淺談數(shù)字化地形測量

王立寶

摘要：本文以數(shù)字化地形測量實踐為基礎(chǔ)，介紹了GPS+全站儀+計算機數(shù)字化地形測量的一些成熟方法,并就地形測量模式更新對測繪單位儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、管理方式、作業(yè)組織等產(chǎn)生的影響提出了作者的相應(yīng)觀點。

關(guān)鍵詞:數(shù)字化；地形測量；作業(yè)組織

隨著測繪技術(shù)的飛速發(fā)展， GPS+全站儀+計算機的全數(shù)字化地形測量模式逐步成熟并基本普及，這種模式正在替代而且必將完全替代傳統(tǒng)的大平板儀地形測量，成為地形測量的主流模式。另一方面，地形測量模式的更新又將對測繪單位儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、管理方式、作業(yè)組織等產(chǎn)生一系列的影響。本文以近年來數(shù)字化地形測量實踐為基礎(chǔ)，介紹數(shù)字化地形測量的一些成熟方法，提出了作者的相應(yīng)觀點。

1 數(shù)字化地形測量的儀器設(shè)備硬件條件

數(shù)字化地形測量的儀器設(shè)備從控制測量到成果成圖輸出大致需要GPS接收機、全站儀、計算機、繪圖儀以及與之相關(guān)的平差計算成圖軟件、數(shù)據(jù)傳輸、交換附件、通訊器材等。儀器設(shè)備配置水平較常規(guī)地形測量是一個質(zhì)的飛躍。

2 數(shù)字化地形測量工作的人員素質(zhì)條件

數(shù)字化地形測量的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)熟練掌握測量專業(yè)技術(shù)、熟練掌握計算機及測繪軟件的應(yīng)用技術(shù)，這對測量人員的技術(shù)素質(zhì)提出了更高的要求。

3 數(shù)字化地形測量的生產(chǎn)組織

3.1 生產(chǎn)工序

數(shù)字化地形測量的生產(chǎn)工序可概括為兩個環(huán)節(jié)：一是控制測量與計算機輔助平差計算；二是碎部數(shù)據(jù)采集與軟件編圖成圖。兩個環(huán)節(jié)間以數(shù)據(jù)傳輸為紐帶，即可平行施工又可順序施工。與傳統(tǒng)地形測量相比，壓縮了大量的中間生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

3.2 作業(yè)方案

數(shù)字化地形測量項目的作業(yè)方案根據(jù)儀器設(shè)備條件確定，儀器設(shè)備條件不同，作業(yè)方案變化各異。 一般可選用靜態(tài)GPS網(wǎng)作基本控制，導(dǎo)線（網(wǎng)）、動態(tài)GPS作加密控制,支導(dǎo)線（點）補充測站點，全站儀、動態(tài)GPS碎部數(shù)據(jù)采集，進(jìn)而計算機軟件機助成圖的作業(yè)方案。

一定條件下，大比例尺數(shù)字化地形測量可以一次性全面布網(wǎng)至測站點，并且可以直接先測圖而不受“先控制、后測圖”、“逐級加密”等測量原則的約束。

3.3 作業(yè)方法

在生產(chǎn)工序上，數(shù)字化地形測量不一定要遵守“先控制、后測圖”的原則，控制測量、碎部測圖可以同時進(jìn)行，甚至可以是先測圖后控制，只是后者需將碎部成圖以控制點為基準(zhǔn)借助成圖軟件進(jìn)行測站（圖形）糾正。

在控制點點之記的制作上，數(shù)字化地形測量不一定要將其作為一個專門工作來進(jìn)行，可依據(jù)最終成圖編繪點之記。

碎部測圖在數(shù)字化地形測量中只是個數(shù)據(jù)采集的過程，成圖大量的工作量從外業(yè)轉(zhuǎn)移到了內(nèi)業(yè)，目前，碎部成圖作業(yè)方法較多，因人而異。筆者認(rèn)為較為成熟的方法是簡碼法，特點是成圖數(shù)學(xué)精度好、地物地貌要素詳盡、作業(yè)效率較高。

3.4 簡碼法數(shù)字化地形測量及其作業(yè)流程

簡碼法是數(shù)字化地形測量過程中，觀測員給每一個碎部測點賦于一個自定義編碼，并依據(jù)這種自定義編碼編圖成圖的一種數(shù)字化地形測量方法。

簡碼法數(shù)字化測圖作業(yè)流程為：外業(yè)數(shù)據(jù)采集（自定義編碼）→內(nèi)業(yè)概略編圖→草圖外業(yè)補充調(diào)繪→內(nèi)業(yè)詳細(xì)編圖→外業(yè)巡回檢查→最終成果成圖。分述如下：

外業(yè)數(shù)據(jù)采集：該環(huán)節(jié)重點是碎部點三維坐標(biāo)與自定義編碼采集，強調(diào)碎部點的數(shù)學(xué)精度、采集數(shù)量和自定義編碼的可自我識別程度、強調(diào)測站與棱鏡之間通訊聯(lián)系，而不必過分關(guān)注碎部點間的連接關(guān)系。在同一個測站上，只要能看到而視線又不是過長，宜及時采集，不必頻繁搬站。自定義編碼不必過于嚴(yán)格，只要編圖時作業(yè)員自己能夠識別即可，完全根據(jù)作業(yè)員的習(xí)慣和自我條件決定。值得注意的是：由于自定義編碼具有一定的隨便性，在增加了自我識別難度的同時，也使其具有相當(dāng)?shù)撵`活性和可開發(fā)性。

內(nèi)業(yè)概略編圖：既然是概略編圖，其原則應(yīng)該定為能識別多少就編多少，能編到什么程度就編到什么程度，不能識別的在外業(yè)補充調(diào)繪時處理。這一環(huán)節(jié)只需要編出有基本輪廓的平面草圖，該草圖只作為外業(yè)補充調(diào)繪的工作底圖，繪圖輸出時應(yīng)包括碎部點的簡碼信息，最好先不要繪出等高線。

草圖外業(yè)補充調(diào)繪：該環(huán)節(jié)以帶簡碼的基本平面圖為工作底圖，對照實地補充繪圖，加上必要的量測，應(yīng)理清地物、地貌要素的屬性、各種線條間的連接關(guān)系等。外業(yè)補充調(diào)繪成果圖在內(nèi)容上已經(jīng)是詳細(xì)的平面圖了。

內(nèi)業(yè)詳細(xì)編圖：根據(jù)外業(yè)補充調(diào)繪成果圖修編概略草圖，在此基礎(chǔ)上構(gòu)高程模型三角網(wǎng)繪等高線生成初步地形圖。繪圖輸出時最好將高程模型三角網(wǎng)和等高線一并繪出，作為外業(yè)巡回檢查的工作底圖。

外業(yè)巡回檢查：重點是高程模型三角網(wǎng)的檢查與修編，以及植被、境界類符號補充調(diào)繪與檢查、初步成果地形圖外業(yè)最終檢查等。

最終成果成圖：根據(jù)外業(yè)巡回檢查成果圖再次修編初步成果地形圖，以及圖面整飾圖幗分幅等。

3.5 人員組織

數(shù)字化地形測量的一個作業(yè)組采用簡碼法時宜按一名技術(shù)員+一名測量工人編制,一個項目由多個作業(yè)組施工的宜專設(shè)一名核心技術(shù)人員負(fù)責(zé)質(zhì)量檢查、成果資料匯總、電腦維護(hù)等。

4 數(shù)字化地形測量的精度討論

4.1 控制點點位精度

如果控制點的平面誤差以本級控制點相對于上一級控制點點位中誤差小于圖上0.1毫米、高程中誤差小于1/10測圖基本等高距來衡量，即使是1:500地形測量，無論是GPS網(wǎng)還是導(dǎo)線網(wǎng)，控制點達(dá)到上述精度要求并不難。

以支導(dǎo)線形式布設(shè)測站點時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用的儀器及成圖精度計算確定支導(dǎo)線最大長度及最大連續(xù)支站數(shù)。

4.2 碎部點測繪

應(yīng)當(dāng)說，無論是用動態(tài)GPS、還是用全站儀進(jìn)行碎部測圖，就碎部點坐標(biāo)而言，其精度是保證的，而且有足夠的精度余量。用動態(tài)GPS進(jìn)行碎部測圖時，由于衛(wèi)星信號、天線外形影響，加之無法進(jìn)行偏心觀測，針對居民地和地物較多的大比例尺測區(qū)宜持保守態(tài)度。用全站儀采集碎部數(shù)據(jù)時應(yīng)當(dāng)根據(jù)使用的儀器及成圖精度要求限制視線長度，對于大比例尺測圖必要時還須進(jìn)行偏心觀測。

5 數(shù)字化地形測量的思考

作為地形測量模式的變革，數(shù)字化地形測量將在以下幾方面產(chǎn)生積極的影響：

a.測繪單位儀器設(shè)備的更新改造；

b.測繪技術(shù)人員繼續(xù)教育以及測繪專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的修訂完善；

c.數(shù)字化地形測量工作的規(guī)范化；

d.數(shù)字地形圖的精度討論及標(biāo)準(zhǔn)確定；

e.數(shù)字化測量條件下測繪單位生產(chǎn)與技術(shù)管理討論。

參考文獻(xiàn)

[1]《測量學(xué)》.測繪出版社.1980年.

[2]《大比例尺數(shù)字測圖》.測繪出版社.1996年.