注尺寸、面積等。經(jīng)圖形整飾，可生成符合《測量規(guī)范》的平面圖。并可自動(dòng)生成可視立體圖。

二、系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境

（一）軟件環(huán)境：WinXP、AutoCAD2002—AutoCAD 2007

（二）硬件環(huán)境及配置

計(jì)算機(jī)、全站儀、手持測距儀、CONTEXAO幅面掃描儀，任一幅面的打印機(jī)

三、系統(tǒng)的特點(diǎn)

（一）多功能，實(shí)用性強(qiáng)

由cass6.0軟件組成的測繪系統(tǒng)，技術(shù)先進(jìn)，功能齊全，圖覆蓋數(shù)字地形、地籍、管線測量中的測圖、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。外業(yè)數(shù)據(jù)采集方式多，可以用全站儀內(nèi)存、電子手簿或手工記錄，根據(jù)個(gè)人作圖習(xí)慣，靈活繪圖。打破了常規(guī)作圖方式，方便了作業(yè)人員。繪圖速度大大提高。

（二）圖形分析解決。面積計(jì)算準(zhǔn)確

該系統(tǒng)遵循現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T17986《測量規(guī)范》。在面積自動(dòng)計(jì)算的基礎(chǔ)上自動(dòng)生成各類面積統(tǒng)計(jì)表，如建筑面積、道路面積、綠地面積等、排列成表。面積計(jì)算速度之快是手工計(jì)算無法比擬的，工作效率得到了極大提高，滿足了高速測圖、設(shè)計(jì)發(fā)展的需要。

（三）操作方便，簡單易學(xué)

系統(tǒng)是由Auto CAD2002—Auto CAD2007平臺開發(fā)的，只要懂計(jì)算機(jī)和測圖知識的人員能很快學(xué)會，系統(tǒng)界面友好，全中文菜單，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的先進(jìn)性，提高了工作效率。

四、系統(tǒng)應(yīng)用情況

（一）對傳統(tǒng)的模擬圖進(jìn)行掃描矢量化

我院自2004年開始測繪工作以來，已測繪地形平面圖50多公傾，建筑面積達(dá)105萬平方米，是一筆巨大的知識財(cái)富。在使用數(shù)字測繪系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，為很好地利用這筆財(cái)富，我們提出三個(gè)方案：A：使用掃描儀進(jìn)行舊圖掃描矢量化；B：使用全站儀在外業(yè)測繪時(shí)直接控制到分幅圖上，再進(jìn)入計(jì)算機(jī)。 C：對舊圖進(jìn)行掃描矢最化，靈活萬便、效率高、見效快、實(shí)用性強(qiáng)、成圖精度高。

（二）進(jìn)行內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖

該數(shù)字測繪系統(tǒng)內(nèi)外業(yè)一體化測圖方法有三種：A：電子平板方式采集數(shù)據(jù)，現(xiàn)場成圖；B：外業(yè)記錄測量數(shù)據(jù)并編碼，用cass6.0軟件批量處理數(shù)據(jù)并自動(dòng)繪圖；C：外業(yè)記錄測量數(shù)據(jù)，畫草圖不編碼，用cass6.0軟件交互編圖功能制圖。

根據(jù)單位自身?xiàng)l件，我們采用后兩種方法測繪圖：

A：編碼測圖：

B：草圖法測圖：

“草圖法測圖”與“編碼法測圖”相同，但不要求記錄測點(diǎn)編碼，而輔以人工繪制測點(diǎn)草圖來描述測點(diǎn)的屬性和相互關(guān)系，草圖上需標(biāo)測點(diǎn)的自然編號（流水號，既測點(diǎn)數(shù)據(jù)通訊至計(jì)算后，測點(diǎn)數(shù)據(jù)文件中的自然順號，不是測點(diǎn)點(diǎn)號）.過程如下：

在以下兩種方法測圖過程中，使用我院尼康DTM—310型全站儀強(qiáng)大的內(nèi)存，在內(nèi)業(yè)完成數(shù)據(jù)通訊后，成圖地物屬性清楚，點(diǎn)位精度高，方便快捷。

（三）礦山測量數(shù)據(jù)的保存及制圖

我礦區(qū)各礦井經(jīng)幾十年掘進(jìn)、開采，測量數(shù)據(jù)繁多，又為紙質(zhì)保存，查閱困難，利用歷史資料手工制圖速度慢、精度差，給礦山的進(jìn)一步開采帶來很大困難。利用word、cass軟件可很好的保存歷史資料和精確高效的繪制圖紙。方法如下：

a、將歷史資料在word中保存

b、歷史資料制圖

b2將上面表格另存為csv格式（如下）

1，，80508.929，67982.53，1518.2

2，，80547.313，67959.883，1518.4

3，，80558.57，67980.996，1519.1

4，，80591.226，67978.984，1519.4

5，，80580.1，67956.512，1519.1

6，，80526.744，67935.082，1518.8

b3將csv格式文件復(fù)制到（）dat文件中（cass專用格式文件），另存為dat文件（如下）

1，，80508.929，67982.53，1518.2

2，，80547.313，67959.883，1518.4

3，，80558.57，67980.996，1519.1

4，，80591.226，67978.984，1519.4

5，，80580.1，67956.512，1519.1

6，，80526.744，67935.082，1518.8

B4在cass中采用，繪圖處理→定顯示區(qū)→繪圖處理 展高程點(diǎn) 即可將坐標(biāo)數(shù)據(jù)在幾分鐘之內(nèi)精確的展繪在圖中。

五、光學(xué)經(jīng)緯儀測量、手工制圖與Gps、全站儀測量、電子版制圖對比

六、系統(tǒng)應(yīng)用體會

（一）測繪使用數(shù)字化測圖技術(shù)，很好地適應(yīng)了現(xiàn)代化管理的需要，使平面圖測繪更為直接、方便一改過去手工測圖費(fèi)工、費(fèi)力、出圖慢的情況，極大地提高了工作效率。

（二）測繪使用數(shù)字化測圖技術(shù)，較好地滿足了測繪頻繁的變更特性，保證了圖紙的現(xiàn)勢性。

（三）測繪使用數(shù)字化測圖技術(shù)，使測繪內(nèi)、外業(yè)成一體化工作模式。在外業(yè)采集數(shù)據(jù)時(shí)，測量的精度有保證，消除了人為的各種誤差來源，而且省略了讀數(shù)、計(jì)算、展點(diǎn)繪圖等工序，減輕了測站人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，外業(yè)工作效率大大提高。

（四）測繪使用數(shù)字化測圖技術(shù)，成圖成果可以存在光盤上，也可以通過繪圖機(jī)繪在所需的圖紙上，線條、線劃粗細(xì)均勻，注記、字體工整，圖面質(zhì)量整齊劃一。

（五）測繪使用數(shù)字化測圖技術(shù)，能大大提測圖的精度，使平面圖準(zhǔn)確性、法定性更強(qiáng)。

（六）測繪使用數(shù)字化測圖技術(shù)，在一定的軟件硬件條件下，在技術(shù)上很容易滿足GB17986《測量規(guī)范》要求，并且能能動(dòng)性地提高測繪人員的綜合技術(shù)水平，提高工作效率，節(jié)約測量、制圖費(fèi)用。

七、結(jié)束語

現(xiàn)在計(jì)算機(jī)已進(jìn)入家庭，信息、網(wǎng)絡(luò)已成為現(xiàn)代社會的特征。在已有的計(jì)算機(jī)、全站儀（或半站儀）、RTK、手持測距儀、繪圖儀等硬件基礎(chǔ)上，我院選擇cass6.0數(shù)字成圖軟件實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化測圖的現(xiàn)代化，僅2004年至今已測地形圖50多公傾，成圖矢量化120多張。創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價(jià)值21萬元、節(jié)約人工100多工日。前景廣闊，優(yōu)勢顯著。我公司使用的數(shù)字化成圖系統(tǒng)cass6.0，第一次將靖遠(yuǎn)煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司的地形圖測繪從手工測繪改變?yōu)閿?shù)字化測圖。數(shù)字化測圖也是測繪行業(yè)測圖、制圖的發(fā)展趨勢。