数字测图系统：功能、设备及作用介绍

1.2.1 数字测图系统的定义

数字测图是通过数字测图系统来实现的。数字测图系统是以计算机为核心，在输入、输出设备硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、处理、绘图和管理的测绘系统。

1.2.2 数字测图系统的组成

数字测图系统是指实现数字测图功能的所有元素的集合。广义地讲，数字测图系统是硬件、软件、人员和数据的总和。

1. 数字测图系统的硬件

数字测图系统的硬件主要有两大类: 测绘仪器硬件和计算机硬件。前者指用于外业数据采集的各种测绘仪器，如全站仪、GPS-RTK接收机等; 后者包括用于内业处理的计算机及其外设，如显示器、打印机等，以及图形外设，如用于录入已有图形的数字化仪、扫描仪和用于输出纸质地形图的绘图仪。另外，实现外业记录和内、外业数据传输的电子手簿则可能是测绘仪器的一个部分，也可能是某种掌上电脑开发出的独立产品。下面简单介绍它们的功能及其在数字测图系统中的地位和作用。

1)计算机

计算机是数字测图系统中不可替代的主体设备。它的主要作用是运行数字化成图软件，连接数字测图系统中的各种输入输出设备。

计算机硬件由中央处理器(CPU)、内存储器、输入设备、输出设备、总线等几部分组成，每一部件分别按要求执行特定的基本功能。

按照其体积的大小，计算机一般可以分为台式机、笔记本电脑和掌上电脑。就目前的情况来看，笔记本电脑与台式机在功能上已没有太大的差别。掌上电脑(PDA)是新发展起来的一种性能优越的随身电脑，它的便携带、长待机、笔式输入、图形显示等特点，有效解决了数字测图野外数据采集中的诸多问题。

2)全站仪

全站仪是全站型电子速测仪的简称，是随着电子技术、光电测距技术以及计算机技术的发展而产生的智能测量仪器，它由光电测距仪、电子经纬仪和微处理器组成。

全站仪能同时进行角度测量和距离测量。角度测量能同时观测水平角和竖直角，距离测量能同时观测斜距、平距和高差。角度测量采用电子测角原理，距离测量采用光电测量技术。全站仪同时具备自检与改正、大容量内存、双向传输功能等特性，并在内存中存储了一些测量计算程序，可实时完成有关计算和实施一些常用或特殊的测量工作。

全站仪的详细介绍和操作使用在后续内容中讲述。

3)数字化仪

数字化仪是数字测图系统中的一种图形录入设备。它的主要功能是将图形转化为数据，所以有时它又称为图数转换设备。在数字化成图工作中，对于已经用传统方法施测过地形图的地区，只要已有地形图的精度和比例尺能满足要求，就可以利用数字化仪将已有的地形图输入到计算机中，经编辑、修补后生成相应的数字地形图。

4)扫描仪

扫描仪是以栅格方式实现图数转换的设备。所谓栅格方式，就是以一个虚拟的格网对图形进行划分，然后对每个格网内的图形按一定的规则进行量化。每一个格网叫做一个像元或像素。所以，栅格方式的数字化结果的基本形式是以栅格矩阵的形式出现的。

实际应用时，扫描仪得到的是栅格矩阵的压缩格式，扫描仪一般都支持多种压缩格式(如BMP、TIF、PCX等)，用户可根据自己的需要进行选择。数字测图系统中对栅格数据的处理主要有两种方式: 一种是利用矢量化软件将栅格形式的数据转换为矢量形式，再供给数字化成图软件使用; 另一种是在数字测图系统软件中直接支持栅格形式的数据。目前，国内的数字测图系统还未见有直接支持栅格数据的，因此实际工作中基本上都采用前一种处理方式。

5)绘图仪(www.xing528.com)

绘图仪是数字测图系统中一种重要的图形输出设备——输出“纸质地形图”，又称“可视地形图”或数字地形图的“硬拷贝”。在数字测图系统中，尽管能得到的数字地形图，且数字地形图具有很多优良的特性，但纸质地形图仍然是不可替代的。这一方面是人们的习惯，另一方面则是在很多情况下纸质地形图使用更方便。另外，利用数字地形图得到的回放图也是数字地形图质量检查的一个基本依据。因此，在数字地形图编辑好以后，一般都要在绘图仪上输出纸质地形图。

6)GPS接收机

GPS(Global Positioning System)即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统。利用该系统，用户可以在全球范围内全天候、连续、实时地三维导航定位和测速，可以进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。GPS主要由空间部分(GPS卫星星座)、地面控制部分(地面监控系统)、用户设备部分(GPS信号接收机)三部分组成。

GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。用户用GPS接收机在某一时刻同时接收3颗以上的GPS卫星信号，测量出测站点(GPS接收机天线中心)到GPS卫星的距离并解算出该时刻GPS卫星的空间坐标，据此利用距离交会法解算出地面点的三维坐标。

实时动态(RTK)测量技术，是以载波相位测量为根据的实时差分测量技术，是GPS测量技术发展中的一个新突破。它是将一台GPS接收机安置在基准站上，对所有可见的GPS卫星进行连续观测，并将其观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给用户观测站。用户接收机在进行GPS观测的同时，实时地计算并显示用户站的三维坐标及其精度。RTK测量系统为GPS测量工作的可靠性和高效率提供了保障，使GPS在测绘行业的应用更加广阔。

7)电子手簿

电子手簿是数字测图系统中连接外业工作和内业工作的一道桥梁，它的主要作用是:在外业与全站仪连接，记录观测数据并做必要处理，在内业与计算机连接，将记录数据传入计算机，供进一步处理。

数字测图使用的电子手簿可以是全站仪原配套的电子手簿或内存，也可以是用掌上电脑(PDA)开发的与数字化成图软件相配套的电子手簿。目前，由于全站仪的内存容量和数据的存取功能已经能够满足数字测图的需要，实际作业一般直接利用全站仪内存作为记录手簿。

2. 数字测图系统的软件

从一般意义上讲，数字测图系统中的软件包括为完成数字化成图工作用到的所有软件，即各种系统软件(如操作系统Windows XP)、支撑软件(如计算机辅助设计Auto CAD)和实现数字化成图功能的应用软件(如南方测绘的CASS成图软件)。

数字成图软件是数字测图系统中一个极其重要的组成部分，软件的优劣直接影响数字测图系统的效率、可靠性、成图精度和操作的难易程度。选择一种成熟的、技术先进的数字测图软件是进行数字测图工作必不可少的关键问题。

目前，市场上比较成熟的数字成图软件主要有如下几种:

(1)广州南方测绘公司的“南方CASS数字化地形地籍成图系统”。

(2)北京清华山维公司的“Eps W全息测绘系统”。

(3)武汉瑞得信息工程公司的“数字测图系统RDMS”。

(4)北京威远图公司的“Cito Map地理信息数据采集”。

3. 数字测图系统的人员与数据

数字测图系统人员是指参与完成数字测图任务的所有工作与管理人员。数字测图对人员提出了较高的技术要求，他们应该是既掌握现代测绘技术又具有一定计算机操作和维护经验的综合性人才。

数字测图系统中的数据主要指系统运行过程中的数据流，包括: 采集(原始)数据、处理(过渡)数据和数字地形图(产品)数据。采集数据可能是野外测量与调查结果(如碎部点坐标、地物属性等)，也可能是内业直接从已有的纸质地形图或图像数字化或矢量化得到的结果(如地形图数字化数据和扫描矢量化数据等)。处理数据主要是指系统运行中的一些过渡性数据文件。数字地形图数据是指生成的数字地形图数据文件，一般包括空间数据和非空间数据两大部分，有时也考虑时间数据。数字测图系统中数据的主要特点是结构复杂、数据量庞大。