工程測量運(yùn)用數(shù)字化測繪技術(shù)的探討

李良

（江西省中旭國土勘測規(guī)劃有限責(zé)任公司）

工程測量運(yùn)用數(shù)字化測繪技術(shù)的探討

李良

（江西省中旭國土勘測規(guī)劃有限責(zé)任公司）

隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，為了滿足建設(shè)工程的實(shí)際需求，數(shù)字化測繪技術(shù)已經(jīng)在建設(shè)工程中被廣泛的應(yīng)用。本文就主要針對工程測量運(yùn)用數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)、原圖數(shù)字化、數(shù)字測圖及數(shù)字?jǐn)z影測量成圖等問題進(jìn)行探討。供同行參考。

工程測量；數(shù)字化；測繪技術(shù)；問題分析

引言

隨著建設(shè)工程領(lǐng)域的快速發(fā)展，其工程實(shí)際建設(shè)質(zhì)量已經(jīng)受到了越來越多的關(guān)注，為其建設(shè)施工帶來了一定的挑戰(zhàn)。對于建筑工程而言，工程測量是其建設(shè)施工中極其重要的一部分內(nèi)容，是提高整體建設(shè)質(zhì)量和效率的前提保障，而傳統(tǒng)的測量技術(shù)已經(jīng)無法達(dá)到現(xiàn)代化建設(shè)的實(shí)際要求，要求測量工作要更加的規(guī)范化、實(shí)時(shí)化以及智能化。伴隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，數(shù)字化測繪技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用為工程測量工作的開展帶來了較大程度的變化，使得其測量水平實(shí)現(xiàn)了很大程度的提高。

1 數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）它可以通過計(jì)算機(jī)的模擬，在屏幕上直觀生動地（分層）反映出地形、地貌特征以及地籍要素，而且一目了然，基本上改變和彌補(bǔ)了傳統(tǒng)產(chǎn)品線條、符號和數(shù)字、文字等綜合包羅，非具一定專業(yè)知識才能讀懂的缺陷。

（2）數(shù)字化測繪產(chǎn)品在使用、維護(hù)和更新上具有方便快捷的特性，能夠隨時(shí)保持產(chǎn)品信息的現(xiàn)勢性，可以隨時(shí)補(bǔ)充修改，隨時(shí)出新圖提供使用。

（3）根據(jù)不同用戶的需要，可以對產(chǎn)品的各種要素進(jìn)行數(shù)據(jù)再加工，得到不同用途的圖件，而且還可以隨意對圖形進(jìn)行拼接、縮放，用途更廣泛。

（4）利用數(shù)字化（地形、地籍）測繪成果，作為底圖，可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行各種規(guī)劃與設(shè)計(jì)（如土地資源開發(fā)規(guī)劃和城市道路網(wǎng)的設(shè)計(jì)等），可方便地進(jìn)行許多方案的設(shè)計(jì)與比較，對各種要素的統(tǒng)計(jì)、匯總、疊加、分析也方便、準(zhǔn)確。在計(jì)算機(jī)的幫助下，大大提高了測繪生產(chǎn)作業(yè)的自動化、科學(xué)化、規(guī)范化程度，數(shù)字化測繪產(chǎn)品的應(yīng)用水平也將達(dá)到新的高度。除此以外，在其他方面還顯示出很多優(yōu)越性，但從以上幾點(diǎn)足以可見數(shù)字化（地形、地籍）測繪很符合現(xiàn)代社會信息的要求，是現(xiàn)代測繪的發(fā)展方向。因而，以前以傳統(tǒng)測繪為主的專業(yè)測繪單位，現(xiàn)在是以發(fā)展數(shù)字化測繪技術(shù)作為發(fā)展的目標(biāo)與方向。

2 數(shù)字化測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

2.1 原圖數(shù)字化

對原始圖件進(jìn)行數(shù)字化工作。首先要進(jìn)行數(shù)字化輸入。常用的方法有：①手扶跟蹤數(shù)字化；②掃描矢量化；③GPS輸入。手扶跟蹤數(shù)字化需要的儀器為計(jì)算機(jī)。數(shù)字化儀及相關(guān)軟件是早期的一種數(shù)字化輸入方法、輸入速度較慢、勞動強(qiáng)度也較大。掃描矢量化是通過掃描儀輸入掃描圖象，然后通過矢量跟蹤，確定實(shí)體的空間位置。隨著掃描儀的普及和矢量化軟件的不斷升級，其作業(yè)方法越來越趨于自動化，它是一種省時(shí)，高效的數(shù)據(jù)輸入方法。GPS輸入。GPS是確定地球表面精確位置的新工具，由于它測定的是三維空間位置的數(shù)字，因此不需作任何轉(zhuǎn)換，可直接輸入數(shù)據(jù)庫。其次根據(jù)數(shù)字化圖件的可用性，要綜合考慮圖件的重用性和易用性，并制定矢量化方案。

（1）數(shù)字化原有地形圖作業(yè)流程（圖1）。

圖1 作業(yè)流程圖

（2）外業(yè)測點(diǎn)與數(shù)字化圖縮放相結(jié)合方法

在工程測量實(shí)踐中，當(dāng)要完成某工程地形圖的施測工作時(shí)，如果以前有數(shù)字化的圖件，能直接利用到現(xiàn)在的成圖工作中，應(yīng)充分地利用現(xiàn)有的地形圖。但是所獲得的數(shù)字地圖其精度因受原圖精度的影響，加上數(shù)字化過程中所產(chǎn)生的各種誤差，所以其精度要比原圖的精度差，且所反映的只是白紙成圖時(shí)地表上各種地物地貌，現(xiàn)勢性也不好。為了利用該法得到滿足現(xiàn)時(shí)需要的數(shù)字地圖，可通過地物地形修測、補(bǔ)測地形點(diǎn)等方法，實(shí)測一部分地物點(diǎn)的精確坐標(biāo)。再用這些點(diǎn)的坐標(biāo)代替原來的坐標(biāo)，通過重新編輯，使最終產(chǎn)品滿足相應(yīng)比例尺精度要求。修測、補(bǔ)測的范圍和點(diǎn)位稀密，可根據(jù)工程的設(shè)計(jì)與施工精度要求及原比例尺而定。故這種方法比較適合于該地區(qū)有大比例尺地形圖、且又范圍較小的工程測繪中，它既滿足了工程進(jìn)度、又節(jié)約了項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，是在工程測繪中切實(shí)可行的方案。

2.2 數(shù)字測圖

在沒有合乎精度要求的大比例尺地形圖的地區(qū)，可直接采用地面數(shù)字測圖的方法，該方法也稱為內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖，它是以計(jì)算機(jī)為核心在外連輸入輸出設(shè)備硬、軟件的支持下，對地形空間數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、輸入、成圖、繪圖、輸出、管理的測繪系統(tǒng)。是我國目前各測繪單位用得最多的數(shù)字測圖方法。采用該方法

所得到的數(shù)字地圖的特點(diǎn)是精度高，但耗費(fèi)的人力、物力與財(cái)力比前種方法大。

（1）外業(yè)數(shù)據(jù)的采集

①全站儀電子手簿或PC-E500。

②自行研制的電子手簿（如武漢RDMS公司生產(chǎn)的RD-EB1外業(yè)電子手簿）。

③便攜機(jī)+測量設(shè)備（如北京威遠(yuǎn)圖儀器有限責(zé)任公司生產(chǎn)的SV300數(shù)字化測圖系統(tǒng)及清華山維公司生產(chǎn)的EPSW97）。

以上3種方法中，根據(jù)不同地點(diǎn)情況選擇。例如：在西藏巴河考慮到該地區(qū)缺水少電，交通不便等因素，選擇了武漢RDMS內(nèi)外業(yè)一體化軟件與平板測圖相結(jié)合的方法。將控制點(diǎn)數(shù)據(jù)全部輸入手簿，外業(yè)測量一次完成，內(nèi)業(yè)處理對原始數(shù)據(jù)按單元進(jìn)行分割，然后逐個(gè)編輯成圖后轉(zhuǎn)換為AutoCAD下的，DXF文件格式，經(jīng)MAPGIS文件格式轉(zhuǎn)換命令將其轉(zhuǎn)換為點(diǎn)、線格式文件，逐項(xiàng)將點(diǎn)、線符號屬性通改成與MAPIS成圖相同的點(diǎn)、線文件屬性，再部分與平板測圖相拼接，最后形成該地區(qū)地形圖圖庫。在采集數(shù)據(jù)時(shí)，操作人員一定要對地物代碼應(yīng)用準(zhǔn)確，以免張冠李戴在內(nèi)業(yè)成圖時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤；在觀測開始時(shí)，應(yīng)對測站點(diǎn)進(jìn)行檢查，跑尺人員應(yīng)嚴(yán)格按照自動成圖的要求作業(yè)，地形地貌的特征點(diǎn)不得遺漏，不要象手工繪圖一樣省略部分點(diǎn)（平行體除外）；操作人員必須繪一草圖，表明每個(gè)地物碎部點(diǎn)的屬性及相互關(guān)系，它是計(jì)算機(jī)編輯地物圖塊的依據(jù)；測量坎子時(shí)揮辱教驪仆匕高，坎下也要進(jìn)行地形點(diǎn)采集。當(dāng)一個(gè)測區(qū)完成后，如果有必要可把數(shù)據(jù)備份到其他軟盤，然后刪除電子手簿中的數(shù)據(jù)，以免與下一測區(qū)數(shù)據(jù)產(chǎn)生混淆，或數(shù)據(jù)溢出、造成損失。

（2）內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

無論是工程進(jìn)程各階段的測量工作，還是不同工程的測量工作，都需要根據(jù)誤差分析和測量平差理論選擇適當(dāng)?shù)臏y量手段，并對測量成果進(jìn)行處理和分析，就是說測量數(shù)據(jù)處理也是工程測量的重要內(nèi)容。

（3）地形圖數(shù)據(jù)庫的建立與管理

圖形數(shù)據(jù)庫管理子系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的重要組成部分。在數(shù)據(jù)獲取過程中，它用于存儲和管理地理信息；在數(shù)據(jù)處理過程中，它既是資料的提供者，也是處理結(jié)束的歸宿處；在檢索和輸出過程中，它是形成繪圖文件或各類地理數(shù)據(jù)的來源。圖形數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)經(jīng)拓?fù)涮幚恚尚谐赏負(fù)鋽?shù)據(jù)庫，用于各種空間分析。在圖幅進(jìn)庫前建立拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對輸入的地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行正確性檢查，根據(jù)用戶的要求及圖幅的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)圖幅配準(zhǔn)、圖幅校正和圖幅接邊。專業(yè)屬性庫管理子系統(tǒng)，GIS系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域非常廣，各領(lǐng)域的專業(yè)屬性差異甚大，以至不能用一已知屬性集描述概括所有的應(yīng)用專業(yè)屬性。因此建立一動態(tài)屬性庫是非常必要的。動態(tài)就是根據(jù)用戶的要求能隨時(shí)擴(kuò)充和精簡屬性庫的字段（屬性項(xiàng)），修改字段的名稱及類型。

數(shù)據(jù)庫要確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量，數(shù)據(jù)質(zhì)量主要包括：位置精度、屬性精度、邏輯一致性、完整性、現(xiàn)勢性。位置精度即坐標(biāo)精度，在一定的坐標(biāo)系統(tǒng)下，以坐標(biāo)方式反映各種要素關(guān)系與地面實(shí)際情況吻合的程度，包括位置描述的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，圖廓點(diǎn)、格網(wǎng)點(diǎn)、控制點(diǎn)的精度以及平面位置精度、高程精度和圖幅邊界的接邊精度等。屬性精度主要反映屬性數(shù)據(jù)的正確性，它涉及分類、代碼、屬性值以及注記名稱的正確性。邏輯一致性指數(shù)據(jù)定義統(tǒng)一性與描述數(shù)據(jù)集之間固有的邏輯關(guān)系正確性。完整性是指符合選取標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)是否全部選取，即該表示的是否都表示了?，F(xiàn)勢性是指數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)與當(dāng)前實(shí)際情況的符合程度。這些都是數(shù)字測繪體系必須確保的。

2.3 數(shù)字?jǐn)z影測量成圖

數(shù)字?jǐn)z影測量成圖技術(shù)是數(shù)字化測繪技術(shù)的重要發(fā)展趨勢，在我國某一工程測量中已經(jīng)取得了試驗(yàn)性的成功，實(shí)際上是一種在“室內(nèi)”對三維表面模型進(jìn)行重建，以實(shí)現(xiàn)測繪的技術(shù)。數(shù)字?jǐn)z影測量成圖技術(shù)是以數(shù)字?jǐn)z影機(jī)為手段，在空中對數(shù)字影像進(jìn)行獲取，在計(jì)算機(jī)中利用專門的航測軟件，對獲取的數(shù)字影像進(jìn)行像對匹配，并建立起地面數(shù)字模型，最后獲得數(shù)字地圖。在工程測量中應(yīng)用數(shù)字?jǐn)z影測量成圖技術(shù)，能夠?qū)⑹彝庾鳂I(yè)轉(zhuǎn)移到室內(nèi)來完成，并且具有不受氣候影響、成圖速度快、成本低的特點(diǎn)。

3 結(jié)語

總之，數(shù)字測繪技術(shù)在工程測量中應(yīng)用廣泛，精確且使用，并且數(shù)字測繪技術(shù)也在日新月異地發(fā)展，廣大測繪工作者要更新思維、堅(jiān)持學(xué)習(xí)，做數(shù)字化的測繪工作者。

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1673-0038（2015）47-0194-02

2015-11-3