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广东省
摘要：本文介绍了数字化成图的三种方法，然后分析了数字化地形测量的实施过程和质量控制方法，并讨论了需要注意的有关问题。
关键词：数字化；地形测量
数字化地形测量是从传统地形测量发展过来的，从小平板、大平板再到目前的数字化，不仅反映了测绘技术的巨大进步，更体现了它强大的生命力和广阔的发展前景，因为无论是城市规划、土地管理、道路交通、城市建设、环境保护和军事工程等大项目，还是个人出行、旅游这些日常生活应用，都能从数字化地形测量中得到非常多的帮助。地形测量主要包括控制测量、地物地貌测量两大部分。传统测量将测量成果按一定比例绘制在图纸上，由于成图过程中测点、纸张不可避免地受到伸缩变形等因素影响，成图精度较低，而且劳动强度大、出图时间长，难以适应信息化时代经济建设及各行各业的广泛需求，因此数字化地形测量的出现，既是拜以计算机技术为核心的科学技术巨大进步所赐，更是顺应了社会不断发展而对地形测量提出的更多更高要求。那么，数字化成图有哪些方法，数据收集、数据处理、成图输出又有哪些要求，本文结合实际应用进行了分析探讨。
1 数字化成图的三种方法
1.1 传统测图数字化
传统测图方法因为要将测量成果绘制在图纸上，通称白纸测图。利用计算机、数字化仪、绘图仪以及相应的数字化软件，可将传统白纸测图成果转化为数字化地图。一般可采用手扶跟踪数字化或扫描矢量化两种方式。虽然后者较前者精度和效率高些，但这两种数字化成果都是在原有测图基础上的再加工，精度比原图有所降低，故而它仅是部分地区急需数字化地图的权宜之计。但通过修测、补测等方式获得部分重要点位的精确坐标，再替换掉经传统测图数字化后相应点位的坐标，随着点位更新数量不断增加，地图精度可以得到较大改善[1]。
1.2 航空摄影数字化
利用测区航摄像片、影像数据、航摄仪校验文件及其相关参数以及现有地形图数据，通过建立数字模型，并利用相应的成图软件，也可获得数字化地形图。由于航摄成本较高，这种方法特别适合面积较大的城市密集地区数字化成图，如果测区较小且偏远，数字化成图成本太高，可采用下述地面测量数字化技术。
1.3 地面测量数字化
利用全站仪、GPS接收定位仪等设备进行地形测量，再将野外测量获得的数据输入到计算机中，由数字化成图软件进行处理、编辑和成图，这种数字化模式就称为地面测量数字化。目前，主流模式是采用“GPS+全站仪+计算机”的全数字化地面测量方式，也是测量精度最高的一种模式。下面主要探讨地面测量数字化技术的有关内容。
2 数字化地形测量的实施过程与质量控制
2.1 控制测量方法
控制测量包括平面控制测量和高程控制测量两部分，随着GPS技术与全站仪的普及，平面控制测量主要采用静态GPS配合导线法、动态GPS（即GPS RTK）直接测量图根点、单一导线或导线网法等，高程控制测量采用水准测量、三角高程测量、全站仪直接高差法、GPS高程拟合法等。下面以平面二级导线控制网、高程四等水准测量为例进行说明。
平面控制首级采用四等GPS控制点，故应先建立测区GPS控制网。GPS接收机分单、双频，单频机价格便宜、操作携带方便、比较耐用，但测量精度易受电离层、对流层延迟影响，并且快速静态和动态测量的观测时间较长，双频机优缺点正好相反。本方案采用单频机测量，以4台GPS接收机边连式连接施测。每个观测时段，设置2台GPS机为固定站，另外2台为流动站，然后循环移动观测，一直测完所有点。测量时控制卫星截止高度角≥150°，卫星观测数量≥4，PDOP≤6，数据采集间隔15″，对中误差≤2mm，天线高差值≤3mm[2]。采用随机软件解算、平差，得到测点坐标。所有测点都以永久性标石建立。
在GPS控制点基础上布设二级导线网。导线点位位于GPS控制点之间，连成节点网。运用方向观测法，水平角观测一测回，边长单程观测两测回，边长每测回读数4次。测距仪精度为Ⅰ级，mD≤5mm。每个测点都进行编号、记录与整理，以确保数据满足限差要求。主要控制项目有验算方位角闭合差、导线相对闭合差及测角中误差。限差满足要求以后，进行平差和精度评定，产生导线网的精度指标、最弱点精度数据。按照《城市测量规范》（CJJ/T 8-2011）二级导线导线全长相对闭合差≤1/10000，方位角闭合差应在″范围内，其中为测站数。
高程测量采用水准测量，虽然GPS高程拟合法比较便捷，但精度较差，不满足测量要求。高程测量以已知水准点起测，通过水准观测将平面控制点布成四等水准网。水准测量应采用自动安平水准仪及中丝读数法，精度能满足四等水准测量要求。控制i角误差<20°，读数方法采用中丝法，直读距离。并以“后-前-前-后”顺序进行观测。若无固定点时，应加尺垫观测。水准仪安置妥当后，即应精确整平圆水准器，但在观测同一站点时，不得重复调焦，并且各测段的测站数量应为偶数。数据输入计算机进行平差、精度评定，最后得到高程控制点数据。按照《城市测量规范》（CJJ/T 8-2011）四等水准测量闭合差精度范围平原、丘陵地区应控制在mm范围内，山区控制在mm范围内，其中为附合路线或环线长度（km）。
2.2 碎部测量方法
碎部测量可采用动态GPS技术，但受到多种因素影响，用于大比例尺测图时精度不易保证，采用全站仪再加上偏心观测精度更易保证。目前，全站仪碎部测量有两种模式，一种是数字侧记模式，由全站仪采集碎部点位数据，电子手簿或PC卡记录测点数据，室内作业时利用采集到的数据配合外业草图进行数字化绘图；另一种是电子平板绘图模式，全站仪与平板电脑或笔记本电脑组合施测，利用软件完成绘图，也就是边测边绘、一次成图。后面一种方法应用更为便利，利用极坐标法采集到碎部大部分坐标数据后，通过软件中的方向交会、距离交会、十字尺测量法等功能可计算出其余各点的坐标数据，再利用软件等高线绘制功能，最后得到数字化图。这种方法外业测量非常灵活，遇到村庄、复杂地形时不必严格按照顺序跑点，可以就近跑点测量，即使遇到阻挡看不见跑尺员，绘图员也可就近支站、定向，指挥跑点人员利用地形完成测量。
2.3 测绘软件与数据处理
数字化测量及成图的关键环节之一是选用合适的软件。目前，相关软件种类较多，如南方CASS系列、广州开思、武汉瑞得RDMS系列、北京威远图、清华山维等。这些软件主要基于AutoCAD平台开发的专用测绘软件。CASS系列特别适用于外业利用电子平板采集数据，内业利用软件编辑成图的场合。RDMS系列软件是在GIS平台上开发的测绘软件，既可利用电子平板，也能利用电子手簿或全站仪内存。其他软件特点可查阅相关产品说明。
下面以CASS系列软件说明数据处理过程。先将全站仪或电子手簿、电子平板中的数据传输到计算机中，目前大部分成图软件都有这个功能，没有也可使用专门的传输软件。CASS具有展点、连线、勾绘等高线等功能，完成图形编辑以后保存，然后打印出地形图供外业检查巡视。外业按照规范进行自检，主要是查漏补缺和改错更正。然后对地形图进行分幅处理，如50×50分幅或40×50分幅。经过图廓整饰、核对无误后，即可输出打印。
2.4 成果检查验收方法
数字化地形测量成果的检查验收实行三级检查、一级验收制度[3]。三级检查是指作业单位对测量成果进行自检、全检和专检，外业记录、平差结果、原始图件、数字化图等由作业组自检，或与其他作业组进行互检。在完成自检的基础上，由作业队实施全检，作业人员必须对检查中的问题认真修改。通过全检后，还必须进行专检。专检由作业单位专职质检人员组成的检查组负责，组长必须由作业单位负责人亲自担任。三检合格进入验收阶段，经验收通过后才能交付使用。检查验收内容包括文字部分、控制测量部分、地形要素测量部分、电脑数据资料部分等，依据这些内容进行质量评定和计分，只有超过规定的分数才能认定为合格。
3 数字化地形测量方法应用
3.1 项目概况
某测区南北长1750m，东西最宽处约540m，面积约595297m2，标高+334m～+276m。
3.2 测量环境
采用全站仪与GPS-RTK联合测绘地形图。全站仪采用6″级，其固定差≤10mm，比例误差≤5ppm。GPS-RTK测图平面较差≤5cm，高程
摘要：本文介绍了数字化成图的三种方法，然后分析了数字化地形测量的实施过程和质量控制方法，并讨论了需要注意的有关问题。
关键词：数字化；地形测量
数字化地形测量是从传统地形测量发展过来的，从小平板、大平板再到目前的数字化，不仅反映了测绘技术的巨大进步，更体现了它强大的生命力和广阔的发展前景，因为无论是城市规划、土地管理、道路交通、城市建设、环境保护和军事工程等大项目，还是个人出行、旅游这些日常生活应用，都能从数字化地形测量中得到非常多的帮助。地形测量主要包括控制测量、地物地貌测量两大部分。传统测量将测量成果按一定比例绘制在图纸上，由于成图过程中测点、纸张不可避免地受到伸缩变形等因素影响，成图精度较低，而且劳动强度大、出图时间长，难以适应信息化时代经济建设及各行各业的广泛需求，因此数字化地形测量的出现，既是拜以计算机技术为核心的科学技术巨大进步所赐，更是顺应了社会不断发展而对地形测量提出的更多更高要求。那么，数字化成图有哪些方法，数据收集、数据处理、成图输出又有哪些要求，本文结合实际应用进行了分析探讨。
1 数字化成图的三种方法
1.1 传统测图数字化
传统测图方法因为要将测量成果绘制在图纸上，通称白纸测图。利用计算机、数字化仪、绘图仪以及相应的数字化软件，可将传统白纸测图成果转化为数字化地图。一般可采用手扶跟踪数字化或扫描矢量化两种方式。虽然后者较前者精度和效率高些，但这两种数字化成果都是在原有测图基础上的再加工，精度比原图有所降低，故而它仅是部分地区急需数字化地图的权宜之计。但通过修测、补测等方式获得部分重要点位的精确坐标，再替换掉经传统测图数字化后相应点位的坐标，随着点位更新数量不断增加，地图精度可以得到较大改善[1]。
1.2 航空摄影数字化
利用测区航摄像片、影像数据、航摄仪校验文件及其相关参数以及现有地形图数据，通过建立数字模型，并利用相应的成图软件，也可获得数字化地形图。由于航摄成本较高，这种方法特别适合面积较大的城市密集地区数字化成图，如果测区较小且偏远，数字化成图成本太高，可采用下述地面测量数字化技术。
1.3 地面测量数字化
利用全站仪、GPS接收定位仪等设备进行地形测量，再将野外测量获得的数据输入到计算机中，由数字化成图软件进行处理、编辑和成图，这种数字化模式就称为地面测量数字化。目前，主流模式是采用“GPS+全站仪+计算机”的全数字化地面测量方式，也是测量精度最高的一种模式。下面主要探讨地面测量数字化技术的有关内容。
2 数字化地形测量的实施过程与质量控制
2.1 控制测量方法
控制测量包括平面控制测量和高程控制测量两部分，随着GPS技术与全站仪的普及，平面控制测量主要采用静态GPS配合导线法、动态GPS（即GPS RTK）直接测量图根点、单一导线或导线网法等，高程控制测量采用水准测量、三角高程测量、全站仪直接高差法、GPS高程拟合法等。下面以平面二级导线控制网、高程四等水准测量为例进行说明。
平面控制首级采用四等GPS控制点，故应先建立测区GPS控制网。GPS接收机分单、双频，单频机价格便宜、操作携带方便、比较耐用，但测量精度易受电离层、对流层延迟影响，并且快速静态和动态测量的观测时间较长，双频机优缺点正好相反。本方案采用单频机测量，以4台GPS接收机边连式连接施测。每个观测时段，设置2台GPS机为固定站，另外2台为流动站，然后循环移动观测，一直测完所有点。测量时控制卫星截止高度角≥150°，卫星观测数量≥4，PDOP≤6，数据采集间隔15″，对中误差≤2mm，天线高差值≤3mm[2]。采用随机软件解算、平差，得到测点坐标。所有测点都以永久性标石建立。
在GPS控制点基础上布设二级导线网。导线点位位于GPS控制点之间，连成节点网。运用方向观测法，水平角观测一测回，边长单程观测两测回，边长每测回读数4次。测距仪精度为Ⅰ级，mD≤5mm。每个测点都进行编号、记录与整理，以确保数据满足限差要求。主要控制项目有验算方位角闭合差、导线相对闭合差及测角中误差。限差满足要求以后，进行平差和精度评定，产生导线网的精度指标、最弱点精度数据。按照《城市测量规范》（CJJ/T 8-2011）二级导线导线全长相对闭合差≤1/10000，方位角闭合差应在″范围内，其中为测站数。
高程测量采用水准测量，虽然GPS高程拟合法比较便捷，但精度较差，不满足测量要求。高程测量以已知水准点起测，通过水准观测将平面控制点布成四等水准网。水准测量应采用自动安平水准仪及中丝读数法，精度能满足四等水准测量要求。控制i角误差<20°，读数方法采用中丝法，直读距离。并以“后-前-前-后”顺序进行观测。若无固定点时，应加尺垫观测。水准仪安置妥当后，即应精确整平圆水准器，但在观测同一站点时，不得重复调焦，并且各测段的测站数量应为偶数。数据输入计算机进行平差、精度评定，最后得到高程控制点数据。按照《城市测量规范》（CJJ/T 8-2011）四等水准测量闭合差精度范围平原、丘陵地区应控制在mm范围内，山区控制在mm范围内，其中为附合路线或环线长度（km）。
2.2 碎部测量方法
碎部测量可采用动态GPS技术，但受到多种因素影响，用于大比例尺测图时精度不易保证，采用全站仪再加上偏心观测精度更易保证。目前，全站仪碎部测量有两种模式，一种是数字侧记模式，由全站仪采集碎部点位数据，电子手簿或PC卡记录测点数据，室内作业时利用采集到的数据配合外业草图进行数字化绘图；另一种是电子平板绘图模式，全站仪与平板电脑或笔记本电脑组合施测，利用软件完成绘图，也就是边测边绘、一次成图。后面一种方法应用更为便利，利用极坐标法采集到碎部大部分坐标数据后，通过软件中的方向交会、距离交会、十字尺测量法等功能可计算出其余各点的坐标数据，再利用软件等高线绘制功能，最后得到数字化图。这种方法外业测量非常灵活，遇到村庄、复杂地形时不必严格按照顺序跑点，可以就近跑点测量，即使遇到阻挡看不见跑尺员，绘图员也可就近支站、定向，指挥跑点人员利用地形完成测量。
2.3 测绘软件与数据处理
数字化测量及成图的关键环节之一是选用合适的软件。目前，相关软件种类较多，如南方CASS系列、广州开思、武汉瑞得RDMS系列、北京威远图、清华山维等。这些软件主要基于AutoCAD平台开发的专用测绘软件。CASS系列特别适用于外业利用电子平板采集数据，内业利用软件编辑成图的场合。RDMS系列软件是在GIS平台上开发的测绘软件，既可利用电子平板，也能利用电子手簿或全站仪内存。其他软件特点可查阅相关产品说明。
下面以CASS系列软件说明数据处理过程。先将全站仪或电子手簿、电子平板中的数据传输到计算机中，目前大部分成图软件都有这个功能，没有也可使用专门的传输软件。CASS具有展点、连线、勾绘等高线等功能，完成图形编辑以后保存，然后打印出地形图供外业检查巡视。外业按照规范进行自检，主要是查漏补缺和改错更正。然后对地形图进行分幅处理，如50×50分幅或40×50分幅。经过图廓整饰、核对无误后，即可输出打印。
2.4 成果检查验收方法
数字化地形测量成果的检查验收实行三级检查、一级验收制度[3]。三级检查是指作业单位对测量成果进行自检、全检和专检，外业记录、平差结果、原始图件、数字化图等由作业组自检，或与其他作业组进行互检。在完成自检的基础上，由作业队实施全检，作业人员必须对检查中的问题认真修改。通过全检后，还必须进行专检。专检由作业单位专职质检人员组成的检查组负责，组长必须由作业单位负责人亲自担任。三检合格进入验收阶段，经验收通过后才能交付使用。检查验收内容包括文字部分、控制测量部分、地形要素测量部分、电脑数据资料部分等，依据这些内容进行质量评定和计分，只有超过规定的分数才能认定为合格。
3 数字化地形测量方法应用
3.1 项目概况
某测区南北长1750m，东西最宽处约540m，面积约595297m2，标高+334m～+276m。
3.2 测量环境
采用全站仪与GPS-RTK联合测绘地形图。全站仪采用6″级，其固定差≤10mm，比例误差≤5ppm。GPS-RTK测图平面较差≤5cm，高程