大比例尺数字化测图

出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《工程测量实用技术手册》第132页（3085字）

随着电子技术、计算机技术的发展和全站仪的广泛应用，逐步构成了野外数据采集系统，将其与内业机助制图系统结合，形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，人们通常称之为数字化测图(简称数字测图)或机助成图。

如图7－41所示，数字化测图是以计算机为核心，在外连输入输出设备硬件、软件的条件下，通过计算机对地形空间数据进行处理而得到数字地图。这种方法改变了以手工描绘为主的传统测量方法，其测量成果不仅是绘制在图纸上的地图，还有方便传输、处理、共享的数字信息，现已广泛应用于测绘生产、城市规划、土地管理、建筑工程等行业与部门，并成为测绘技术变革的重要标志。

图7－41 数字测图的作业模式

1．数字化测图的原理和特点

(1)数字化测图的基本思想

传统的地形测图(白纸测图)是将测得的观测值用图解的方法转化为图形，其转化过程几乎都是在野外实现的，图形信息承载量少，变更修改极为不便，劳动强度较大，难以适应当前经济建设飞速发展的需要。而数字化测图则不同，它希望尽可能缩短野外的作业时间，减轻野外劳动强度，将大部分作业内容安排到室内去完成，把大量的手工作业转化为电子计算机控制下的机械操作，图上内容可根据实际地形、地物随时变更与修改，而且不会损失应有的观测精度。

数字化测图就是将采集的各种有关的地物、地貌信息转化为数字形式，经计算机处理后，得到内容丰富的电子地图，并可将地形图或各种专题图显示或打印出来。这就是数字化测图的基本思想。

(2)数字化测图的特点

1)点位精度高。

传统的测图方法，其地物点的平面位置误差主要受展绘误差、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。实际的图上点位误差可达到±0．47mm(1∶1000比例尺)。其地形点的高程测定误差(平坦地区视距为150m)也达±0．06m，且随着倾角的增大，误差也急剧增大。无论怎样提高测距和测角的精度，传统的图解测图方法精度仍变化不大。

而数字化测图则不同，全站仪的测量数据作为电子信息可自动传输、记录、存储、处理和成图。在这全过程中原始测量数据的精度毫无损失，从而获得高精度的测量成果(距离在300m以内时测定地物点误差约为±15mm，测定地形点高程误差约为±18mm)。在数字测图中，野外采集的数据精度毫无损失，也与图的比例尺无关。

2)改进了作业方式。

传统的作业方式主要是人工记录、绘图。数字化测图则使野外测量达到自动记录、成图，出错的概率小，绘制的地形图精确、规范、美观，同时也避免了因图纸伸缩带来的各种误差。

3)图件更新方便。

采用数字化测图能克服白纸测图连续更新的困难。当测区发生大的变化时，可随时补测，始终保持图面整体的可靠性和现势性。

4)增加了地图的表现力。

可绘制各种比例尺的地形图，也可分层输出各类专题地图，满足不同用户的需要。

5)可作为GIS的信息源。

数字化测图能及时准确地提供各类基础数据更新GIS的数据库，保证地理信息的可靠性和现势性，为GIS的辅助决策和空间分析发挥作用。

2．数字化测图的作业过程

大比例尺数字化测图一般经过野外数据采集、数据编码、数据处理和地图数据输出四个阶段。

(1)野外数据采集

采用全站仪进行实地测量，将野外采集的数据自动传输到电子手簿或计算机中。一般每个点的记录通常有点号、点的三维坐标、点的属性及点与点的连接关系等。

(2)数据编码

测点的属性是用地形编码表示的，有编码就知道它是什么点，图式符号是什么。反之，野外测量时知道测的是什么点，就可以给出该点的编码并记录下来。

(3)数据处理

数据处理分数据的预处理、地物点的图形处理和地貌点的等高线处理。数据预处理是检查原始数据，删除出错信息代码的过程。预处理后生成点文件，再形成图块文件：与地物有关的点记录生成地物图块文件；与地形有关的点记录生成等高线图块文件。图块文件生成后可进行人机交互方式下的地图编辑。

(4)地图数据输出

人机交互编辑形成的图形文件可以用磁盘存储或通过绘图仪绘制各类地图。

3．数字化测图的软件

随着大比例尺数字测图方法的普及和日益广泛的应用，我国从20世纪80年代初由几十家单位研制开发出了一大批性能优越、操作简便的大比例尺数字测图的软件。较有代表性的如南方测绘仪器公司的CASS内、外业成图系统，广州开思SCS成图系统，武汉瑞得RDMS数字测图系统，清华三维新技术开发公司研制的EPSW电子平板测图系统等。

4．数字化测图的发展前景

数字化测图的发展大致经历了两个阶段：

1)第一阶段用全站仪或电磁波测距仪配合经纬仪测量，电子手簿记录，同时需画人工草图。室内将测量数据直接由记录器传输到计算机，再由人工按草图编辑图形文件，绘图机绘制数字地形图。

2)第二阶段开发了智能化的外业采集软件，它不仅作单点的点位记录，而且记录成图所需的全部信息，由于自动化程度高，减少了键入数据的工作量。

特别是电子平板测图系统，给数字测图提供了新的发展机遇。它可以在野外实时成图和图形编辑，计算机的显示屏上所显即所测，测量出现的错误在现场可及时进行纠正，从硬件意义上讲，完全替代了图板、图纸等绘图工具。

随着科技水平的进一步提高，自动化程度更高的作业模式有全站仪自动跟踪测量模式和GPS-RTK测量模式。这些技术将在今后的工程建设中得到更广泛的应用。