近几年随着计算机、GPS定位仪、全站型电子速测仪及数字化测图软件的应用, 大比例尺地形图的测绘技术有了飞速发展, 数字化测图广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护工程等部门。
数字化测图作为一种全解析机助测图技术, 与模拟测图相比具有显著优势和发展前景。目前许多测绘部门已经形成了数字测图的生产规模。作为测绘技术现代化水平的标志之一, 数字测图技术已逐步取代人工模拟测图, 成为地形测图的主流。数字测图技术的应用与发展, 极大地促进了测绘行业的自动化和现代化进程, 使测量成果不仅有绘在纸上的地形图, 还有方便传输、处理、共享的基础信息, 即数字地图, 它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。
1 数字化测图的特点
1.1 点位精度高
传统的经纬仪配合平板、量角器的图解测图方法, 其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差、测定地物点的视距误差和方向误差、地形图上地物点的刺点误差等影响, 图上误差可达±0.45mm。经纬仪视距法测定地形点高程时, 即使在较平坦地区 (0°~6°) 视距为150m, 地形点高程测定误差也达±0.06m, 而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增加。
1.2 改进了作业方式
由传统的手工操作, 变为自动记录、自动解算处理并自动成图。
1.3 便于图件的更新
城镇的发展加速了城镇建筑物和结构的变化, 采用地面数字测图能克服大比例尺白纸测图连续更新的困难, 房屋的改建扩建、变更地籍或房产时, 只需输入有关信息, 经过数据处理后就能方便地做到更新和修改, 始终保持图面整体的可靠性和现势性。
1.4 方便成果的深加工利用
数字化测图的成果是按地物地貌属性信息分层存放的, 不受图面负载量的限制, 从而便于成果的加工和利用。比如, 房屋、管线、铁路、道路、水系、地貌等存于不同的层中, 通过打开或关闭不同的层得到所需的各类专题图, 如管线图、水系图、道路图、房屋图等。
2 数字化测图的一般过程
2.1 控制测量
控制测量分为基础控制测量和图根控制测量。
(1) 基础控制测量。
对于面积较大的地区平面控制测量是在国家三等以上大地点的基础上布设D级GPS网, 发展E级GPS网;高程控制测量是在国家三等以上水准点的基础上, 对D级GPS网和E级GPS网进行四等水准连测。
(2) 图根控制测量。
在城区一般不满足CPS观测条件, 所以一般采用二级导线和图根导线加密控制点以满足测图的需要;图根控制点的高程是在二级导线和图根导线施测的同时, 用测距高程导线方法获得。
2.2 碎部测量
野外数据采集使用全站仪用极坐标法进行碎部点测量, 使用全站仪内存自动记录, 记录结果以电子数据形式保存;仪器对中误差小于5mm, 测定向边长和定向点高程, 相邻测站要测1~2个同名地物点作为检查, 以防用错点或高程。测站要在测前、测中、结束时做好定向和定向检查。高程注记点采用三角高程方法测定, 仪器高、规标高量至毫米。使用全站仪进行碎部点测量, 每一个点的坐标都是3维坐标, 但高程可以根据需要取舍。、对于隐蔽地方的地形要素测绘可以利用全站仪支站和钢尺丈量距离交会等方法, 但要有必要的检核。
3 数据编码
野外数据采集仅用全站仪测定碎部点的位置 (坐标) 是不能满足计算机自动成图要求的, 还必须将地物点的连接关系和地物属性信息 (地物类别等) 记录下来。一般按一定规则构成的符号串来表示地物属性信息和连接信息, 这种有一定规则的符号串称为数据编码。数据编码的基本内容包括:地物要素编码 (或称地物特征码、地物属性码、地物代码) 、连接关系码 (或连接点号、连接序号、连接线型) 、面状地物填充码等。
3.1 连接信息
连接信息可分解为连接点和连接线型。当测点是独立地物时, 只要用地物编码来表明它的属性, 即知道这个地物是什么, 应该用什么样的符号来表示。如果测的是一个线状地物, 这时需要明确本测点与哪个点相连, 以什么线型相连, 才能形成一个地物。所谓线型是指直线、曲线或圆弧等。一般规定:1为直线;2为曲线;3为圆弧;0为独立点。
3.2 地形要素类别
地形图的地形要素很多, 一般将它们总结归类为10大类。
(1) 测量控制点; (2) 居民地和垣栅; (3) 工矿企业建筑物和公共设施; (4) 独立地物; (5) 交通及附属设施; (6) 管线及附属设施; (7) 水系及附属设施; (8) 境界; (9) 地貌与土质; (10) 植被。
一般地形图包括:
(1) 点状地物:控制点、独立符号、工矿符号等。 (2) 线状地物:管线、道路、水系、境界等。 (3) 面状地物:居民地、植被、水塘等。
3.3 数据编码
数据编码的目的是让计算机对野外采集数据进行自动处理。计算机根据编码判断地物类型和连接信息, 如果是点状地物则直接生成相应的符号;线状地物则根据连接信息自动画线并生成相应的线型;如果是面状地物则填充相应的符号。数据编码一般为8位数字。第1~2位表示地形要素的类别, 第3~5位表示连接信息, 第5~8位表示顺序码。
4 图形编辑
4.1 图形编辑的软件平台
图形编辑一般是在AutoCADR14以上软件平台进行。国内二次开发比较好的软件有:广州开思SCS2000、南方CASS6.0和清华山维等, 这些软件有较丰富的符号库和自动绘图功能, 再加上自己开发的补充软件, 基本上满足了各类测图的需要。
4.2 图形编辑的方法
图形编辑可以分为现场编辑和内业编辑。
(1) 现场编辑:是将全站仪和笔记本电脑相连, 把全站仪每一个数据直接进入电脑, 一边测一边编辑。现场编辑的优点是直观、不易错漏、一次性完成。现场编辑的缺点是外业投入的人员多、时间长, 易受笔记本电脑电池续航能力的影响。
(2) 内业编辑:是在内业将全站仪采集的数据传入计算机自动生成图形, 再进行必要的编辑, 然后用绘图仪喷绘地形图, 到外业进行核实、补充。内业编辑的优点是外业投入的人员少 (2~3人即可) ;缺点是错漏的可能性大, 需要反复外业核实。
4.3 编辑原则
(1) 避让原则:采用次要地物避让重要地物的编辑方法。
(2) 重复采集原则:凡不同性质 (或不同符号) 表示的地物边线重合且不可移位时, 一般应重复采集编辑 (在图形上) 。
(3) 面状地物封闭原则:面状地物的范围均应封闭。
5 结语
全野外数字化测图是大比例尺地形图、地籍图和工程图等的必要手段, 它将完全取代人工模拟测图, 具有精度高、速度快、更新方便等特点, 数字化图可以直接用于工程图的电脑设计, 也可以作为GIS的信息源。
摘要：本文基于笔者多年从事工程测量的相关工作经验, 以野外数字化控制测量与碎部测量为研究对象, 分析了数字化测土的一般步骤, 探讨了数字化测图与内业之间的衔接, 全文是笔者长期工作基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行能有所裨益。
关键词：数字化,控制测量,碎部测量
参考文献
[1] 张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社, 2002:182～184.
[2] 张项铎, 张正禄.工程测量方法[M].北京:测绘出版社, 2008.