數(shù)字化測繪技術(shù)淺析

1、數(shù)字化測繪技術(shù)淺析廖之平（1998年6月）摘要數(shù)字化測繪產(chǎn)品的應(yīng)用已日趨廣泛，測繪技術(shù)面臨新的變革。本文從生產(chǎn)的角度，對當(dāng)前常用的數(shù)字化測繪技術(shù)進(jìn)行分析，讓測繪工作者有一個較全面的了解。關(guān)鍵詞測繪 數(shù)字化 測記法 電子平板 室內(nèi)矢量化隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是測繪技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速進(jìn)步，傳統(tǒng)測繪已受到新技術(shù)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)；另外社會各行各業(yè)對測繪產(chǎn)品也提出了更高的要求。因此，在我國，數(shù)字化測繪得到迅速普及。數(shù)字化測繪技術(shù)是計算機技術(shù)與測繪技術(shù)有機結(jié)合的產(chǎn)物。它讓測繪成果信息化，以適合信息社會的發(fā)展要求。通過計算機這種現(xiàn)代化工具，讓測繪產(chǎn)品的使用與維護(hù)變得方便、快捷、直觀，且產(chǎn)品顯多樣化趨勢，讓測

2、繪產(chǎn)品的應(yīng)用走上科學(xué)化、自動化的軌道。因而大大提高了測繪產(chǎn)品的技術(shù)含量和應(yīng)用水平。 測繪產(chǎn)品的數(shù)字化，與傳統(tǒng)的測繪產(chǎn)品（圖紙和表格）比較，具有明顯的優(yōu)越性，具體表現(xiàn)在： 1、數(shù)字化的測繪產(chǎn)品，可以通過計算機的模擬，直觀地反映出地形的真實情形，讓測繪成果一目了然，生動地表現(xiàn)了現(xiàn)實的地貌特征；一改傳統(tǒng)產(chǎn)品只有線條、符號和數(shù)字，必須具備一定的專業(yè)知識才能讀懂的缺陷。 2、利用計算機，數(shù)字化測繪產(chǎn)品的儲存、管理與維護(hù)等變得方便快捷，而且經(jīng)濟(jì)實惠。對需要區(qū)域的圖形或其它信息可以快速查找。對圖形或其它信息的局部更新方便快捷，隨時保持圖形信息的現(xiàn)勢性。3、根據(jù)不同用戶的需要，可以對圖形中各種要素進(jìn)行不同的組

3、合，得到不同用途的專題圖。另外還可以隨意對圖形進(jìn)行拼接、變換比例尺，讓一份數(shù)字化測繪產(chǎn)品用途更加廣泛。4、利用計算機，數(shù)字化測繪產(chǎn)品的使用變得方便、快捷。利用測繪產(chǎn)品在計算機上進(jìn)行各種設(shè)計（如城市道路網(wǎng)的設(shè)計等），可以方便地進(jìn)行多種方案的設(shè)計與對比。另外，對各種要素的統(tǒng)計、匯總、疊加、分析也十分準(zhǔn)確且方便。另外，有計算機的幫助，測繪產(chǎn)品的應(yīng)用將步入自動化、科學(xué)化、規(guī)范化，其應(yīng)用水平也將達(dá)到一個新的高度。 5、數(shù)字化產(chǎn)品對地形地物的表達(dá)精度也得到很大的提高，這對于某些有較高的精度要求的測繪產(chǎn)品（如房產(chǎn)測繪等）中，也只能使用數(shù)字化形式進(jìn)行表達(dá)才能滿足相應(yīng)的精度要求。 6、數(shù)字化的測繪產(chǎn)品在攜帶傳送

4、中具有極大的方便、特別是通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，信息的傳送更為方便快捷。以上只是簡單列舉了數(shù)字化測繪產(chǎn)品的優(yōu)越性，其實數(shù)字化產(chǎn)品的優(yōu)越性還有很多，這里不能一一列舉，相信使用過數(shù)字化測繪產(chǎn)品的人，都深有體會。數(shù)字化測繪產(chǎn)品的優(yōu)越性有目共睹，因此，數(shù)字化測繪必將是現(xiàn)代測繪的最重要的發(fā)展方向，它符合現(xiàn)代社會信息化的要求。在不久的將來，數(shù)字化的測繪產(chǎn)品將會代替?zhèn)鹘y(tǒng)的圖紙和表格。為了迎接這一挑戰(zhàn)，亦是抓住這一歷史性機遇，作為以傳統(tǒng)測繪為主的測繪單位，應(yīng)大力發(fā)展數(shù)字化測繪技術(shù)，這是我們的當(dāng)務(wù)之急。從目前國內(nèi)應(yīng)用來看，數(shù)字化測繪的技術(shù)日趨成熟，應(yīng)用亦趨廣泛。對于大比例地形圖（或其它專題圖）來說，為了得到數(shù)字化的測繪產(chǎn)

5、品，目前有兩個主要途徑。一是進(jìn)行野外數(shù)字化測繪；二是將原有圖紙進(jìn)行室內(nèi)數(shù)字化（當(dāng)然還有剛剛興起的大比例尺數(shù)字化攝影測量）。下面針對這些方法和的技術(shù)特點作一分析比較，讓大家有一個較全面的了解。一、野外數(shù)字化測繪技術(shù)分析 野外數(shù)字化測繪，就是在實地現(xiàn)場進(jìn)行全解析法測繪，通過專業(yè)的數(shù)字化成圖軟件，得到現(xiàn)勢性很強的數(shù)字化測繪產(chǎn)品。野外數(shù)字化測繪的特點是成果的現(xiàn)勢性強，信息完整，精度較高；但投入費用亦較高，成圖時間長。目前常用的野外數(shù)字化測繪的方法有測記法和電子平板法。下面對野外數(shù)字化測繪的兩種方法進(jìn)行簡單的分析比較。、測記法的技術(shù)特點首先談一談測記法。測記法就是對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行邊觀測邊記錄，記錄的內(nèi)容包

6、括每個測點的各種觀測數(shù)據(jù)，以及觀測點的地物地貌特征代碼和連線關(guān)系。觀測完成后將記錄的信息通訊到微機，利用專業(yè)軟件將記錄信息轉(zhuǎn)換為圖形。然后對圖形進(jìn)行必要的編輯和修正，即可得到數(shù)字化的地形圖（或其它專題圖）產(chǎn)品。當(dāng)然還可根據(jù)用戶的需要對圖形附加各種信息。測記法的特點是“觀測記錄成圖”三個環(huán)節(jié)。 根據(jù)測記法的作業(yè)特點，在這對它在進(jìn)行數(shù)字化測繪的優(yōu)缺點作一個簡單的分析。 測記法的優(yōu)點： 1、外業(yè)設(shè)備要求相對不高。利用光學(xué)經(jīng)緯儀加測距儀，再加輕便的記錄設(shè)備（如目前常用pce500袖珍型計算機）即可。因此投入的成本相對低，同時還可以充分利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備。 2、外業(yè)時攜帶設(shè)備輕便，減輕了外業(yè)的作業(yè)強度。

7、使用全站儀時，甚至可以利用全站儀本身的內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)信息記錄，作業(yè)時工具設(shè)備的攜帶更為方便。 測記法的缺點： 1、為了記錄每個測點的特征代碼和連線關(guān)系，一般事先應(yīng)繪制草圖，并對待測的地物、地貌點進(jìn)行預(yù)編號，以便觀測記薄時進(jìn)行代碼和連線關(guān)系的記錄。 2、記錄時難免出現(xiàn)代碼和連線關(guān)系的記錄錯誤，所以成圖時易產(chǎn)生混亂。給圖形編輯帶來較多的麻煩，增加了內(nèi)業(yè)成圖的工作量。 3、外業(yè)時易產(chǎn)生遺漏。一是由于草圖繪制不夠詳實。二是施測過程中，由于沒有直觀的圖形參考而產(chǎn)生遺漏。 4、內(nèi)業(yè)圖形編輯工作量大，因而成圖速度慢，特別是外業(yè)無法實測而需要丈量解析時，更顯不便，有時甚至要反復(fù)到實地踏勘。 以上分析的是測記法，

8、它是外業(yè)數(shù)字化測繪常用方法之一。它是早期進(jìn)行大比例數(shù)字化測圖的主要方法。在外業(yè)施測數(shù)字化圖時，目前還有另一種常方法，那就是電子平板法。、電子平板的技術(shù)特點 所謂電子平板，就是利用便攜式計算機（內(nèi)裝專業(yè)的測繪成圖軟件），在測站直接將觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行展點；并根據(jù)實地的地形情況進(jìn)行連線、編輯、加入各種文字，繪制成圖。類似于常規(guī)平板儀測圖時的情形，所以叫做電子平板。電子平板的作業(yè)特點是“觀測成圖”兩個環(huán)節(jié)，比測記法少了“記錄”這個中間環(huán)節(jié)。 根據(jù)電子平板的作業(yè)特點，下面對它在進(jìn)行數(shù)字化測繪的優(yōu)缺點作一個簡單的分析。 電子平板的優(yōu)點： 1、方便直觀。每測一點，即可繪制其圖形，與常規(guī)平板測圖一樣，對所測的圖，

9、情況一目了然。也就是常說的“所見即所得”。 2、豐富多樣的作圖工具，軟件根據(jù)測繪的特點，提供各種繪圖工具，使用起來比常規(guī)平板測圖更為方便快捷。特別是使用電子筆操作時，更是得心應(yīng)手。 3、外業(yè)測繪時免去了繪制草圖和預(yù)編碼。測繪時，現(xiàn)場根據(jù)所測地物、地貌進(jìn)行繪圖，另外在現(xiàn)場還可以直接各種注記。把圖形編輯工作在現(xiàn)場解決。 4、真正做到測一片清一片。方便發(fā)現(xiàn)觀測錯誤和遺漏，隨時可以進(jìn)行現(xiàn)場糾正，避免了測記法的反復(fù)。 電子平板的缺點： 1、外業(yè)測繪時投入的設(shè)備較大。一般要求每一作業(yè)小組配備一臺套全站儀和一臺便攜機，以及便攜機的供電設(shè)備。 2、由于外業(yè)時攜帶設(shè)備多，外業(yè)人員作業(yè)強度增大。 3、便攜機在野外

10、露天作業(yè)，容易損壞，造成作業(yè)成本加大。 4、便攜機在野外的供電時間問題不好解決。 5、要求電子平板操作員對成圖軟件非常熟悉，且操作快捷得當(dāng)，否則大大影響外業(yè)測繪的工作效率。 以上分析的是野外測繪大比例尺數(shù)字化圖常用的兩種方法。二者各有優(yōu)缺點。所以目前在實際應(yīng)用中均有一定份額，但單純從測繪大比例尺數(shù)字化圖的效率來看，我個人認(rèn)為電子平板方法更好。它與常規(guī)平板一樣有直觀、快捷、所見即所得等特點。而且軟件一般均提供豐富的作圖工具，讓作業(yè)效率得到進(jìn)一步的提高。更主要的是，它減少了一個中間環(huán)節(jié)，不但提高了成圖速度，更減少了出錯的機會。二、室內(nèi)數(shù)字化技術(shù)分析 獲取大比例數(shù)字化圖的另一種方法是在原有圖的基礎(chǔ)上

11、，進(jìn)行室內(nèi)數(shù)字化，即將常規(guī)的圖紙和表格，利用專業(yè)軟件，通過一定的方法，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的測繪產(chǎn)品。 這種室內(nèi)數(shù)字化的優(yōu)勢是投入相對少的經(jīng)費，即可得到數(shù)字化圖，而且成圖周期相對較短。其不足是其產(chǎn)品現(xiàn)勢性稍差；資料難免不全面；另外是精度稍低，理論上最好的情況只能保持原紙圖的表示精度。 室內(nèi)數(shù)字化的作業(yè)方法。根據(jù)使用不同的儀器和軟件，亦大體可分為兩種方法。一種是作用數(shù)字化儀進(jìn)行手扶式跟蹤數(shù)字化；另一種是先將圖紙進(jìn)行掃描，得到柵格圖后，再通過專業(yè)的掃描矢量化軟件進(jìn)行屏幕跟蹤數(shù)字化。、手扶跟蹤數(shù)字化的技術(shù)特點 首先談一下利用數(shù)字化儀進(jìn)行的手扶跟蹤數(shù)字化法。該方法是讓數(shù)字化儀與計算機連接，通過計算機內(nèi)的專

12、用軟件，作業(yè)員用數(shù)字化的游標(biāo)，將不同地物、地貌進(jìn)行逐點手扶跟蹤采點，輸入計算機后由專業(yè)軟件繪制圖形，從而得到數(shù)字化圖。 數(shù)字化儀手扶跟蹤數(shù)字化，是早期室內(nèi)數(shù)字化的主要方法，也是簡單可行的數(shù)字化方法。根據(jù)其作業(yè)的特點，下面簡單分析它的優(yōu)缺點。 手扶跟蹤數(shù)字化的優(yōu)點： 1、利用數(shù)字化儀菜單和屏幕菜單，操作簡單方便。 2、作業(yè)時縱覽全圖，方便分類進(jìn)行數(shù)字化采集或選擇性采集。 3、對于線條較長的圖形，數(shù)字化采集時快捷、效率高。 手扶跟蹤數(shù)字化的缺點： 1、每個作業(yè)負(fù)必須配備一臺數(shù)字化，投入成本較大，常由于設(shè)備限制，無法大面積進(jìn)行工作。 2、作業(yè)員的作業(yè)強度相對較大，容易疲勞（作業(yè)員常常需要站立起來進(jìn)行

13、操作）。 3、由于通過游標(biāo)的十字絲進(jìn)行采點，單純靠人的眼睛來判斷，所以采集精度難以保證較高的精度，造成精度損失。 4、數(shù)字化時缺乏自動化手段，純粹是人工逐一操作。 5、數(shù)字化成圖后常需回放圖與原圖進(jìn)行套合檢查。 以上分析的是數(shù)字化儀手扶跟蹤數(shù)字化的一些特點。室內(nèi)數(shù)字化的另一種方法是利用專用軟件進(jìn)行掃描矢量化。 、掃描矢量化的技術(shù)特點 掃描矢量化的成圖方法是：將原圖用掃描儀進(jìn)行掃描，得到柵格格式的地形圖影像圖；再利用專業(yè)的掃描矢量化軟件，在影像圖上以自動或半自動的方式進(jìn)行跟蹤矢量化，或者將影像圖作適當(dāng)放大后進(jìn)行人工跟蹤矢量化，從而將原圖實現(xiàn)數(shù)字化。 掃描矢量化是近幾年興起的室內(nèi)數(shù)字化新方法。根據(jù)

14、掃描矢量化的作業(yè)特點，下面就這種方法在生產(chǎn)實際的優(yōu)缺點進(jìn)行簡單的分析。 掃描矢量化方法的優(yōu)點： 1、由于矢量化軟件可以共享。所以作業(yè)時可以隨時增加作業(yè)人員，適用大批量進(jìn)行數(shù)字化作業(yè)。 2、直接觀察計算機屏幕進(jìn)行作業(yè)，勞動強度相對較輕。 3、由于在屏幕上可以進(jìn)行放大采點，所以采集精度在理論上得到保證。 4、掃描矢量化軟件。一般具有自動或半自動跟蹤功能。因此具有提高數(shù)字化速度的巨大潛力。 5、進(jìn)行數(shù)字化時，可以方便地對各類地物地貌賦以屬性和代碼。讓數(shù)字化產(chǎn)品多元化，支持多種數(shù)據(jù)格式。支持gis對圖形數(shù)據(jù)的要求。 6、數(shù)字化后，矢量化圖與掃描的影像圖重疊，方便進(jìn)行作業(yè)質(zhì)量檢查。 掃描矢量化方法的缺點

15、： 1、受屏幕范圍所限，菜單操作較為煩雜。 2、受屏幕范圍所限，一次只能看到圖形的局部，進(jìn)行采點矢量化時，特別是長線條的采集，有時覺得不大方便。 以上分析是室內(nèi)數(shù)字化的兩種作業(yè)方法，以發(fā)展的眼光來看，對于大量的室內(nèi)數(shù)字化工作，掃描矢量化的方式將是較好的選擇。而且隨著軟件自動化程度的提高。它的優(yōu)越性將越來越明顯。 三、數(shù)字化測繪技術(shù)的最新發(fā)展 就數(shù)字化測繪來說，方法是多種多樣的。上面介紹的是目前測繪單位進(jìn)行數(shù)字化測繪時常用的方法，也是較為成熟的方法。隨著測繪技術(shù)以及計算機軟硬件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化測繪的技術(shù)也在不斷發(fā)展。目前數(shù)字化測繪正圍繞地理信息系統(tǒng)（gis）為中心，結(jié)合當(dāng)前最新的全球定位系統(tǒng)（

16、gps）測繪與航空遙感（rs）測繪，以全新的技術(shù)和手段，將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測繪方法與觀念（特別是在基礎(chǔ)測繪方面）。 結(jié)合gps測量進(jìn)行數(shù)字化測繪，是對傳統(tǒng)測繪技術(shù)與措施的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。gps測量最大的優(yōu)勢在于它直接接收衛(wèi)星信號進(jìn)行測量。一般不受地形的限制。施測靈活方便，記錄或繪圖可以直接跟隨測點，十分有利于作業(yè)。因此說，gps數(shù)字化測繪是野外進(jìn)行實地采集的主要發(fā)展方向之一。隨這項技術(shù)的不斷完善，它將引起測繪技術(shù)的一次革命性的更新?lián)Q代。它的成功和普及，將會淘汰目前我們常用的測繪儀器和技術(shù)手段。 航空遙感測繪。是指利用航空遙感（或攝影）像片，利用專業(yè)的軟硬件設(shè)備，將航空遙感（或攝影）影像轉(zhuǎn)為數(shù)字立體模型，然后進(jìn)行全自動或半自動化的數(shù)字化測繪成圖。這種方法利用現(xiàn)勢性很強的影像照片進(jìn)行數(shù)字化成圖，信息現(xiàn)勢性強，自動化程度高，成圖周期短，對于中小比例尺（如1：2千、：5千、：萬等）地圖測繪，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。這