全數(shù)字地形測圖技術(shù)的應(yīng)用分析

周思羽

摘要：全數(shù)字地形測圖技術(shù)簡化了傳統(tǒng)測量模式，減少了外業(yè)測圖的勞動強度，提高了作業(yè)效率，節(jié)約了成本，增加了作業(yè)單位的經(jīng)濟(jì)效益，在地形測圖中得到了廣泛的運用。本文根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗，對數(shù)字化測圖技術(shù)的優(yōu)點及主要方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：全數(shù)字 地形測圖 技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號： P231.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

正文：

數(shù)字化地圖與傳統(tǒng)地圖相比，具有圖面信息豐富、精度高、便于查詢、計算、規(guī)劃、設(shè)計等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國防建設(shè)和科研等各個領(lǐng)域。數(shù)字化測圖技術(shù)由于其成圖周期短、精度高、經(jīng)濟(jì)效益大、修改補測方便，已取代傳統(tǒng)的測圖模式，在各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，取得顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.數(shù)字化測圖技術(shù)的優(yōu)點

現(xiàn)階段能夠獲取數(shù)字地圖的方法主要有三種：原圖數(shù)字化、地面數(shù)字測圖和全數(shù)字地形測圖。其實這三種方法的主要工作過程還是大致相同，都是數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)字地形圖輸出，使用全數(shù)字地形測圖技術(shù)，在碎部測量時與GPS技術(shù)結(jié)合共同使用，而在衛(wèi)星信號較強的地區(qū)則直接利用GPS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，在GPS無法準(zhǔn)確覆蓋采集的居民區(qū)和植被密集處則采用全站儀進(jìn)行作業(yè)，實際效率相當(dāng)高。傳統(tǒng)的測圖方法是指用平板儀或經(jīng)緯儀在野外測量角度、 距離、高差，作記錄(稱外業(yè))，在室內(nèi)作計算、處理，繪制地形圖(稱內(nèi)業(yè))等。由于地形測量的主要成果—地形圖是由測繪人員利用分度器、比例尺等工具模擬測量數(shù)據(jù)，按圖式符號展繪到白紙(繪圖紙或聚酯簿膜)上，所以又俗稱白紙測圖或模擬法測圖。 與傳統(tǒng)測圖方法比較，現(xiàn)代數(shù)字化測圖具有以下優(yōu)點。

1.1 點位精度高

數(shù)字化測圖點位精度高，主要從以下方面得以實現(xiàn)。①測圖儀器：數(shù)字化測圖多采用高精度全站儀和 GPS 等，儀器本身精度指標(biāo)高于原有經(jīng)緯儀等儀器的精度指標(biāo)；②成圖方法：數(shù)據(jù)作為電子信息可以自動傳輸、記錄、存儲、處理和成圖。 在全過程中原始數(shù)據(jù)的精度毫無損失，從而獲得高精度(與儀器測量同精度)的測量成果。而傳統(tǒng)測量要經(jīng)過外業(yè)紀(jì)錄、計算、展點等過程，受方法限制，損失了部分精度。③成圖介質(zhì)： 數(shù)字化地形圖在計算機上直接應(yīng)用， 點位精度不損失。 傳統(tǒng)的地形圖是以繪圖紙或聚酯簿膜為成圖介質(zhì)，受周圍環(huán)境和溫濕度變化的影響，不可避免的出現(xiàn)了一定的變形，損失了原來的精度。

1.2 作業(yè)自動化程序高

數(shù)字測圖則達(dá)到了自動記錄、自動解算處理、自動成圖，圖形為電子版形式，方便轉(zhuǎn)存與應(yīng)用。數(shù)字測圖自動化的程度高，出錯(讀錯、記錯、展錯)的概率小，能自動提取坐標(biāo)、距離、方位和面積等。 繪制的地形圖精確、規(guī)范、美觀。

1.3 數(shù)字圖便于編輯、修改、更新與應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)得以快速發(fā)展與更新，這就需要最新的地形圖，以滿足規(guī)劃、設(shè)計及施工的需要。采用數(shù)字測圖技術(shù)能克服白紙測圖連續(xù)更新與修改的困難，對測區(qū)地形地物能夠做到及時的修改與更新。保證了圖面整體的可靠性和現(xiàn)勢性。數(shù)字化測圖成果是分層存放，存儲信息多，不受圖面負(fù)載量限制，使用極為方便。

1.4 可作為 GIS 信息的數(shù)據(jù)來源

GIS 是地理信息系統(tǒng)的簡稱，具有方便的信息查詢、空間分析、以及輔助決策功能，在國民經(jīng)濟(jì)、辦公自動化及人們?nèi)粘Ｉ钪卸加袕V泛的應(yīng)用。 數(shù)字化測圖作為 GIS 的信息源，能及時地提供各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以便更新 GIS 的數(shù)據(jù)庫。

數(shù)字地形測繪技術(shù)在礦山的測繪中有著獨特的優(yōu)勢，由于礦山的地貌一般不規(guī)則，因此對于按照比例規(guī)則建構(gòu)的礦井，如果使用全數(shù)字地形測圖技術(shù)就能避免第四點的測量，從而能夠大大減少工作量。同時在測量時，點的測量一般是進(jìn)行實測的，因此避免了鋼尺或者皮尺測量導(dǎo)致的誤差。全站儀的測量速度也是傳統(tǒng)工作無法比擬的。同時，礦山經(jīng)常出現(xiàn)一些同一類型的地面（例如：池塘，礦井等），如果先對這些有著共同特點的地物進(jìn)行測量就能夠避免許多麻煩，同時也能幫助觀測人員靈活地完成相關(guān)數(shù)據(jù)的輸入工作。

2.數(shù)字化測圖技術(shù)的主要方法

2.1 全野外數(shù)字測量

2.1.1 全野外數(shù)字測圖使用儀器和方法

全野外數(shù)字測圖使用全站儀或 GPS 野外采集數(shù)據(jù)， 采用測記法或編碼法記錄，現(xiàn)在多采用南方 CASS 軟件成圖。

2.1.2 野外數(shù)據(jù)采集與內(nèi)業(yè)成圖

（1）全站儀野外數(shù)據(jù)采集步驟。①設(shè)站：在已知控制點上安置全站儀，對中、整平后進(jìn)行定向，檢查第三點坐標(biāo)，確認(rèn)無誤后進(jìn)行細(xì)部測量。②采集數(shù)據(jù)：全站儀測量多采用測記法，鄰圖員根據(jù)現(xiàn)場地形采點情況和相對應(yīng)的測量點號，現(xiàn)場繪制草圖，內(nèi)業(yè)根據(jù)草圖成圖。數(shù)據(jù)直接存儲于全站儀中。（2）使用 GPS 進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集。在控制點上設(shè)好基站， 檢查另外已知點無誤后使用 GPS-RTK 功能采集細(xì)部點坐標(biāo)并繪制草圖或采用編碼法進(jìn)行記錄。 用 RTK 技術(shù)測定點位不要求點間通視，僅需一人操作，便可完成測圖工作，大大提高了測圖的工作效率。（3）數(shù)據(jù)下載。完成外業(yè)數(shù)據(jù)采集后，使用通訊電纜將全站儀（或 GPS）與計算機的 COM 口連接好，啟動通訊軟件，即可將采集到的細(xì)部點坐標(biāo)數(shù)據(jù)下載成文本文件到計算機內(nèi)。（4）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換及數(shù)字化地圖繪制。將下載到計算機內(nèi)的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為成圖軟件能識別坐標(biāo)文件格式。在成圖系統(tǒng)中，直接調(diào)入轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)文件，即將野外采集的細(xì)部點展繪在電腦屏幕上，結(jié)合野外繪制的草圖或編碼等信息，繪制地物；在人機交互方式下進(jìn)行繪圖處理、圖形編輯、修改、整飾，最后形成數(shù)字地圖的圖形文件。

2.2 其它數(shù)字化成圖技術(shù)

隨著航空和衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，攝影測量成圖越來越成為數(shù)字化測圖技術(shù)發(fā)展的一個主要方向。對于紙版地形圖的掃描數(shù)字化也成為了紙版圖轉(zhuǎn)變成數(shù)字化圖的一種有效途徑。

3 全數(shù)字地形測圖技術(shù)應(yīng)用體會

全數(shù)字地形測圖技術(shù)將現(xiàn)代測量技術(shù)同傳統(tǒng)的逐級控制測繪方法結(jié)合，不但能夠保證測圖結(jié)果的精度，而且一體化的操作保證了作業(yè)具有較高的速度。根據(jù)長年統(tǒng)計得到的規(guī)律，首級控制面中的要求誤差是5.0 cm，但是在應(yīng)用GPS技術(shù)后，所得到的最大誤差成了1.48 cm。在測量結(jié)束之后，對礦山中的礦井部分具體信息進(jìn)行測算，然后實地考察，得到的誤差僅僅為0.9 m，而對礦井具體位置測量的相對誤差則是1.8 m，可見測繪精度至高。這是傳統(tǒng)測繪方式無法比擬的，全數(shù)字地形測圖技術(shù)具有的很快的測繪速度，因此能夠做到急用先測、邊測邊用，實現(xiàn)了科技成果想生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，并且從地形、地貌上為煤礦產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)和發(fā)展提供基本的數(shù)據(jù)保護(hù)。全數(shù)字地形測圖技術(shù)對傳統(tǒng)測繪方法的局限性產(chǎn)生了巨大的影響。使得整個工作流程變得一體化，作業(yè)人員不需要長期的專業(yè)訓(xùn)練，工作也就得心應(yīng)手了。主要儀器電子全站儀的操作相當(dāng)簡單，精度程度高，并且能夠靈活地設(shè)置觀測站，極大程度上減少了誤差。

在使用方式方面，全數(shù)字地形測圖技術(shù)可以讓人員根據(jù)自己實際經(jīng)驗，針對不同的實時地礦，借助多種作圖方式，能夠?qū)崿F(xiàn)詳略有當(dāng)；同時作業(yè)小組還能對測圖區(qū)域進(jìn)行成片劃分，并且讓內(nèi)部之間幾乎不存在接邊的情況；同時計算機編輯軟件還能對測圖進(jìn)行隨意的改動，刪除添加不會留下任何“痕跡”。隨著社會的發(fā)展，數(shù)字產(chǎn)品必將在未來取得良好的應(yīng)用空間，對于資源的共享和交換有巨大幫助，并且數(shù)字產(chǎn)品能夠保證極高的精度，因此擁有良好的“生命力”，成功實現(xiàn)了一圖長時間的使用的價值，避免了短期多次測繪，很大程度上降低的成本。這項技術(shù)成果為未來的煤礦開采工作奠定了基礎(chǔ)，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步，利用全數(shù)字地形測圖技術(shù)得到的資源會成為一筆寶貴的財富。

4 結(jié) 語

全數(shù)字地形測圖技術(shù)是現(xiàn)代計算機技術(shù)同測繪繪圖技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的高新技術(shù)，它在測繪速度和精度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)的白紙測圖法。對于全數(shù)字地形測圖技術(shù)的應(yīng)用，要充分考慮到具體測繪的煤礦礦井的特點，不能隨意亂用，一定要重視實際情況。全數(shù)字地形測圖技術(shù)在信息技術(shù)逐步發(fā)展的今天，必將取得廣泛的應(yīng)用，并且將來成為一份寶貴的資源。

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