數(shù)字化制圖技術(shù)在地質(zhì)測繪中的應(yīng)用

鐘曉晉

（貴州中色藍圖科技有限公司，貴州貴陽 550081）

0 引言

當前，我國的計算機信息技術(shù)發(fā)展迅速，在此技術(shù)基礎(chǔ)上出現(xiàn)了數(shù)字化制圖技術(shù)，且該技術(shù)在地質(zhì)測繪中的應(yīng)用范圍逐漸擴大，帶動了地質(zhì)測繪的整體進步，使地質(zhì)測繪擺脫了原有的技術(shù)限制，測繪效率與精度都大大提高。地質(zhì)測繪工作具有復(fù)雜性，經(jīng)常遇到惡劣的地質(zhì)地形條件，增大了地質(zhì)測繪難度。數(shù)字化制圖技術(shù)具有自動化、智能化的特征，可大大降低測繪操作難度，因此，未來的地質(zhì)測繪中，需大力推廣數(shù)字化制圖技術(shù)，發(fā)揮這一技術(shù)在測繪方面的優(yōu)勢。

1 數(shù)字化制圖技術(shù)的內(nèi)涵

數(shù)字化制圖技術(shù)是在原有制圖技術(shù)中融合現(xiàn)代信息技術(shù)形成的，將該技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)測繪后，可建成全新的測繪體系，使測繪工作實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)化，將這些數(shù)據(jù)與計算機圖形、地理坐標系建立聯(lián)系，保障成圖效果[1]。數(shù)字化測圖技術(shù)改變了原有的測繪模式，借助計算機工具，數(shù)字化制圖比人工制圖的速度快、精度高。與常規(guī)制圖技術(shù)相比，數(shù)字化制圖具有自動化、智能化特征，而這是由計算機技術(shù)所決定的，計算機的運算能力非常強，可替代以往很多人工作業(yè)的部分，使得到的測繪結(jié)果具有更小的誤差。此外，數(shù)字化制圖的計算機軟件兼具圖形編輯、圖形修改功能，為測繪工作提供了巨大的便捷。

2 地質(zhì)測繪中的不足

近年來，國家對地質(zhì)測繪工作提出了新要求，專業(yè)的測繪單位在實際工作中積累了大量的經(jīng)驗，也陸續(xù)研究了很多全新的測繪技術(shù)，使我國的地質(zhì)測繪工作取得了突出成就。但即使如此，我國的地質(zhì)測繪工作還存在著一定的問題：（1）受到人為因素的影響較大，參與測繪作業(yè)的人員專業(yè)素質(zhì)偏低，可能存在疏忽大意的情況，如部分區(qū)域控制布網(wǎng)稀疏，大大降低了原網(wǎng)的統(tǒng)一性，也不利于后期補布，無形中增大了測繪難度與成本[2]。（2）實際的工作中為追求低成本，有關(guān)人員在一些地質(zhì)測繪任務(wù)中未堅定執(zhí)行分級布網(wǎng)，主要執(zhí)行的是一次性布網(wǎng)，由于未做好校核任務(wù)，測量結(jié)果的精度不高。（3）不具備整體布網(wǎng)的意識，制定的測繪方案不具有科學(xué)性與合理性。

3 地質(zhì)測繪中數(shù)字化制圖技術(shù)的應(yīng)用要點

3.1 數(shù)字化制圖技術(shù)的方法

在當前的工程項目、資源開發(fā)等地質(zhì)測繪任務(wù)中，數(shù)字化制圖技術(shù)的應(yīng)用范圍較廣，且取得了良好的應(yīng)用效果，通過數(shù)字化制圖技術(shù)與傳統(tǒng)測繪技術(shù)的結(jié)合，可更為直觀且清晰地呈現(xiàn)抽象空間信息、地質(zhì)信息，并最終從坐標、圖像、屬性、關(guān)系等方面描述地質(zhì)測繪結(jié)果，繪制出地質(zhì)測繪圖，保障測繪數(shù)據(jù)的準確性、成圖質(zhì)量。數(shù)字化制圖技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)測繪中時，其技術(shù)方法主要包含以下幾個方面。

3.1.1 人工跟蹤矢量化輸入法

人工跟蹤矢量化輸入法指的是輸入工作由人工來完成，人工在工作中通過圖形編輯系統(tǒng)開展柵格圖像，由于計算機軟件的功能多樣，可大大保障工作的便捷性，如在軟件圖像編輯功能的支持下，圖形修改快速，在短時間內(nèi)就可達到相應(yīng)的工作目標，不再需要原有工作中大量計算、核對等環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段，隨著技術(shù)的不斷進步，人工跟蹤矢量化輸入法的應(yīng)用范圍進一步擴大，特別是在地質(zhì)測量制圖中的應(yīng)用，使制圖效率大大提高，同時也保障了制圖水平。

3.1.2 數(shù)字化儀輸入法

在數(shù)字化儀輸入法中，輸入工作由數(shù)字化儀來完成，但為保障輸入效果，需配備專業(yè)的數(shù)字化儀器，以利用該儀器的功能來完成地質(zhì)測繪任務(wù)。在具體的工作中，測繪人員應(yīng)根據(jù)游標進行跟蹤及記錄，通過將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為圖紙信息來完成測量工作，利用這一方法實施地質(zhì)測繪會使操作具有復(fù)雜性，很多環(huán)節(jié)都有非常高的操作要求，設(shè)備投入較高[3]。就當下的地質(zhì)監(jiān)測情況來看，數(shù)字化儀輸入法要大力推廣，加大使用范圍。

3.1.3 智能掃描矢量化輸入法

智能掃描矢量化輸入法在當下的地質(zhì)測繪中應(yīng)用較多，利用掃描儀技術(shù)，通過配備特定型號的掃描儀，可掃描原始圖紙與資料，最終將這些信息上傳到計算機系統(tǒng)中，由計算機的智能化模塊實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)矢量化的轉(zhuǎn)變，與此同時校正矢量化數(shù)據(jù)，在最大程度上減小誤差，使測繪數(shù)據(jù)具有更高的精度。在地質(zhì)測繪中用智能掃描矢量化輸入法時，效率較高，自動化識別圖形程度高，這是未來需重點關(guān)注的部分。

3.2 數(shù)字化制圖技術(shù)的操作流程

3.2.1 設(shè)置信息測量采集點

地質(zhì)測繪工作的難度較大，利用數(shù)字化制圖技術(shù)能高效完成測繪任務(wù)，但實際操作中也涉及了很多步驟，牽一發(fā)而動全身。為獲得完整且準確的測繪結(jié)果，需根據(jù)測繪區(qū)域內(nèi)的具體情況來科學(xué)設(shè)置信息測量采集點，既要保障采集點數(shù)量的合理性，又要科學(xué)控制每個采集點的位置，以確保各個采集點布設(shè)的合理性，從這些采集點中獲得有關(guān)的信息。測繪人員在布置采集點的過程中需考慮以下問題：全面分析三維坐標數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上建立起對應(yīng)的立面圖、平面圖；若測繪區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)并不完全一致，測繪人員需分析不同地質(zhì)的坐標數(shù)據(jù)，制定更有針對性的測繪方案[4]。

3.2.2 數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)矢量化

將數(shù)字化制圖技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)測繪時，數(shù)據(jù)采集是首要任務(wù)，為高效獲取各種數(shù)據(jù)，必須要在前期的采集點上高效、精準地獲取信息。當獲得了有關(guān)的測繪數(shù)據(jù)后，測繪人員可借助計算機數(shù)字化制圖軟件來錄入數(shù)據(jù)，數(shù)字制圖矢量圖中包含點、線、面圖元數(shù)據(jù)。

3.2.3 數(shù)據(jù)存儲

地質(zhì)測繪中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量龐大，數(shù)據(jù)之間還存在形式等區(qū)別，為高效管理這些數(shù)據(jù)，方便后續(xù)工作直接調(diào)用這些數(shù)據(jù)，可構(gòu)建ArcGIS 平臺，通過關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的方式來管理各類數(shù)據(jù)。ArcGIS 中的產(chǎn)品為ArcSDE，在技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展的過程中，已經(jīng)將ArcSDE 在原有ArcGIS 產(chǎn)品線中整合進了ArcGIS Server，構(gòu)成了功能更全的數(shù)據(jù)存儲模塊?？臻g數(shù)據(jù)庫中包含ArcSDE、后端數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，由于在平臺內(nèi)有多種關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中的ArcSDE 相當于ArcGIS 與其他軟件產(chǎn)品之間的數(shù)據(jù)服務(wù)器，承擔(dān)著高級空間數(shù)據(jù)服務(wù)器的功能，在其中可集成全部的地理測繪數(shù)據(jù)。

3.2.4 編輯與處理圖形

在數(shù)字化制圖中，圖形編輯為其中的一個重要功能，這一功能包含了點、線、面區(qū)域內(nèi)數(shù)字圖形的編輯，不論是空間信息還是屬性信息，均可利用這一功能來完成編輯任務(wù)。在地質(zhì)測繪工作中有嚴格的制圖標準，數(shù)字化制圖具有多種優(yōu)勢，通過為圖庫填充圖案，可直接生成圖形，并在此基礎(chǔ)上建立矢量庫，由計算機數(shù)據(jù)庫保存與圖形相關(guān)的各種信息，以便后續(xù)需要繪制圖形時，系統(tǒng)或者崗位人員直接從數(shù)據(jù)庫中調(diào)用數(shù)據(jù)。當然，數(shù)字制圖還兼具自動校正功能，在此功能輔助下的圖形修改、編輯都十分便捷，不僅提高了數(shù)據(jù)精度，而且可以得到完整且高質(zhì)量的圖形。

3.2.5 圖形加工與輸入

在地質(zhì)測繪中應(yīng)用數(shù)字化制圖技術(shù)時，圖形處理為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這一階段的工作就是要對圖形進行矢量化處理，進而借助專業(yè)的繪圖軟件編輯圖形，構(gòu)成匯總圖庫?，F(xiàn)階段計算機技術(shù)高速發(fā)展，市場上陸續(xù)出現(xiàn)了多種專業(yè)化制圖、繪圖軟件，這些軟件的功能多樣，每一種都有各自的功能特點，在地質(zhì)測繪中可根據(jù)需求來選擇繪圖軟件，從而利用軟件自有功能編輯與繪制圖形，保障繪圖質(zhì)量。即使數(shù)字化制圖技術(shù)下的圖形處理有著諸多優(yōu)勢，實際工作中也可能會因為操作、技術(shù)等問題產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差，如不及時校正這些誤差，將會使圖形比例與實際有偏差，導(dǎo)致圖形加工處理的精度不高。因此，在圖形處理環(huán)節(jié)同樣需要校正誤差，將誤差控制在合理范圍內(nèi)。當按照有關(guān)要求完成了圖形加工后，最終會進入圖形輸出階段，這一過程就是圖形、數(shù)據(jù)的輸出，具體來說就是將編輯好的電子化圖紙，利用計算機等設(shè)備上傳到專業(yè)設(shè)備中，最終以實物圖紙的形式呈現(xiàn)結(jié)果。

3.2.6 GIS 平臺設(shè)計

在地質(zhì)測繪中，需要通過GIS 平臺設(shè)計發(fā)揮多種作用，當按照相關(guān)標準設(shè)計了GIS 平臺后，伴隨著測繪工作的實施，該平臺可管理、顯示、操作、更新、維護數(shù)據(jù)，在其中整合地理單元網(wǎng)格、遙感影像、災(zāi)情疫情、圖層單元等多種數(shù)據(jù)。地理信息系統(tǒng)借助GIS 平臺軟件，可將測繪工作中得到的結(jié)果，以更為直觀的形式呈現(xiàn)于電子地圖，保障測繪成果。

3.2.7 建立數(shù)字化模型

當前的地質(zhì)測繪工程領(lǐng)域，對GIS 技術(shù)的依賴性越來越大，該技術(shù)可采集各類空間數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)實時上傳到計算機系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動管理這些數(shù)據(jù)，在分析與處理完數(shù)據(jù)后自動建模，形成高精度的地質(zhì)測繪模型。即使技術(shù)人員在測繪工作中遇到了難題或者問題，也能夠根據(jù)地質(zhì)模型中的數(shù)據(jù)來制定解決方案。具體的工作中，GIS表面模型法最為有效，利用這一方法可收集與模型相關(guān)的數(shù)據(jù)，如點的特征、屬性與坐標，在整合完全部的數(shù)據(jù)后結(jié)合數(shù)字化制圖技術(shù)來構(gòu)建完整的地表模型，在此模型中，通過連線形成網(wǎng)狀面的方式，呈現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)資源分布情況、地質(zhì)結(jié)構(gòu)特征。

4 數(shù)字制圖技術(shù)在地質(zhì)測繪中的具體應(yīng)用

4.1 土地地形測量

土地地形測量屬于較為常見的地質(zhì)測繪工作，在原有的技術(shù)條件下，測繪技術(shù)發(fā)展緩慢，很多測繪工作都由人工來完成，工作效率低，且可能因為操作問題造成數(shù)據(jù)誤差。在現(xiàn)階段的條件下，越來越多的土地地形測量中都引入了數(shù)字制圖技術(shù)，根據(jù)數(shù)字化制圖技術(shù)的要求，配備計算機、數(shù)字化測量軟件、其他數(shù)字化儀器等來輔助測量任務(wù)，這些儀器和設(shè)備的功能較多，性能優(yōu)越，在相互配合中可快速獲得完整的測量數(shù)據(jù)。操作人員在測量土地時應(yīng)采用手扶跟蹤數(shù)字化、掃描矢量化的方法，其偏差較小，基本可滿足實際要求，有利于提高數(shù)字測圖的整體水平[5-7]。另外，用數(shù)字化方式處理原有的地形圖，在此基礎(chǔ)上，將土地中比較典型的坐標點作為測量目標，對比自測結(jié)果與實際數(shù)據(jù)，修補和調(diào)整誤差，保障測量結(jié)果的精度。

4.2 利用全站儀進行碎部點測量

我國的地質(zhì)測繪工作取得了突出的成就，但在碎部點測量方面依舊有難度，如在測量工作中采用全站儀，一旦存在人工操作問題，必將導(dǎo)致起始方向有偏差，測量得到的坐標點與實際相比誤差較大。一般情況下測繪人員繪制的點號、全站儀記錄點號都有偏差，為降低偏差對整個測繪工作的不利影響，測繪人員在工作中應(yīng)仔細檢查數(shù)值，遵循相應(yīng)的測繪操作規(guī)范。碎部點測量中如采用全站儀，測繪人員需根據(jù)規(guī)范做好全站儀的對中、整平，錄入坐標后，利用全站儀測量后視點坐標，比較測量結(jié)果與輸入值，以此來確定點位是否正確。

4.3 數(shù)字攝影下的土地測量

數(shù)字攝影也屬于數(shù)字化制圖技術(shù)。在土地測量中，為克服原有測繪技術(shù)的諸多不足，有關(guān)測繪人員也可利用數(shù)字攝影來完成測繪任務(wù)，利用數(shù)字攝影機拍攝測量區(qū)域內(nèi)的土地，最后由土地測量軟件整合各種測量結(jié)果建成對應(yīng)的模型，得到數(shù)字測圖。應(yīng)用數(shù)字攝影技術(shù)開展測繪工作相對簡單，以往需要室外測量的任務(wù)，在室內(nèi)就可完成，測量工作受到季節(jié)、氣候等因素的干擾較小，可在最短的時間內(nèi)獲得測區(qū)內(nèi)的土地地貌特征，并將結(jié)果呈現(xiàn)在計算機中。如在測量中面臨大面積城市土地的測量任務(wù)，可確保城市內(nèi)的其他工作不會受到測量任務(wù)的影響，因此，從這些角度來分析，數(shù)字攝影技術(shù)不僅可提高土地測量結(jié)果的準確性，更能降低測量成本，高效完成測量任務(wù)。

5 結(jié)語

數(shù)字化制圖技術(shù)是信息時代的產(chǎn)物，在地質(zhì)測繪中的技術(shù)優(yōu)勢明顯，各種地質(zhì)測繪任務(wù)中都需要規(guī)范應(yīng)用數(shù)字化制圖技術(shù)。隨著未來地質(zhì)測繪要求的提高，測繪人員需繼續(xù)創(chuàng)新數(shù)字化制圖技術(shù)，以保持這一技術(shù)的先進性，提升測繪水平。