数字测图：全野外数字测图及其采集绘图信息

1.1.1 数字测图的定义

电子技术、计算机技术、通信技术的迅猛发展，使人类进入了一个全新的时代——信息时代。数字技术作为信息时代的平台，是实现信息采集、存储、处理、传输和再现的关键。数字技术也对测绘科学产生了深刻的影响，改变了传统的地形测图方法，使测图领域发生了革命性的变化，从而产生了一种全新的地形测图技术——数字测图。

利用全站仪、GPS-RTK接收机等测量仪器进行野外数据采集，或利用纸质图扫描数字化及利用航测像片、遥感影像数字化进行室内数据采集，并把采集到的地形数据传输到计算机，由数字成图软件进行数据处理，形成数字地形图的过程，称为数字测图。

广义的数字测图包括全野外数字测图、地形图扫描数字化、航空摄影测量数字成图和遥感数字成图。狭义的数字测图指全野外数字测图。

1.1.2 数字测图的基本思想

传统的地形测图实质上是将用光学测量仪器获得的观测值用图解的方法转化为图形。这一转化过程主要在野外实现，即使原图的室内整饰也要求在测区驻地完成，因此劳动强度较大; 同时这个转化过程将使测得的数据所达到的精度大幅度降低。特别是在信息剧增、建设日新月异的今天，一纸之图已难以承载诸多图形信息，变更、修改也极不方便，实在难以适应当前经济建设的需要。

数字测图就是要实现丰富的地形信息和地理信息数字化及作业过程的自动化，尽可能缩短野外测图时间，减轻野外劳动强度，而将大部分作业内容安排到室内去完成。与此同时，将大量手工作业转化为电子计算机控制下的机助操作，这样不仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测精度。

数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要素(或称模拟量)转换为数字量，然后由电子计算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由图形输出设备(如显示器、绘图仪)输出地形图或各种专题图图形。

1.1.3 数字测图的采集信息

一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素。点是最基本的图形要素，这是因为一组有序的点可连成线，而线可以构成面。但要准确地表示地图图形上点、线、面的具体内容，还要借助于一些特殊符号、注记来表示。独立地物可以由定位点及其符号表示，线状地物、面状地物由各种线划、符号或注记表示，等高线由高程值表达其意义。(www.xing528.com)

测量的基本工作是测定点位。传统方法是用仪器测量水平角、竖直角及距离来确定点位，然后绘图员按照角度与距离将点展绘到图纸上。跑尺员根据实际地形向绘图员报告测的是什么点(如房角点)，这个(房角)点应该与哪个(房角)点连接等，绘图员则当场依据展绘的点位按图式符号将地物(房屋)描绘出来。通过这样一点一点地测与绘，一幅地形图就生成了。

数字测图是经过计算机软件自动处理(自动计算、自动识别、自动连接、自动调用图式符号等)，自动绘出所测的地形图。因此，数字测图必须采集绘图信息。

数字测图采集的绘图信息包括点的定位信息、连接信息和属性信息。

定位信息也称点位信息，是利用仪器在外业测量中测得的，最终以X、Y、Z(H)表示的三维坐标。点号在测图系统中是唯一的，根据它可以提取点位坐标。连接信息是指测点的连接关系，它包括连接点号和连接线型，据此可将相关的点连接成一个地物。上述两种信息皆称为图形信息，又称为几何信息。利用这些几何信息可以绘制房屋、道路、河流、地类界、等高线等图形。

属性信息又称为非几何信息，包括定性信息和定量信息。属性的定性信息用来描述地图图形要素的分类或对地图图形要素进行标名，一般用拟定的特征码(或称地形编码)和文字表示。有了特征码就知道它是什么点，对应的图式是什么。属性的定量信息是说明地图要素的性质、特征或强度的，例如面积、楼层、人口、产量、流速等，一般用数字表示。

野外测量时，知道测的是什么，是房屋还是道路等，当场记下该测点的编码和连接信息。显示成图时，利用测图系统中的图式符号库，只要知道编码，就可以从库中调出与该编码对应的图式符号成图。也就是说，如果测得点位，又知道该测点应与哪个测点相连，还知道它们对应的图式符号，那么就可以将所测的地形图绘出来了。这一少而精、简而明的测绘系统工作原理，正是由系统编码、图式符号连接信息一一对应的设计原则所实现的。

1.1.4 数字测图的数据格式

地图图形要素按照数据获取和成图方法的不同，可区分为矢量数据和栅格数据两种数据格式。矢量数据采用定位信息(x，y)的有序集合来描述点、线、面三种基本类型的图形元素，并结合属性信息实现地形元素的表述; 栅格数据是将整个绘图区域划分成一系列大小一致的栅格，形成栅格数据矩阵，按照地理实体是否通过或包含某个栅格，使其以不同的灰度值表示，从而形成不同的图像。由野外直接采集、解析测图仪或数字化仪采集的数据是矢量数据，由扫描仪扫描或遥感所获影像的数据是栅格数据。

矢量数据结构是人们最熟悉的图形数据结构，从测定地形特征点位置到线划地形图中各类地物的表示以及各类数字图的工程应用基本上都使用矢量格式数字图，而栅格格式的数字图，存在不能编辑修改、不便于工程量算、放大输出时图形不美观等问题，而且一般情况下，同样大小的区域，栅格格式成果质量难以保证，因此数字测图通常采用矢量数据格式。若采集的是数据是栅格数据，必须将其轮换为矢量数据; 而且，由计算机输出的矢量图形不仅美观，而且更新方便，应用非常广泛。