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所屬欄目:電子技術論文 發布日期:2011-02-13 17:12 熱度:
摘要:本文通過多年來的數字測圖具體實踐,討論了數字測圖的作業方法、外業工作的實施。經過探討和不斷的實踐,對地面數字測量的工作方法進行了改進,提高了工作效率。
關鍵字:數字測圖;碎部測量
1.引言
隨著電子全站儀及電子計算機的普及,地形圖的成圖方法正在逐步地由傳統的白紙法成圖向數字測圖方向發展。特別是在我國的東部沿海發達地區,數字測圖幾乎已占據了大部分的地形圖測繪市場。下面就數字成圖中的幾個方面談一些個人的體會,但其中定有不盡及謬誤之處,望各位老師、專家及同行能不吝賜教。
2.數字測圖的作業方法
目前在我國,獲得數字地圖的主要方法有三種:原圖數字化、航測數字成圖、地面數字測圖。但不管哪種方法,其主要作業過程均為三個步驟:數據采集、數據處理及地形圖的數據輸出(打印圖紙、提供軟盤等)。
2.1原圖數字化
當一個城市(地區)需要用到數字地形圖而一時因經費困難、或受到時間等原因的限制時,該方法是再適宜不過的了。它能夠充分地利用現有的地形圖,僅需配備計算機、數字化儀、繪圖儀再配以一種數字化軟件就可以開展工作,并且可以在很短的時間內獲得數字的成果。如一時連購買設備的經費也難以落實,也可讓具備有圖紙數字化能力的測繪單位代而為之。它的工作方法有兩種:手扶跟蹤數字化及掃描矢量化后數字化,其中后一種要比前一種的精度高、效率高。但是,利用該方法所獲得的數字地圖其精度因受原圖精度的影響,加上數字化過程中所產生的各種誤差,因而它的精度要比原圖的精度差。而且它所反映的只是白紙成圖時地表上各種地物地貌,現勢性不是很好。所以它僅能作為一種應急措施而非長久之計。為了可充分利用該法得到數字地圖,可通過修測、補測等方法,實測一部分地物點的精確坐標,再用這些點的坐標代替原來的坐標,通過調整,可在一定的程度上提高原有圖的精度。而隨著地圖的不斷更新,實測坐標的增加,地圖的精度也就會相應地得到了提高。
2.2航測數字成圖
當一個地區(或測區)很大時,就可以利用航空攝影機在空中攝取地面的影像,通過外業判讀,在內業建立地面的模型,通過計算機用繪圖軟件在模型上量測,直接獲得數字地形圖。隨著測繪技術的發展,數字攝影測量已在我國的某一地區取得了試驗性的成功,在不久的將來將會得到推廣。它是通過在空中利用數字攝影機所獲得的數字影像,內業通過專門的航測軟件,在計算機上對數字影像進行像對匹配,建立地面的數字模型,再通過專用的軟件來獲得數字地圖。可以說,這將是我們今后數字測圖的一個重要發展方向。
該方法的特點是可將大量的外業測量工作移到室內完成,它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低,不受氣候及季節的限制等優點。它特別適合于城市密集地區的大面積成圖。但是該方法的初期投入較大,如果一個測區較小,它的成本就顯得較高。所以現在基本上由一些較大的單位來承擔。
2.3地面數字測圖
在沒有合乎要求的大比例尺地圖的地區或該地區的測繪經費比較充足,可直接采用地面數字測圖的方法,該方法也稱為內外業一體化數字測圖,是我國目前各測繪單位用得最多的數字測圖方法。采用該方法所得到的數字地圖的特點是精度高,只要采取一定的措施,重要地物相對于鄰近控制點的精度控制在5cm內是可以做到的。但它所耗費的人力、物力與財力也是比較大的。在本文中主要就是談這方面的體會。
3.數字測圖外業工作的實施
3.1控制測量
在數字測圖工作中,控制測量隨著GPS技術的發展成熟及全站儀的普及,三角測量現在已基本上淡出了控制測量這個舞臺。所以對大多數的人員而言,無疑大大地減輕了工作的強度。去掉了三角測量的種種枷鎖的限制,取而代之的是更為靈活的GPS網及導線(網)測量。
現在各測繪單位所使用的電子全站儀的精度一般為6″、3+5ppm以下,加上是電子自動讀數,所以它的實際精度要較其標稱精度高,相對于光學經緯儀而言,就更具優勢。
眾所周知,在傳統測圖中,地面點平面位置的誤差受下列誤差的影響:
1) 圖根點的展繪誤差M展
2) 測定地物點的距離誤差M距
3) 測定地物點的方向誤差M向
4) 地形圖上地物點的刺點誤差M刺
5) 清繪時所造成的誤差M繪
綜上所述,地形圖上地物點平面位置的誤差可用下式表示
以1:1000比例尺,最大視距為100米為例,根據經驗,有下表
而在數字測圖中,因為是計算機自動展點,所以圖根點與地物點的展繪誤差可忽略不計,看作0。則剩下的為M距、M向。取方向中誤差為標稱精度的3倍極限,因為是半測回測角,所以方向的誤差為6X2X3=17″,取碎部點至測站的距離為300m,則M向=17/206265X300=0.024m,測距儀的標稱精度取3+5ppm。顧及測量中棱鏡不到位等各項因素的影響,取經驗值0.020m。則實測得的該平面點相對于圖根點的誤差為0.032m。
由上可見,在視線良好的情況下,由于全站儀相對于經緯儀測角、測距精度的提高及計算機的應用,測量碎部點的距離可以放大,圖根點的密度可作相應地降低,邊長可放寬至100至300米。對于支站,也可不受2站的限制,根據本人的實踐,支3到4站的精度還是可以達到要求的。當然,在城市密集建筑區和通視不好的條件下,顧及以后地形圖修測或工程放樣的要求,圖根點的密度應增加。
3.2碎部測量
數字測圖中,碎部測量的主要方法為極坐標法,在實測得多數碎部點的坐標后,可利用軟件中的方向交會、距離交會、十字尺測量法或量算定點等方法來取得其余各點的坐標,再輔以軟件中的偏移、拷貝、延伸等功能,得到最后的圖形。
在非電子平板數字測圖中,很多單位所采用的方法為外業草圖+室內交互編緝來完成測圖工作。地形測繪小組,由3人組成,一人觀測,一人跑尺,另一人畫草圖并內業繪圖。
當然,采用以上方法,對觀測及司尺人員的要求是比較高的。首先是配合要默契,這一點測完了,下一點應測什么應心靈相通;并且把全站儀照準目標。跑尺人員對于地物(貌)的綜合取舍等要心中有數,并且應在跑尺前確定好跑尺的線路,盡量避免走冤枉路。
經本人的實踐表明,利用該法測量省事、快捷、分工明確。測站上所需要的僅是照準過程,而司尺人員所需要做的僅是擺放棱鏡。現在的全站儀測量一個坐標,基本上在1秒以內,有的甚至達到了0.3秒一個點。受跑尺員走路等原因的影響,測地物約30秒一個點、地貌在1分鐘以內,可以說,主要的時間是從一個點到另一個點的時間,而在這么短的時間內,畫草圖的人員完全可以把草圖畫好。
對于碎部點的確定,就注意以下幾點:
1. 依比例的規則的建(構)筑物只需測出三點,第四點可由計算機來完成。
2. 不規則的地貌應盡量能多測一些點,因為在傳統測圖中,一些細小的變化可通過手工來完成,但計算機的模擬是無法比較真實的反映出這些實際地形的。
3. 對于程序中規定順序繪制的圖塊,如橋梁,廣告牌等等,最好能按其順序進行測量。
此外,還應注意以下一些事項:
1. 測圖單元的劃分,盡量以自然分界為界,如河流、道路等等,以便于地形圖的施測,也減少了接邊的問題。
2. 能夠測量到的點盡量實測,盡量避免用皮尺(鋼尺)量取。因為用全站儀所測量的速度遠非皮尺量取所能比的,而且精度也會高些。
3. 同一類地物(貌)應先測,以避免內業造成一些不必要的麻煩,當然,根據實地的實際情況,可作靈活的運用。同時,也方便測站上觀測人員的數字及字母輸入。
4. 測等高線時,除了測量特性線外,還應盡量多測一些加密的點,以滿足計算機建模的需要,也能更加詳盡地把映出地貌。
5. 由于數字測圖很多工作是在計算機上完成的,所以如何加強檢核是每個單位所要解決的。特別是在測區遠離內業地點時,必須有一定的措施。
4.結束語
現代測繪技術作為一種尖端高新技術存在于現代社會。數字測圖技術作為這種技術的支撐技術之一,顯示出越來越巨大的應用潛力。采用兩人組合的地面數字測圖,不僅能大大提高數字成圖的效率,而且也極大的節省了人力財力。經過本院的具體實施,證明這種方法適合較小面積的數字測圖。
文章標題:數字化測圖的發展與應用
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