数字化测图实践

杨杰

【摘要】随着测绘科学技术的发展，传统的模拟法测图方法已被数字化测图方法所替代。本文从数字化测图工作的外业、内业以及测量成果表现形式上，对数字化测图与模拟法测图的特点进行了对比分析；分析了数字化测图质量评价的内容和特点；结合数字化测图的工作实践，对数字化测图工作提出了几点有益的认识。

【关键词】数字化测图；模拟法测图；质量评价

1 引言

模拟法测图是测绘人员利用半圆仪、比例尺等绘图工具模拟测量数据，按图式符号展绘到白纸或聚脂薄膜上，又俗称白纸测图。数字测图是利用测绘先进仪器如全站仪、GPS等工具，野外进行地形信息数据采集，室内借助计算机与地形图成图软件进行编辑成图，是一种全解析、机助测图的方法[1]。它实现了测图的自动化、数字化、高精度，赋予了地形图新的生命力，使大比例尺地形图测图与应用进入了新的发展时期[2]。虽然，测图的内容没有发生变化，但是两种测图方法本质上有很大差别，因此正确分析数字化测图与模拟法测图的异同点，对指导数字化测图工作实践具有重要的意义。本文结合数字化测图的工作实践，从野外数据采集、室内数据处理、测绘成果的表现形式和成图质量评价方面，对数字化测图与模拟法测图的特点进行了对比分析。根据数字化测图的特点，结合作者多年来数字化测图的工作实践，提出了数字化测图工作中应注意的事项。

2 数字化测图工作的特点

数字化测图的工作过程主要有：数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出[3]。数字化测图不同于模拟法测图，数字化测图具有其自身的特点，下面从数字化测图的外业工作、内业工作、测量成果表现形式和质量评价方面进行详细分析。

2.1 数字化测图外业工作的特点

数字化测图由于充分利用计算机辅助制图软件及一些新仪器优点，其外业工作与模拟法测图工作相比具有显著的特点。经对比分析有如下特点：

2.1.1 自动化程度高

模拟法测图在外业基本完成地形图的绘制，外业工作内容较多，手工记录，手工计算，自动化程度低，劳动强度大。数字化测图在外业主要只完成数据采集，测图工作主要在内业完成，加上数字化测图采用先进的电子仪器，自动记录，自动计算，自动存贮，自动化程度高，劳动强度较小。

2.1.2 作业周期短

模拟法测图必须严格遵循“先控制后碎部”的原则。数字化测图则允许图根控制和碎部测量同时进行，即采用“一步测量法”，即使在未知点上设站也可以采用“自由设站”方法，利用电子手簿的计算功能进行测图工作。这样便于同时大面积展开测图工作，缩短作业周期

。

2.1.3 测站覆盖范围大

数字化测图采用全站仪或电子速测仪，能自动地同时测定角度和边长，所以一般用“极坐标法”测定地形碎部点。由于全站仪或电子速测仪具有很高的测距精度，因此在通视良好、定向边较长的情况下，可以放宽测站点到碎部点间的距离，扩大测站点的覆盖范围。模拟法测图由于受到测距精度和成图方法的限制，测站点的测量范围较小。

2.1.4 工作范围易于划分

模拟法测图是以图板为工具，以图幅为单元进行组织测量。数字化测图的外业一般没有图幅的概念，而是以自然界线（河流、道路等）来划分作业组的工作范围。这样便可自然地组织施测工作，更为重要的是可以减少地物接边问题带来的麻烦。

2.1.5 对测点依赖性强

模拟法测图的外业工作可以较多地溶入人的经验，例如线状地物的转折和地形起伏方面，可以利用人的观察和判断来减少碎部点个数。数字化测图则不然，它完全依赖所观测的点数。因此，一般情况下，数字化测图比常规测图需要较多的观测点数和较好的点位分布。

2.1.6 对记录要求高

數字化测图所获得的有关地物、地貌的数字信息，无法显示图形信息及其相互关系，直观性较差；对于一些有关实体的属性（如地理名称、房屋结构与用途等）也无法在野外注记。因此，碎部点记录要准确记录测点点号、连线关系与地物属性信息。在复杂测区，通常采用野外绘制草图和地物属性注记的方法来进行内业注记和图形及相对关系的检查。

2.1.7 测量精度高

数字化测图一般采用全站仪或电子速测仪进行碎部点数据采集，由于采用光电测距技术，距离测量精度高，因此碎部点测量具有较高的精度。模拟法测图采用视距测量的方法测量距离，由于视距测量的精度只有1/300，不仅影响测站测量覆盖的范围，而且碎部点的测量精度较低。

2.2 数字化测图内业工作的特点

数字化测图技术内业工作主要依靠计算机及成图软件，其内业工作与模拟法测图方法相比也具有其显著的特点。经对比分析有如下特点：

2.2.1 成图周期短

数字化测图在内业工作中充分利用现代技术手段，利用计算机和地形图成图软件对野外测量采集的数据与地形信息进行处理，提高了内业成图的速度，缩短了成图周期。模拟法测图的内业工作主要是利用三角尺、圆规等工具，手工对外业绘制的白纸图进行清绘、整饰、拼接，相对数字化测图，内业处理速度较慢，劳动强度高。

2.2.2 成图规范化

数字化测图的内业处理使用的绘图软件，能够使绘制的地形图的点、线、符号、文字注记等规范美观，符合国家地形图的成图规范。模拟法测图内业处理是手工绘制地形图的点、线、符号，进行文字注记，显然线条难以均匀，绘制的符号难以规范，文字注记即手写字体更难以规范化。

2.2.3 成图精度高

数字化测图的内业处理是依据外业测量的点位信息和地形的属性信息进行图形的编辑，可以利用软件的功能对量取的几何图形进行精确的绘制，精度上无损失，成图的精度高。模拟法测图的内业处理，不仅难以做到点、线、符号和文字注记等地形图图面信息的规范化，而且会造成点位精度的损失，降低地形图的质量。

2.2.4 分幅、接边方便

数字化测图内业工作首先进行图形编辑，将编辑好的图形按测区合成一体，然后统一进行地形图的分幅，使地形图分幅方便、规范，精度高。模拟法测图一般是先分幅，然后逐幅测量，图幅接边不方便，相对数字化测图精度低，尤其白纸测图更不方便。

2.2.5 易于修改和更新

数字化测图内业处理是将处理结果储存在计算机内存上，对图形编辑中出现的问题易于修改和更新。模拟法测图方法的内业处理结果体现在图纸上，发现错误必须擦掉，重新绘制，修改很不方便。

2.2.6 对外业记录依赖性强

数字化测图的内业处理是根据外业测量的地形信息进行图形编辑、地物属性注记，如果外业采集的地形信息不全面，内业处理中就比较困难。模拟法测图是在外业完成地形图的绘制，绘图员可以边观察地形边绘图、边注记，内业只进行加工处理。因此，数字化测图内业完成后，一般要输出到图纸上，到野外检查、核对。

2.2.7 对绘图人员要求高

数字化测图内业工作是借助计算机和成图软件完成图形编辑，要求作业人员必须熟练计算机操作和绘图软件的使用，技术含量高。模拟法测图的内业处理只是在外业成图的基础上进行整饰、清绘，技术要求相对较低。

2.3 数字化测图成果形式的特点

数字化测图的成果是数字地图，它是用数字形式（而不是在纸上或其它介质上以图解形式）存贮全部地图信息的“地图”。它是用数字形式描述地图要素的属性、定位和关系信息的数据集合，是存贮在具有直接存取性能介质上的关联数据文件。数字化测图与模拟法测图相比，从测量成果的形式和应用上也有明显的差异，经对比分析有如下特点：

2.3.1 信息的载体不同

数字化测图的成果即数字地图的载体不是纸张，而是适合于计算机存取的磁带、磁盘和光盘；数字地图永不变形。模拟法测图的成果体现在白纸或聚脂薄膜上，存在图纸变形等问题。

2.3.2 信息的表达形式不同

数字地图不像传统地图那样以线划、颜色、符号、注记来表示地物类别和地形信息，而是以一定的计算机可识别的数字代码系统来反映地表各类地理属性特征。

2.3.3 比例尺概念的内涵不同

数字地图所记录的地表地理信息，虽往往能满足一定的地图投影关系，并经过一定的制图综合处理可以得到所需大小的地形图，但没有比例尺的限定。而白紙图的比例尺是固定的，信息综合处理和比例尺更改不方便。

2.3.4 信息管理方式不同

数字地图的地图要素实现了分层管理，地图信息颜色丰富、层次分明，为工程使用与设计提供了方便。而白纸图是白纸黑字，所有信息在一个层面上，无法分层管理，使用不方便。

2.3.5 信息的使用手段不同

数字地图的使用必须借助于计算机及其配套的外部设备，而白纸图只能借助于图纸与常规计算工具。

2.3.6 信息的使用范围不同

数字地图不仅要满足工程建设的规划、设计，而且是GIS数据库信息的重要来源，是国民经济各行业智能化管理的基础信息。而要想使白纸图满足GIS应用的需要，必须进行数字化处理。

2.3.7 应用时精度无损失

数字地图的使用必须借助于计算机及其配套的外部设备，在使用上精度无损失；而白纸图需要使用圆规和三角板在图纸上量取点的坐标、直线的长度、区域的面积，由于存在量取误差，造成地形图精度有损失。

2.3.8 便于传输与共享

数字地形图实现了数字化，数字化测图的地形图信息易于保存、复制、传输与共享；而白纸图复制困难，无法实现信息的传输与共享。

可见，数字化测图无论在外业数据采集、内业编辑成图，还是在测量成果的表现形式上，都与模拟法测图有较大不同。数字地图改变了人们对地图本质、地图功能、成图方法以及成图工艺等诸多方面的认识，为地图制图领域带来了新的生机。

2.4 数字化测图质量评价的内容与特点

2.4.1 数字化测图质量评价的内容

数字化测图实现了地形图的数字化、信息化，测量结果是以计算机可识别的数字代码系统来反映地表各类地理属性特征。因此，数字化测图质量评价除与模拟法测图质量评价具有相同的评价内容外，还具有其特有的评价内容，主要包括以下几方面：

A.地物分层的合理性。

B.地物属性代码选择的正确性。

C.闭合图形的封闭性。

D.结点的匹配精度。

E.图形拓扑关系的正确性。

F.地物各层是否有重复的要素。

G.地物各层是否有混层现象。

H.图形编辑的完整性。

I.各层颜色选择的正确性。

J.数据文件名称、数据格式、数据组织的正确、完整性。

2.4.2 数字化测图质量评价的特点

数字化测图是利用先进的仪器，通过测量获取可供传输、处理、共享的数字地形信息，即获取以计算机磁盘为载体的数字地形图。数字化测图实现了测量的高精度，测量精度在成图过程中无损失，利用计算机软件成图，可以做到符号、文字注记符合规范要求，等高线通过自动拟合处理光滑美观，实现了图面的规范化。因此数字化测图质量评价的主要特点有：

A.数字化测图依据野外记录室内编辑成图，容易发生漏测、记错现象，数字地形图的质量检查应重点检查地物要素测量是否齐全、属性注记是否与实际相符合。

B.等高线的勾绘依据野外测点的分布，对于经验不丰富的立尺人员，有些地貌关键点位容易被漏测，造成等高线失真。数字化测图的质量评价应重点检查等高线是否反映客观实际。

C.数字化测图实现了信息分层管理，不同层颜色不同，数字化测图的质量评价应重点检查数字地图分层是否合理，地图信息是否有混层交叉现象；地形要素在同层是否有重复要素。

D.数字化测图利用先进的仪器进行测量，测量精度高，测点点位精度在數字化测图的质量评价中则是处于次要地位，但仍是必要的检查内容。

E.数字化测图是GIS数据库的重要信息源，拓宽了地形图的应用范围，因此，数字化测图的质量评价应重点检查闭合图形的封闭性、结点的匹配精度、图形拓扑关系的正确性。

F.数字化测图是以计算机可识别的数字代码系统来反映地表各类地理属性特征，数字化测图的质量评价应重点检查地物的属性代码选择的正确性，数据格式、数据组织的正确性。

G.数字化测图的图幅分幅是计算机自动完成的，接边精度高，在数字化测图质量评价中处于次要地位，但图名、图幅接合表仍是必要的检查内容。

H.数字化测图改变了传统的测量模式，允许图根控制和碎部测量同时进行；GPS测量技术的使用，也改变了传统的控制测量模式与要求，因此，控制测量在数字地形图质量检查中处于次要地位，但仍是必要的检查内容。

总之，数字化测图改变了人们对传统地形图的认识，因此，数字化测图质量评价应根据数字化测图质量评价的特点，建立易于操作、科学合理的质量评价指标体系。

3 数字化测图工作中应注意的事项

数字化测图不同于传统的模拟法测图，在测量实践中应正确认识与掌握数字化测图的特点。根据数字化测图的特点，在野外数据采集、内业数据处理与成图编辑中，应注意以下事项：

A.在控制测量中，使用GPS测量时，除必要的测量起算数据外，尽可能要有已知检测点，检测合格后，再把检测点加入控制网作为已知点进行平差计算，这样可以有效检测测量精度，防止测量错误。

B.使用全站仪进行碎部点数据采集时，应严格注意输入测站点与后视点。如果测站点与后视点错号（点号与位置均认识错误），实践证明无法检测出来，造成内业处理上的不便。

C.数字化测图内业图形编辑主要依靠外业记录，外业测量时，记录员应详细记清测点点号、点的属性、连线关系，必要时绘制草图。否则，内业处理时，容易造成错乱。

D.全站仪测距精度较高，但在野外测量时，不能盲目扩大测程及测站的覆盖范围，由于测角误差不可避免，因此应严格注意仪器的对中、整平、后视瞄准的精度。

E.利用全站仪施测支导线，应防止支导线过长，防止测站数过多，因为全站仪的测距精度高，但测角误差会逐渐累计，点位累计误差也会逐渐增加。

F.数字化测图等高线的勾绘完全取决于野外的测点，因此在地貌测绘时，立尺员应合理选择地貌特征点，并认真了解观察地形，复杂地区应简单绘制地形草图，以便使勾绘的等高线更加符合测区情况。

G.在内业图形编辑时，各类地物符号应严格按照地形图图式要求进行编辑。绘图软件中地物符号一般按控制点、居民地、独立地物、交通设施、管线设施、水系设施、地貌土质、植被园林、境界线分类，在此基础上，每大类又包含许多项，共计大约670多项。因此，在外业测量记录时要准确，在内业图形编辑时，根据地物的类别选取对应的地物符号进行编辑，以满足数字化成图的规范要求。

H.图形编辑应遵循“不清不绘”的原则，对记录不清的暂时不编辑，经外业检查后再进行编辑处理。

I.图形编辑应遵循“边编辑边注记”的原则。对于大测区来说，野外采集的信息很多，为避免错误，每编辑完一个完整的地物，应及时加上必要的符号和文字注记，如独立树，应注记树的类别等。

J.数字化地形图是GIS系统的重要信息来源，在图形编辑时应注意结点的连接精度和封闭图形的闭合性，对应连接的线条应用编辑功能进行连接；对有特殊要求的地物应单独建立图层，并适当选取层的颜色。

K.数字化测图在分组测量时，各组测量的数据编辑完成后，应将整个测区到拼接起来，认真检查各组测图的衔接情况，检查处理后，再考虑整个测区地形图分幅的问题。

数字化地形图内业图形编辑完成后，应利用绘图机绘出样图，到实地进行认真的检查。检查内容主要包括地物有无漏测、属性注记是否与实际相符、陡坎的走向、电力线和通讯线的连线关系、等高线是否反映实际等等。对内业处理中有疑问的地方应重点检查。实践证明，实地检查是数字化测图必不可少的重要环节。

4 结语

数字化测图与模拟法测图相比，虽然测量的内容没有变化，但这两种测量方法在本质上有很大的差别。本文结合数字化测图的工作实践，对数字化测图与模拟法测图在外业数据采集、内业数据处理、图形编辑和成果的表现形式等方面进行了对比分析，并根据数字化测图的特点，结合作者多年来从事数字化测图的实践经验，对数字化测图实践工作的整个过程提出了应注意的事项，对数字化测图工作实践具有重要的指导意义。

参考文献

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[2]杨德鳞.大比例尺数字测图的原理方法与应用〔M〕.北京：清华大学出版社，1998〔3〕[3]谢刚生，邹时林.数字化成图原理与实践〔M〕.西安：西安地图出版社，2000

[4]工程测量规范（GB50026-93）.北京：中国计划出版社，2002

[5]顾孝烈，鲍峰，程效军.测量学〔M〕.上海：同济大学出版社，2001