1、浅析数字测图的野外数据采集 摘要：系统介绍了数字化测图的野外数据采集方式，并通过对各种采集方式的比较，分析了各自的特点，提出了数字测图野外数据采集的发展方向。 关键词：数字化测图；测记法；测绘法； GPS-RTK 采集 On the digital mapping of the field data collectionZhu TangYongDing YuanfengHu Gang Abstract: The system introduces digital mapping of the field data collection methods, and through the comp
2、arison of various collection methods, analysis of the characteristics of their proposed field of digital mapping data acquisition developmethod; GPS-RTK acquisition 一、引言 随着科学技术的进步和计算机技术的迅猛发展，以及全站仪、 GPS-RTK技术等先进测量仪器和技术的广泛应用，地形测量开始向自动化和数字化方向发展，数字化测图技术应运而生。目前数字化测图技术正日益成为测绘行业的应用主流。从传统的模拟白纸测图法的经纬仪、电子测距仪采
3、集，到数字化测图的全 站仪、 GPS 采集，以至于航空摄影的空中采集，野外测图的数据采集方式发生了极大的转变。 我局从九十年代起便开始了数字化测图方面测量技术的研究和应用，相继引进了全站仪、天宝 GPS等多种测量仪器，以及清华山维公司的电子平板系统测图系统，现已形成较为成熟的数字化测图的测量作业体系，取得了较好的经济和社会效益。通过这些年的工作实践，已在数字测图野外数据采集方面积累了丰富的实践经验，现通过以下一些介绍，阐述对数字测图野外数据采集方面的一些认识。 二、数字化测图概述 数字化技术是信息时代的基 础运用平台，是实现信息采集、存贮、处理、传输和再现的关键。数字化测图就是将采集的各种有关
4、地物和地貌信息转化为数字形式 ,通过数据接口传输给计算机进行处理 ,得到各式各样的电子地图 ,需要时由电子计算机的图形输出设备 (如显示器、打印机、绘图仪 )绘出地形图或各种专题地图。其主要的作业过程由四大部分组成：数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出。图 2-1是数字化测图系统的过程工作框图。 图 2-1 数字测图系统工作过程框图 数字化测图相较于传统的白纸测图，有无可比拟的优势。传统测图的数据采集方式是直接利用 白纸借助经纬仪、测距仪、地形标尺在野外现场采集，精度低，速度慢。数字化测图实现了无纸化作业，数据的采集、处理、传输、存贮，都是通过数字化形式进行。测量生成的地形图精度较高，没有图
5、纸的变形影响，更新快捷，便于管理、远程传输和应用。而且对于大比例尺的地形图还可以实现无级缩放，实现一图多用。如一幅 1： 500 的地形图，可以缩编成 1:1000， 1:2000，甚至更小比例尺的地形图。 三、野外数据的采集方法 野外数据采集就是采集供绘图用的定位信息和绘图信息，是数字测图的一项重要工作。进行数字测图野外 数据采集时，依据数据采集的硬件、软件以及作业方法的不同，野外数据的采集方式主要分为以下三种类型：基于全站仪的采集、 GPS-RTK 采集、航空摄影测量采集。 1、基于全站仪的采集 全站仪是数字化测图中常用的外业数据采集设备。它广泛应用在工程测量、地籍测量、管线测量、变形监测
6、等测量的方方面面。到目前为止，全站仪的数据采集方式主要有两种模式：野外数字测记模式和内外业一体化作业模式。 野外数字测记模式，即常说的 “ 测记法 ” ，其基本作业程序是，使用全站仪野外采集碎部点信息，同时现场绘制地物属 性草图，室内对照草图编辑成图。这是最早的数字测图野外数据采集方法。但到现在，此种采集方法仍被广泛应用在数字测图领域。其特点在于，野外的测点采集和成图是分开进行的。进行野外测量时，只需实时记录地物点的点位信息，其实测点的拓扑关系信息则记录在草图中。在内业成图中，才录入点位的相互关系成图。具体流程见图 2-2。这种采集方法的优点在于外业较为简单，容易组织施测，缺点是内业工作量较大
7、，要花费较多时间，而且当外业出现漏测、测错现象时，现场不容易发现。有时需再次到现场补测。 图 2-2 全站仪 “ 测记法 ” 成图的流程示 意图 内外业一体化作业模式，即 “ 测绘法 ” ，就是指在野外利用电子平板实时展绘碎部点的作业方法。内外业一体化具有 “ 所显即所测，实时成图 ”这一突出特点，可以在观测碎部点之后，现场对照地形地物输入图形成图。我局目前外业测图广泛采用的电子平板就属于此种作业模式。它是由 Leica TC702或 TC802全站仪和装有清华三维 EPSW电子平板的便携式电脑通过数据传输电缆连接而成。测区内的控制点预先输至电子平板软件。在测站，测量员实时对全站仪采集的碎部点
8、数据赋予各种地物地貌属性，实时成图，同时进行各种注记标注以及等 高线生成等。室内，只需进行图外整饰，即可输出符合规定格式的图形文件、数据库文件或打印输出各种图件 ,具体流程见图 2-3。采用内外业一体化作业模式，真正实现了外业 “ 测 ” 与 “ 绘 ”的统一，提高了测图效率。另外对于某些地物特征点，可以通过点位间的拓扑关系直接绘出，更能提高测图的主动性。 图 2-3 全站仪 “ 测绘法 ” 成图的流程示意图 2、 GPS-RTK 采集 实时动态（ Real Time KinematicRTK ）测量系统，是借助于 GPS 技术和数据传输技术相结合而构成的组合系统。它是以载波相位 观测量为根据
9、的实时差分 GPS 测量技术，是 GPS 测量技术发展的一个新的突破。 RTK 技术的基本原理是 ,在基准站上安置一台 GPS 接收机，对空中所有可见的 GPS 卫星进行连续的观测，并将其获得的载波相位观测值和站点坐标，通过无线电传输设备，实时发送给周围流动站。周围流动站数据处理模块使用动态差分定位的方式确 定出流动站相对应基准站的位置，然后根据基准站的坐标求的自己的瞬时绝对位置，具体作业方式见图 2-4。 图 2-4RTK 作业示意图 利用 RTK技术可以在基准站周围 15公里范围内达到厘米级的 定位精度。因此，除了高精度的控制测量仍采用 GPS 静态相对定位技术外， RTK 技术可以用于地
10、形测图中的图根测量、地籍测量中的控制测量等。在空旷地区的数字化测图中，利用 RTK的方式，可以直接进行碎部点的采集，不需要建立图根控制点，可以大大节省作业时间，提高测图效率。 GPS-RTK 现在的最新发展是网络 RTK，也称多参考站 RTK，是近年来在常规 RTK、计算机技术、通讯网络技术的基础上发展起来的一种实时动态定位新技术。 CORS 系统是网络 RTK 技术的基础设施，它由参考站网、数据处理中心、数据通信链路和用户部分 组成。一个参考站网可以包括若干个参考站，每个参考站上配备有 GNSS 接收机、数据通讯设备等。网络 RTK 无需架设参考站，省去了野外工作中的值守人员和架设参考站的时
11、间，降低了作业成本，提高了生产效率。利用网络 RTK 技术进行测量，可以避免常规 RTK随着作业距离的增大精度衰减的缺点，扩大了作业半径，在网络覆盖范围内能够得到均匀的精度。比如，江苏就已建成了覆盖全省的网络 RTK 系统 JSCORS 。在全省范围内进行测图，就可以进行无参考站的高精度野外数据采集。 3、航空摄影测量采集 摄影测量与遥感是对 非接触传感器系统获得的影像及其数字表达进行记录、量测和解译，从而获得自然物体和环境的可靠信息的一门工艺、科学和技术。摄影测量的野外数据采集就是通过航摄飞机、无人飞机等载体对作业区域按既定的计划进行航空摄影获取该区域的航空相片的过程。利用航空摄影进行数字化
12、测图，可将大量的外业工作转向了内业处理，主要包括：资料准备、空三测量、像对定向、立体测图、外业调绘与补测、图形编辑与接边、质量检查、数据整理与提交等环节。 航空摄影测量野外数据采集可大大减轻外业测绘的劳动强度，缩短成图周期，提高生产效率；可利用软件 直接编绘各种专题图和系列图，并且编图过程中数学精度不会损失；航测生成的数字化产品精度均匀，整体精度较高，特别对于地形复杂或隐蔽性较强地区更容易保证成图精度。 三、各种采集方式的分析比较 全站仪的野外数字 “ 测记法 ” 适宜在地物地貌较简单区域的数字化测图，这样每一个跑尺员也就负责他所对应区域的数据采集和草图绘制，施测也就很简单高效，内业数据处理也
13、很方便。而对于有大片房屋、居民地等环境复杂的大比例尺测图，利用全站仪电子平板的 “ 测绘法 ” 作业模式，就克服了 “ 测记法 ” 的地物关系容易记录不清，发生漏测概 率较大，描绘不规则地物、地貌时欠准确，内业处理麻烦的缺点。 “ 测绘法 ” 可以同步实时成图，所有地物地貌一目了然，不会测漏，测图效率较测记法提高 30%左右。外业结束后，内业稍加整饰就可输出成图。 RTK 方式数据采集由于其精度高、速度快、实施方便、不受地物地貌通视情况限制，在目前的数字化测图野外数据采集中，其应用的范围和领域最为广泛。这种采集方式较适宜在天空少遮挡的地带进行。在树林、居民地密集的地方，由于卫星遮挡，其应用起来
14、有一定的限制。另外 RTK方式的这种数据采集目前在内外业同步上还不及全站仪 “ 测绘法 ” 。当前 RTK电子手簿还主要偏重于数据的输入、显示，在人机交互和与成图软件的结合方面还有待提高。 如果说数字化测图野外数据的全站仪采集和 GPS-RTK 方式采集是陆基，直接接触的采集方式的话，那么航空摄影测量则是一种空基，非接触的采集方式。利用航空摄影测量进行野外航摄数据，采集相较于全站仪和 RTK方式，时效性更强、所能获取的野外数据信息更加充实，对地图细节的描述也更加细致。这种成图方式基本适合各种比例尺的数字化测图。不过，这种成图方式对先期仪器设备、处理软件的投入要求较高，以及在经济性上的考虑，目前
15、主 要还是适用于中小比例尺的大面积数字化测图，如 1:10000或更小。当然在某些特殊情况下，特别是那些人工不易到达的区域，如高山深谷、戈壁沼泽地区，这种数据采集方式就显得尤为必要。 四、结束语 目前，得到广泛应用的数字化测图野外数据的采集方式还主要是全站仪和 GPS-RTK采集，以及两种采集方式的联合运用。不过，未来随着技术的进一步完善，以及成本的降低，摄影测量采集将具有更加广泛的应用前景，也代表了数字测图野外数据采集的发展方向。 参考文献 1、蒋辉 . 数字化成图技术及应用 .自编 .2004 2、朱爱民 ,郭宗河 ,郑进凤等 .土木工程测量 M.北京 :机械工业出版社 ,2005 3、丘穗军 .大比例尺数字测图概述 J.西部探矿工程 ,2003(5) 作者简介： 朱堂勇 (1982- ) 男 江苏盐城人 助理工程师 学士 主要从事河道测量、水文勘测方面的工作 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
