工程测绘数字化系统的应用与实现

摘要：数字化测绘技术具有测图精确、图形编辑方便、工作量小等优势，在工程测量中被广泛应用。本分分析了数字化测绘技术的特点，并介绍了其在工程测绘中的应用。

关键词：工程测绘；数字化；RTK

一． 引言

随着测绘仪器、计算机硬件及数字化测图软件的普遍应用和快速发展，测绘数字化系统被广泛运用于测绘生产及水利水电工程中去，逐渐代替人工模拟测图技术，成为地形测图主要方法。测绘是维护社会可持续发展的重要工具，通过测绘得到的数据是国家重要的战略信息和基础性信息，测绘工作同时也是促进社会发展的关键，随着现代化信息技术的不断发展，测绘技术也应该将数字化的地理空间系统作为主体，建立一套完善的科学的测绘公共服务体系，使测绘的服务水平和保障能力不断提高，为全面建设小康社会、构建和谐社会提供及时、可靠、实用的测绘保障。 数字化测图技术加大了测绘行业的现代化数字化进程，将工程测绘由过去的绘于纸上的测绘图阶段推动至方便处理、传输和共享的数字信息化阶段。数字测绘图是由数据输入、处理和输出三个主要部分构成， 通过计算机硬件和软件进行地形空间数据的处理，进而得到的数字地图。

随着计算机的普遍应用和电子信息技术的快速发展，以GPS为核心的新测绘技术被广泛应用，新的测量仪器和测绘技术推动着测量技术向着自动化、信息化、精密化和智能化的方向发展，特别是将全球定位系统GPS、地理信息技术GIS、遥感RS结合集成的3S技术，更是为空间地理观测提供了更全面、更理想、更现代化的获取数据的测量手段。3S技术将三种技术结合起来，相互取长补短，由GPS和RS为GIS提供空间定位和区域信息，再由GIS进行空间分析以提取有用的信息进行综合集成，为决策提供科学依据。

二． 数字化测绘技术及其特点

1. 传统测图法的弊端

点、线、面是所有图形的基本构成元素，其中点是图形构成的最基本要素，因此图形测量是以对点的测量作为基本工作，进行准确的点位测定，并将一组有序点连成线，再将线围成面，最后用特殊符号和标注来表示的过程。传统的测图是使用经纬仪、平板仪和水平仪这些测量仪器测量点的坐标、高程等，再经绘图员手工计算三维坐标并展绘于图纸上，绘图员再依据司尺员提供的信息将地物通过图式符号描绘出来。可见，这种传统的测图方式具有野外工作量庞大、内部编辑工作繁多和出错率较高的弊端，不利于测绘工作的快速精确进行。

2. 数字化测图技术的特点

数字化的测图技术是一种全解析的计算机辅助出图的方法，相比传统的测图技术，具有高效率、高精度等优势，是地形测绘技术发展的大势所趋。数字化测绘技术不仅是科学发展的需求，也是建立现代化科学管理系统的需要，有如下特点：随着计算机技术的不断发展和电子技术的不断完善，以GPS为核心的测绘技术飞速发展，为测绘工作提供了新的方法、技术和仪器。尤其是3S技术的集成和结合，成为了空间对地进行观测的重要手段，使人们可以使用信息化的手段，对与空间分布相关和地理信息相关的信息和数据进行采集、更新、应用、获取、传播、测量、现实、管理和存储。并将上述手段作为构建空间信息系统的基础，使计算机可以便捷的对区域发展进行规划，实现对国土治理。环境检测、灾害预报、城市规划、房地产管理和市政管理的高效管理，实现资源的优化配置。3S技术指的是将全球定位系统、遥感技术、地理信息系统三者结合，遥感技术为社会生产、政府管理和科学研究提供了先进的测绘手段、思维工具和描述语言。通过3S技术的结合使用，使全球定位系统、遥感技术、地理信息系统形成相互促进、取长补短的框架体系，使用遥感技术和全球地位系统，为地理信息系统提供区域的地理信息和空间定位，地理信息系统通过对相关的空间进行分析，在遥感技术和全球定位系统提供的数据中提取有效的信息，再进行集成式管理，为科学的决策提供有效的依据。

（1） 自动化程度高

数字测图通过计算机软进行的自动计算、识别、连接及调用图式和符号等一系列自动处理绘出的地形图，不仅精确美观，而且绘制中出错的概率也非常小。数字测图可以自动提取测量信息，如距离、坐标和面积等。

（2） 测图精度高

数字化测图具有精度高的优点，距离300m内物点测定误差约为±2mm，地形点高差约为±18mm。电子格式的测量数据还可自动记录、存储、传输、处理并成图，没有传统测图的视觉、方向、展点的误差，全程中对原始数据的精确度毫无影响。

（3） 图形属性信息丰富

数字测图要求不仅对点的坐标进行测定，还要明确所测点的属性，当场记录该点的编码及连接信息，这样在显示成图时，只要利用编码，便可从图式符号库中调出对应的测绘图。可见，数字测图所采用的包括点的定位、连接和属性信息在内的丰富的图形信息可便于检索。

数字化的测图成果是通过分层的方式进行存放，没有图面负载量限制，对于测图成果的加工利用较为方便。

三． 工程测绘数字化系统的应用

工程测量的对象主要是城市大比例尺地形图、交通网络图、带状地形图、地籍图和地下管线图等，野外测绘工作在所难免，因此如何降低野外工作量、提高工作效率成为数字化测绘技术解决的重要问题。RTK（Real-time kinematic）即实时动态定位，是一种常用的以载波相位观测值为依据的GPS测量法，它可以在野外得到实时的厘米级的精确定位数据，在工程数字测量中被广泛应用。

1. 快速静态定位模式

RTK的两种定位模式分别是快速静态定位和动态定位。快速静态定位模式是GPS接收机在流动站进行静止观测的定位模式，在快速静止观测中，GPS接收机同步接收基准站及卫星的观测数据，并对整周未知数及用户站三维坐标进行实时解算，当结算结果趋于稳定且满足设计精度要求时，即可停止实时观测。采用RTK快速静态测量法可以克服常规测量法受到客观因素制约的局限性，并且其效率很高，单点定位仅需5-10min，一般应用于控制测量中。

2. 动态定位模式

动态定位测量之前需做数分钟的初始化观测工作，之后便通过流动站依据预定采样间隔进行自动观测，连同基准站同步观测到的数据，确定采样点实时空间位置，其定位精度已达到毫米级。动态定位模式被广泛应用于水利工程的勘测阶段，用于进行地形测绘、横断面及纵断面测量、导线测量和中桩测量等工作。与常规测量仪器相比，有着精度高、无需透视等优点，仅需测量2-4s，其精度便可达1-2cm。

以测绘档案管理系统为例，测绘档案资料是测绘工作者辛苦工作的结果，对国家的建设、规划和管理有着密切的作用，是我国社会主义现代化事业不断发展的基础。随着测绘事业的不断发展，测绘档案的数量也不断发展，该系统主要由以下几个系统组成：光盘档案管理系统、航测管理系统和地图制印系统。光盘档案管理系统可以在管理科研类、综合类和测量类的档案之中应用，提高对大地测量类档案资料的管理效率。地图制印系统可以在地图档案的管理之中使用，促进信息化的测绘档案管理的发展。通过三种系统的结合使用，建立以局域网为基础的测绘档案信息管理系统平台，同时完善平台之中各个子系统的功能。

四． 结束语

现代测绘技术很好地克服了传统手工测绘的一些弊端，朝着自动化、数字化的方向发展，成为工程测图的主流方法。然而，新的测绘技术依然在成图系统统一标准、图形数据结构、GIS接口等方面存在一系列待解决的问题，这就要求广大测绘人员继续努力，推动测绘事业更好地发展。

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