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編者按：本論文主要從數(shù)字化技術(shù)在原圖處理中的應(yīng)用；數(shù)字化繪圖；工程測(cè)量中的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)等進(jìn)行講述，包括了原圖數(shù)字化處理、數(shù)字化原圖作業(yè)流程、數(shù)字化繪圖的特點(diǎn)、外業(yè)數(shù)據(jù)的采集、繪制內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理、通過(guò)在空中利用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所獲得的數(shù)字影像、需要對(duì)原有地圖進(jìn)行數(shù)字化處理等，具體資料請(qǐng)見(jiàn)：

論文關(guān)鍵詞:原圖處理數(shù)字化繪圖數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

論文摘要:文章根據(jù)工作中的一些實(shí)踐,簡(jiǎn)要介紹了數(shù)字化技術(shù)在原圖處理和攝影測(cè)量中的應(yīng)用特點(diǎn)和一些要注意的方面,希望能給同行們作一些經(jīng)驗(yàn)參考。

傳統(tǒng)工程測(cè)量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域主要包括水利、交通、建筑等行業(yè),隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、測(cè)量?jī)x器的智能化,數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用,而全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、攝影測(cè)量與遙感(RS)以及數(shù)字化測(cè)繪和地面測(cè)量先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理的逐漸自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和數(shù)字化,工程測(cè)量的服務(wù)領(lǐng)域也應(yīng)進(jìn)一步延伸,以滿足不斷提高的社會(huì)需要。

一、數(shù)字化技術(shù)在原圖處理中的應(yīng)用

(一)原圖數(shù)字化處理

在建立各種GIS系統(tǒng)時(shí),需要對(duì)原有地圖進(jìn)行數(shù)字化處理,對(duì)于原始地圖,若其現(xiàn)勢(shì)性、精度和比例尺能滿足要求,就可以利用數(shù)字化儀對(duì)其進(jìn)行數(shù)字化處理工作。當(dāng)前主要有手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化、GPS數(shù)據(jù)輸入三種方法,手扶跟蹤數(shù)字化需要的儀器為計(jì)算機(jī),數(shù)字化儀及相關(guān)軟件,是較早的一種數(shù)字化輸入方法,輸入速度較慢,勞動(dòng)強(qiáng)度也較大。掃描矢量化是通過(guò)掃描儀輸入掃描圖像,然后通過(guò)矢量跟蹤,確定實(shí)體的空間位置。隨著掃描儀的普及和矢量化軟件的不斷升級(jí),其作業(yè)方法越來(lái)越趨于自動(dòng)化,它是一種省時(shí),高效的數(shù)據(jù)輸入方法。GPS輸入是依據(jù)GPS工具能確定地球表面圖形精確位置,由于它測(cè)定的是三維空間位置的數(shù)字,因此不需作任何轉(zhuǎn)換,可直接輸入數(shù)據(jù)庫(kù),目前主要是應(yīng)用RTK(RealTimeKinematics-實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))技術(shù),它是在GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的、能夠?qū)崟r(shí)提供流動(dòng)站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果,并在一定范圍內(nèi)達(dá)到厘米級(jí)精度的一種新的GPS定位測(cè)量方式,通過(guò)將1臺(tái)GPS接收機(jī)安裝在已知點(diǎn)上對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè),將采集的載波相位觀測(cè)量調(diào)制到基準(zhǔn)站電臺(tái)的載波上,再通過(guò)基準(zhǔn)站電臺(tái)發(fā)射出去;流動(dòng)站在對(duì)GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)并采集載波相位觀測(cè)量的同時(shí),也接收由基準(zhǔn)站電臺(tái)發(fā)射的信號(hào),經(jīng)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測(cè)量,流動(dòng)站的GPS接收機(jī)再利用0TF(運(yùn)動(dòng)中求解整周模糊度)技術(shù)由基準(zhǔn)站的載波相位觀測(cè)量和流動(dòng)站的載波相位觀測(cè)量來(lái)求解整周模糊度,最后求出厘米級(jí)精度流動(dòng)站的位置。應(yīng)用這種測(cè)量方法測(cè)量可以不布設(shè)各級(jí)控制點(diǎn),僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn),便可以高精度快速地測(cè)定圖根控制點(diǎn)、界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo),利用測(cè)圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時(shí),也可以根據(jù)已有的數(shù)據(jù)成果快速地進(jìn)行施工放樣。而實(shí)際應(yīng)用得較多的主要是數(shù)字掃描矢量化軟件,針對(duì)大比例尺地形圖,大多數(shù)掃描矢量化軟件能自動(dòng)提取多邊形信息,高效、便捷、保真的對(duì)地圖進(jìn)行數(shù)字化處理。下面簡(jiǎn)單介紹MAPCAD軟件的原圖數(shù)字化處理作業(yè)流程。

(二)數(shù)字化原圖作業(yè)流程

由于MAPCAD軟件掃描矢量化輸入方法具有圖像清晰、編輯方便、易于轉(zhuǎn)換等特點(diǎn)一般外設(shè)精度都能滿足,所以地形圖的精度主要取決于人工跟蹤精度和輸出設(shè)備精度,而人工跟蹤精度主要取決于作業(yè)人員的技能掌握熟練程度和工作態(tài)度,所以必須在加強(qiáng)作業(yè)人員基本技能培訓(xùn)上下工夫,要求工作人員嚴(yán)格按矢量化方案作業(yè),確保圖件的精度和質(zhì)量高于國(guó)家現(xiàn)行數(shù)字化測(cè)圖規(guī)范所規(guī)定的數(shù)字化精度和質(zhì)量。在工程測(cè)量實(shí)踐中,要做好地形圖外業(yè)測(cè)點(diǎn)與數(shù)字化圖縮放相結(jié)合、符號(hào)圖層的劃分子圖、線型符號(hào)庫(kù)的設(shè)計(jì)等工作保證滿足工程進(jìn)度的同時(shí)又節(jié)約項(xiàng)目經(jīng)費(fèi),設(shè)計(jì)出的數(shù)字地圖簡(jiǎn)單易用、美觀整潔、易于使用地形圖的工作人員判讀。

二、數(shù)字化繪圖

(一)數(shù)字化繪圖的特點(diǎn)

大比例尺地形圖和工程圖的測(cè)繪是傳統(tǒng)工程測(cè)量的重要內(nèi)容,數(shù)字化繪圖克服了手工繪圖存在的許多弊端,如工作量大,作業(yè)艱苦,作業(yè)程序復(fù)雜,煩瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作,成圖周期長(zhǎng),產(chǎn)品單一等缺點(diǎn),符合現(xiàn)代飛速發(fā)展的工程需要。目前,數(shù)字化成圖技術(shù)主要有內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內(nèi)外業(yè)一體化是一種外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法,主要設(shè)備是全站儀、電子手簿等,其特點(diǎn)是精度高、內(nèi)外業(yè)分工明確、便于人員分配,從而具有較高的成圖效率。具有以下的特點(diǎn):

1.一測(cè)多用:如在一些綜合性較強(qiáng)的工程中需要對(duì)同一地形圖繪制不同比例尺的地形圖,過(guò)去的平板測(cè)圖方法則需要重復(fù)工作,而數(shù)字化測(cè)圖則可以同時(shí)根據(jù)完成的地形圖繪制不同比例尺的多個(gè)地形圖,因?yàn)橥”壤甙舜蟊壤叩匦螆D測(cè)圖范圍。僅需先測(cè)大比例尺圖范圍,再補(bǔ)充小比例尺測(cè)圖范圍即可滿足各不同專業(yè)人員對(duì)不同比例尺的地形圖的需要。

2.精度高:數(shù)字化成圖系統(tǒng)在外業(yè)采集數(shù)據(jù)時(shí),利用全站儀現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采集地形地物點(diǎn)的三維坐標(biāo),并自動(dòng)存儲(chǔ),在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí),完全保持了外業(yè)測(cè)量的精度,消除了人為的錯(cuò)誤及誤差來(lái)源,而且外業(yè)工作省略了讀數(shù)、計(jì)算、展點(diǎn)繪圖等外業(yè)工序,減少了作業(yè)人員,外業(yè)工效大大提高,時(shí)間縮短,直接生產(chǎn)成本大幅度下降。

3.勞動(dòng)強(qiáng)度:小數(shù)字化成圖的過(guò)程,減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,使生產(chǎn)周期大大縮短,能及時(shí)滿足用戶的要求。

4.便于保存管理及更新方便:數(shù)字化產(chǎn)品既可以存儲(chǔ)在軟盤上,也可以通過(guò)繪圖儀繪在所需的圖紙上,線條、線劃粗細(xì)均勻,注記、字體工整,圖面整齊、美觀。且便于修改,能更好地保證圖形的現(xiàn)勢(shì)性和不變形性,避免重復(fù)測(cè)繪造成的浪費(fèi),增加地形圖的實(shí)用性和用戶的廣泛性。

(二)外業(yè)數(shù)據(jù)的采集

在采集數(shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)采集人員要準(zhǔn)確應(yīng)用地物代碼,以免在內(nèi)業(yè)成圖時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤;在觀測(cè)開(kāi)始時(shí),相關(guān)工作人員需嚴(yán)格按照要求應(yīng)對(duì)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行檢查,跑尺人員應(yīng)嚴(yán)格按照自動(dòng)成圖的要求作業(yè),確保能完整地描述地形地貌的特征點(diǎn),必須通過(guò)繪制草圖來(lái)表明各個(gè)地物碎部點(diǎn)的屬性及相互關(guān)系,測(cè)量坎子時(shí),要量取坎子比高,坎下也要進(jìn)行地形點(diǎn)采集。當(dāng)一個(gè)測(cè)區(qū)完成后,如果有必要可把數(shù)據(jù)備份。

(三)繪制內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

無(wú)論是工程進(jìn)程各階段的測(cè)量工作,還是不同工程的測(cè)量工作,都需要根據(jù)誤差分析和測(cè)量平差理論選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量手段,并對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行處理和分析。

三、工程測(cè)量中的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于數(shù)字影像與攝影測(cè)量的基本原理,應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法。就攝影測(cè)量本身而言,從測(cè)繪的角度上來(lái)看數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量還是利用影像來(lái)進(jìn)行測(cè)繪的科學(xué)與技術(shù);而從信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)科學(xué)的角度來(lái)看,它是利用影像來(lái)重建三維表面模型的科學(xué)與技術(shù),也就是在“室內(nèi)”重建地形的三維表面模型,然后在模型上進(jìn)行測(cè)繪,從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),它與原來(lái)的攝影測(cè)量沒(méi)有區(qū)別。因而,在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中,整個(gè)的生產(chǎn)流程與作業(yè)方式,和傳統(tǒng)的攝影測(cè)量差別似乎不大,但是它給傳統(tǒng)的攝影測(cè)量帶來(lái)了重大的變革。

目前通過(guò)在空中利用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所獲得的數(shù)字影像,內(nèi)業(yè)使用專門的航測(cè)軟件處理,進(jìn)行的航空攝影測(cè)量是大面積、大比例尺地形測(cè)圖、地籍測(cè)量的重要手段與方法,在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行像對(duì)匹配,建立地面的數(shù)字模型,再通過(guò)專用的軟件來(lái)獲得數(shù)字地圖。該方法的特點(diǎn)是可將大量的外業(yè)測(cè)量工作移到室內(nèi)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(jié)的限制等優(yōu)點(diǎn)。特別適合于城市密集地區(qū)的大面積成圖。但是該方法的初期投入較大,如果一個(gè)測(cè)區(qū)較小,它的成本就顯得較高。但可以說(shuō)是今后數(shù)字測(cè)圖的一個(gè)重要發(fā)展方向,未來(lái)社會(huì)要求的是可以提供數(shù)字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產(chǎn)品。并且隨著全數(shù)字?jǐn)z影工作站的出現(xiàn),加上GPS技術(shù)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用,使得攝影測(cè)量向自動(dòng)化、數(shù)字化方向邁進(jìn)。

四、結(jié)語(yǔ)

隨著數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的提高,GIS技術(shù)的不斷成熟、GPS技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用,現(xiàn)代工程測(cè)量必將朝著測(cè)量數(shù)字工程化的方向發(fā)展。大力開(kāi)展數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用與研究將是測(cè)繪單位提升自身競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的首要任務(wù)。