数字化成图的技术应用

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摘要：大比例尺数字化测图是近几年随着电子计算机、地面测量仪器、数字测图软件和GIS技术的应用而迅速发展起来的全新内容，广泛用于测绘生产、土地管理、城市规划等部门，并成为测绘技术变革的重要标志。数字化成图是对成图对象信息的获取、加工、传输、系统分析、图形显示与存储的技术手段和方法。其主要生产过程为数据采集、数据处理、图形编辑和图形输出。随着“数字地球”理论的逐步成熟,数字化成图技术将突飞猛进地发展。

关键词：大比例尺 数字化测图，数字化测图系统

中图分类号：P231.5 文献标识码：A 文章编号：

一、 数字化成图方法

目前在我国，获得数字地图的主要方法有三种：原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。但不管哪种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。

1.1 航测数字化

较之常规的（或传统的）数字化产品的生产办法，航测数字化成图具有如下优点：

(1)大大减轻了外业测绘的劳动强度，缩短了成图周期，提高了劳动生产率，降低了测绘成本；

(2)可利用软件直接编绘系列图和各种专题图，编图精度高。

(3)航测数字化产品精度均匀，整体精度高；对于地形复杂或隐蔽性较强的地区更容易保证成图精度。

图1.1为航测数字化成图的作业流程图。

图 1.1航测数字化成图的作业流程图

1.2 原有地形图的数字化

传统的地形图是空间信息的直观描述，是运用坐标位置、符号和注记，以图解的形式表达地面的形状大小与高低起伏。图解图形必须转换成数字信息，才能被计算机所接受、处理。为充分利用现有的大比例尺地形图，必须采用地形图数字化的方法，将纸上地形图转化为数字地形图（数字地型信息）。

对于以前采用传统测量模式得到的聚酯薄膜地图进行数字化一般采用两种方法：一种是采用数字化仪进行数字化，另一种使用扫描矢量化软件进行数字化。通常用采前者进行数字化。

1.3数字化成图野外作业模式

新测地形图数字化(相对于老图数字化而言)，即是野外数据采集和成图过程。数字化测绘仪设备是全站仪+电子手簿或电子平板+相应测图软件。作业方式分为编码作业模式、无码作业模式和电子平板测绘模式。

1.3.1 编码作业模式

编码作业模式是改进外业采集的软件功能，使其不仅作单点点位纪录，而且记录成图所需的全部信息，并且一些记录项可由软件自动默认（尽量减少作业人员键入的数据）。电子手簿的测量数据传输到计算机后，由计算机自动检索编辑图形文件。从理论上将，对于地形较简单的地区不需要画草图。但在一些地形复杂的地方还需画草图一边描绘。编码作业模式具有电子手簿携带轻巧、操作方便、室内自动成图效率高的优点。但是其缺点主要是外业作业时烦琐难记和很容易出现错误编码问题。

1.3.2 电子平板测绘模式（内外业一体化实时成图）

电子平板测绘模式——全站仪+便携机+相应测图软件。

电子平板测图软件既有与全站仪通信和数据记录的功能，又在测量方法、解算建模、现场实时成图和图形编辑、修改等方面超越了传统图板测图的功能，从硬件意义上讲，完全代替了图板、图纸、铅笔、橡皮、三角板、比例尺等绘图工具。高分辨率的显示屏作图面，所显即所测，从而使数字测图真正实现了内外业一体化。现场可以方便、及时发现和纠正出现的错误和信息的遗漏，这是传统测图方法所无法比拟的，是一种理想数字测图模式。电子平板将发展成为地面数字测图的主流。

由于当前便携机耗电量大、还采用电缆传输、携带不太方便、作业时图板不能跟着基站走，在地形、地物关系比较复杂的地区还是比较麻烦。因此该模式在是作业中还没有达到完全取代无码作业和编码作业模式。

1.3.3 无码作业模式

在野外用全站仪测量，电子手簿记录，同时配画标注测点点号的人工草图，在室内将测量数据直接由记录器传输到计算机，再由人工按草图编辑图形文件，或键入连点信息文件，经人机交互编辑修改，最终生成数字地图。

首先，假定一已知点，建立控制网。其次，利用全站仪观测并记录数据，及其各碎步点的属性，并勾绘出草图。第三，在测绘软件的帮助下勾绘出点位草图。第四，现场进行调绘，修补测，第五，回到室内进行内业的编辑处理，最终成图。

二、 数字测图系统

2.1数字测图概述

数字测图（Digital Surveying and Mapping,简称DSM）系统是以计算机为核心，在计算机输入输出软硬件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出。

广义的数字测图系统图采集地形数据输入计算机，由成图软件进行处理，成图，显示，经过编辑修改，生成符合国标的地形图并控制数控绘图仪绘制出图。在实际工作中，大比例尺数字测图（或数字地形测图）一般是指地面数字测图，也称全野外数字测图。在实际工作中，大比例尺测图（或数字地形测图）一般是指地面数字测图，也称全野外数字测图。传统的地形测量也是指地面测量（野外实地测量），而其它的方法都有它自身的名称，如航测数字测图、数字化仪数字画图或扫描数字画图等。

2.2数字测图系统中的硬件和软件

数字测图系统是以计算机系统为核心组成的，它包括硬件和软件两部分。

2.2.1数字测图系统的硬件

硬件是由全站仪、数据记录器（电子手簿）、计算机主机（便携机或是台式机）、绘图仪、打印机、数字化仪及其它输入输出设备组成。如图2.1所示。

图2.1 数字测图硬件系统框图

2.2.2数字测图系统的软件

数字测图系统的软件有系统软件和应用软件组成。系统软件包括操作系统和操作计算机所需的其它软件。系统软件主要是管理计算机系统资源的使用，即中央处理器（CPU）、内存、外部设备和信息的使用。目前软件系统大都是Windows环境，所有操作都可用鼠标和键盘来实现命令的输入，对于非计算机专业的使用者更易掌握。

除系统软件以外的其它软件都可以成为应用软件。应用软件视为处理某种专门类型的数据或实现特定功能的程序，如计算机语言处理程序、文字编辑程序、数值计算程序、数据库管理程序和机助成图程序。在成图软件方面，国内现在有上海数维科技的WALK系列、清华山维的ESPW系列、南方测绘的CASS系列（下文中将做详细介绍）、武汉瑞得等。他们在系统结构和功能上各有千秋。都有各自的网站提供相关的技术服务和升级支持，有的还建有相应的技术论坛以供使用者与开发者或是使用者之间进行交流。这些软件都支持多种测量作业模式，支持用户的自定义选项，同时提供对新的测量仪器和工具的支持等。

三、 成图软件简介

本次设计主要使用南方CASS5.0地形地籍成图系统软件、ALKFIELD4.0、EPSW98软件进行成图，旧图与新图整合，及成图后数据格式的转换。下面简单介绍南方CASS5.0软件。

3.1CASS5.0成图软件

CASS5.0是在Autodesk公司最新推出的AutoCAD2000上开发的，它秉承了AutoCAD的传统优势，更是充分利用了AutoCAD2000的最新技术成果。使用户的数字化成图工作一开始就建立在一个全球公认的最优秀的图形与设计平台之上。