在数字测图中的几点工作体会
  
一.前言 
     随着电子全站仪及电子计算机的普及，地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展。特别是在我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎已占据了大部分的地形图测绘市场。本人从事数字测图工作已近四年，下面就数字成图中的几个方面谈一些个人的体会，但其中定有不尽及谬误之处，万望各位老师、专家及同行能不吝赐教。 

二．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、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。 
1． 原图数字化 
      当一个城市（地区）需要用到数字地形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形图，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。如一时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地貌，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。 
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，在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，数字摄影测量已在我国的某一地区取得了试验性的成功，在不久的将来将会得到推广。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。可以说，这将是我们今后数字测图的一个重要发展方向。 
     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。但是该方法的初期投入较大，如果一个测区较小，它的成本就显得较高。所以现在基本上由一些较大的单位来承担。
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，该方法也称为内外业一体化数字测图，是我国目前各测绘单位用得最多的数字测图方法。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。但它所耗费的人力、物力与财力也是比较大的。在本文中主要就是谈这方面的体会。

三．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绘图软件。衡量一个成图软件的标准，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，简便易学等等；三要看其的提供的功能是否适合于本单位。 
      目前各测绘单位所使用的软件，可谓五花八门，林林总总。但基本上为两种类型，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。在本文中所讲到的是后一种软件。 
      现在市场上的测绘软件用得最多的主要有三种：一是以清华山维公司与清华大学土木系联合开发的测霸EPSW（Electronic Plane-table Surveying and Mapping system）系列；二是武汉瑞得测绘自动化公司的RDMS系列；三是广州南方测绘仪器公司与广州开思公司的CASS系列与SCS系列。下面简单作一比较分析。 
     EPSW系列主要用于实测与自动绘制各种大比例尺数字地形图、地籍图、管线图、地物平面图、断面图等，但它的这几个功能是在不同的专门软件中的。它的主要特点如下：1 实时成图 充分发挥了原来的平板测图优势，即测即显，所显即所测，在接生场地形图，真正达到了内外业一体化；2 具有多种碎部测量方法；3 界面友好，操作方便快捷，简单易学。4 独创的一步测量法，可以一边测图根，一边测碎部，最后再平差。 
      该软件的最大优点是既符合老测绘工作人员的工作经验与习惯，又能高效地完成工作，应该说是我国现在电子平板测图系统中做得最好的，因此，深受广大测绘人员的喜欢，也占据了大部分的电子平板测图市场。它开创了数字测图的新局面，对我国数字测图技术的推广起到极大的推动作用。 
      但是，尽管该软件也提供了诸如图形缩放、开窗、移动、删除等功能，但从内业的角度来考虑，这些功能还不能满足内业编缉的需要，而且，它将原来在外业的工作依旧在外业完成，似乎有悖于数字测图减轻外业工作的初衷，并且外业用的便携计算机很容易损坏。 
      RDMS系列是在GIS图形平台上开发的一个专门测绘用软件，也提供了电子平板方式，亦可利用电子手簿或全站仪所存储的测量数据传到计算机上再以交互编缉的方式成图。它提供的功能与原来的测量习惯基本上能保持一致，比较简单易学，测量人员可以很快的熟悉并上手操作，提供了地籍测量的相关内容，对于地籍表格的处理方便快捷。所以，许多从事地籍测量的单位选择了它。 
      而对于已经熟悉AUTO CAD的用户而言，CASS系列与SCS系列则是一个不错的选择，因为它们是基于AUTO CAD平台开发的，AUTO CAD的所有功能它都可以用，而AUTO CAD则是世界上大家所共认的绘图平台，其编辑功能是有目共睹的。 
     CASS与SCS的功能差不多，各有所长与所短。CASS的服务可以说是一个电话随叫随到，而SCS的服务在近一段时间内是无法与其所相提并论的。它们均提供三种作业方式：电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。在CAD的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外，还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能。对于哪些既想用电子平板方式作业，又能在室内编辑成图的单位而言，可以选择它。 
当然，以上这些软件的功能会随着时间的推移而逐步完善。对这些软件的认识也只是本人的一管之见。

四．数字测图外业工作的实施 
1． 控制测量 
      在数字测图工作中，控制测量的工作与传统的控制测量相比，应该更简便，当然，在新的规范中，对这一方面的要求没有多大的改动，但根据本人的实际工作经验及积累，有一些限制条件是可以放宽的，特别是图根控制。 
随着GPS技术的发展成熟及全站仪的普及，三角测量现在已基本上淡出了控制测量这个舞台。所以对大多数的人员而言，无疑大大地减轻了工作的强度。去掉了三角测量的种种枷锁的限制，取而代之的是更为灵活的GPS网及导线（网）测量。在本文中，仅就图根测量及图根加密作一探讨。 
      现在各测绘单位所使用的电子全站仪的精度一般为6″、3＋5ppm以下，加上是电子自动读数，所以它的实际精度要较其标称精度高，相对于光学经纬仪而言，就更具优势。 
      众所周知，在传统测图中，地面点平面位置的误差受下列误差的影响： 
     1．图根点的展绘误差M展 
     2． 测定地物点的距离误差M距 
     3． 测定地物点的方向误差M刺M绘 
     4． 地形图上地物点的刺点误差M刺 
     5． 清绘时所造成的误差M绘 
      以1：1000比例尺，最大视距为100米为例，根据经验，有下表 
      误差 M展mm M距mm M向mm M刺mm M绘mm M物mm 
      数值 0.18 0.39 0.18 0.20 0.08 0.51 
      而在数字测图中，因为是计算机自动展点，所以图根点与地物点的展绘误差可忽略不计，看作0。则剩下的为M距、M向。取方向中误差为标称精度的3倍极限，因为是半测回测角，所以方向的误差为6X 2X3＝17″，取碎部点至测站的距离为300m，则M向＝17／206265X300＝0.024m ,测距仪的标称精度取3＋5ppm。顾及测量中棱镜不到位等各项因素的影响，取经验值0.020m。则实测得的该平面点相对于图根点的误差为0.032m。 
      由上可见，在视线良好的情况下，由于全站仪相对于经纬仪测角、测距精度的提高及计算机的应用，测量碎部点的距离可以放大，图根点的密度可作相应地降低，边长可放宽至100至300米。对于支站，也可不受2站的限制，根据本人的实践，支3到4站的精度还是可以达到要求的。当然，在城市密集建筑区和通视不好的条件下，顾及以后地形图修测或工程放样的要求，图根点的密度应增加。 
      2．碎部测量 
      数字测图中，碎部测量的主要方法为极坐标法，在实测得多数碎部点的坐标后，可利用软件中的方向交会、距离交会、十字尺测量法或量算定点等方法来取得其余各点的坐标，再辅以软件中的偏移、拷贝、延伸等功能，得到最后的图形。 
      在非电子平板数字测图中，很多单位所采用的方法为外业草图＋室内交互编缉来完成测图工作。但这样一来，势必会降低外业的工作效率，操作也比较繁琐。在测量的运作中，绘制草图并不简单，特别是在建筑物多时，相当麻烦，加上专人画草图，在人力上也是一种浪费。而我队的地形测绘小组，基本上由2人组成，一人观测并在全站仪上作记录并编码，一人跑尺并内业绘图，经多年的实践，表明是可行的。 
      在点号的编码方式中，一般可以采取6至7位，为（0至9）（XX）（XXX），第一位为连接关系，如0表示独立点，不与前面的其它点发生联系；1与前面的点为同一地物（貌），与前点连；2表示与前一点为隔一点连关系；3表示有三个方向，4表示该地物（貌）到此结束；5曲线连；等等，各单位与自行约定。第二到第三位为地物（貌）的代码，如2层砖房为F2，简易房为F0，在建房为FJ，围墙为WQ，加固陡坎为K2，不加固陡坎为K1，高压线为D2，输电线为D1，通讯线为D3，地类界为DL等等。最后三位为全站仪的自动增加的点号。
       当完成这项工作后，再把这些图拿到实地对照，量取实地没有测到的各种数据，再在计算机上进行交互编缉，从而得最终的地形图。 
       当然，采用以上方法，对观测及司尺人员的要求是比较高的。第一 配合要默契，这一点测完了，下一点应测什么应心灵相通；对观测人员的输入数字及字母的熟练程度要求较高，一般应在10秒内完成（当然，有的点号是不用输入的）。第二 司尺人员担负着室内绘图的工作，是测图过程中的主要人员，所以对于地物（貌）的综合取舍等要心中有数，并且应在跑尺前确定好跑尺的线路，尽量避免走冤枉路。 
      经本人的实践表明，利用该法测量要较草图法省事、快捷。测站上所需要的仅是编码及照准两个过程，而司尺人员所需要做的仅是通过对讲机报编码、摆放棱镜两个过程。现在的全站仪测量一个坐标，基本上在1秒以内，有的甚至达到了0.3秒一个点。受司尺员走路等原因的影响，测地物约30秒一个点、地貌在1分钟以内，可以说，主要的时间是从一个点到另一个点的时间，而在这么短的时间内，画草图的人员基本上是跟不上这个思路与速度的。经本人每天测量小时计，每天约可测600至900点。而且，连线的成功率在95％以上。
      对于碎部点的确定，就注意以下几点： 
     1． 依比例的规则的建（构）筑物只需测出三点，第四点可由计算机来完成。 
     2． 不规则的地貌应尽量能多测一些点，因为在传统测图中，一些细小的变化可通过手工来完成，但计算机的模拟是无法比较真实的反映出这些实际地形的。 
     3． 对于程序中规定顺序绘制的图块，如桥梁，广告牌等等，最好能按其顺序进行测量。 
      此外，还应注意以下一些事项： 
      1． 测图单元的划分，尽量以自然分界为界，如河流、道路等等，以便于地形图的施测，也减少了接边的问题。 
      2． 能够测量到的点尽量实测，尽量避免用皮尺（钢尺）量取。因为用全站仪所测量的速度远非皮尺量取所能比的，而且精度也会高些。 
      3． 同一类地物（貌）应先测，以避免内业造成一些不必要的麻烦，当然，根据实地的实际情况，可作灵活的运用。同时，也方便测站上观测人员的数字及字母输入。 
      4． 测等高线时，除了测量特性线外，还应尽量多测一些加密的点，以满足计算机建模的需要，也能更加详尽地把映出地貌。 
      5． 由于数字测图很多工作是在计算机上完成的，所以如何加强检核是每个单位所就解决的。特别是在测区远离内业地点时，必须有一定的措施。 
       由于本人在这方面是初步探索，许多方面尚需完善，希望各位多多( 覃桂鹏: 象山城建测量队)