數(shù)字化測繪技術(shù)在國土測量中應(yīng)用的探討

寧波市土地勘測規(guī)劃院 徐新紅

數(shù)字化測繪技術(shù)在國土測量中應(yīng)用的探討

寧波市土地勘測規(guī)劃院 徐新紅

數(shù)字化測繪技術(shù)是伴隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測量儀器的智能化而興起的一門新興的測繪技術(shù)。數(shù)字中國、數(shù)字城市等概念的提出以及相關(guān)數(shù)字化工程的啟動，特別是全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、攝影測量與遙感（RS）以及數(shù)字化測繪和地面測量先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，使工程測量的手段和方法產(chǎn)生了深刻的變化。工程測量的服務(wù)領(lǐng)域也相應(yīng)進(jìn)一步延伸，而且正朝著測量數(shù)據(jù)采集和處理的自動化、實時化和數(shù)字化方向發(fā)展。

一、數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點

（一）它可以通過計算機(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。

（二）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，能夠隨時保持產(chǎn)品信息的現(xiàn)勢性，可以隨時補(bǔ)充修改，隨時出新圖提供使用。

（三）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。

（四）利用數(shù)字化（地形、地籍）測繪成果，作為底圖，可在計算機(jī)上進(jìn)行各種規(guī)劃與設(shè)計（如土地資源開發(fā)規(guī)劃和城市道路網(wǎng)的設(shè)計等），可方便地進(jìn)行許多方案的設(shè)計與比較，對各種要素的統(tǒng)計、匯總、疊加、分析也方便、準(zhǔn)確。在計算機(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。

二、數(shù)字化測繪中作業(yè)模式的選擇問題

數(shù)字化測繪設(shè)備是全站儀加電子手簿或電子平板，作業(yè)分為編碼方法和無碼方法。編碼方法在記錄測量數(shù)據(jù)時必須按碎部點的類型及相互間幾何關(guān)系輸入特征編碼，作業(yè)員不僅要熟記編碼，為正確輸入編碼，測站與棱鏡間還需要較多有關(guān)測點的信息交流，同時每測定一個點都要通過鍵盤輸入一個至少7位數(shù)字的編碼，無疑會降低作用速度。尤其當(dāng)?shù)匦螐?fù)雜、通視困難、對一個地物的測量是不連續(xù)的，甚至要經(jīng)過幾個測站的觀測才能完成時，作業(yè)難度大，出錯機(jī)會多。無碼作業(yè)則不需輸入任何編碼，代之以繪制草圖記錄所測點位及相鄰關(guān)系。測站與棱鏡間聯(lián)絡(luò)較少，測站照準(zhǔn)目標(biāo)操作電子手簿驅(qū)動全站儀測取數(shù)據(jù)后，只需向棱鏡處作業(yè)員報告碎部點號而已。具有平板測圖知識的作業(yè)員隨棱鏡現(xiàn)場繪制草圖，輕松且不易出錯。測圖工作實際上主要在棱鏡處進(jìn)行，測站觀測速度很快，一臺全站儀可觀測2-3個棱鏡，相當(dāng)2-3個圖板的平板測圖。所以無碼作業(yè)方法更容易為測量人員所接受。數(shù)字化測繪記錄設(shè)備過去以電子手簿為主，但目前有關(guān)電子平板的介紹、報道較多。所謂內(nèi)外業(yè)一體化的作業(yè)方法，即利用電子平板（便攜機(jī)）在野外實現(xiàn)碎部點展繪成圖被描繪成最先進(jìn)的方法。但實際上若電子平板與全站儀聯(lián)機(jī)則由于通視不一定好，加之?dāng)?shù)字化測圖測程較遠(yuǎn)，繪圖員在電子平板上編輯繪圖很困難。若靠遠(yuǎn)距離觀察輔之以鏡站作業(yè)員的描述來繪圖，則不僅對電子平板繪圖員的技術(shù)、經(jīng)驗要求較高，且既慢又容易出錯。就這一點而言，類似傳統(tǒng)的平板測圖的作業(yè)方法，不同之處僅在于不需展點、計算機(jī)編輯代替手工繪圖而已。為解決這一問題，市場上推出了遙控電子平板。雖然采用遙控平板可使繪圖員隨棱鏡現(xiàn)場繪圖，但設(shè)備投資遠(yuǎn)高于電子手簿。野外作業(yè)速度也低于電子手簿加草圖方法。實際上是付出高昂的代價以外業(yè)時間換取內(nèi)業(yè)時間。若考慮到野外作業(yè)條件艱苦，作業(yè)人員的愿望恰恰相反，即寧愿用內(nèi)業(yè)時間換取外業(yè)時間。加之電子平板還有惡劣條件下可靠性差，攜帶不如電子手簿方便的缺點。所以大多數(shù)情況下，尤其是復(fù)雜地區(qū)，電子手簿加草圖方法仍是最適合的作業(yè)方法。

三、數(shù)字化測繪技術(shù)在國土測量中的應(yīng)用

（一）數(shù)字測圖的主要內(nèi)容

1.原圖數(shù)字化

當(dāng)一個地區(qū)需要用到數(shù)字地形圖而一時因經(jīng)費困難或受到時間等原因的限制時，該方法是最適宜的。它能夠充分利用現(xiàn)有的地形圖，僅需配備計算機(jī)、數(shù)字化儀或掃描儀、繪圖儀再配以數(shù)字化軟件就可以開展工作，并且可以在很短的時間內(nèi)獲得數(shù)字化成果。它的工作方法有兩種：手扶跟蹤數(shù)字化及掃描矢量化，其中后一種的精度、效率更高。但是，利用該方法所獲得的數(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，因而它的精度要比原圖的精度差。而且它所反映的只是白紙成圖時地表上各種地物地貌，現(xiàn)時性不是很好。所以它僅能作為一種應(yīng)急措施而非長久之計。為了充分利用該法得到數(shù)字地圖，可通過修測、補(bǔ)測等方法，實測一部分地物點的精確坐標(biāo)，再用這些點的坐標(biāo)代替原來的坐標(biāo)，通過調(diào)整，可在一定程度上提高原圖的精度。而隨著地圖的不斷更新，實測坐標(biāo)的增加，地圖的精度也就會相應(yīng)地得到提高。

2.地面數(shù)字測圖

在沒有合乎要求的大比例尺地圖的地區(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，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)字地圖的特點是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相對于鄰近控制點的精度控制在5cm內(nèi)是可以做到的。

3.航測數(shù)字成圖

當(dāng)一個地區(qū)（或測區(qū)）比較大時，可以利用小型航空攝影機(jī)在空中攝取地面的影像，通過外業(yè)判讀，在內(nèi)業(yè)建立地面的模型，通過計算機(jī)用繪圖軟件在模型上量測，直接獲得數(shù)字地形圖。隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字?jǐn)z影測量已在我國部分地區(qū)取得成功，并逐漸得到推廣。它是通過在空中利用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所獲得的數(shù)字影像，內(nèi)業(yè)通過專門的航測軟件，在計算機(jī)上對數(shù)字影像進(jìn)行像對匹配，建立地面的數(shù)字模型，再通過專用的軟件來獲得數(shù)字地圖。該方法的特點是可將大量的外業(yè)測量工作移到室內(nèi)完成，它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低，不受氣候及季節(jié)的限制等優(yōu)點，特別適合于城市及大測區(qū)的大面積成圖。

（二）數(shù)字測圖在地籍測量中的應(yīng)用

隨著國家小城鎮(zhèn)建設(shè)步伐的加快，城鎮(zhèn)地籍測量工作在全國范圍內(nèi)展開，各地對地籍圖的需求將急劇膨脹。地籍測量的目的是為了全面澄清城鎮(zhèn)土地的屬性、位置、面積、用途、經(jīng)濟(jì)價值及相互之間的關(guān)系，為建立全國土地管理信息系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。隨著高新測繪技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。較之傳統(tǒng)的大（?。┢桨鍍x（地形、地籍）測繪技術(shù)，數(shù)字化測繪可以讓測繪產(chǎn)品更加多樣化，技術(shù)含量和應(yīng)用水平更高，產(chǎn)品的使用與維護(hù)更加方便、快捷、直觀，與傳統(tǒng)的測繪產(chǎn)品(地形、地籍圖件)相比，數(shù)字化測繪產(chǎn)品具有明顯的優(yōu)越性。作業(yè)流程的科學(xué)化是數(shù)字測量的關(guān)鍵所在，結(jié)合測區(qū)已有的資料，以有關(guān)規(guī)程、規(guī)范為依據(jù)，設(shè)計作業(yè)流程，數(shù)字地籍測量的作業(yè)流程見下圖：

數(shù)字地籍作業(yè)流程圖

（三）數(shù)字測繪在數(shù)字地球中的應(yīng)用

簡言之，數(shù)字地球就是把經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展方方面面的信息，加載于一個統(tǒng)一的地理坐標(biāo)框架中按數(shù)字的形式存貯于計算機(jī)，任何機(jī)構(gòu)或個人均可通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，足不出戶便獲取所需的信息做到“秀才不出門，全知天下事”。數(shù)字地球是一個十分龐大的系統(tǒng)工程，技術(shù)復(fù)雜，涉及部門多，沒有任何一個部門或團(tuán)體能單獨承擔(dān)，它需要地球科學(xué)、信息科學(xué)、空間技術(shù)和眾多應(yīng)用部門的配合。測繪作為地學(xué)和信息學(xué)的重要組成部分，在國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中具有不可替代的地位，空間基礎(chǔ)信息的獲取、處理，向信息高速公路提供內(nèi)容豐富、形式多樣的信息貨物等工作已歷史地落在測繪工作者肩上?？梢哉f，數(shù)字地球始于測繪。我國測繪部門從20世紀(jì)八十年代初期開始，對傳統(tǒng)測繪技術(shù)進(jìn)行了大規(guī)模的數(shù)字化改造。傳統(tǒng)的光學(xué)定位技術(shù)已被光電技術(shù)、GPS技術(shù)所取代，傳統(tǒng)的白紙測圖已被數(shù)字測圖和地理信息系統(tǒng)所取代，以地面測量為主向以衛(wèi)星定位（GPS）、衛(wèi)星遙感（RS）測繪等高技術(shù)為主的對地觀測方面轉(zhuǎn)變，被動的靜態(tài)測量向動態(tài)的實時測量方面轉(zhuǎn)變“測繪部門在數(shù)字地球基礎(chǔ)框架建設(shè)方面做了大量工作，主要包括：建立了全國A級、B級GPS網(wǎng)；完成了全國1:100萬、1:25萬基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)服務(wù)設(shè)施；建立了國情和省情綜合地理信息系統(tǒng)；研制成功了從遙感立體影像自動建立數(shù)字地面模型的數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)；研制成功了數(shù)字高程模型（DEM）、數(shù)字正射影像（DOM）、數(shù)字線劃圖（DLG）、數(shù)字柵格圖（DRG）等“4D”產(chǎn)品生產(chǎn)線。數(shù)字地球的雛形已經(jīng)形成。

當(dāng)然，數(shù)字化測繪技術(shù)應(yīng)用于國土很多方方面面，由于篇幅有限，就不在此一一列舉了。

總之，數(shù)字化測繪技術(shù)在國土測量中應(yīng)用廣泛，精確且使用，并且數(shù)字化測繪技術(shù)也在日新月異地發(fā)展，