數(shù)字化制圖技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪中的應(yīng)用分析

鄭 磊

（江蘇煤炭地質(zhì)勘探四隊(duì)，江蘇 南京 210000）

地質(zhì)測(cè)繪涉及各種形式的土地地質(zhì)、土地現(xiàn)狀、地理特點(diǎn)等內(nèi)容，數(shù)據(jù)繁復(fù)、工作難度大，如果不借助先進(jìn)的技術(shù)，很難準(zhǔn)確快速地完成土地測(cè)量工作，更不用說保證土地測(cè)量工作的精準(zhǔn)性和高效性。隨著大數(shù)據(jù)信息時(shí)代的到來，數(shù)字化、自動(dòng)化、信息化的數(shù)字化制圖技術(shù)通過運(yùn)用不同地形測(cè)量軟件和基礎(chǔ)應(yīng)用軟件對(duì)地形實(shí)施測(cè)繪，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化地形圖測(cè)繪管理和全程服務(wù)數(shù)字化，可以精準(zhǔn)地測(cè)算出土地測(cè)量中的各種數(shù)據(jù)，并快速成圖，能夠有效提高地形圖測(cè)繪水平和生產(chǎn)效率，也大力提升了地質(zhì)勘探工作效率和工作質(zhì)量[1-2]。

1 數(shù)字化制圖技術(shù)的主要原理和特點(diǎn)

1.1 主要原理

數(shù)字化制圖技術(shù)是一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持下的智能化制圖技術(shù)，打破了傳統(tǒng)地圖信息傳送介質(zhì)的模式。數(shù)字化制圖技術(shù)以數(shù)字形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)配合現(xiàn)有制圖理論，將遙感（RS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)（DPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）等有機(jī)結(jié)合，并通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行多種處理，最終形成電子地圖。數(shù)字化制圖技術(shù)不受地形圖分幅、時(shí)間地域和使用者的限制，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采取數(shù)字化的方式呈現(xiàn)有關(guān)信息，并運(yùn)用數(shù)字坐標(biāo)系以及圖形等技術(shù)將實(shí)際結(jié)果呈現(xiàn)出來，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)功能下制圖。通過高精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)處理，相關(guān)工作人員能夠直觀、詳細(xì)、清楚地查看相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，并在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤、實(shí)施修正。這不僅極大地提升了制圖的準(zhǔn)確性與合理性，還提高了運(yùn)用與操作的便捷程度，讓地質(zhì)測(cè)繪工作質(zhì)量與效率得到了質(zhì)的提升[3]。

1.2 特點(diǎn)

數(shù)字化制圖技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)制圖技術(shù)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)：（1）極高的直觀性。相對(duì)于傳統(tǒng)地圖直接印制在各種紙質(zhì)媒體或者其他介質(zhì)上，數(shù)字化制圖技術(shù)通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他信息自動(dòng)化技術(shù)，將各種數(shù)據(jù)信息和測(cè)繪結(jié)果通過三維、四維立體成像系統(tǒng)呈現(xiàn)，讓測(cè)繪人員更直觀、形象地看到測(cè)繪結(jié)果和效果。（2）更高的精準(zhǔn)性。與傳統(tǒng)人工計(jì)算方式容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)失誤、偏差相比，數(shù)字化制圖技術(shù)通過計(jì)算機(jī)先進(jìn)技術(shù)分析和計(jì)算各種測(cè)繪數(shù)據(jù)，大幅提升了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。（3）提高了自動(dòng)化水準(zhǔn)。數(shù)字化制圖技術(shù)能夠利用不同軟件自動(dòng)操控測(cè)繪工作的諸多環(huán)節(jié)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)分析并繪圖，極大地提高了測(cè)繪工作的效率和質(zhì)量。（4）方便管理和存儲(chǔ)。數(shù)字化圖形通常以數(shù)字的方式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)，占據(jù)的空間較小，且在保存紙質(zhì)產(chǎn)品過程中不會(huì)出現(xiàn)發(fā)霉、變形等問題。加上能夠復(fù)制與備份數(shù)字圖形，所以在保存上具有較大的安全性。（5）方便使用。因?yàn)閿?shù)字化測(cè)圖成果大部分都是采取分層存放的方式，所以不會(huì)受到圖面負(fù)載量的影響，且方便后續(xù)對(duì)成果的加工與使用。

2 數(shù)字化制圖技術(shù)的步驟

（1）數(shù)據(jù)處理。與以往的地質(zhì)測(cè)繪方式相同，數(shù)字化制圖的第一步便是采集數(shù)據(jù)，并將其輸入計(jì)算機(jī)內(nèi)開展矢量化處理，主要包括線圖元數(shù)據(jù)、面圖元數(shù)據(jù)以及點(diǎn)圖元數(shù)據(jù)的處理。該步驟是否高效與準(zhǔn)確，將會(huì)直接影響后期工作的開展以及勘探工作效率，所以必須予以充分重視。（2）圖形編輯與處理。工作人員按照規(guī)范要求，利用制圖軟件將矢量化的數(shù)據(jù)編輯為圖形，讓其形成圖庫(kù)。通常情況下，圖形編輯內(nèi)容主要是點(diǎn)、線、面與有關(guān)土層等要素。首先，在編輯子圖庫(kù)與點(diǎn)、線圖元符號(hào)時(shí)，需要全面考量具體編圖要求，可以采用系統(tǒng)服務(wù)庫(kù)內(nèi)的子系統(tǒng)獲取矢量字庫(kù)、圖庫(kù)以及填充圖案，并存儲(chǔ)于系統(tǒng)庫(kù)內(nèi)，以便于制圖編輯人員查詢與使用。其次，在圖形編輯過程中，可以使用圖形編輯子系統(tǒng)裝飾和調(diào)整圖形，同時(shí)能夠自動(dòng)校正拓?fù)潢P(guān)系。最后，校正誤差。一般圖形數(shù)據(jù)的誤差包括源頭、處理和運(yùn)用過程中的誤差，而搜集與輸入數(shù)據(jù)過程中產(chǎn)生的誤差是主要誤差，而且采集點(diǎn)分布密度、比例尺的更改以及紙張的走形等都有可能造成誤差，所以必須做好相關(guān)校正工作。（3）圖形輸出。數(shù)字化制圖輸出主要有文件輸出以及圖形輸出兩種類型。在進(jìn)行文件輸出時(shí)，主要是將獲取的信息數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的工程文件，主要采用柵格實(shí)施處理，隨后根據(jù)特定格式在打印機(jī)中輸出成品地形圖。在輸出圖形時(shí)，由傳輸軟件繪制結(jié)果至特定輸出設(shè)備內(nèi)，并由其生成實(shí)物圖紙。在此過程中，需要改變轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)文件格式，保證其能夠被圖形輸出設(shè)備識(shí)別。

3 數(shù)字化制圖的主要方法

數(shù)字化制圖技術(shù)通過對(duì)空間表面信息的概括、分析和比較，特別是對(duì)空間坐標(biāo)、圖畫、性能、關(guān)系等要素進(jìn)行綜合分析，處理相關(guān)地理信息，及時(shí)保存相關(guān)文件資料，確保數(shù)字化制圖工作順利完成。因此，數(shù)字化制圖的主要優(yōu)勢(shì)需要應(yīng)用輸入形式，如若沒能采取正確的輸入方式，便會(huì)對(duì)數(shù)字化制圖技術(shù)效用的發(fā)揮形成制約，導(dǎo)致其優(yōu)勢(shì)無法展現(xiàn)?，F(xiàn)階段，數(shù)字化制圖技術(shù)主要包括以下3個(gè)方面。

3.1 數(shù)字化儀輸入法

數(shù)字化儀輸入法主要通過人工輔助操作，將底圖數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為有效的圖形數(shù)據(jù)，以移動(dòng)游標(biāo)的方式對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，能夠保障采集階段數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。但由于人工操作速度較慢，且設(shè)備需要投入大量資金，該方法已被淘汰。

3.2 智能掃描矢量化輸入法

智能掃描矢量化輸入法主要采取矢量數(shù)據(jù)的方式呈現(xiàn)一般圖形數(shù)據(jù)，通過比較初始數(shù)據(jù)以及實(shí)際獲得數(shù)據(jù)，對(duì)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯、分析與調(diào)整，以確保數(shù)據(jù)的可靠性與穩(wěn)定性。即便該方法能夠彌補(bǔ)以往測(cè)繪技術(shù)的缺陷，但由于數(shù)據(jù)量比較大，智能掃描矢量化輸入法對(duì)圖像要素識(shí)別模塊工作的要求較高，后期編輯工作具有高度挑戰(zhàn)性[4-5]。

3.3 人工跟蹤矢量化輸入法

人工跟蹤矢量化輸入法以人工操作的方式在編輯系統(tǒng)中通過鼠標(biāo)跟蹤將柵格圖像轉(zhuǎn)化成矢量數(shù)據(jù)，同時(shí)能夠編輯并糾正出現(xiàn)的誤差，實(shí)現(xiàn)了人工方法和圖像編輯方法的有效結(jié)合，使圖像編輯系統(tǒng)具備較強(qiáng)的編輯功能，大大提高了繪圖效率。該方法具有操作便捷、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的實(shí)用性及應(yīng)用效益，滿足地質(zhì)測(cè)繪制圖工作的諸多要求，成為地質(zhì)測(cè)繪工作中應(yīng)用最為廣泛的一種方法。不過值得一提的是，因?yàn)橥ǔ２扇∫淮涡圆季W(wǎng)的方式來進(jìn)行，所以會(huì)在很大程度上影響后期審核工作的進(jìn)行，如若在工作環(huán)節(jié)產(chǎn)生主抓力度不足的問題，就會(huì)影響后續(xù)測(cè)繪工作的進(jìn)度，甚至還會(huì)與后期操作規(guī)程不相符，所以在使用該方法時(shí)必須要認(rèn)真對(duì)待。

4 數(shù)字制圖技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪中的具體應(yīng)用

4.1 數(shù)字測(cè)圖進(jìn)行土地地形測(cè)量

土地地形測(cè)量如果遇到時(shí)間緊、經(jīng)費(fèi)緊張的情況，可以充分利用數(shù)字測(cè)圖技術(shù)。在原有土地地形基礎(chǔ)上，使用計(jì)算機(jī)、數(shù)字化測(cè)量軟件、數(shù)字化儀器等先進(jìn)設(shè)備開展工作，以快速獲得數(shù)字化數(shù)據(jù)。操作人員在測(cè)量土地時(shí)可以采取手扶跟蹤數(shù)字化方法以及掃描矢量化方法，即便該類方法所得結(jié)果可能會(huì)產(chǎn)生偏差，不過能夠利用數(shù)字測(cè)圖的方式提升其準(zhǔn)確度。不僅如此，采取數(shù)字化方式處理原有地形圖，隨后選擇在土地內(nèi)較為顯眼的坐標(biāo)點(diǎn)實(shí)施測(cè)量，繼而比較數(shù)據(jù)自測(cè)內(nèi)容以及實(shí)際所得數(shù)據(jù)，對(duì)出現(xiàn)的誤差數(shù)據(jù)進(jìn)行修補(bǔ)或調(diào)整，提高數(shù)字測(cè)圖的精準(zhǔn)度，確保土地地形測(cè)量工作任務(wù)順利完成。

4.2 利用全站儀進(jìn)行碎部點(diǎn)測(cè)量

在地質(zhì)測(cè)繪工程中，有一項(xiàng)難點(diǎn)在于碎部點(diǎn)測(cè)量。如若采用全站儀實(shí)時(shí)測(cè)量，可能會(huì)因?yàn)槿藛T操作不當(dāng)?shù)葘?dǎo)致起始方向產(chǎn)生誤差，降低具體坐標(biāo)的準(zhǔn)確性；也有可能因工作人員數(shù)據(jù)錄入出錯(cuò)而影響后期成圖的質(zhì)量。在具體測(cè)繪環(huán)節(jié)，大部分情況下，工作人員繪制所得的點(diǎn)號(hào)和全站儀記錄點(diǎn)號(hào)會(huì)出現(xiàn)偏差，這就要求相關(guān)工作人員仔細(xì)檢查相關(guān)偏差，否則測(cè)繪的整體進(jìn)度就會(huì)受到影響。因此，必須在具體測(cè)繪中對(duì)全站儀進(jìn)行對(duì)中和整平處理，錄入坐標(biāo)后，可采用全站儀對(duì)后視點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)施測(cè)量，并對(duì)其測(cè)量素質(zhì)以及輸入值進(jìn)行對(duì)比，判斷其點(diǎn)位是否準(zhǔn)確。通過對(duì)照準(zhǔn)備起始方向與確定視線內(nèi)明顯目標(biāo)，并對(duì)方位角數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，每隔一段時(shí)間再次對(duì)方位角讀數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)全站儀方向是否發(fā)生偏移進(jìn)行檢驗(yàn)[6]。

4.3 數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)是利用空中的數(shù)字?jǐn)z影機(jī)對(duì)土地測(cè)量地區(qū)進(jìn)行拍攝，通過專業(yè)的土地測(cè)量軟件將各種土地測(cè)量數(shù)據(jù)建成模型，獲得相應(yīng)的數(shù)字測(cè)圖內(nèi)容。數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)將傳統(tǒng)的室外土地測(cè)量工作轉(zhuǎn)移至室內(nèi)就可以完成，并且不受季節(jié)、氣候等外在因素的影響，能夠快速將土地地貌特征等在計(jì)算機(jī)上成圖，在測(cè)量大面積地區(qū)特別是城市土地時(shí)，更能保證土地測(cè)量工作不會(huì)對(duì)城市其他發(fā)展造成影響。因此，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量不僅能夠在土地測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度上占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，而且測(cè)量成本較低、工作效率較高，能夠提高土地測(cè)量的工作質(zhì)量。因此，當(dāng)前應(yīng)不斷推廣數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)，特別是在城鎮(zhèn)土地測(cè)量工作中，更應(yīng)充分發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)地質(zhì)測(cè)繪工作的良性發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

雖然數(shù)字化制圖技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，但也受到嚴(yán)苛的使用條件限制，因此，數(shù)字化制圖技術(shù)在應(yīng)用中必須采取點(diǎn)測(cè)繪法采集數(shù)據(jù)，必須使用準(zhǔn)確、可靠和真實(shí)的原始數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的數(shù)字模型，根據(jù)兩點(diǎn)成線、兩線確定一個(gè)面的原理，點(diǎn)、線、面逐步遞進(jìn)，才能完整地呈現(xiàn)地質(zhì)表面。因此，相關(guān)工作人員必須熟練掌握數(shù)字化制圖技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，注意規(guī)避數(shù)字化制圖技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)，科學(xué)合理地結(jié)合地質(zhì)測(cè)繪工作的實(shí)際情況，采用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)方式方法，不斷提高地質(zhì)測(cè)繪工作效率和工作質(zhì)量，使數(shù)字化制圖技術(shù)得到更廣泛的使用，最終促進(jìn)我國(guó)地質(zhì)測(cè)繪工作的健康發(fā)展。