數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用探討

朱 瀅

（福建省地質(zhì)測(cè)繪院，福建福州 350011）

數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)通過(guò)全站儀、城市導(dǎo)線或GPSRTK定位技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)等設(shè)備對(duì)測(cè)量目標(biāo)的地形空間位置、形狀等進(jìn)行有效描述。數(shù)字化地形圖測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以明確地形圖的地理屬性，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理和轉(zhuǎn)化，形成數(shù)字地形圖的相關(guān)數(shù)據(jù)集合，再以數(shù)字形式顯示、存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和城市發(fā)展，各地區(qū)對(duì)地形圖測(cè)繪的精準(zhǔn)度要求不斷提高。對(duì)數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)優(yōu)點(diǎn)、工作流程進(jìn)行分析，針對(duì)測(cè)繪過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出并總結(jié)數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)有效應(yīng)用策略，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)代化地形圖測(cè)繪具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

1.1 數(shù)字化地形圖測(cè)繪精準(zhǔn)度高

傳統(tǒng)地形圖測(cè)繪技術(shù)主要以視距測(cè)量、光學(xué)儀為主，并且在測(cè)量過(guò)程中，采用從整體到局部的模式，分級(jí)不設(shè)的方式導(dǎo)致地形圖測(cè)繪精準(zhǔn)度較差。手工測(cè)繪的精準(zhǔn)度通常低于0.02 cm，以1∶1 000比例尺地形圖為例，地形圖0.02 cm相當(dāng)于實(shí)際距離的20 cm。通過(guò)數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)地物點(diǎn)、臨近控制點(diǎn)位置定位測(cè)量。數(shù)字化地形圖的控制層次較少，有效避免了圖紙的變形影響，具有較高的精準(zhǔn)度。

1.2 數(shù)字化地形圖測(cè)繪效率較高

應(yīng)用傳統(tǒng)地形圖測(cè)繪技術(shù)，地形圖需要在野外完成手工繪制。應(yīng)用數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)，測(cè)繪人員可以將成圖工作方式轉(zhuǎn)換為基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的測(cè)繪方式，極大減少地形圖測(cè)繪人員的工作量，提高了地形圖測(cè)繪效率和進(jìn)準(zhǔn)度。在數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)下，通過(guò)全站儀可以對(duì)零碎的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行大范圍觀測(cè)，減少搬站等工作。數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)可以將觀測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在全站儀芯片上，有效降低工作人員的工作強(qiáng)度，提高了地形圖測(cè)繪的工作效率與質(zhì)量。

1.3 數(shù)字地形圖編輯與更新便捷

應(yīng)用數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)可以得到數(shù)字化地形圖，可以將地形圖數(shù)據(jù)文件以某種格式完整地存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中。數(shù)字化成圖軟件具備圖形編輯功能，能夠?qū)Τ蓤D元素進(jìn)行修改、刪除、增加等操作[2]，充分滿足地形圖補(bǔ)測(cè)、修測(cè)的相關(guān)需求，為原有地形圖的編輯、更新、修補(bǔ)等工作提供一定便利。

1.4 數(shù)字地形圖保管與應(yīng)用方便

數(shù)字化地形圖產(chǎn)品可以被有效存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中，并且所占空間較少。數(shù)字化地形圖產(chǎn)品不會(huì)出現(xiàn)紙質(zhì)地形圖保存方面的問(wèn)題，并且有利于地形圖產(chǎn)品復(fù)制與管理，極大提高了地形圖保管的安全性與使用的便捷性。數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)中，GIS技術(shù)得到深度應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)地形圖的應(yīng)用模式與概念，使地形圖的測(cè)繪與應(yīng)用更精準(zhǔn)、便捷。

1.5 易于實(shí)現(xiàn)地形圖的遠(yuǎn)程傳輸

在傳統(tǒng)地形圖測(cè)繪背景下，難以實(shí)現(xiàn)地形圖的遠(yuǎn)程傳輸與實(shí)時(shí)發(fā)布。數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)隨著信息科學(xué)技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與更新不斷完善，目前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下，數(shù)字化地形圖產(chǎn)品的實(shí)時(shí)發(fā)布和遠(yuǎn)程傳輸已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。

2 數(shù)字化地形圖測(cè)繪工作流程及作業(yè)模式

2.1 數(shù)字化地形圖測(cè)繪工作流程

數(shù)字化地形圖測(cè)工作流程包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析與處理、地形圖編輯、地形圖輸出等過(guò)程。

（1）數(shù)字化地圖數(shù)據(jù)采集。

數(shù)據(jù)采集是數(shù)字化地形圖測(cè)繪工作過(guò)程的重要環(huán)節(jié)，可以收集地形圖成圖所需的數(shù)據(jù)和信息。例如通過(guò)數(shù)據(jù)采集和收集地形圖的實(shí)體空間位置、地形形狀需要的坐標(biāo)點(diǎn)、連接方式、地理屬性等信息數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的采集方式，可以將數(shù)據(jù)采集工作分為外業(yè)采集和內(nèi)業(yè)采集，外業(yè)采集通過(guò)全站儀、GPS技術(shù)、DTM建模技術(shù)等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，內(nèi)業(yè)采集是將已有的地形圖進(jìn)行數(shù)字化處理。

（2）數(shù)字化地圖數(shù)據(jù)處理。

數(shù)據(jù)處理是對(duì)采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，形成數(shù)字化地形圖圖像的過(guò)程，包括信息數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換、圖形處理的誤差檢驗(yàn)等內(nèi)容。通過(guò)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)的應(yīng)用，可以對(duì)外業(yè)記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，并根據(jù)優(yōu)化處理后的信息數(shù)據(jù)生成圖塊文件，最終將圖塊文件顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。

（3）數(shù)字化地形圖的編輯。

地形圖編輯過(guò)程是對(duì)圖塊文件進(jìn)行整合，通過(guò)人機(jī)交換的方式，將錯(cuò)誤的圖形、不需要表示的圖形進(jìn)行刪除處理，并對(duì)不合理的符號(hào)信息等進(jìn)行修正。數(shù)字化地形圖的編輯過(guò)程可以對(duì)地形圖中的土壤配置符號(hào)、植被增加等信息進(jìn)行標(biāo)注和標(biāo)記。但在編輯過(guò)程中，工作人員應(yīng)根據(jù)測(cè)量的地形點(diǎn)對(duì)地形圖的草圖等進(jìn)行修改，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行合理解決，必要時(shí)可以通過(guò)外業(yè)采集進(jìn)行復(fù)查修改。

（4）數(shù)字化地形圖的輸出。

地形圖的輸出是根據(jù)地形圖數(shù)據(jù)庫(kù)要求，對(duì)編輯后的圖形文件進(jìn)行深度處理，如閉合圖塊處理、數(shù)字地面模型處理、圖形屬性處理等。經(jīng)過(guò)處理后可以形成新的圖塊文件、圖形文件，工作人員可以按照不同文件的具體用途，通過(guò)繪圖儀完成數(shù)字化地形圖進(jìn)行的輸出。

2.2 數(shù)字化地形圖測(cè)繪作業(yè)模式

數(shù)字化地形圖測(cè)繪作業(yè)模式是保證地形圖精準(zhǔn)度的重要方式。根據(jù)數(shù)據(jù)采集方法的不同，可以將數(shù)字化地形圖測(cè)繪的作業(yè)模式可以分為數(shù)字測(cè)記模式、電子平板模式、內(nèi)業(yè)數(shù)字化模式。

（1）數(shù)字測(cè)記模式。

數(shù)字測(cè)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)編輯碼、草圖進(jìn)行描述和記錄地形圖的連接關(guān)系、地理屬性等，將測(cè)記模式分為有碼作業(yè)和無(wú)碼作業(yè)。數(shù)字測(cè)記模式具有精準(zhǔn)度高、內(nèi)業(yè)分工明確、成圖效率高等特點(diǎn)。

（2）電子平板模式。

電子平板模式是將地形圖測(cè)繪工作放在外業(yè)現(xiàn)場(chǎng)完成的成圖方式，通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬測(cè)圖平板，并將其與全站儀進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理、圖形編輯等。電子平板模式具有精準(zhǔn)度高、可靠性高等特點(diǎn)。

（3）內(nèi)業(yè)數(shù)字化模式。

業(yè)內(nèi)數(shù)字化模式通過(guò)數(shù)字化儀、掃描儀等在室內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效編輯，業(yè)內(nèi)數(shù)字化模式工作簡(jiǎn)單、效率高，但精準(zhǔn)度較低。業(yè)內(nèi)數(shù)字化模式適用于地形圖原圖較高的作業(yè)。

3 數(shù)字化地形圖測(cè)繪中存在的問(wèn)題

3.1 等高線處理不當(dāng)

數(shù)字化地形圖測(cè)繪中的等高線通常采用等值內(nèi)插法，根據(jù)野外采集地貌點(diǎn)高程等生成。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，不對(duì)所有地貌點(diǎn)之間進(jìn)行等高線等值內(nèi)插工作，僅需要進(jìn)行人工干預(yù)，并刪除自動(dòng)組網(wǎng)中不能內(nèi)插等高線的三角形。在實(shí)際工作中，需要工作人員具備較高的技術(shù)水平和豐富的經(jīng)驗(yàn)，有效應(yīng)用等值內(nèi)插法，對(duì)制好的等高線進(jìn)行修剪、編輯，避免等高線處理不當(dāng)無(wú)法如實(shí)反映地形。

3.2 數(shù)據(jù)采集不精準(zhǔn)

由于地形變化處的地形點(diǎn)不全面，在測(cè)繪地形圖的過(guò)程中可能出現(xiàn)等高線失真情況，難以真實(shí)反映實(shí)際地形情況。存在暗溝、電纜、管線時(shí)，在地形點(diǎn)拾取的過(guò)程中，容易忽略地形實(shí)際情況。

4 數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)有效應(yīng)用策略

4.1 全面提升測(cè)繪人員的技術(shù)素養(yǎng)

當(dāng)前，數(shù)字化地形圖測(cè)繪人員雖然具有較高的計(jì)算機(jī)技術(shù)能力，但缺乏豐富的地圖測(cè)繪經(jīng)驗(yàn)，且缺乏勾繪等基本技能。現(xiàn)代數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)相關(guān)軟件的自動(dòng)化程度較高，但仍需要進(jìn)行必要的人工干預(yù)。為了全面提升測(cè)繪人員的技術(shù)能力和專業(yè)素養(yǎng)，在實(shí)際施工過(guò)程中應(yīng)組織測(cè)繪人員進(jìn)行野外實(shí)習(xí)，按照常規(guī)方法進(jìn)行地形圖測(cè)繪，結(jié)合范例、實(shí)際操作、講授等方法，切實(shí)提高測(cè)繪人員的技能水平。

4.2 數(shù)字化地形圖測(cè)繪的注意事項(xiàng)

數(shù)字化地形圖測(cè)繪隊(duì)伍內(nèi)部人員配合應(yīng)保證較高的默契程度，在當(dāng)前的點(diǎn)測(cè)和預(yù)設(shè)下一點(diǎn)測(cè)的過(guò)程中保持默契。通過(guò)對(duì)測(cè)繪人員技術(shù)操作靈活性、熟練程度的觀察，完成測(cè)量相關(guān)工作。司尺人員是地形圖測(cè)繪的主要人員，針對(duì)地物的相關(guān)數(shù)據(jù)選取應(yīng)提前做好規(guī)劃，并在跑尺前規(guī)定好跑尺線路，避免繞路，提升數(shù)字化地形圖測(cè)繪工作的效率。數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)根據(jù)信息化技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行更新，并通過(guò)技術(shù)的強(qiáng)化應(yīng)用，提高測(cè)繪精準(zhǔn)度，加快成圖速度，為數(shù)字化地形圖測(cè)繪工作效率與質(zhì)量的提升奠定基礎(chǔ)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用有效降低了測(cè)繪難度，減少了工作人員的工作數(shù)量，有效提高了地形圖測(cè)繪的精準(zhǔn)度和質(zhì)量。為進(jìn)一步深度應(yīng)用數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的地形圖測(cè)繪管理，需要全面提高數(shù)字化地形圖測(cè)繪人員技能水平和工作效率。應(yīng)不斷提高數(shù)字化地形圖測(cè)繪技術(shù)含量，推進(jìn)地形圖測(cè)繪走向市場(chǎng)化，切實(shí)提高測(cè)繪質(zhì)量水平。