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淺談數字化測圖

所屬欄目:電子技術論文 發布日期:2012-08-18 09:08 熱度:

  本人于九十年代接觸測繪行業,九八年開始干測繪工作。經歷了幾次測繪儀器的更新。使自己對數字測圖的產生有了更深一步的認識:(1)傳統的測繪儀器是經緯儀,水準儀配大平板儀或小平板儀,作業過程是先整體,后局部。先控制,后碎部。分級布網,逐級控制。經緯儀測角,鋼尺量距,水準儀布設高程控制網,內業概算平差合格后,展點才能進行碎部測量,我們稱之為白紙測圖,這種作業方法,周期長、作業強度大、效率低,并且沿襲了多年。白紙測圖,其實質是圖解法測圖,在測圖的過程中,精度關聯著方方面面,一環緊扣一環,最后才能把測得的數值按圖解法轉化為靜態的線劃地形圖,使得測圖精度會比設計精度有所降低,不能滿足對精度日益增長的要求。設計人員在用圖時容易產生解析誤差,給設計工作帶來困難。(2)圖解圖不便于修測更新,且對測繪成果不能進行計算機管理。由于工程設計已經完成了向計算機輔助設計方向的過度,使得測繪工作的提交成果必須跟上工程設計的要求,使今后的勘測、設計、修測,乃至竣工測量聯成一個整體,逐步向一體化發展。(3)外業測繪工作者的年青化。他們思想先進、接受新事物快,對長期的一成不變的作業方法感到困惑,并不斷摸索改進。他們需要的是一種省時、省力、快捷、高效的作業方法(4)隨著數控繪圖儀、掃描儀、數字化儀等自動化設備的相繼誕生,制圖的自動化使得數字化圖成為可能。可以認為制圖的自動化是數字測圖的先決條件。
  隨著科學技術的迅猛發展,信息時代的到來,電子技術在測繪儀器中的廣泛應用,電子經緯儀、數字水準儀、測距儀、全站儀、GPS的出現,以及計算機軟硬件技術的迅速發展和廣泛滲透,為數字測圖工作全面革新提供了發展條件和技術保證,數字化測圖技術因此產生。它突破了傳統的測繪技術和方法,促進了測繪事業的自動化變革,特別是地理信息系統的建立及數字地球的提出,因為城市測繪工作所提供的地圖和其它測量資料是城市地理信息系統的基礎,為適應建立城市地理信息系統的需要,從事城市測量的測繪部門應該提供數字形式的大比例尺數字地圖。因此,數字化測圖技術必將成為地形測繪的主流,形成自身的新的一門學科。可以說,數字化測圖標志著大比例尺測圖的科學技術理論與實踐的革命性進步,標志著地形測繪科技發展的新階段、新里程、新時期。
  數字化測圖的實質是一種全解析的計算機輔助測圖方法,解決了與設計人員產生的一些有關比例大小和精度指標等方面“說不清楚”的“矛盾”。成圖的精度得到提高,誤差可以得到控制。它將地形信息通過測繪儀器或數字化儀轉化為數值,傳入或輸入到計算機,以數字形式存儲在其中,測繪成果不僅可以繪制在紙上,也可以保存在磁盤或光盤等媒介上,成為便于傳輸、查詢、處理、共享的數量指標信息,這將成為信息時代不可或缺的地理信息的重要組成部分。隨著數字地形測量理論的不斷完善和實踐的不斷發展,數字化測圖必將成為近一時期地形測量的主流。
  目前測繪技術的發展很快,電子信息技術在測繪領域得到廣泛應用,我國已擁有數量眾多的大比例尺地形圖數字測量系統,包括能測繪等高線的系統,以及平面線劃圖數字測圖系統。隨著科技的發展,全站儀的不斷普及,配置越來越趨向高效率、自動化,很多測繪部門已開始使用數字測圖技術完成測繪工作。但不同的單位有不同的應用情況。
  綜合國際、國內地面數字測圖技術,各種工作模式都有,它是依賴于系統的配置,軟件的采用,作業人員的熟練工作習慣等諸多方面。只要是精度保證,程序規范,節約資源,高效的模式都是好的,可以拿出來廣泛推廣。概括起來工作模式主要就是二種:
  1)數據測記模式:野外測記,內業成圖。
  數據測記模式是用測繪儀器外業測量,數據(觀測資料)用手工記錄或電子手簿,但同時要配畫標準測站點號的人工草圖,和記錄地物屬性,這對記錄員提出了更高的要求,到內業將測量數據人工輸入或儀器傳輸到計算機中,經人機交互編輯,計算、修改、按草圖編輯圖形文件,最終生成數字地形圖。
  2)電子平板測繪模式:內外業一體化,實時成圖。
  電子平板測繪模式是清華山維公司1993年首創的,由可傳輸數據的測繪儀器+安裝了相應測圖軟件的便攜機,實施外業成圖的模式,數據(觀測資料或三維坐標資料)用連接線即時傳到便攜機上,作業員可即時連接碎部點,實現了即測即顯,實時成圖,內業只需稍加修飾,就完成了數字圖。以后的幾年,英國的Pen.map,瑞士的徠卡,日本的杰科都推出了類似的地面數字測圖系統。當時,電子平板已成為數字測圖發展的國際潮流。
  這兩種模式的主要區別在于數據的記錄方法和成圖的時間,當然是第二種模式更為先進,它是利用便攜機屏幕來模擬圖板,現測現畫,由作業人員輸入數據編碼,用軟件內置的功能來連接完成符號繪制、線型生成等.優點是現場完成大部分工作,不易漏測,內業編圖工作量小,但它對系統配置和作業人員的也有一定的要求。而現在,這兩種模式的區分并不是十分明顯了,(1)便攜機受使用環境的限制,如在高寒多風沙的地區,它的使用效率及壽命受到很大的影響,同時耗電量高,內置電池滿足不了外業數據采集的需要,還要配外接電池。(2)還有一點,在寒冷或暑熱的天氣里,作業人員更愿意在短時間內完成外業的數據采集,留下時間到內業完成數字圖的連接。(3)最重要的是,可存儲數據全站儀和GPS的普及,成圖軟件的開發升級,使得我們的工作模式又有了改變,實際上只是把安裝有電子平板測繪軟件的便攜機不在帶到外業。把坐標數據和觀測資料全部存在測繪儀器中,內業上傳數據到微機,經過簡單計算,利用掌上電腦繪制的草圖,內業編輯成數字圖。
  綜上所述,數字化測圖的典型配置,使得全數字化測圖這全新的成圖方法以其成圖精度高,成圖周期短,效率高,即用即測,急用先測等優點逐漸被廣大作業單位所接受,是今后數字化測圖的發展方向。
  數據采集是大比例數字測圖的一個非常重要的組成部分。數據采集質量上的好壞直接影響著數字圖的質量和精度,為此每個作業人員都應高度重視和謹慎。
  通過工作實際中運用數字化測圖技術及達到的效果可以看出,由于先進的儀器設備結合高新技術的運用,使得測量工作中各級控制網的成果精度,數字化地形圖的成圖精度以及整個工程的運行周期,都優于其它常規的成圖方法.總結起來體會有以下幾點:
  (1)數字化測圖技術在諸多方面打破了傳統的觀念與局限,使整個作業流程方便快捷,作業人員得心應手,作業方式靈活,計算機制圖編輯與輔助成圖,精度高,速度快,符號統一規范,線劃飽滿流暢。
  (2)科技數字產品在今后得應用,管理,更新,維護,交換以及資料共享等方面,具有無限得“生命力”。精度永遠保持不變,可謂“一勞永逸”,充分體現出一圖多用得優勢,避免了重復測量,節約了資金,而其成果還可以隨時修改和更新,隨著網絡技術得發展,可進行交換和共享,是一筆重要得技術資源“財富”。
  (3)數字化測圖技術的運用,必須使測繪人員轉變觀念,樹立數字信息時代的觀念,測圖精度和效率得提高不光需要作業者得責任心,還需要作業者對先進儀器和應用軟件得靈活熟練得應用,及對新技術得吸收和掌握。
  (4)數字化測圖技術還有一定的不足,測繪工作人員要不斷得發現問題,并解決問題,使該項技術得到創新,加以完善。
  (5)大比例尺數字化成圖技術的軟硬件系統已經發展相對成熟,必須盡快建立數字化測圖的測繪規范,盡快推出頒布,使得全國范圍內得數字化測圖有作業依據和精度標準。(注:國標也只是對數字線劃地形圖、數字高程模型質量這一部分。)
  (6)數字化測圖技術中,由于RTK技術所占得比重逐漸加大,應盡快推進各城市各級GPS網得布設,并要保證其完整性和密度,做好長遠打算,方便于基層單位在以后的工作中使用。
  測繪工作搞了許多年,試用了許多的應用軟件和測繪儀器,也和搞測繪的同事交流了許多專業方面的認識。經過了幾年的應用,作業人員的認識提高了,發現了軟件和儀器的一些問題,需要提高和改進。這說明已經到了應用軟件和儀器要適應作業人員的時期。因此,提出以下幾點建議:
  (1)數字化測圖軟件應該向快速、方便、簡捷的方向發展,目前使用的清華山維EPSW電子平板測繪系統軟件,廣州開思公司的SCS多用途數字地籍測繪與管理系統,北京威遠公司的威遠圖SV系列測繪軟件,和南方測繪公司的CASS數字化地形地籍成圖軟件等機助成圖軟件都沒有跳出編碼的圈子,用時比較麻煩,且不統一,不能跟上實際的發展,希望將來的軟件能夠將編碼統一,甚至是無編碼,無點號的形式。
  (2)測圖系統的編輯功能不夠強大,最后都是借助AUTOACAD軟件編輯成圖,這樣最后是數字圖形文件,而非數據文件,不利于與某些信息接軌,希望測圖軟件能夠加以完善。
  (3)在自動勾繪等高線時,常常因為個別點的高程誤差引起等高線的不合理擺動。各種軟件系統勾繪等高線的算法簡單,無法適應不同的地貌類型,希望加以改進。
  (4)數據輸出格式的統一,成圖格式的統一,數據相互之間的調用,軟件之間的兼容,和軟件的升級希望各公司能夠互相聯系達成共識,不要出現一人統治一方,都說自己的軟件先進的局面,讓作業單位無所適從,增加了選擇機會,同時也增加了選擇難度。
  (5)GPS和全站儀等測繪儀器的數據輸出格式與各個軟件接入格式的統一與兼容,這一點最為重要。統一觀測數據的接入對于大型控制網的整理平差,統一的成果資料打印輸出對上級單位的復核檢查是非常關鍵的。
  (6)GPS和全站儀等測繪儀器同微機的數據傳輸線的統一。計算機最多配置兩個串口,一種儀器帶一種傳輸線,并且接口類型不同,非常的麻煩,希望能夠改進。
  (7)GPS和全站儀等測繪儀器的充電電池及充電器的統一。
  以上只是自己的一些見解,建議不成熟的地方還請多多諒解。由于本人水平有限,對大比例尺數字化測圖技術的理論及實際應用的認識和掌握還比較膚淺,加上時間的倉促,本文難免存在疏漏、錯誤之處。

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