數(shù)字測圖在丘陵林區(qū)施測方法的研究

孟凡超

（遼源職業(yè)技術(shù)學院資源工程系，吉林 遼源136201）

1 前言

電子技術(shù)和計算機技術(shù)日新月異的發(fā)展及其在測繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用促進了測圖的自動化。數(shù)字化測圖的出現(xiàn)標志著地形測量理論與實踐的革命性進步，它代表了當今測繪的發(fā)展趨向。數(shù)字化測繪不僅僅是利用計算機輔助繪圖，減輕測繪人員的勞動強度，保證地形圖繪制質(zhì)量，提高繪圖效率，更具有深遠意義的是，由計算機進行數(shù)據(jù)處理，可以直接建立數(shù)字地面模型和電子地圖，為建立地理信息系統(tǒng)提供了可靠的原始數(shù)據(jù)，以供國家、城市和行業(yè)部門的現(xiàn)代化管理以及工程設(shè)計人員進行計算機輔助設(shè)計（CAD）使用［1］。提供地圖數(shù)字圖像等信息資料已成為測繪生產(chǎn)、城市規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)單位必不可少的工作，正越來越受到各行各業(yè)的普遍重視。如何應(yīng)用現(xiàn)代測繪技術(shù)與高科技設(shè)備高效率、高水平、低投入地去完成地形測圖工作是我們所要研究和解決的問題。

2 數(shù)字測圖的工作過程與作業(yè)模式

2.1 數(shù)字測圖的工作過程

數(shù)字測圖的工作過程主要有：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖形編輯和圖形輸出。一般經(jīng)過數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)編碼和計算機處理、自動繪制兩個階段。數(shù)據(jù)采集和編碼是繪圖的基礎(chǔ)，這一工作主要在外業(yè)期間完成。內(nèi)業(yè)進行數(shù)據(jù)的圖形處理，在人機交互的方式下進行圖形編輯，生成繪圖文件，最后由繪圖儀繪制地形圖［2］。

1.2 數(shù)字測圖的作業(yè)模式

作業(yè)模式是數(shù)字測圖內(nèi)、外業(yè)作業(yè)方法、接口方式和流程的總稱。目前，數(shù)字測圖在實際工作中主要有數(shù)字測記、電子平板測繪和內(nèi)業(yè)數(shù)字化三種作業(yè)模式。數(shù)字測記模式是一種野外數(shù)據(jù)采集、室內(nèi)成圖的作業(yè)方法，根據(jù)是用編碼還是用草圖來描述記錄連接關(guān)系和地形圖實體的地理屬性，又可進一步分為有碼作業(yè)和無碼作業(yè)。該模式在測繪復(fù)雜的地形圖、地籍圖時，需要現(xiàn)場繪制包括每一碎部點的草圖，但其具有測量靈活，內(nèi)外業(yè)分工明確，便于人員分配，系統(tǒng)硬件對地形、天氣等條件的依賴性較小，可由多臺全站儀配合一臺計算機、一套軟件生產(chǎn)，易形成規(guī)?；葍?yōu)點［3］。

3 數(shù)字測圖野外作業(yè)新方法

3.1 自由設(shè)站法

自由設(shè)站法是一種非常方便的補充測站點的方法。作業(yè)時選擇一方便的地方設(shè)置測站，對附近的控制點測量距離和水平角，用邊角后交的方法解算出測站點坐標和測站定向角，便可接著用極坐標法測定碎部點［4］。傳統(tǒng)作業(yè)中，由于角度后方交會的方法容易產(chǎn)生危險圓問題，且待定點坐標對起算數(shù)據(jù)誤差的影響較敏感，計算工作量也比較大，所以在使用過程中都很慎重。但在當今的測量工作中，使用邊角后交便可避免危險圓問題；全站儀自帶的平差程序不但計算速度快，還可隨時顯示結(jié)果的精度，隨時增加觀測值。如果能夠觀測到的控制點數(shù)量太少，則可再觀測已測定的碎部點，賦以不同的權(quán)參加平差。此種設(shè)站的方法優(yōu)點在于：要求的控制點數(shù)目少，設(shè)站基本不受圖形限制；平面坐標按間接平差計算，具有較高的平面坐標精度，其高程可按測距三角高程測量方法求得。

3.2 一步測量法

全站儀用于測圖時也可采用一步測量法測定圖根點。所謂一步測量法是利用全站儀直接測定、存儲坐標的功能，從高級點開始，用導線的形式直接測定各點坐標。但不需將全部導線測定后再測圖，而是測定一個點坐標之后，直接利用該點坐標作為已知數(shù)據(jù)進行測圖，即將每一點的圖根測量和測圖統(tǒng)一起來，不再分步進行。這一站的附近地形圖測繪結(jié)束后，再移到下一站，同樣是測定圖根之后直接測圖，一直聯(lián)測到另一個高級控制點。當出現(xiàn)坐標閉合差時，按點間距離成比例將閉合差配賦到各圖根點上，而不需改動測圖內(nèi)容。這里要注意的是，導線的總長不應(yīng)超過有關(guān)規(guī)定，即出現(xiàn)的坐標閉合差不能超過所測圖的比例尺精度［5］。這是一種少安置一輪儀器、少跑一輪路，大大提高外業(yè)工作效率的測量方法。

4 施測方法及方案的研究

4.1 測區(qū)概況

測區(qū)位于綏芬河市的郊區(qū)，由于該地區(qū)受綏芬河的影響，以山地丘陵林區(qū)為主，地形狹長，由一條河流貫穿，延河流有一條公路，河流以北為林區(qū)和山地，公路南側(cè)地形相對較為平緩，多林地植被茂密，此外還有一些小型建筑物。

4.2 丘陵林區(qū)大比例尺測圖方法研究

丘陵林區(qū)大比例尺測圖中在植被覆蓋較大、樹干較高的丘陵山區(qū)測繪大比例尺地形圖時，用現(xiàn)代的手段及常規(guī)的極坐標法都難以實施，經(jīng)過研究實踐，在這樣復(fù)雜的地形條件下，仍使用常規(guī)的作業(yè)方法，在作業(yè)程序上有所改進，采用先骨架后細部的測圖程序，這樣使得地形點分布均勻，沒有遺漏、又能有效提高大比例尺測圖的精度。減少作業(yè)人員的體力，加快工作進度等特點，具體實施方法如下：

（1）根據(jù)整個測區(qū)控制點的分布情況，對所有的主山脊、山腳進行控制，沿山脊，山腳做圖根導線，盡量使所作的導線構(gòu)成導線網(wǎng)，這樣就完成了骨架測量。

（2）根據(jù)骨架的形態(tài)，圖根點的密度，在圖上設(shè)計出測線位置，及測線密度。如圖1所示，通過骨架控制后，一般圖根點的密度都很大，足以滿足大比例尺的測圖要求，在空白區(qū)內(nèi)用測線來補充，當測圖比例尺為1∶500時，測線間的距離為100米，當測圖比例尺為1∶1000時，測線間的距離為150米，可根據(jù)實際的通視情況來定，在擬定的測線上使用全站儀，做垂直角，水平角各半測回的直伸導線，同時采集測線上及測線兩側(cè)地形點的三維坐標。

4.3 測區(qū)方案設(shè)計研究

根據(jù)測區(qū)實地情況分析，制定如下施測方案：

（1）采用GPS-RTK定位技術(shù)和全站儀聯(lián)合作業(yè)模式進行數(shù)據(jù)采集［6］。

（2）在測區(qū)，沿公路布設(shè)GPS控制點，再由每個GPS控制點向公路兩測延伸做控制，由于公路北測多山地，應(yīng)沿山脊，山腳做圖根導線，完成骨架測量后，根據(jù)骨架形態(tài)和圖跟點密度，設(shè)計測線位置和密度。

在山腳下地表植被相對于山坡處較為稀少低矮，可用GPS-RTK進行布設(shè)圖根導線，同時進行碎步測量。而在山坡處多高大茂密植被，多用全站儀進行測量，主要延山脊布設(shè)圖根導線，然后根據(jù)圖根點進行碎部測量。

5 實地檢查及精度分析

測區(qū)整體的地形圖編輯完成后，用繪圖儀出樣圖，到實地進行對比檢查：

（1）地形、地物巡查：如檢查發(fā)現(xiàn)漏測的地形、地物，應(yīng)予以進行補測，同時要把補測得到的數(shù)據(jù)展到原地形圖上，進行地形圖的修補。

（2）點位精度檢查：對待檢點進行三維坐標采集，并與圖上坐標進行比照。經(jīng)統(tǒng)計，如圖2所示，對比為95%的點位誤差在±5cm以下，最大的不超過±10cm。按全部333個檢查點的較差計算中誤差為±4．36cm，精度符合 CJJ／T8－2011《城市測量規(guī)范》要求。

6 結(jié)論

數(shù)字測圖在丘陵林區(qū)施測方法的研究，在提高對類似地貌特征數(shù)字測圖工程的精度和工作效率方面有重要的研究價值。本文對林地丘陵數(shù)字化測圖過程中的一些問題進行分析和解決。由于丘陵林區(qū)地勢復(fù)雜，地表植被高大茂密，經(jīng)研究和實驗，針對此類地貌類型特征的數(shù)字測圖方法如下：

采用GPS與全站儀相結(jié)合的形式，使用GPS—RTK在地面平坦植被稀少的地區(qū)進行數(shù)據(jù)采集，而地表植被茂密的地區(qū)可用全站儀進行測量，尤其是在林區(qū)進行碎部測量時，樹干較高，GPS信號的接收會受到很大影響，采用全站儀進行測量提高了數(shù)據(jù)采集的工作效率。

在植被覆蓋較大、樹干較高的丘陵山區(qū)測繪大比例尺地形圖時，用現(xiàn)代的手段及常規(guī)的極坐標法都難以實施，經(jīng)過研究實踐，在這樣復(fù)雜的地形條件下，仍使用常規(guī)的作業(yè)方法，在作業(yè)程序上有所改進，采用先骨架后細部的測圖程序，這樣使得地形點分布均勻，沒有遺漏、又能有效提高大比例尺測圖的精度。減少作業(yè)人員的體力，又加快工作進度。