浅谈野外数字化测图在航道测量中的应用

摘要：多年来，航道工程图的野外测量一直沿用平板仪作业方法。这种方法野外时间长、工作量大、精度低、成本高，对工程进度、工程质量以及经济效益等都有不同程度的影响。目前，数字化测图已广泛应用于各个测绘领域，我省航道系统也在逐步推广使用。它具有精度高、时间短、操作简便易学等优点，简化了传统的作业方法，大大缩短了作业时间，减少了野外劳动强度，对于提高作业速度和成果精度具有广泛的应用前景。

关键词：野外数字化测图在航道测量应用

中图分类号：G353.11文献标识码：A 文章编号：

1.野外数据采集包括两个阶段，即图根控制测量和地形特征点（碎部点）采集

1.1图根控制测量

图根控制测量的目的是在高级地形控制测量的基础上再加密一些直接供测图使用的控制点，以满足用于测绘地物地貌的测站点的需要。

由于采用全站仪，测站点到特征点的距离即使在500米以内也能保证测量精度。一般以在500米以内能测到碎部点为原则，选择通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些（相对白纸测图时的密度）。控制测量主要使用导线测量，观测结果（方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等）自动或手工输入电子手簿，采用平差软件进行平差计算，各项限差应在允许范围之内，如有不符合要求的情况，应进行补测或重测。

1.2碎部点采集

全站仪由于具有自动记录功能，野外采集数据的速度较快。测量人员根据事先的分工，各负其职。数字测图要求测定所有碎部点的坐标及记录碎部点的绘图信息，并记录在全站仪的内存中，而后传输到计算机，并利用计算机辅助成图。但在野外数据采集中，若用全站仪测定所有的碎部点，不仅工作量大，而且根据实际地形无法直接测定。因而，必须灵活运用“测、算法”结合，测定碎部点的坐标。

2.数字化测图技术的特点

2.1劳动强度小，自动化程度高。外业采集的数据可以自动记录于电子手簿中，避免了传统测图繁琐的记簿、计算、检核，大大提高了劳动效率电子手簿中的数据可以通过电缆直接向计算机传输，在室内通过计算机键盘和鼠标的简单操作，即可完成图形编辑，大大减少了外业工作时间。

2.2精度高。传统的测图，地物点平面位置的误差主要受解析图根点的展给误差和测定误差、测定地物点的视距误差、方向误差等影响。测量数据作为电子数据格式可以自动传输、记录、存储、处理和成图，在全过程中原始数据的精度毫无损失，不存在传统测图中的视距误差、方向误差、展点误差，很好地反映了外业测量的高精度，获得高精度的测量成果。

2.3信息量大。数字地图包含的信息量几乎不受“测图比例尺”的限制，甚至可以没有“测图比例尺”的概念。数据可分层存放，使地面信息的存放几乎不受限制。比如将房屋、道路、水系、电力线、地下管线、植被、地貌等存于不同的层中，通过关闭层、打开层等操作来提取相关信息，便可方便地得到所需测区内的地籍图。在数字地籍图的基础上，可以综合相关内容补充加工成不同用户所需要的城市规划图、城市建设用图、房地产图以及各种管理的用图和工程用图等。

2.4信息存贮、传递方便。数字信息可以通过磁盘、光盘以计算机文件的形式保存或传递，还可以通过电缆或计算机互联网传输。在数据的存贮、传递方面优势是传统测图无法比拟的。

2.5便于成果更新。数字化测图的成果是以点的定位信息和绘图信息存入计算机的，当实地有变化时，只需输入变化信息的坐标、代码，经过编辑处理，很快便可以得到更新的图，从而可以确保地面的可靠性和现势性。

3.GPSRTK技术在内河航道测量的特点

3.1GPSRTK作业有着极高的精度，观测速度较快，非常适合于大规模的水下地形测量及两岸地形测量等。

3.2GPSRTK测量可以大大提高成果质量。它不受人为因素的影响，整个作业过程由电脑控制，自动记录、自动数据预处理。

3.3GPSRTK技术自动化程度高，可以极大地降低劳动作业强度，减少工作量，提高作业效率。

3.4在测量中，可以直接运用GPSRTK技术进行水深测量、地形测量、低等级控制测量等。

3.5由于内河水位落差较大，航行基准面（绘图水位）亦随航道变化，要准确测定测时瞬时水位和求算水深改正数传统方法必须布设足够的水位观测站。由于RTK可以实时测量水位，不需要再进行水位观测。

3.6减少波浪和船倾斜引起的测深误差。由于GPS天线和换能器装在一根杆上，天线到换能器的距离固定，相当于换能器的高程能实时测定，换能器的上下移动不会改变经水深换算的到的河底高程。

3.两种测图方法的精度比较

野外大比例尺数字化测图的全过程几乎都是用解析法进行的。虽然最后成果仍表现为图解的线划图，但与传统的平板仪测图相比，有着本质的差别。数字化测图不仅在效率上有很大提高，而且大大减轻了野外的劳动强度，更为突出的是地形图数学精度的提高。现对平板仪测图与野外数字化测图测站点、地物点的平面位置及高程精度进行分析比较。

3.1 平板仪测图

(1)以1∶1000比例尺为例，平板仪测图地物点、测站点的平面位置主要取决于测站、视距、描绘方向、刺点等方面的误差来源：?

①测站点误差：±0.18mm；

②视距误差：±0.2mm；

③描绘方向误差：±0.1mm；

④刺点误差：±0.14mm。

根据以上误差来源，按照公式计算求得地物点的平面位置中误差为±0.32mm。

(2)平板仪高程精度主要取决于测量高程时的测量误差，主要有：

①视距误差：±0.2mm(当视距为100m时)；

②垂直角观测误差：±1′；

③仪器高觇标高的量测误差：±0.01m。

在不考虑起始点高程误差的情况下，根据公式可求得各高程点的中误差为±0.04m。

3.2 数字化测图

(1)由于红外测距仪和全站仪等高精度仪器的逐步应用，使外业的所有测站点、地物点全部采用经纬仪导线方法完成。在已知等级点的控制下，只要布设两级导线即可满足测图的要求。假如各级导线都采用直线等边附合导线的形式施测，根据有关规范和实际作业中的最不利情况，按点位中误差估算公式计算出测站点的点位中误差为±0.03mm。

(2)地物点的平面位置野外测量方法有极坐标法、导线法、对称点法，而在实际工作中采用极坐标法测设地物点比较方便，一般是将经纬仪(全站仪)设置于测站点A上，对置于地物点上的楼镜进行水平角和距离的测定，

水平角观测一测回，故其测角中误差为5″，而测距误差由于棱镜比中杆的半径约大2cm左右，故使对中杆靠紧垂直地物点(房角、电杆等)位置的误差一般可达1.5～2cm，若考虑其他测距误差，则可取0.02m。以边长100m计算，根据计算公式可得出地物点的平面位置中误差为±0.02mm。

(3)高程点的测定和地物点的测定方法完全一样，垂直角只观测半测回。以距离100m为例，根据公式求出高程站点、地物点的高程测量中误差为±0.02m，按规范要求1∶1000测图时，高程注记点的中误差一般地原为±0.05m。另外，等高线(等深线)的高程精度，实际是数字高程横型插求点的高程中误差。一般认为影响数字高程模型主要因素有：地形类别、内插方法、采样点密度和采样方法、粗差剔除程度等4个方面。通过试验，其等高线精度通常可以达到±0.3～±0.4m，可以满足1∶1000测图时的高程精度，即满足1/2～1/3基本等高距的要求。

4.结束语

野外大比例尺数字化测图对航道管理、养护、航道工程是最有效的手段，它不仅精度高、成图周期短，而且大大提高了工作效率和经济效益。数字化测图必将取代传统的测绘方式，为航道建设提供更优质的服务。

参考文献：

1.杨铁利;;数字化测图技术进步与产品验收[A];中国地理信息系统协会第八届年会论文集[C];2004年

2.项鑫;王艳利;;全野外数字化测图精度探讨[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集（上册）[C];2004年