浅谈数字化地形测量技术

【摘 要】本文介绍了大平板相对于小平板测图几个方面的优点，最后重点介绍了数字化测图的优势，并从图根控制、作业准备、劳动强度、图纸管理以及误差来源等几个方面加以论述，以供测绘人员参考和借鉴。

【关键词】数字化；地形测量；精度分析；误差

1引言

地形测量是研究小范围地面地物、地貌特点，并采取正射投影的方法，依地形图图式规定的符号，按一定比例绘在图纸上的过程。大比例尺地形测图经历了由小平板、大平板到目前的数字化3个阶段。随着计算机信息时代的发展，用计算机进行图纸的管理成为当今各

个行业的主流，因而，数字化成图已经成为地形测绘的重要方法，具有强大的生命力和广阔的发展前景。测绘地形图的基本工作是如何准确地测定地物特征及地貌特征的平面位置和高程，并根据这些特征点的位置和高程来描述地物及地貌，而特征点的位置和高程精度将直接影响到图纸的质量，也对图纸的使用带来一定的影响。因此，在考虑工作效率的同时，必须对影响图纸质量的各种误差进行分析研究。

地形测图的首级控制部分无论是小平板、大平板还是数字化都有着相同的施工过程，因而作业组织和最终结果都极为相似。在此不再赘述，下面着重对3种测图方法作简单的比较分析。

2小平板测图

小平板测图的方法有经纬仪配合小平板法和经纬仪配合半圆仪法2种。其最大的区别就是一种以经纬仪对中，另一种以平板仪对中。

2.1图根控制

由于小平板测图受视距的限制，首先必须在首级控制的基础上布设足够数量的图根点以满足测图的需要。

2.2测图前的准备

首先对小平板仪及其附件进行检定和校正，为了避免测图时的阳光反射刺眼，通常在图板上裱糊一张浅色薄纸，其次在聚酯薄膜上绘制坐标格网，最后展绘控制点。

2.3误差来源

（1）坐标格网误差：如果是人工绘制坐标格网，则有因为视差、经验、格网尺等因素的影响；如果采用计算机绘制坐标格网时，则受到绘图仪的分辨率、进纸等因素的影响，规定纵横向误差小于0.2mm，对角线误差小于0.3mm。

（2）控制点展绘误差：主要是比例尺精度、经验和尾数取舍等因素。

（3）仪器固定误差：主要包括视距常数误差、测斜仪结构误差、半圆仪刻划误差、比例尺刻划误差、标尺刻划误差等。

（4）仪器安放误差：主要是经纬仪或平板仪对点误差、定向误差、平板仪倾斜误差及仪器沉降误差等。

（5）外界环境误差：主要有大气折光、空气对流造成的成像不稳定误差；风力大造成标尺不稳的误差。

（6）施工过程中的误差：在施工过程中，人为因素是最主要的误差来源，如视距读数误差、立尺误差、经纬仪与平板仪位置改正误差等。

2.4保证图纸精度的方法和措施

（1）保证仪器处于正常的工作状态；

（2）提高坐标格网和控制点的展绘精度；

（3）仪器安放稳定、水平、精确对中、一点定向另一点检查；

（4）标尺应竖立在地形特征点上且尽量垂直和稳定；

（5）视距控制是地形测量中最主要的控制量，即使在外界条件较好的情况下，视距精度只有1/200～1/300，而外界条件较差或标尺不稳不竖直时只有1/100，因此测绘不同比例尺的地形图时，必须严格控制在规范规定的范围。

3大平板测图

大平板测图的图根控制、测图方法、误差来源等基本与小平板测图有很多相同之处，但这种方法比小平板测图有较大的优越性，主要表现在以下几个方面：

（1）设备组成更加合理，大平板仪能完全取代经纬仪，便于操作。

（2）人员组织结构合理，测站只须一人，提高了工作效率。

（3）避免了小平板测图的仪器与平板之间的间距改正误差。

（4）大平板仪比小平板仪重，仪器的稳定性好。因此，采用大平板测图法很快应用于地形测量工作中，尤其是进行大比例尺地形测图。

4数字化测图

随着计算机信息系统的不断完善，使地形测量技术有了跨越式的发展，采用数字化电子图进行管理和设计已经成为当今测量工作的主流。

数字化成图就是将地形要素数字化，形成相关的数据体，运用相关的软件进行处理，最终输出地形图。数字化成图从根本上改变了平板仪的生产和工作模式，通过全站仪直接测定各地形点的坐标，经过电子记录和数据传输，由计算机进行数据处理和编辑，最终形成完整的地形图。所以，数字化测图使地形测量工作产生一个质的飞跃，比平板测量具有更大的优越性。具体从以下几个方面进行分析。

4.1图根控制

由于使用全站仪测图，图根点的数量大为减少。在平坦或通视良好的情况下，首级控制点已基本能满足测图的需要，即使在隐蔽地区也可以做部分支站，精度完全满足要求。图根点的布设也不必过分考虑图边图根点的共用和均匀程度。

4.2前期准备工作进一步简化

数字化测图法省去了很多平板仪测图的前期工作，如图纸的裱糊、坐标格网的绘制、控制点的展绘等。

4.3外业劳动强度大大降低

减轻作业队员的仪器运输负荷，避免了绘图人员因观测、刺点、连线的长期弯腰工作，从而减少了劳动强度。

4.4减少了内业工作量

数字化测图省去了内业图纸的整饰、接边、清绘等工作，修改更为简便。

4.5图纸管理十分方便

数字化纸图在管理方面的便利之处就是可以随意提取任意区域进行图纸输出；对地形图发生变化的区域可以进行局部修改，使纸图更新速度加快；可以在计算机上直接进行各类工程设计；可以通过不同的图层进行综合利用，适应不同的工程需求；可以通过提取相关数据进行计算。

5数字化测图的精度分析

目前，全站仪（以TOPCON220为例）可以预置棱镜常数、测距加常数、乘常数、气温、气压等，以上内容可以由仪器自动改正，同时全站仪的自动补偿系统能对X、Y方向进行自动补偿改正，因此地形点的误差对仪器对中误差、定向误差、照准误差、外界因素来说，这些误差对全站仪来说几乎很小，而棱镜的竖立偏差则是影响点位精度的主要误差来源，因此对棱镜的竖立误差进行简要的分析。棱镜杆上圆气泡不居中所产生的偏心距是多少呢？

通常圆气泡的球面半径在0.5～2m，以圆气泡最小的球面半径0.5m计算，若气泡偏离圆心1mm，所产生的角度值为ρ″#500，若测量地形点时棱镜高为2m，则偏心距为4mm，这是平板仪所不能达到的精度，点位完全可以作为临时图根点使用。由于全站仪具备自动记录与计算机直接进行数据通讯的功能，杜绝了记录和展点的错误，在编辑过程中，因微机操作人员亲临野外现场作业，编辑速度快，错误率大大降低。微机自动成图使线条粗细均匀，图面美观清晰，其精度也是平板仪测图无法达到的。

6结束语

由以上分析不难看出，大平板优于小平板，数字化则表现最为先进。随着科学技术的不断发展和测绘软件的不断完善，三维地图将更加直观地反映地形特征，因此，数字化成图是今后地形测量的发展方向。

参考文献：

[1]洪立波，蒋达善，顾孝烈，等.CJJ8-99城市测量规范[S].北京：中华人民共和国建设部，1999：89.