導(dǎo)語(yǔ)：水利工程測(cè)量及精度分析論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】文章介紹了數(shù)字化測(cè)圖的原理和數(shù)字化地形圖成果的優(yōu)點(diǎn)，概述了數(shù)字地圖在水利工程測(cè)量工作中的發(fā)展進(jìn)程，并對(duì)數(shù)字化測(cè)圖的精度進(jìn)行了分析，展望了今后數(shù)字化測(cè)圖的發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)；原理；發(fā)展；精度分析

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)施AutoCAD技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)也在不斷地發(fā)展，有關(guān)圖的概念也發(fā)生了深刻的變化，數(shù)字測(cè)圖的成果已不僅僅僅是一張白紙圖，數(shù)字技術(shù)賦予地形圖更豐富內(nèi)涵，它是有關(guān)地形的空間信息組合，以計(jì)算機(jī)硬盤(pán)、軟盤(pán)等為存貯介質(zhì)，以圖形文件的形式提交給設(shè)計(jì)人員。

一、數(shù)字化測(cè)圖的基本原理及優(yōu)點(diǎn)

1.數(shù)字化測(cè)圖是以傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖原理為基礎(chǔ)，以全站儀、計(jì)算機(jī)及外圍設(shè)備為工具，采用數(shù)字庫(kù)技術(shù)和圖形處理方法，實(shí)現(xiàn)一套野外數(shù)據(jù)采集到內(nèi)業(yè)制圖的全過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量制圖系統(tǒng)，稱為數(shù)字化測(cè)圖系統(tǒng)。它的實(shí)質(zhì)是解析測(cè)圖，它實(shí)現(xiàn)了將圖形的模擬量（地面模型）轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，經(jīng)計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字量進(jìn)行處理，得到內(nèi)容豐富的電子地圖。

2.在傳統(tǒng)的白紙測(cè)圖方法中，地面點(diǎn)平面位置的誤差主要受圖根點(diǎn)的展繪誤差、測(cè)定地物點(diǎn)的視距誤差、測(cè)定地物點(diǎn)的方向誤差、地形圖上的地物點(diǎn)的刺點(diǎn)誤差以及清繪誤差等綜合因素的影響，而在數(shù)字測(cè)圖中，全站儀強(qiáng)制照準(zhǔn)棱鏡，測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄到手簿或全站儀內(nèi)部存儲(chǔ)器中，展點(diǎn)又是計(jì)算機(jī)自動(dòng)展點(diǎn)，所以圖根點(diǎn)的展繪誤差與地物點(diǎn)的展繪誤差可忽略不計(jì)，其余各項(xiàng)誤差也比普通經(jīng)緯儀測(cè)圖時(shí)大大減小，所以點(diǎn)位精度非常高，經(jīng)過(guò)實(shí)踐表明，數(shù)字化測(cè)圖很容易達(dá)到《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》規(guī)定的點(diǎn)位誤差小于圖上0.2mm的精度指標(biāo)。同時(shí)數(shù)字地圖容易存貯，是地理信息系統(tǒng)（GIS）的重要信息來(lái)源。另外數(shù)字化測(cè)圖還大大提高了工作效率，縮短了成圖的周期。經(jīng)實(shí)踐表明：一個(gè)作業(yè)組在正常情況下用白紙測(cè)圖的方法一個(gè)工作日能測(cè)量200個(gè)地形點(diǎn)，而采用數(shù)字化測(cè)圖的方法則可以測(cè)量400個(gè)地物點(diǎn)以上，工作效率提高1倍。

二、數(shù)字地圖在水利工程測(cè)量工作中的發(fā)展進(jìn)程

（一）利用Mapscan微機(jī)地圖掃描矢量化系統(tǒng)軟件掃描矢量化原地形圖

利用Mapscan軟件首先將地形原圖用掃描儀掃成柵格圖像，然后再對(duì)柵格圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)校準(zhǔn)，矢量化、編輯、整飾，最終得到數(shù)字化地形圖。換句話說(shuō)，這就是計(jì)算機(jī)上進(jìn)行的一次描圖工作。由于地形圖原圖在被掃描生成*.CAL影像文件的過(guò)程中會(huì)有一定的偏移和旋轉(zhuǎn)，在數(shù)字化的第一步就要對(duì)影像文件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和校準(zhǔn)，在這一過(guò)程中關(guān)于旋轉(zhuǎn)基準(zhǔn)點(diǎn)及校準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)的拾取過(guò)程中，操作人員會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，同時(shí)在矢量化地形、地物的過(guò)程中同樣有人為因素的影響。所以說(shuō)，以這種方式形成的數(shù)字化地圖的精度比后來(lái)內(nèi)外業(yè)一體化所測(cè)繪的數(shù)字化地圖精度偏低。但它的優(yōu)點(diǎn)就是利用了原有的圖紙，它是原有測(cè)繪成果向數(shù)字化成果轉(zhuǎn)換的必經(jīng)之路。

（二）利用南方CASS4.0地形成圖軟件實(shí)現(xiàn)內(nèi)外業(yè)一體化測(cè)繪數(shù)字化地形圖

南方公司CASS4.0測(cè)量成圖軟件，采用的作業(yè)模式為全站儀+電子手簿野外采用數(shù)據(jù)，利用軟件完成對(duì)電子地圖的編輯與輸出，是真正意義上的數(shù)字上化測(cè)圖。

在數(shù)字測(cè)圖系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)要處理幾何數(shù)據(jù)（測(cè)站坐標(biāo)）、屬性數(shù)據(jù)以及點(diǎn)與點(diǎn)之間的拓樸關(guān)系。而屬性數(shù)據(jù)的拓樸關(guān)系是很難像幾何數(shù)據(jù)那樣直接用數(shù)字來(lái)描述的，所以必須按一定的規(guī)則構(gòu)成一些符號(hào)（串）來(lái)表示它們，這種用來(lái)表示地物屬性和連接關(guān)系的符號(hào)（串）就是CASS4.0軟件中所稱的編碼。

野外采集數(shù)據(jù)分為有碼作業(yè)和無(wú)碼作業(yè)。兩種作業(yè)方式比較而言，有碼作業(yè)方式自動(dòng)化程度高，內(nèi)業(yè)工作量小，但外業(yè)工作中，觀測(cè)量在測(cè)站每點(diǎn)都要輸入編碼，同時(shí)還要考慮點(diǎn)與點(diǎn)之間的連接關(guān)系，所以外業(yè)速度慢。無(wú)碼作業(yè)方式直觀、可靠，提高了外業(yè)速度，但是內(nèi)業(yè)工作量稍有增加，自動(dòng)化程度略有降低。由于兩種數(shù)據(jù)采集的方式各有利弊，所以在實(shí)際工作中會(huì)根據(jù)實(shí)際情況選取不同的作業(yè)方式。在地形、地貌簡(jiǎn)單，開(kāi)闊的地區(qū)，利用有碼作業(yè)方式，連接各地性線之間的關(guān)系，簡(jiǎn)化內(nèi)業(yè)的編輯修改量；在地物繁多、地貌特殊的測(cè)區(qū)，必須勾繪草圖，采用無(wú)碼作業(yè)方式，記錄清楚每個(gè)點(diǎn)的屬性及連接關(guān)系，內(nèi)業(yè)對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行編輯成圖。

（三）利用捷創(chuàng)力600全站儀自定義用戶程序?qū)崿F(xiàn)野外數(shù)據(jù)采集

捷創(chuàng)力600全站儀具有一個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)器，用來(lái)存儲(chǔ)原始數(shù)據(jù)、點(diǎn)信息，存儲(chǔ)空間完全是自我管理而不需要連接外部控制設(shè)備，存儲(chǔ)文件分區(qū)域（Area）文件和工作（Job）文件。根據(jù)野外測(cè)圖時(shí)所要記錄的信息，在全站儀上自定義用戶程序P2為測(cè)圖時(shí)使用的程序，它的結(jié)構(gòu)與說(shuō)明如表1。

利用這個(gè)程序便可以在野外采集數(shù)據(jù)，并利用全站儀上P54程序完成工作文件從全站儀內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)接?jì)算機(jī)的工作。

全站儀采集數(shù)據(jù)與南方電子手簿采集數(shù)據(jù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于它是利用內(nèi)存記錄數(shù)據(jù)，有著多層保護(hù)，具有較高的安全性，不會(huì)像手簿有時(shí)由于低電而造成數(shù)據(jù)丟失。缺點(diǎn)是輸入地物編碼時(shí)，在全站儀鍵盤(pán)上切換至ASCII碼狀態(tài)，比電子手簿輸入編碼繁瑣。

（四）RTK實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量技術(shù)在數(shù)字化測(cè)圖中的應(yīng)用

RTK(Real-TimeKinematics)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位測(cè)量技術(shù)是GPS定位技術(shù)的又一重大突破，它使GPS定位技術(shù)向更深、更新、更廣的方面發(fā)展，它可以在幾秒鐘內(nèi)獲得厘米級(jí)的三維坐標(biāo)。它是由1臺(tái)基準(zhǔn)站、1臺(tái)或多臺(tái)流動(dòng)站、數(shù)據(jù)傳輸電臺(tái)以及軟件系統(tǒng)組成。PTK技術(shù)的出現(xiàn)突破了常規(guī)的GPS控制測(cè)量工作領(lǐng)域，利用它能夠非常方便地進(jìn)行放樣和定線；通過(guò)流動(dòng)站控制器可以進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集，打破了傳統(tǒng)的“先控制，后測(cè)圖”測(cè)量方式，工作效率大大提高。在懷柔應(yīng)急備用水源工程1：2000地形圖測(cè)量、齋堂水庫(kù)庫(kù)區(qū)1：2000地形圖測(cè)量、馬草河1：500地形圖測(cè)量中，利用RTK技術(shù)進(jìn)行數(shù)字化測(cè)圖工作，充分感受到先進(jìn)技術(shù)所帶來(lái)的巨大生產(chǎn)力。

三、數(shù)字化測(cè)圖精度分析

數(shù)字化測(cè)圖將圖紙精度轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字精度，采集的數(shù)據(jù)在后處理上不會(huì)有什么問(wèn)題，其精度主要受儀器本身的精度以及一些外界因素的影響。點(diǎn)位的觀測(cè)精度的誤差來(lái)源主要有：

1.控制點(diǎn)的誤差影響ma。

2.儀器本身的誤差影響mb。此項(xiàng)誤差主要受測(cè)角中誤差mo與測(cè)距誤差ms的影響。假設(shè)測(cè)站點(diǎn)為A1，定向點(diǎn)為A2，待測(cè)點(diǎn)為A3，坐標(biāo)分別為（x1，y1）、（x2，y2）、（x3，y3），天頂距為L(zhǎng)，距離為S，觀測(cè)角為α，根據(jù)坐標(biāo)計(jì)算公式有：

x3=x1+S×sinL×cosα（1）

y3=y1+S×sinL×sinα（2）

根據(jù)誤差傳播定律，待測(cè)點(diǎn)由于儀器本身引起的點(diǎn)位誤差為：

取天頂距L=900的極限值時(shí)

3.儀器對(duì)中誤差的影響mc。在實(shí)際測(cè)量中，由于全站儀精確對(duì)中，其對(duì)點(diǎn)誤差能達(dá)到1mm，其影響可減少到忽略不計(jì)。

4.棱鏡偏移誤差的影響md。棱鏡偏移誤差是影響觀測(cè)點(diǎn)位精度的主要因素，當(dāng)棱鏡置于待測(cè)點(diǎn)時(shí)，儀器并沒(méi)有真正瞄準(zhǔn)待測(cè)點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生左右偏移和前后偏移對(duì)觀測(cè)精度的影響，如果待測(cè)點(diǎn)距全站儀很近時(shí)，產(chǎn)生的誤差就越大。

由以上誤差分析可知，點(diǎn)位的觀測(cè)精度主要受控制點(diǎn)的精度、儀器本身的誤差和棱鏡偏移誤差的影響，即：

所以在外業(yè)測(cè)繪時(shí)，為了提高野外數(shù)字化測(cè)繪圖精度，減少棱鏡偏移誤差的影響，應(yīng)盡量使棱鏡立到點(diǎn)位與跟蹤桿立直，避免由于傾斜而帶來(lái)的誤差影響。

四、結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)在北京市水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院已經(jīng)走過(guò)了從無(wú)到有以至多種方式并存的過(guò)程，在科技飛速發(fā)展的今天，傳統(tǒng)意義的工程測(cè)量已發(fā)生了巨大的變革。新儀器、新技術(shù)的應(yīng)用，使測(cè)量行業(yè)具有了更高的科技含量，同時(shí)對(duì)測(cè)繪人員綜合素質(zhì)的要

求也越來(lái)越高。

【參考文獻(xiàn)】

[1]李青岳主編.工程測(cè)量學(xué).北京:測(cè)繪出版社，1995.

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