数字化测图方法的探讨

黄凤

摘要：数字化测图技术在规模化测绘生产得到了广泛应用，在测绘行业中已经得到了逐步推广。本文通过探讨数字化测图现有的各种方法，找出一种最能提高工作效率且最节约时间及成本的方案，推动数字化测图技术在测绘行业的发展。以求对测绘行业中的中小型单位在发展数字化测图方面起到一定的借鉴作用。地理信息系统研究计算机技术和空间地理分布数据的结合,能对众多的数字地图按照统一的标准进行管理和处理分析，通过一系列空间操作和分析方法,为地球科学、环境科学和工程设计，及至企业管理提供对规划、管理和决策有用的信息。所以，有必要对各种数字地图转换到地理信息系统的方法进行研讨。

关键词：数字化测图；方法；研讨

0引 言

随着科学技术的进步，信息化测量仪器——全站型电子速测仪的广泛使用，以及微型计算机硬件和软件的迅猛发展促进了测图自动化，数字化测图技术便应运而生了，过去传统的平板测图其实质是图解测图，它是将外业测得的观测值（即数字值）用图解的方法转化为图形，这使外业所测得数据在转化过程中大大降低了精度，并且外业劳动强度大，内业手工绘图工序多（如清绘、着墨、描图等）、质量检查管理难，尤其是当今，规划建设日新月异，要求测量提供图内信息量骤增，这对测绘行业本身来说是一场革命，一纸之图已难载诸多信息，而图内信息的变更、修改也极之不方便，难于适应经济建设的需要，而数字化测图的实质是解析法测图，是把外业测得的观测值（即数字值）用解析的方法转化为图形，它的精度没有损失，获得与测量仪器同精度的测量成果，外业观测值自动输入计算机、自动解算、自动成图，并向用图者提供可处理的数字地图软盘，需要时由计算机的图形输出设备恢复为各类图形、表格（如地形图、地籍图等），该技术的发展使得上述的诸多困难迎刃而解。当前，数字化测图技术发展迅猛，尤其是工业化社会向信息化社会过渡的今天，其重要性显得尤为突出，它代表了当今测绘趋向，其意义和作用已经被越来越多的测绘同行所认同。随地理信息系统（GIS）的发展，数字地图是GIS的一种重要基础空间数据。因此对于数字测图软件来说，生产符合工程需要的图形文件是其目的之一，但所获取的数据能否顺利进入GIS系统也是评价一个数字化测图软件好坏的重要因素。

1对数字化测图的认识

数字化测图是社会生产和建设发展的需要

测绘工作是国家经济建设和社会发展的一项前期基础性工作，它为政府和企业管理部门提供与地理位置有关的各类专题性和综合性基础信息（图形、图件），它是国家经济建设和政府宏观决策所不可缺少的基础资料。传统测绘技术处理的是静态的地理信息，它受旧的生产流程限制，其产品存在着许多缺陷：产品不能满足各部门、各专业的需要，一般地使用测量图只是作为一种地图资料。而就其本专业的应用还必须根据该专业的实际情况和性质进行再加工，才能获得所需要的数据，而这类所需数据在测绘生产过程中本身是可以很方便获得的。这就对旧的传统测绘生产流程提出了问题：一是如何在测绘产品生产的过程中解决各类专题用图（即地形图分层）；二是测绘产品品种单调，无论何种图，其载体主要是一张纸，一旦定稿后便难以修改，当生产建设需要而图内信息又发生变化的情况下，只有补测或重测而非它法，造成大量人力、物力、财力浪费；三是载体内信息量少，无论在载体内如何处理，大量的信息都将丢失，因为载体内的载荷量是极其有限的，诸多问题促使数字化测图技术提到日程上，当今数字化测图技术迅速发展并不断得到推广和完善，测绘产品已经由旧的生产流程和传统的模拟式产品逐渐转化为数字化形式的信息产品，从而解决了上述的缺陷，并使得为各类专业提供基础的现势在地理信息成为可能。因此，生产力发展和社会建设推动了数字化测图技术的兴起和发展。

1.2数字化测图的概念

数字化测图，就是指采用常规测量的方式、摄影测量方式或数字化仪方式，将采集的数据用自动化成图软件以数字形式表示地图信息的测量工作，它是以传统的白纸测图原理为基础，采用数据库技术和图形及数字处理方法，实现地图信息的获取、变换、传输、识别、存储、处理、显示、编辑、修改和绘图。一般是利用全站仪、GPS等测量仪器结合掌上电脑等记录设备在外业测量空间图形的位置，并将空间坐标等信息以数字和图形的形式记录在存储设备上，内业工作把数据输入计算机，利用相应的成图软件进行编辑和处理，最后制作成有效的数字地图。

1.3数字化作业方法

目前在我国，获得数字地图的主要方法有三种：原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。但不管哪种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集、数据处理及数据输出。

1.3.1． 原图数字化

当一个城市（地区）需要用到数字地图而一时因经费困难、或受到时间等原因的限制时，该方法是再适宜不过的了。它能够充分地利用现有的地图，仅需配备计算机、数字化仪、绘图仪再配以一种数字化软件就可以开展工作，并且可以在很短的时间内获得数字的成果。如连购买设备的经费也难以落实，也可让具备有图纸数字化能力的测绘单位代而为之。它的工作方法有两种：手扶跟踪数字化及扫描矢量化后数字化，其中后一种要比前一种的精度高、效率高。但是，利用该方法所获得的数字地图其精度因受原图精度的影响，加上数字化过程中所产生的各种误差，因而它的精度要比原图的精度差。而且它所反映的只是白纸成图时地表上各种地物信息，现势性不是很好。所以它仅能作为一种应急措施而非长久之计。为了可充分利用该法得到数字地图，可通过修测、补测等方法，实测一部分地物点的精确坐标，再用这些点的坐标代替原来的坐标，通过调整，可在一定的程度上提高原有图的精度。而随着地图的不断更新，实测坐标的增加，地图的精度也就会相应地得到了提高。

1.3.2． 航测数字成图

当一个地区（或测区）很大时，就可以利用航空摄影机在空中摄取地面的影像，通过外业判读，内业建立地面的模型，通过计算机用绘图软件在模型上量测，直接获得数字地形图。随着测绘技术的发展，数字摄影测量已成为数字测图的主要手段之一，它是通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像，内业通过专门的航测软件，在计算机上对数字影像进行像对匹配，建立地面的数字模型，再通过专用的软件来获得数字地图。该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成，它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低，不受气候及季节的限制等优点。它特别适合于城市密集地区的大面积成图。

1.3.3．地面数字测图

在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区的测绘经费比较充足，可直接采用地面数字测图的方法，采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相对于邻近控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。

2.数字测图系统

数字测图系统是以计算机为核心，连接测量仪器的输入输出设备，在硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、编辑、成图、输出、绘图、管理的测绘系统。数字测图系统的综合框图如图2-1所示。

2.1数字测图图形信息的采集和输入

各种数字测图系统必须首先获取图形信息，图形信息包括所有与成图有关的资料，如测量控制点资料、解析点坐标、各种地物的位置和符号、各种地貌的形状、各种注记等。对于图形信息，常用的采集和输入方式有以下几种：

2.1.1．地面测量仪器数据采集输入

应用全站仪或其他测量仪器在野外对成图信息直接进行采集。采集的数据载体为全站仪的存储器和存储卡，例如，全站仪SET2000即配备相应的存储器和存储卡；也可为电子手簿，如GRE3、GRE4等；或为各种袖珍计算机及便携机，如PCE-500等。采集的数据可通过接口电缆直接送入计算机中。

2.1.2．人机对话键盘输入

对于测量成果资料、文字注记资料等，可以通过人机对话方式由键盘输入计算机之中。

2.1.3．数字化仪输入

应用数字化仪对已有图形资料进行数字化，也是图形信息获取的一个重要途径。2.1.4．扫描仪输入

对已经清绘过的地形图，可以利用扫描仪进行图形输入，由专门程序把扫描获得的栅格数据转换为矢量数据，从中提取图形信息，然后再进行编辑处理。

2.1.5．航测仪器联机输入

利用大比例尺航摄相片，在航测仪器上建立地形立体模型，通过接口把航测仪器上量测所得的数据直接输入计算机；也可以利用数字摄影测量系统直接得到测区的数字影像，再经过计算机图像处理得到数字地形图及数字地面模型（DTM）。

2.1.6．由存储介质输入

对于已存入磁盘、磁带、光盘中的图形信息，可通过相应的读取设备进行读取，作为图形信息的一个来源。

2.2．测绘软件的选择

对于一个测绘单位而言，数字测图的一个重要问题是选择好适合于本单位使用的测图软件。衡量一个测图软件的标准，首先要看该软件是否适合本单位的实际情况；二要看其可操作性，是否界面友好、功能齐全、简便易学等等。各测绘单位所使用的测图软件基本上为两种类型，一是本系统（单位）自行开发的，另一种是由专门的测绘软件开发商开发，而以商业目的提供给广大用户使用的，也是各测绘单位用得比较多的。它们都有以下主要特点：1鸀时成图，即测即显，所显即所测，真正达到了内外业一体化；2眀有多种碎部测量方法；3界面友好，操作方便快捷，功能齐全，简单易学；4独创的测量法，可以一边测图根，一边测碎部，最后再平差；5 简单方便的属性数据输入功能；6 数据接口方便，与多种格式数据可完全转换与兼容；7 内业成图有实用方便的批量输出功能，具有自动检测，自动与半自动接边功能；8 数据成果规范、统一，数据结构符合规范要求，可直接作為GIS的基础信息。

结论

通过对数字化测图的几种方法比较后，我们可以看出在数字化测图的过程中，首先应该根据测区的实际情况合理的选择采用哪种方法最好，而不是统一的采用某一种方法，应该有效的将多种方式结合起来使用，这样可以大大地降低在外业测图过程中花费的时间同时提高内业成图的效果。

参考文献

[1] 谢刚生编．数字化地形地籍成图系统用户手册．广州：南方测绘仪器有限公司，2005

[2] 谢刚生编．数字化地形地籍成图系统参考手册．广州：南方测绘仪器有限公司，2005

[3] 刘光地理信息系统二次开发教程清华大学出版社2003年

[4] 张新长、马林兵、张青年，《地理信息系统数据库》,科学出版社，2005.2

[5] 龚健雅、林道生等，《当代地理信息技术》，科学出版社，2004.7

[6] 吴信才等 《地理信息系统原理与方法》

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。