周思羽

摘要：全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)測(cè)量模式，減少了外業(yè)測(cè)圖的勞動(dòng)強(qiáng)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(cè)圖中得到了廣泛的運(yùn)用。本文根據(jù)筆者多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及主要方法進(jìn)行了探討。

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

中圖分類號(hào)： P231.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jì)算、規(guī)劃、設(shè)計(jì)等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和科研等各個(gè)領(lǐng)域。數(shù)字化測(cè)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(bǔ)測(cè)方便，已取代傳統(tǒng)的測(cè)圖模式，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，取得顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1.數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

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(cè)圖和全數(shù)字地形測(cè)圖。其實(shí)這三種方法的主要工作過(guò)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(cè)圖技術(shù)，在碎部測(cè)量時(shí)與GPS技術(shù)結(jié)合共同使用，而在衛(wèi)星信號(hào)較強(qiáng)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(wú)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(shí)際效率相當(dāng)高。傳統(tǒng)的測(cè)圖方法是指用平板儀或經(jīng)緯儀在野外測(cè)量角度、 距離、高差，作記錄(稱外業(yè))，在室內(nèi)作計(jì)算、處理，繪制地形圖(稱內(nèi)業(yè))等。由于地形測(cè)量的主要成果—地形圖是由測(cè)繪人員利用分度器、比例尺等工具模擬測(cè)量數(shù)據(jù)，按圖式符號(hào)展繪到白紙(繪圖紙或聚酯簿膜)上，所以又俗稱白紙測(cè)圖或模擬法測(cè)圖。 與傳統(tǒng)測(cè)圖方法比較，現(xiàn)代數(shù)字化測(cè)圖具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1.1 點(diǎn)位精度高

數(shù)字化測(cè)圖點(diǎn)位精度高，主要從以下方面得以實(shí)現(xiàn)。①測(cè)圖儀器：數(shù)字化測(cè)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(dòng)傳輸、記錄、存儲(chǔ)、處理和成圖。 在全過(guò)程中原始數(shù)據(jù)的精度毫無(wú)損失，從而獲得高精度(與儀器測(cè)量同精度)的測(cè)量成果。而傳統(tǒng)測(cè)量要經(jīng)過(guò)外業(yè)紀(jì)錄、計(jì)算、展點(diǎn)等過(guò)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(jì)算機(jī)上直接應(yīng)用， 點(diǎn)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(lái)的精度。

1.2 作業(yè)自動(dòng)化程序高

數(shù)字測(cè)圖則達(dá)到了自動(dòng)記錄、自動(dòng)解算處理、自動(dòng)成圖，圖形為電子版形式，方便轉(zhuǎn)存與應(yīng)用。數(shù)字測(cè)圖自動(dòng)化的程度高，出錯(cuò)(讀錯(cuò)、記錯(cuò)、展錯(cuò))的概率小，能自動(dòng)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(jì)及施工的需要。采用數(shù)字測(cè)圖技術(shù)能克服白紙測(cè)圖連續(xù)更新與修改的困難，對(duì)測(cè)區(qū)地形地物能夠做到及時(shí)的修改與更新。保證了圖面整體的可靠性和現(xiàn)勢(shì)性。數(shù)字化測(cè)圖成果是分層存放，存儲(chǔ)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(lái)源

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

數(shù)字地形測(cè)繪技術(shù)在礦山的測(cè)繪中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，由于礦山的地貌一般不規(guī)則，因此對(duì)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(cè)圖技術(shù)就能避免第四點(diǎn)的測(cè)量，從而能夠大大減少工作量。同時(shí)在測(cè)量時(shí)，點(diǎn)的測(cè)量一般是進(jìn)行實(shí)測(cè)的，因此避免了鋼尺或者皮尺測(cè)量導(dǎo)致的誤差。全站儀的測(cè)量速度也是傳統(tǒng)工作無(wú)法比擬的。同時(shí)，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(duì)這些有著共同特點(diǎn)的地物進(jìn)行測(cè)量就能夠避免許多麻煩，同時(shí)也能幫助觀測(cè)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(cè)圖技術(shù)的主要方法

2.1 全野外數(shù)字測(cè)量

2.1.1 全野外數(shù)字測(cè)圖使用儀器和方法

全野外數(shù)字測(cè)圖使用全站儀或 GPS 野外采集數(shù)據(jù)， 采用測(cè)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(diǎn)上安置全站儀，對(duì)中、整平后進(jìn)行定向，檢查第三點(diǎn)坐標(biāo)，確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行細(xì)部測(cè)量。②采集數(shù)據(jù)：全站儀測(cè)量多采用測(cè)記法，鄰圖員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形采點(diǎn)情況和相對(duì)應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)繪制草圖，內(nèi)業(yè)根據(jù)草圖成圖。數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)于全站儀中。（2）使用 GPS 進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集。在控制點(diǎn)上設(shè)好基站， 檢查另外已知點(diǎn)無(wú)誤后使用 GPS-RTK 功能采集細(xì)部點(diǎn)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(cè)定點(diǎn)位不要求點(diǎn)間通視，僅需一人操作，便可完成測(cè)圖工作，大大提高了測(cè)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(jì)算機(jī)的 COM 口連接好，啟動(dòng)通訊軟件，即可將采集到的細(xì)部點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)下載成文本文件到計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為成圖軟件能識(shí)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(diǎn)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(jī)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(cè)量成圖越來(lái)越成為數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主要方向。對(duì)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(cè)圖技術(shù)應(yīng)用體會(huì)

全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)將現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)同傳統(tǒng)的逐級(jí)控制測(cè)繪方法結(jié)合，不但能夠保證測(cè)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(zhǎng)年統(tǒng)計(jì)得到的規(guī)律，首級(jí)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(cè)量結(jié)束之后，對(duì)礦山中的礦井部分具體信息進(jìn)行測(cè)算，然后實(shí)地考察，得到的誤差僅僅為0.9 m，而對(duì)礦井具體位置測(cè)量的相對(duì)誤差則是1.8 m，可見測(cè)繪精度至高。這是傳統(tǒng)測(cè)繪方式無(wú)法比擬的，全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)具有的很快的測(cè)繪速度，因此能夠做到急用先測(cè)、邊測(cè)邊用，實(shí)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(cè)圖技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪方法的局限性產(chǎn)生了巨大的影響。使得整個(gè)工作流程變得一體化，作業(yè)人員不需要長(zhǎng)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(jiǎn)單，精度程度高，并且能夠靈活地設(shè)置觀測(cè)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(cè)圖技術(shù)可以讓人員根據(jù)自己實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同的實(shí)時(shí)地礦，借助多種作圖方式，能夠?qū)崿F(xiàn)詳略有當(dāng)；同時(shí)作業(yè)小組還能對(duì)測(cè)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(shí)計(jì)算機(jī)編輯軟件還能對(duì)測(cè)圖進(jìn)行隨意的改動(dòng)，刪除添加不會(huì)留下任何“痕跡”。隨著社會(huì)的發(fā)展，數(shù)字產(chǎn)品必將在未來(lái)取得良好的應(yīng)用空間，對(duì)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(shí)現(xiàn)了一圖長(zhǎng)時(shí)間的使用的價(jià)值，避免了短期多次測(cè)繪，很大程度上降低的成本。這項(xiàng)技術(shù)成果為未來(lái)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(cè)圖技術(shù)得到的資源會(huì)成為一筆寶貴的財(cái)富。

4 結(jié) 語(yǔ)

全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)同測(cè)繪繪圖技術(shù)結(jié)合產(chǎn)生的高新技術(shù)，它在測(cè)繪速度和精度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖法。對(duì)于全數(shù)字地形測(cè)圖技術(shù)的應(yīng)用，要充分考慮到具體測(cè)繪的煤礦礦井的特點(diǎn)，不能隨意亂用，一定要重視實(shí)際情況。全數(shù)字地形測(cè)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(lái)成為一份寶貴的資源。

【參考文獻(xiàn)】

［1］楊德麟.大比例尺數(shù)字測(cè)圖的原理、方法與應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社，1998.

［2］1:500 1:1000 1:2000地形圖圖式，B/T7929-1995.北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,1995.

［3］劉大杰.全球定位系統(tǒng)（GPS）的原理與數(shù)據(jù)處理[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,1996.

[4] 唐嘉興.淺析大比例尺數(shù)字測(cè)圖在工程測(cè)繪中的實(shí)踐與應(yīng)用[J].科學(xué)之友,2011,(9).