注册测绘师

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大比例尺数字成图系统在矿山地形测量中的应用

摘要：介绍目前采用的大比例尺数字成图系统的应用过程，分析该成图方法的特点和精度，说明该系统成图的高效性和可靠性。

随着现代测绘设备及各种成图软件在测绘行业中的迅速普及，数字化成图取代传统手工成图是测绘发展的必然趋势。但是其工作流程可分三个阶段：数据采集、数据处理和地形图数据输出。其主要产品—数字地形图并不是依某一固定比例尺和固定的图幅大小来贮存的，而是以数字形式贮存的1：1的数字地形图，根据需要，在一定比例尺范围内可输出不同比例尺和不同图幅大小的地形图。目前，我们使用的成图软件是用广西南宁天测公司研究开发的，仪器设备是索佳全站仪、掌上电脑（安装了测图软件系统后称之为掌上测霸，下文简称测霸）。该系统由两部分组成，第一部分硬件是掌上电脑，外业数据采集软件运行于window CE操作系统，负责数据采集、图形绘制、浏览、编辑、数据储存；第二部分硬件是台式或笔记本电脑，数据处理软件运行于Window，负责将掌上电脑的图形转换为一些通用的图形处理系统的格式。我们经过两年多的实践摸索，形成了一套比较实用的大比例尺地形图数字化成图的方法。下面介绍该成图系统在我公司矿山地形测量中的实际应用情况，并论述数字化成图系统的优点。

1工作流程

1.1野外施测

在野外，全站仪与测霸连接，全站仪置后视方向为其方位角，测霸建立图形文件后依次进行系统设置、输入已知点数据和仪器类型、屏幕定向、输入仪器高和觇标高，其中觇标高值显示在屏幕上，可随时更改。开始测量碎部点，全站仪瞄准目标，点击测霸的测量快捷键，系统只需几秒钟就完成把观测数据（斜距、方位角、天顶距）传输到测霸，测霸处理数据并按坐标自动绘出所测碎部点点位和显示该点的标注高程这一系列过程。点击“当前点居中”即可找到该点的位置。

1.2现场成原始图

根据碎部点之间的关系，线形地物的坐标点用相应线形符号现场连接，点状地形点用相应点符号标上，点状地物绘制可以在观测前选好符号自动绘出，也可在绘出碎部点后改变其属性。测霸系统内置足够的线形地物符号和点状地物符号，选择方便。根据实地跑点情况，可采取边测边绘或自动绘制两种办法，我们的作法是当跑尺人员多于两人时，边测边绘，根据实际情况，随时切换当前地物属性状态；当跑尺只有一人或两人时，全部测完某一完整地物（如一条坎、一条路、一条地类界等）后再转换另一种地物，转换前系统自动绘制好已测信息。运用测霸强大的图形编辑功能，可真正做到外业站站清、天天清。

1.3内业处理测霸原始图

在室内，测霸原始图传输到电脑，经过该系统内业数据处理进行数据转换，成为DXF格式图形文件，包括自动生成等高线的文件。用CAD打开DXF图形文件，转存为DWG格式图形文件，即可进行图形编辑。

1.4编辑CAD原始图

（1）整理图层。结合实际，考虑用图，根据地貌元素类别重新清理原有图层。例如把原“等高线”层分为计曲线、首曲线两层，以便于修改不同线粗；把探井与探井标注从“工矿企业建筑物和公共设施”层分出来，可方便地勘探矿提取实测探井资料。除探井标注和控制点外，全部高程标注单独放在一层，能够统一控制字高和字宽。把土坎从“居民地和垣栅”层分出来，若没有别的内容则直接改图层名。

（2）统一作图标准。为使测区内容符号外形一致、清晰美观、重点突出、层次分明，必须选择相关图层地貌内容的最佳线形、线粗、字体、字高，并统一作图标准。如计曲线、首曲线线型为标准实现，线粗分别为0.3mm、0.15mm，土陡线型是未加固陡坎（8521），线粗0.2mm，碎部点字高和字宽分别为1mm、0.8mm。

（3）修剪等高线。只要碎部点选得好，系统自动生成的等高线基本走向是正确的，但它不顾及任何地物的存在，遇地物及注记、断裂线（如陡坎、斜坡、悬崖）时等高线不会自动断开。为保证自动勾绘的等高线不致失真，需要人工在CAD图上修剪等高线，修整内容主要是删除多余部分等高线、调整等高线的松紧程度、打断穿越禁区（如坎、坡、沟、陡崖符号）的等高线并修正到合理的位置上。

（4）划分图幅和整饰图廓。在测区范围内划分图幅、图幅编号、整饰图廓等，是CAD图最后一项工作。图廓整饰直接影响到图画的质量和美观程度，其内容包括外图廓线、内图廓线、十字丝坐标线、接图表、绘图比例尺、测量员姓名、绘图员姓名、检查员姓名、测图坐标系、测图高程系、测图方法、测图时间、测图单位、图名等。当所有图幅图廓内容建好后，分别作为图块插入总图中，再把内图廓线外面的内容统统修剪掉，即得到一幅图的完整内容。

1. 5绘图仪出图

将绘图仪与计算机连接，计算机把处理后的数据和绘图指令送往绘图仪绘图。由于数字地图是以1：1的数字形式贮存的，所以绘图前一定要输入绘图比例。数字化成图的一般流程如图1所示。

2方法分析

2.1图形边界无限性

数字测图系统在测霸屏幕上是无边界的，故测图不受图幅的限制，减小了图幅间衔接的麻烦。

2.2出图比例尺的多样性

传统手工测绘不同比例尺地形图时，不仅测量细致程度不同，精度也不同，相互间很难转换。而数字化测图虽然也分比例尺，但主要是用来定义绘图输出时点状符号大小及线状符号间隔宽窄等。测绘不同比例尺数字地形图时，除细致程度沿用传统手工测图要求外，精度并无差别。所以应按1：500测图要求，一次性的顾及各种用图的需要，很容易转换输出得到小于1：500的各种比例尺的地形图。

2.3人员安排的灵活性

少则两人多则六人均可开展正常的测图工作。人员少时，一人在测站，采取自动连线法；人员多时两人在测站，采取边测边绘法。不过，为便于绘图跑尺，人员最好不要太分散。

2.4高效性

该系统界面友好，操作简单、方便、快捷，绘图速度快，真正即见即所得。

2.5高精度性

常规的地形图精度，根据《城市测量规范》规定，图上地物点相对于邻近图根点的点位中误差为图上0.5mm，在1：500图上相当于地面距离25CM，即使提高碎部点测量的精度，手工绘图的精度也很难高于图上0.2mm，在1：500图上相当于实地10CM。在该数字测图系统中，由于每个碎部点都是全站仪实测、测霸根据坐标自动绘点，展点误差可忽略不计，主要误差来源于已知点数据误差、瞄准目标误差、仪器的标准精度误差，这几项误差远远小于常规视距碎部测量的误差，实际上碎部点已达到了图根点的水平。全站仪的测距精度设为　±（5mm+5mm/kmD，D为测量距离，以Km为单位），测角精度设为2"，在几百米距离范围内误差均在1cm左右，在通视条件良好、定向边长较长的情况下，地形点到测站点的距离比常规测图可以放长，且地物点相对于邻近控制点的位置精度达到5cm是不困难的。同时，高程的精度也随测角和测边精度的提高而提高，实际上数字测图中所有碎部点几乎都是由EDM三角高程测量确定的。要提高整幅图的高程精度，最好的办法是增加碎部点的测量，选择好立尺位置。实践证明，该数字成图系统精度完全达到《城市测量规范》的要求，并且比该规范规定有较大幅度的提高。

3结束语

我们使用的数字成图系统显着的特点是：测量速度快、成图效率高、成果可靠、图面整洁美观、图件管理方便，这是手工成图无法媲美的。但该成图系统也有不足之处：一是测霸屏幕小，缩放移动频繁；二是等高线穿越坎符号不能自动中断，增加内业工作量；三是多人跑尺时，切换地物属性不够方便。如果采取给棱镜杆编号，只需改编号，系统就可以自动各自连线，这样既可避免频频切换屏幕又防止连线错误。我们认为只要在实践中不断改进完善该系统，数字成图的速度和质量还可以进一步提高。

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