1∶500地形圖測(cè)繪外業(yè)數(shù)據(jù)采集分析

蔣義嵐

（福建省廈門(mén)閩礦測(cè)繪院，福建 廈門(mén) 361004）

地形圖的測(cè)繪是一個(gè)系統(tǒng)性的工程，包括了多個(gè)環(huán)節(jié)，主要工作內(nèi)容為地形修測(cè)和補(bǔ)測(cè)。地形修測(cè)是指對(duì)已有地形圖數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和修正，以適應(yīng)自然環(huán)境和人類(lèi)活動(dòng)的變化。而補(bǔ)測(cè)則是指對(duì)尚未被記錄的地理特征進(jìn)行測(cè)量和繪制，填補(bǔ)地形圖的空白。通過(guò)科學(xué)合理的測(cè)量方法和先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，可以有效提高地形圖的質(zhì)量和可靠性，為城市規(guī)劃的決策提供有力支持。

1 1∶500比例尺地形圖測(cè)繪優(yōu)點(diǎn)

1∶500 比例尺地形圖測(cè)繪的高分辨率顯著突出了其優(yōu)越性。隨著城市擴(kuò)張和人類(lèi)活動(dòng)的不斷變化，細(xì)節(jié)信息的準(zhǔn)確獲取變得愈加重要。1∶500比例尺的測(cè)繪能夠以更精細(xì)的尺度捕捉地表特征，從而為城市規(guī)劃、交通設(shè)計(jì)領(lǐng)域提供更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，有力支撐城市的可持續(xù)發(fā)展。1∶500比例尺地形圖測(cè)繪在資源管理和環(huán)境保護(hù)方面展現(xiàn)出獨(dú)特的價(jià)值。高分辨率的地形圖能夠捕捉到更細(xì)微的地貌變化，包括土地利用的變化、水體的分布，這為資源合理利用、生態(tài)保護(hù)工作提供了科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，也有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境問(wèn)題，從而更好地進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)和治理。1∶500比例尺地形圖測(cè)繪還在應(yīng)急響應(yīng)和災(zāi)害管理中表現(xiàn)出獨(dú)特的價(jià)值。當(dāng)自然災(zāi)害發(fā)生時(shí)，精準(zhǔn)的地形圖能夠快速提供受災(zāi)區(qū)域的詳細(xì)信息，有助于救援人員迅速做出行動(dòng)，減少災(zāi)害帶來(lái)的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。此外，1∶500比例尺地形圖測(cè)繪的廣泛應(yīng)用也使得其成為國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略中的關(guān)鍵支撐。無(wú)論是城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，還是資源的合理利用，都需要精確的地理信息數(shù)據(jù)作為支撐。1∶500比例尺的測(cè)繪為各級(jí)政府和企業(yè)提供了全面、精準(zhǔn)的地理信息資源，有利于促進(jìn)國(guó)家發(fā)展。

2 地形圖測(cè)繪外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作

2.1 做好測(cè)繪的任務(wù)書(shū)

任務(wù)書(shū)在地形圖測(cè)繪外業(yè)數(shù)據(jù)采集中具有引導(dǎo)性、規(guī)范性和執(zhí)行性，其詳細(xì)內(nèi)容應(yīng)包括測(cè)量任務(wù)的范圍、目的、精度和密度要求。測(cè)繪任務(wù)書(shū)必須明確測(cè)量任務(wù)的范圍，包括要測(cè)繪的區(qū)域范圍的界定，涵蓋的地理要素種類(lèi)，以及任務(wù)所涉及的地形特征、自然環(huán)境，區(qū)域的界定需要精準(zhǔn)明確，以確保數(shù)據(jù)采集的全面性和覆蓋性。任務(wù)書(shū)應(yīng)明確測(cè)量任務(wù)的目的。地形圖測(cè)繪的目的可以是城市規(guī)劃、資源管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)，不同的目的需要關(guān)注的地理要素和精度要求也不同。例如，城市規(guī)劃需要更為精確的建筑物信息，而環(huán)境監(jiān)測(cè)更關(guān)注地貌和水體情況。精度要求是任務(wù)書(shū)中的重要內(nèi)容，其涵蓋了測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精密度。精度要求應(yīng)基于實(shí)際應(yīng)用需求制定，可以根據(jù)測(cè)繪對(duì)象的特點(diǎn)以及數(shù)據(jù)使用的目的來(lái)確定。例如，建筑物的位置精度部分需要達(dá)到亞米級(jí)別，而地貌特征的高程精度可以稍低。密度要求是指在一定區(qū)域內(nèi)采集數(shù)據(jù)的分布密度。任務(wù)書(shū)應(yīng)明確不同地理要素的密度要求，以確保數(shù)據(jù)采集的充分性和平衡性。密度要求應(yīng)結(jié)合實(shí)際地貌特點(diǎn)和測(cè)繪目的進(jìn)行制定，以保證地圖信息的完整性。

2.2 安排測(cè)繪專(zhuān)業(yè)人員

首先，針對(duì)外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作的復(fù)雜性和時(shí)長(zhǎng)，應(yīng)該充分了解并考慮測(cè)繪人員的專(zhuān)業(yè)背景和技能。測(cè)繪人員需要具備地理信息、測(cè)量、地理空間數(shù)據(jù)處理相關(guān)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技能。測(cè)繪人員應(yīng)該熟悉測(cè)量?jī)x器的操作，能夠處理測(cè)量數(shù)據(jù)，具備解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的能力。其次，要根據(jù)工作任務(wù)的復(fù)雜性和范圍，合理分配測(cè)繪人員的職責(zé)。外業(yè)數(shù)據(jù)采集涉及不同地理要素的測(cè)量和記錄，因此可以根據(jù)專(zhuān)業(yè)人員的特長(zhǎng)，分別安排其參與特定類(lèi)型的數(shù)據(jù)采集工作。這有助于提高工作效率，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。最后，在工作組織方面，需要建立明確的工作流程和協(xié)調(diào)機(jī)制，可以制定詳細(xì)的作業(yè)計(jì)劃，明確每個(gè)測(cè)繪人員的任務(wù)和時(shí)間安排，同時(shí)需要指定負(fù)責(zé)人或團(tuán)隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)、監(jiān)督和管理外業(yè)數(shù)據(jù)采集工作。負(fù)責(zé)人需要具備項(xiàng)目管理和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力，能夠及時(shí)解決問(wèn)題和調(diào)整工作計(jì)劃。此外，要關(guān)注測(cè)繪人員的工作條件，外業(yè)數(shù)據(jù)采集會(huì)在戶(hù)外、山區(qū)、水域不同環(huán)境下進(jìn)行，需要為測(cè)繪人員提供相應(yīng)的裝備，以確保測(cè)繪人員的安全和工作效率。

2.3 測(cè)繪工作符合規(guī)定

外業(yè)數(shù)據(jù)作為測(cè)繪產(chǎn)品的初級(jí)數(shù)據(jù)，其采集過(guò)程需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟僮骱鸵?guī)范的流程。技術(shù)規(guī)程為測(cè)繪工作提供了標(biāo)準(zhǔn)化的操作指南。地形圖測(cè)繪需要涵蓋眾多地理要素，每種要素都有其特定的測(cè)量方法和要求。技術(shù)規(guī)程可以明確每種要素的測(cè)量步驟、儀器使用、數(shù)據(jù)記錄的細(xì)節(jié)，確保測(cè)繪工作的統(tǒng)一性。技術(shù)規(guī)程的制定經(jīng)過(guò)實(shí)踐的驗(yàn)證，可以避免常見(jiàn)的錯(cuò)誤。測(cè)繪工作受到環(huán)境、設(shè)備、人為因素多方面的影響，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、不一致的情況。技術(shù)規(guī)程中包含了針對(duì)各種情況的應(yīng)對(duì)方法和糾正措施，有助于降低誤差，提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的可信度。符合技術(shù)規(guī)程還有助于提高數(shù)據(jù)的可追溯性和可復(fù)現(xiàn)性。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，需要詳細(xì)記錄各項(xiàng)操作步驟、儀器參數(shù)，以便后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。符合規(guī)定的記錄可以使得他人能夠重現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過(guò)程，確保數(shù)據(jù)的可靠性。

3 1∶500比例尺地形圖測(cè)繪要點(diǎn)

3.1 平面控制測(cè)量

（1）GPS定位技術(shù)的應(yīng)用。GPS定位技術(shù)作為一種高精度的定位方法，已經(jīng)在地理信息領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在1∶500比例尺地形圖測(cè)繪中，GPS技術(shù)可以提供準(zhǔn)確的地面控制坐標(biāo)，為地圖繪制和數(shù)據(jù)采集提供有力支持。通過(guò)使用GPS接收機(jī)，可以獲取全球衛(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）發(fā)送的信號(hào)，計(jì)算出接收機(jī)所在位置的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)精確的定位。在進(jìn)行平面控制點(diǎn)的布設(shè)時(shí)，采用合適的布網(wǎng)形式至關(guān)重要。常見(jiàn)的布網(wǎng)形式包括點(diǎn)連式、邊連式、網(wǎng)連式和混連式。點(diǎn)連式布網(wǎng)適用于狹長(zhǎng)地形，邊連式適用于地勢(shì)起伏較大的區(qū)域，網(wǎng)連式適用于均勻地勢(shì)的區(qū)域，而混連式則是根據(jù)實(shí)際地形特點(diǎn)進(jìn)行綜合布設(shè)。同時(shí)，為了衡量GPS基線(xiàn)的精度，嚴(yán)格根據(jù)《全球定位系統(tǒng)（GPS）測(cè)量規(guī)范》中AA、A、B、C、D、E的6個(gè)級(jí)別去分辨GPS基線(xiàn)向量，AA級(jí)別具有最高的精度要求，適用于精細(xì)地形測(cè)繪；而E級(jí)別則用于較為粗略的測(cè)繪任務(wù)。根據(jù)具體的測(cè)繪需求和任務(wù)目標(biāo)，可以選擇適當(dāng)?shù)募?jí)別來(lái)布設(shè)GPS基線(xiàn)，以達(dá)到滿(mǎn)足要求的精度。測(cè)繪人員合理選擇布網(wǎng)形式和GPS基線(xiàn)級(jí)別，并遵循相關(guān)的技術(shù)規(guī)程，能夠有效提高測(cè)繪數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度，為地理信息領(lǐng)域提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

（2）首級(jí)控制網(wǎng)的觀(guān)測(cè)。首級(jí)控制網(wǎng)的觀(guān)測(cè)作為平面控制測(cè)量的重要組成部分，在地圖測(cè)繪過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用。首級(jí)控制網(wǎng)觀(guān)測(cè)前的準(zhǔn)備工作是確保測(cè)繪順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。在開(kāi)始觀(guān)測(cè)之前，需要詳細(xì)了解測(cè)區(qū)地形特點(diǎn)、測(cè)量目的、精度要求。之后根據(jù)測(cè)區(qū)的地理特點(diǎn)和觀(guān)測(cè)目的，制定合適的觀(guān)測(cè)方案，包括觀(guān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)、觀(guān)測(cè)方法和觀(guān)測(cè)順序，合理的設(shè)計(jì)方案能夠最大程度提高觀(guān)測(cè)效率和數(shù)據(jù)質(zhì)量。選點(diǎn)埋石是在實(shí)地進(jìn)行的工作，需要根據(jù)測(cè)量方案在地面上選取合適的控制點(diǎn)，并進(jìn)行標(biāo)志和埋設(shè)?？刂泣c(diǎn)的選取要考慮地形的起伏、地貌特點(diǎn)以及后續(xù)測(cè)繪任務(wù)的需要。標(biāo)志和埋設(shè)的方法需要保證控制點(diǎn)的穩(wěn)固性和長(zhǎng)期可靠性。觀(guān)測(cè)是首級(jí)控制網(wǎng)建設(shè)的核心環(huán)節(jié)。使用合適的測(cè)量?jī)x器和方法，對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行觀(guān)測(cè)，獲取坐標(biāo)和角度等相關(guān)數(shù)據(jù)，觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)校正、異常值檢測(cè)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。平差計(jì)算是將觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，得出最終的控制點(diǎn)坐標(biāo)。通過(guò)平差計(jì)算，可以消除觀(guān)測(cè)誤差和測(cè)量不確定性，得出精確的控制點(diǎn)坐標(biāo)。平差計(jì)算需要按照相關(guān)的數(shù)學(xué)原理和方法進(jìn)行，確保計(jì)算結(jié)果的可靠性。

（3）圖根控制測(cè)量方法。圖根控制測(cè)量方法作為平面控制測(cè)量的一種重要手段，借助小三角測(cè)量和交會(huì)定點(diǎn)等方法，在首級(jí)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上滿(mǎn)足測(cè)圖的需要。圖根控制測(cè)量方法是在首級(jí)控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，首級(jí)控制點(diǎn)提供了測(cè)圖的基準(zhǔn)框架。在圖根控制測(cè)量之前，需要確保首級(jí)控制點(diǎn)的觀(guān)測(cè)和處理工作已經(jīng)完成，控制點(diǎn)的坐標(biāo)和精度已經(jīng)得到確認(rèn)。小三角測(cè)量是圖根控制測(cè)量的重要方法，通過(guò)測(cè)量不同控制點(diǎn)間的角度和邊長(zhǎng)，可以計(jì)算出控制點(diǎn)的坐標(biāo)。在1∶500比例尺地形圖測(cè)繪中，角度和邊長(zhǎng)的測(cè)量精度對(duì)于地圖的精度至關(guān)重要。因此，在進(jìn)行小三角測(cè)量時(shí)，需要選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量?jī)x器和方法，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖根點(diǎn)的數(shù)量是確保地圖質(zhì)量的關(guān)鍵因素，根據(jù)要求，圖根點(diǎn)數(shù)目不少于150個(gè)/km2，這意味著在單位面積內(nèi)需要布設(shè)足夠多的控制點(diǎn)，以保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖根點(diǎn)的布設(shè)需要考慮地區(qū)地貌特點(diǎn)、測(cè)繪任務(wù)的要求和后續(xù)數(shù)據(jù)的使用，以達(dá)到全面且合理的分布。

3.2 高程控制測(cè)量

（1）首級(jí)高程。測(cè)區(qū)應(yīng)涵蓋整個(gè)地圖范圍，確保高程控制數(shù)據(jù)的全面性。四等水準(zhǔn)測(cè)量是高程控制測(cè)量中常用的方法，適用于1∶500比例尺地形圖的測(cè)繪。通過(guò)設(shè)置測(cè)點(diǎn)、測(cè)量水準(zhǔn)線(xiàn)、觀(guān)測(cè)垂直角，可以測(cè)得不同控制點(diǎn)的高程差。在首級(jí)高程控制測(cè)量中，四等水準(zhǔn)測(cè)量可以為后續(xù)高程數(shù)據(jù)的獲取提供基準(zhǔn)。為了確保高程控制測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行測(cè)前、測(cè)后對(duì)i角的檢查。檢查的目的是驗(yàn)證測(cè)量?jī)x器的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。i角是水準(zhǔn)儀的一個(gè)重要參數(shù)，要求i角不大于15″，以保證觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)的精度和可靠性。高程控制測(cè)量的數(shù)據(jù)處理和平差計(jì)算是確保測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校正、處理和分析，可以得出控制點(diǎn)的高程差數(shù)據(jù)。平差計(jì)算則是將觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，消除誤差和不確定性，得出精確的高程數(shù)據(jù)。高程控制測(cè)量的數(shù)據(jù)一致性是確保測(cè)繪質(zhì)量的重要因素，需要對(duì)不同控制點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)和檢查，以發(fā)現(xiàn)異常值和錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)的一致性檢查有助于保證地圖高程的精度。

（2）圖根高程。在圖根高程控制測(cè)量中，首先需要合理布設(shè)控制點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)的布設(shè)要充分考慮地區(qū)地形特點(diǎn)、測(cè)繪任務(wù)需求，以及后續(xù)數(shù)據(jù)的使用?？刂泣c(diǎn)應(yīng)覆蓋整個(gè)測(cè)區(qū)，以確保高程數(shù)據(jù)的全面性。同時(shí)，對(duì)于地勢(shì)變化較大的區(qū)域，控制點(diǎn)的布設(shè)密度可以適當(dāng)增加，以提高高程數(shù)據(jù)的精度。圖根高程控制測(cè)量可以采用多種測(cè)量方法，如水準(zhǔn)測(cè)量、GPS測(cè)量，在選擇測(cè)量方法時(shí)，需要根據(jù)測(cè)繪要求和地區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行權(quán)衡。水準(zhǔn)測(cè)量在地形復(fù)雜的區(qū)域具有一定優(yōu)勢(shì)，而GPS測(cè)量可以提供更廣闊的覆蓋范圍，根據(jù)不同區(qū)域的特點(diǎn)，采用適當(dāng)?shù)臏y(cè)量方法。圖根高程控制測(cè)量的最終目的是得出控制點(diǎn)之間的高程差數(shù)據(jù)。這些高程差數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)精確的計(jì)算和驗(yàn)證，以確保其準(zhǔn)確性。計(jì)算過(guò)程需要遵循相關(guān)的數(shù)學(xué)原理，確保計(jì)算結(jié)果的可靠性。驗(yàn)證過(guò)程可以通過(guò)對(duì)不同控制點(diǎn)之間的高程差進(jìn)行比對(duì)和檢查來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.3 無(wú)人機(jī)技術(shù)采集應(yīng)用

無(wú)人機(jī)配備高分辨率攝像頭，能夠以不同角度和高度捕捉地面影像。這些影像可用于制作數(shù)字正射影像圖，用于地形圖的底圖制作。同時(shí)，航拍影像可用于更新地理信息系統(tǒng)（GIS）數(shù)據(jù)，確保地圖信息最新。無(wú)人機(jī)能夠進(jìn)行多角度拍攝，這為地物的三維建模提供了可能。通過(guò)處理拍攝的影像，可以生成高精度的數(shù)字地形模型（DTM）和數(shù)字表面模型（DSM）。這些模型可用于測(cè)量地形、計(jì)算體積、分析傾斜度，為地形圖制作提供了精確的高程數(shù)據(jù)。無(wú)人機(jī)采集的大量影像和數(shù)據(jù)可通過(guò)自動(dòng)化處理工具進(jìn)行快速處理和分析，能夠進(jìn)行影像配準(zhǔn)、特征提取、地物分類(lèi)，從而減少了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間和成本。同時(shí)，通過(guò)GIS軟件，可以將采集的數(shù)據(jù)與現(xiàn)有數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合。

3.4 1∶500地形要素取舍

在1∶500比例尺地形圖測(cè)繪中，一般地區(qū)各類(lèi)建筑物的測(cè)繪是地圖中不可或缺的重要部分。為了實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確測(cè)繪，可以采用全站儀、GPS等測(cè)量設(shè)備進(jìn)行建筑物的定位和高程測(cè)量。在選擇建筑物進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮地圖信息的重要性和建筑物的特殊性。在測(cè)繪工礦建筑物時(shí)，要考慮設(shè)施的布局和結(jié)構(gòu)，選擇代表性的建筑物進(jìn)行測(cè)繪。對(duì)于其他設(shè)施如油氣管道、水電設(shè)施，也應(yīng)根據(jù)其重要性和影響因素進(jìn)行測(cè)繪，確保地圖的完整性。在測(cè)繪過(guò)程中，要注意設(shè)施的位置、高程信息的準(zhǔn)確獲取。交通及附屬設(shè)施的測(cè)繪在地圖中起到連接和標(biāo)示的作用，因此同樣需要精確測(cè)繪。在進(jìn)行道路、鐵路、橋梁等交通設(shè)施的測(cè)繪時(shí)，要選擇主要交通線(xiàn)路和節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，以保證地圖信息的有效傳達(dá)。附屬設(shè)施如交通標(biāo)志、信號(hào)燈也應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行測(cè)繪，確保地圖的完整性和可讀性。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜合而言，在測(cè)繪外業(yè)數(shù)據(jù)采集中，規(guī)范的任務(wù)書(shū)制定、精心組織的人員安排，以及嚴(yán)格遵循技術(shù)規(guī)程，是確保測(cè)繪數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)。采用現(xiàn)代技術(shù)如GPS-RTK儀器，不僅提升了圖根控制測(cè)量的效率，還為測(cè)繪工作帶來(lái)了更高的精度和實(shí)時(shí)性。而高程控制測(cè)量中的水準(zhǔn)測(cè)量和圖根高程控制測(cè)量，為地圖高程數(shù)據(jù)提供了可靠的基準(zhǔn)，確保地圖在垂直方向上的準(zhǔn)確性。1∶500比例尺地形圖的測(cè)繪是一項(xiàng)綜合性、復(fù)雜性極高的工作。這一過(guò)程不僅需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)，更需要團(tuán)隊(duì)的協(xié)作和經(jīng)驗(yàn)的積累，以實(shí)現(xiàn)地圖測(cè)繪的最終目標(biāo)。