淺談數(shù)字地籍的測量

魏喜旺 韓文保

一、數(shù)字地籍測量概述

數(shù)字地籍測量模式有三種，它們分別是野外數(shù)字地籍測量模式、數(shù)字?jǐn)z影地籍測量模式和內(nèi)業(yè)掃描數(shù)字化地籍測量模式。這三種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)，它們相互補(bǔ)充，相輔相成，實(shí)現(xiàn)地籍信息的全覆蓋采集。本文主要探討使用最廣泛的野外數(shù)字地籍測量模式。

對(duì)于尚未測繪大比例尺地籍圖的城鎮(zhèn)地區(qū)，野外數(shù)字地籍測量模式是一種可行和非常值得推薦的測量模式。所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過后續(xù)軟件的處理，便可得到該地區(qū)的大比例尺地籍圖以及其他各種專題圖，同時(shí)還可以為建立該地區(qū)的地籍?dāng)?shù)據(jù)庫提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

根據(jù)數(shù)據(jù)采集所使用的硬件不同又可分為如下幾種模式：

1.全站儀+電子記錄簿+測圖軟件

這種采集方式是利用全站儀在野外實(shí)地測量各種地籍要素的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)采集軟件的控制下實(shí)時(shí)傳輸給電子手簿，經(jīng)過預(yù)處理后按相應(yīng)的格式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中，同時(shí)配繪草圖，供測圖軟件進(jìn)行編輯成圖。這是早期主要的數(shù)字地籍測量模式。其優(yōu)點(diǎn)是容易掌握，缺點(diǎn)是草圖繪制復(fù)雜，容易出錯(cuò)，功效不高。

2.全站儀+便攜式計(jì)算機(jī)+測圖軟件

這是一種集數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理于一體的數(shù)字式地籍測量方式，由全站儀在實(shí)地采集全部地籍要素?cái)?shù)據(jù)，由通信電纜將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸給便攜式計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)處理軟件實(shí)時(shí)地處理并顯示所測地籍要素的符號(hào)和圖形，原始采樣數(shù)據(jù)和處理后的有關(guān)數(shù)據(jù)均記錄于相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中。由于現(xiàn)場成圖，因而這種模式具有直觀、速度快、效率高的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)為便攜式計(jì)算機(jī)價(jià)格昂貴、適應(yīng)野外環(huán)境的能力較差。

3.全站儀+掌上電腦+測圖軟件

這種模式的作業(yè)方式與上一種相同。由于掌上電腦價(jià)格低廉、操作簡便、現(xiàn)場成圖、速度快、效率高，其應(yīng)用前景十分廣闊。

4.GPS-RTK接收機(jī)+測圖軟件

利用GPS-RTK接收機(jī)在野外實(shí)地測量各種地籍要素的數(shù)據(jù)，經(jīng)過GPS數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行預(yù)處理，按相應(yīng)的格式存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)文件中，同時(shí)配繪草圖，供測圖軟件進(jìn)行編輯成圖。GPS-RTK接收機(jī)是一種實(shí)時(shí)、快速、高精度、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集設(shè)備，發(fā)展于20世紀(jì)90年代中期。其顯著的優(yōu)點(diǎn)是控制點(diǎn)大大減少。在平坦地區(qū)，一個(gè)控制點(diǎn)可測量幾十平方公里甚至幾百平方公里；在復(fù)雜地區(qū)，也比前三種模式的控制點(diǎn)減少10倍以上，因此其測量效率大大提高。其缺點(diǎn)為必須繪制測量草圖。一些無線電死角和衛(wèi)星信號(hào)死角無法采集數(shù)據(jù)，必須用全站儀進(jìn)行補(bǔ)充。

5.GPS-RTK接收機(jī)+全站儀+掌上電腦+測圖軟件

這種模式將克服以前集中數(shù)字測量模式的缺點(diǎn)，發(fā)揮它們各自的優(yōu)點(diǎn)，可適應(yīng)任何地形環(huán)境條件和任意比例尺地籍圖的測繪，實(shí)現(xiàn)全天候、無障礙、快速、高精度、高效率的內(nèi)外業(yè)一體化采集地籍信息，是未來發(fā)展的必然方向。這種方法的特點(diǎn)是：

一是自動(dòng)化程度高。數(shù)字地籍測量的野外測量能夠自動(dòng)記錄，自動(dòng)解算處理，自動(dòng)成圖、繪圖，并向用圖者提供可處理的數(shù)字地圖。數(shù)字地籍測量自動(dòng)化的效率高，勞動(dòng)強(qiáng)度小，錯(cuò)誤幾率小，繪制的地圖精確、美觀、規(guī)范。

二是精度高。模擬測圖方法的比例尺精度決定了圖的最高精度，圖的質(zhì)量除點(diǎn)位精度外，往往與圖的手工繪制有關(guān)，因此，無論所采用的測量儀器精度多高，測量方法多精確，都無法消除手工繪制對(duì)地籍圖精度的影響。數(shù)字地籍測量在記錄、存儲(chǔ)、處理 成圖的全過程中，觀測值是自動(dòng)傳輸?shù)?，?shù)字地籍圖毫無損失地體現(xiàn)外業(yè)測量精度。

三是顯示性強(qiáng)。數(shù)字地籍測量克服了紙質(zhì)地籍圖連續(xù)更新的困難。地籍管理人員只需將數(shù)字地籍圖中變更的部分輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理即可對(duì)原有的數(shù)字地籍圖和相關(guān)的信息作相應(yīng)的更新，保證了地籍圖的現(xiàn)勢性。數(shù)字地籍測量的這種優(yōu)勢在城鎮(zhèn)變更地籍中能得到充分體現(xiàn)。

四是整體性強(qiáng)：常規(guī)地籍測量是以圖幅為單位組織施測。數(shù)字地籍測量在測區(qū)內(nèi)部不受圖幅限制，作業(yè)小組的任務(wù)可按照河流、道路的自然分界來劃分，也可按街道或街坊來劃分，當(dāng)測區(qū)整體控制網(wǎng)建立后，就可以在整個(gè)測區(qū)內(nèi)的任何位置進(jìn)行實(shí)測和分組作業(yè)。其成果可靠性強(qiáng)，精度均勻，減少了常規(guī)測量接邊的問題。

五是適用性強(qiáng)。數(shù)字地籍測量是以數(shù)字形式儲(chǔ)存的，可以根據(jù)用戶的需要在一定范圍內(nèi)輸出不同比例尺和不同圖幅大小的地籍圖，輸出各種分層疊加的專用地籍圖。數(shù)字地籍圖可以方便地傳輸、處理和供多用戶共享，可以自動(dòng)提取點(diǎn)位坐標(biāo)、兩點(diǎn)間距離、方位角，量算宗地面積，輸出各種地籍表格，等等；通過接口，數(shù)字地籍圖可以供地理信息系統(tǒng)建庫使用；可依軟件的性能，方便地進(jìn)行各種處理、計(jì)算，完成各項(xiàng)任務(wù)；數(shù)字地籍測量既保證了高精度，又提供了數(shù)字化信息，可以滿足建立地籍信息系統(tǒng)及各專業(yè)管理信息系統(tǒng)的需要。

二、數(shù)字地籍測量的作業(yè)流程

數(shù)字地籍測量可以分為三個(gè)階段，即數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)的輸出。

1.數(shù)字地籍測量的軟硬件環(huán)境

（一）數(shù)字地籍測量系統(tǒng)硬件的組成，數(shù)字地籍測量系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的。全站型電子速測儀采集野外數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)記錄器（電子手簿卡、掌上電腦）輸入計(jì)算機(jī)（包括臺(tái)式和便攜式）。功能較全的全站型電子速測儀可以直接與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。若用便攜式計(jì)算機(jī)作電子平板，則可將其帶到現(xiàn)場，直接與全站儀通信，記錄數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)成圖。全站型電子速測儀是由電子測角、電子測距、電子計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元等組成的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)，測量結(jié)果能自動(dòng)顯示，并能與外圍設(shè)備交換信息，系一種多功能測量儀器。由于全站型電子速測儀較完善地實(shí)現(xiàn)了測量和處理過程的電子化和一體化，所以人們也通常稱之為全站型電子速測儀，簡稱全站儀。

繪圖儀和打印機(jī)是該系統(tǒng)不可缺少的輸出設(shè)備。數(shù)字化儀通常用于現(xiàn)有地圖的數(shù)字化工作。其他輸入、輸出設(shè)備還有圖像/文字掃描儀、磁帶機(jī)等。計(jì)算機(jī)與外接輸入、輸出設(shè)備的連接，可通過自身的串行接口、并行接口及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)。

（二）數(shù)字地籍測量軟件的功能，數(shù)字地籍測量軟件是數(shù)字地籍測量系統(tǒng)的關(guān)鍵。一個(gè)完整的數(shù)字地籍測量軟件應(yīng)具有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)編輯處理、數(shù)據(jù)管理、整飾和數(shù)據(jù)輸出功能，如下圖所示。軟件必須通用性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，數(shù)據(jù)的表示和編輯直觀、簡潔，使用時(shí)應(yīng)該盡可能為用戶提供方便，采用菜單驅(qū)動(dòng)方式和鼠標(biāo)工作方式，并且對(duì)中文的支持也是必不可少的。處理后的結(jié)果可以列表方式、文件方式或以圖件方式輸出，繪制出的圖應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)圖式。

三、數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理是數(shù)字地籍測量系統(tǒng)中的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。由于數(shù)字地籍測量中數(shù)據(jù)類型涉及面廣，信息編碼復(fù)雜，其數(shù)據(jù)采集方式和通信方式形式多樣，坐標(biāo)系統(tǒng)往往不一致，這對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用和管理是不利的，因而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，統(tǒng)一格式，統(tǒng)一坐標(biāo)，形成結(jié)構(gòu)合理、調(diào)用方便的分類數(shù)據(jù)文件，是數(shù)字地籍測量軟件中不可缺少的功能組成部分。數(shù)據(jù)處理軟件通常由數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊和數(shù)據(jù)處理模塊組成。

四、圖形輸出

圖形輸出是測圖軟件中不可缺少的重要組成部分。各種測量數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理之后形成圖形數(shù)據(jù)文件，供圖形輸出模塊使用。圖形輸出模塊具有圖形截幅、繪圖比例尺確定、圖式符號(hào)注記及圖廓整飾等功能。

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