城市大比例尺数字化地形测量研究

摘要：研究城市大比例尺地形图测绘的主要原理及步骤，包括：编写技术设计方案，测区基本控制测量和图根控制测量，外业地形图测绘，地形图绘制及数据入库，质量控制等。同时对城市连续运行卫星定位测量综合服务系统（GZCORS）应用作了介绍。

关键词：城市，大比例尺地形图，数字测图，GZCORS

ABSTRACT：The research of urban large scale topographic map surveying and mapping of the main principles and steps, including: write technical design scheme and the measured area basic control surveying and mapping control survey, field topographic map surveying and mapping, topographic map drawing and data warehousing, quality control, etc. At the same time to the city continuous satellite positioning measurement comprehensive service system (GZCORS) is introduced.

Keywords: urban, large-scale topographic maps, digital mapping, GZCOR

中图分类号：O353.5 文献标识码：A文章编号：

0绪论

目前，许多城市采用比较精确、详尽地反映地表面的物体和现象的大比例尺地形图测量成果用于城市建设的规划设计、施工和经营管理等。传统的平板仪测图和经纬仪（或测距经纬仪）测图（白纸测图）已被数字测图(DSM)所代替，DSM系统最核心的部分为计算机，是一种全解析机助测图的方法，基本思想是将各种各类采集到的相关地物和地貌信息转化为数字的形式，再通过数据接口传输给计算机并进行处理，从而得到详尽的电子地图信息，需要时便可以由电子计算机的图形输出设备(如显示器、绘图仪等)将地形图或各种专题地图绘制出来。数字测图的方法有许多种，下面介绍其中四种。

1方法介绍

1.1全站仪数字测图

安置一次全站仪（全站型电子速测仪）仪器就可完成该测站上全部测量工作，将人工光学测微读数代之以自动记录和显示读数，使操作简单化，且可避免读数误差的产生。使野外数据的采集方法发生了根本性的变化，全站仪数字测图的作业效率比常规平板仪测图有很大提高，满足GIS快速获取城市数据的需要，已经成为面向城市GIS数字制图和地形图更新的最主要方式之一。

1.2 地形图数字化加全站仪

大部分城市规划设计部门的规划与设计工作中都已经广泛使用计算机，这就要求提供基础数据的地形图必须具备数字化的功能。全面数字化更新所需的经费相当地大，考虑到有些城市原有的资料和经济情况，采用旧的地形图数字化加全站仪局部更新的方法来实现此类城市的大比例尺地形图数字化更新是较为经济快捷合理可行的方法之一。

1.3摄影测量数字测图

摄影测量（photogrammetry）是通过影像研究信息的获取、处理、提取和成果表达的一门信息科学，它在较大范围和大、中比例尺测图时是一种十分好的数字测图方法。不仅可以获得数字线划图和数字目标的模型数据，还能十分方便地将数字地面模型和数字正射影像图一并获取。GPS技术的快速发展，可以快速、高质量地测定大量像控点3维坐标，也使得航空摄影更加具有针对性。GPS导航系统可以将摄影中心的精确位置自动记录并通过后处理内插出，并将它们纳入后续的空中三角测量平差中，大大减少对像控点的数量。若需快速获取、更新GIS数据，摄影测量数字测图是一非常有效的方法。

1.4 地面三维激光扫描系统

三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。三维已经逐渐的代替二维。三维激光扫描技术主要是通过高速的激光扫描测量，将被扫描对象表面的三维坐标数据大面积大密度数据、高分辨率、信息量丰富地获取，真实地反映现实环境。通过将采集到的数据进行预处理，提取地物特征点绘制地物和生成等高线等操作即可实现精细化测绘。此种测绘方法降低了测量工作的劳动强度，提高了工作效率，同时可以一定程度的减少测绘投入费用，特别是在地形复杂或较为危险的区域有其巨大的优势。

2施测步骤

完整的城市大比例尺数字地形测绘在实际施测过程中，可分为以下几个步骤：

2.1编写测图作业计划

在测图之前，拟订详细完备的作业计划，以保证测量工作在技术上合理、可靠，在经济上节省人力、物力，有计划、有步骤、目的性明确地开展工作。主要内容有：任务概述，测区情况，已有资料及其分析，技术方案的设计，组织与劳动计划，仪器配备及供应计划，财务预算，检查验收计算及安全措施等。

2.2测区控制测量与图根控制测量

近几年来，全国各主要城市如雨后春笋般的建立了长期连续运行参考站CORS系统，和当地精化大地水准面进行了安全无缝结合，实现了快速获取点位三维坐标。且和原来城市高等级平面、水准点联测，通过相关验收。测试也表明CORS的建设技术稳定、可靠。在此采集点位数据成果基础上，常规动态RTK技术和随着出现的基于GPRS单基站RTK技术（作业半径增加）也相继得到充分应用。故在测绘项目进行控制测量时，完全可以用具备全动态、全覆盖、实时三维高精度的测量能力的城市CORS技术获得平面、高程控制成果，代替传统的静态GPS、一级导线、四等水准测量技术完成控制测量和图根控制测量工作。建立测区基本控制网时也可以利用原有高等级控制导线点，但使用时要作必要的边长及角度检核，可以利用CORS进行点位检核。经检核合格后方可以投入生产。在村庄房屋密集区可按照三级控制点要求布设RTK，其他平坦、房屋稀疏地区按照一级RTK图根控制点要求布设。

采用CORS RTK测量的控制点需要进行质量检验，提交重复测量、边长检测、高差检测、方位角检测资料，须进行不少于总数10％数量的重复测量，重复测量与上个时段测量的平面较差≤±5cm，高程较差≤±8cm。图根控制点高程可在CORS RTK测量过程中平面和高程同时获得。CORS RTK测量得到大地经纬度和大地高，经由城市似大地水准面精化格网模型和计算软件，计算得到点到正常高的高程异常，并将大地高转换成当地所需高程。为检核高程观测、转换精度，RTK 对点间进行高差检核。RTK 点高差与全站仪观测三角高程较差≤±0.4×S（S 为检测点间距，单位为Km）。在实际检查中发现CORS RTK测量与部份二、三级导线存在系统差，在使用前必须对原有导线控制点进行检核，并提供检测资料，检查合格的方可使用。利用CORS-RTK布设的控制点只能布设图根二级导线。因地形限制图根导线无法附合时，可布设不多于四条边、长度不超过规定长度的 1/2、最大边长不超过规定平均边长2倍的支导线。

2.3外业地形图测绘

大比例尺数字测图野外数据采集按碎部点测量方法，分为全站仪测量方法和GPS RTK测量方法。主要采用全站仪测量方法，在控制点、加密的图根点或测站点上架设全站仪，全站仪经定向后，观测碎部点上放置的棱镜，得到方向、竖直角（或天顶距）和距离等观测值，记录在电子手簿或全站仪内存；或者是由记录器程序计算碎部点的坐标和高程，记入电子手簿或全站仪内存。如果观测条件可能，也可以采用GPS RTK测定碎部点，将直接得到碎部点的坐标和高程。