淺談數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在水利工程測(cè)量中的發(fā)展及精度分析

史紅禮

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司,四川成都 610081)

淺談數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在水利工程測(cè)量中的發(fā)展及精度分析

史紅禮

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司,四川成都 610081)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷深化發(fā)展,衍生出地面測(cè)量?jī)x器以及數(shù)字化測(cè)圖軟件等,數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)也隨著得到了廣泛的運(yùn)用,主要應(yīng)用領(lǐng)域有:測(cè)繪生產(chǎn)、水利水電工程、土地管理、城市規(guī)劃、節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)以及軍事國(guó)防等部門(mén)。數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)是一種一體化的測(cè)圖系統(tǒng),它是行業(yè)中較大的測(cè)繪系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能齊全。因此,本文主要針對(duì)數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在水利工程測(cè)量中的發(fā)展及精度做了分析與探討,并提出建議。

數(shù)字化 測(cè)圖技術(shù) 水利工程 發(fā)展 精度分析

隨著現(xiàn)代科技以及計(jì)算機(jī)輔助繪圖工具AutoCAD技術(shù)的不斷深化改革，這一繪圖技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，從而推動(dòng)了數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的飛速發(fā)展，關(guān)于測(cè)圖的概念也發(fā)生了較大的變化，一張白紙圖已經(jīng)不足以概括數(shù)字測(cè)圖的結(jié)果，它是一種蘊(yùn)含豐富內(nèi)涵的數(shù)字化圖形。這一數(shù)字化圖形是包含了空間信息，以計(jì)算機(jī)的硬盤(pán)、軟盤(pán)作為存儲(chǔ)載體，從而轉(zhuǎn)換成圖形文件，進(jìn)而形成設(shè)計(jì)人員所要的圖形。

1 數(shù)字化測(cè)圖的基本原理及優(yōu)點(diǎn)

1.1 數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的基本原理

數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在白紙測(cè)圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)而成的，借助全站儀、計(jì)算機(jī)等外圍測(cè)圖設(shè)備，利用現(xiàn)代化數(shù)據(jù)庫(kù)和繪圖軟件，實(shí)現(xiàn)獲取野外數(shù)據(jù)采集到室內(nèi)繪圖的全過(guò)程的智能測(cè)量繪圖系統(tǒng)，將之稱(chēng)為數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)。這一系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是對(duì)測(cè)圖進(jìn)行解析，將白紙圖中的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，從而借助計(jì)算機(jī)輔助得到豐富多樣的電子地圖。

1.2 數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)分析

(1)點(diǎn)位精度高；數(shù)字化測(cè)圖與傳統(tǒng)白紙測(cè)圖不同，當(dāng)測(cè)量距離在250米以?xún)?nèi)，測(cè)量誤差控制在±10mm，其地形高的誤差約為± 15mm。電子速測(cè)儀獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)能夠憑借電子信息輸入、記錄、存儲(chǔ)、處理，從而成圖。在這一繪圖過(guò)程中不用更改原始數(shù)據(jù)，從而獲取精度較高的測(cè)量結(jié)果。數(shù)字地形圖就全面的反映了野外測(cè)量的高精度特點(diǎn)，將新儀器、新科技的技術(shù)發(fā)展價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)。(2)改進(jìn)了作業(yè)方式；白紙測(cè)圖主要是利用人工完成，此外，在圖上進(jìn)行人工測(cè)算坐標(biāo)、距離和面積。數(shù)字化測(cè)圖在野外測(cè)量時(shí)實(shí)現(xiàn)智能記錄、智能解算、智能成圖，同時(shí)，數(shù)字化測(cè)圖自動(dòng)成圖的速度快，誤差小，能夠自動(dòng)獲取坐標(biāo)值、距離以及面積，得到的地形圖更加美觀、規(guī)范、整潔。(3)便于更新圖形；隨著城鎮(zhèn)的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)的建筑物以及建筑結(jié)構(gòu)也發(fā)生了較大的改變，應(yīng)用現(xiàn)代化數(shù)字測(cè)圖能夠?qū)崿F(xiàn)白紙測(cè)圖不能完成的連續(xù)更新的實(shí)地房屋測(cè)量，針對(duì)房屋的改建擴(kuò)建、地籍變更或者房產(chǎn)變更時(shí)，數(shù)字化測(cè)圖只需輸入相關(guān)數(shù)據(jù)即可立即更改，始終保持最新數(shù)據(jù)的可靠性以及真實(shí)性。(4)加了地圖的表現(xiàn)力；將顯示器、打印機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，隨時(shí)隨地能夠打印各種圖形資料，當(dāng)與繪圖儀連接時(shí)，能夠等比例打印不同類(lèi)型的專(zhuān)業(yè)圖形，滿(mǎn)足不同的市場(chǎng)需求。(5)方便成果的深加工利用；數(shù)字化測(cè)圖的成果不是同一放置的，它能夠分層存儲(chǔ)，不會(huì)被圖面負(fù)載量所局限，在二次加工利用時(shí)能夠更加便捷。例如AutoCAD軟件定義不同圖層時(shí)，建筑物中的房屋、地面、道路、水路等都可以分層儲(chǔ)存，通過(guò)不同的按鈕進(jìn)行打開(kāi)或者關(guān)閉，從而得到不同類(lèi)型的圖形。(6)可作為GIS的重要信息源；GIS是地理信息系統(tǒng)，它主要用于地理信息查詢(xún)、分析空間功能以及輔助決策功能，在現(xiàn)代工作以及生活中應(yīng)用廣泛，GIS的信息來(lái)源于數(shù)字化測(cè)圖，它能及時(shí)更新各種地理數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 數(shù)字地圖在水利工程測(cè)量工作中的發(fā)展進(jìn)程

(1)利用Mapscan微機(jī)地圖掃描矢量化系統(tǒng)軟件、矢量化原形地圖；利用Mapscan將原形地圖用掃描儀掃成柵格圖像，然后在處理這一柵格圖像，從而獲取數(shù)字畫(huà)地圖。換言之，這一工作就是借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行掃描工作。由于原地形圖在轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生偏移以及旋轉(zhuǎn)，因此，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化地圖的首要工作就是對(duì)影像文件進(jìn)行校準(zhǔn)以及旋轉(zhuǎn)。因此，這種內(nèi)外業(yè)一體化的測(cè)繪系統(tǒng)精度較高，實(shí)現(xiàn)了將測(cè)繪成果向數(shù)字化成果轉(zhuǎn)變的目標(biāo)。(2)利用捷創(chuàng)立600全站儀自定義用戶(hù)程序?qū)崿F(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集；捷創(chuàng)立600全站儀是一個(gè)內(nèi)部帶有存儲(chǔ)器的儀器，主要用來(lái)存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)、點(diǎn)位信息，同時(shí)，這一存儲(chǔ)器不需外界連接能夠自行管理。而且存儲(chǔ)文件分為兩種：區(qū)域文件以及工作文件。這一全站儀中能夠自定義程序P2實(shí)現(xiàn)測(cè)圖的功能。利用這一程序能夠完成野外數(shù)據(jù)采集，全站儀采集的數(shù)據(jù)優(yōu)點(diǎn)多于電子手簿采集的數(shù)據(jù)，優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在利用內(nèi)部存儲(chǔ)器記錄數(shù)據(jù)，保護(hù)措施較好，安全性能高，不會(huì)出現(xiàn)手工簿電量低而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。全站儀存在一個(gè)弊端就是在輸入地物編碼時(shí)，其程序較手工簿繁瑣。

3 數(shù)字化測(cè)圖精度分析

數(shù)字化測(cè)圖是將圖紙的精度演變成數(shù)字的精度，其精度主要受外界因素的影響。點(diǎn)位的測(cè)量精度誤差原因有：

(1)控制點(diǎn)的誤差影響Va。(2)儀器自身的誤差影響Vb。這項(xiàng)誤差的來(lái)源有測(cè)角誤差Vo與測(cè)距誤差Vs，假設(shè)測(cè)站點(diǎn)W1，定向點(diǎn)位W2，待測(cè)點(diǎn)W3，坐標(biāo)分別為(X1，Y1)、(X2，Y2)、(X3，Y3)，天定距離為Z，距離為L(zhǎng)，觀測(cè)角為 α，其坐標(biāo)計(jì)算公式為：

結(jié)合誤差的傳播規(guī)律，待測(cè)點(diǎn)本身的誤差計(jì)算公式為：

以上公式取已知條件：天頂距Z=90°時(shí)。(3)儀器中的棱鏡偏移誤差的影響Vc。主要受觀測(cè)點(diǎn)位精度的影響，當(dāng)棱鏡放置在待測(cè)點(diǎn)時(shí)，儀器實(shí)際上未瞄準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)，因此，會(huì)產(chǎn)生左右以及前后的觀測(cè)精度誤差，待測(cè)點(diǎn)與全站儀距離越近，誤差越大，由以上誤差分析可得誤差公式為：

因此，在野外測(cè)繪時(shí)，要想提高測(cè)量精度值，減少誤差，應(yīng)該確保棱鏡到點(diǎn)位與跟蹤桿保持垂直，減少傾斜情況帶來(lái)的誤差。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在水利工程的測(cè)量工程中經(jīng)歷了從先前的沒(méi)有到如今生存以及多樣化并存的歷程，現(xiàn)階段，現(xiàn)代化科技不斷飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的測(cè)圖技術(shù)已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)下的水利工程，只有結(jié)合新儀器、新科技的應(yīng)用，才能賦予測(cè)量行業(yè)新生活力，增添科技含量，從而促進(jìn)測(cè)繪人員綜合素質(zhì)的提高。

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