从应用角度来看,数字测图技术与传统测图技术相比较,具有以下几个方面的特点:
1.3.1 过程的自动化
传统测图方式主要是手工作业,外业测量人工记录,人工绘制地形图,为用图人员提供晒蓝图纸。数字测图则是野外测量自动记录、自动计算处理、自动成图、自动绘图,并向用图者提供可处理的数字地图,实现了测图过程的自动化。数字测图具有效率高,劳动强度小,错误(读错、记错、展错)概率小,所绘地形图精确、美观、规范等特点。地面数字测图的外业工作和白纸测图工作相比,具有以下一些特点:
(1)白纸测图在外业基本完成地形原图的绘制,地形测图的主要成果是以一定比例尺绘制在图纸或薄膜上的地形图。地形图的质量除点位精度外,往往和地形图的手工绘制有关。地面数字测图在野外完成观测,记录观测值是点的坐标和信息码。不需要手工绘制地形图,这是地形测量的自动化程度得到明显的提高。
(2)白纸测图先完成图根加密,按坐标将控制点和图根点展绘在图纸上,然后进行地形测图。地面数字测图工作的地形测图和图根加密可同时进行,即使在记录观测点坐标的情况下也可在未知坐标的测站点上设站,利用电子手簿测站点的坐标计算功能,观测计算测站点的坐标后,即可进行碎部测量。例如采用自由设站方法,通过对几个已知点进行方向和距离的观测,即可计算测站点的精确坐标。
(3)地面数字测图主要采用极坐标法测量地形点,根据红外测距仪的观测精度,在几百米距离范围内误差均在1 cm左右,因此在通视良好、定向边较长的情况下,地形点到测站点的距离可以放长。
(4)白纸测图是以图板,即一幅图为单元组织施测。这种规则地划分测图单元的方法往往给图边测图造成困难。地面数字测图在测区内部不受图幅的限制,作业小组的任务可按照河流、道路的自然分界来划分,以便于地形测图的施测,也减少了很多白纸测图的接边问题。
(5)数字测图按点的坐标绘制地图符号,要绘制地物轮廓就必须有轮廓特征点的全部坐标。虽然一部分规则轮廓点的坐标可以用简单的距离测量间接计算出来,地面数字测图直接测量地形点的数目仍然比常规测图有所增加。在白纸测图中,作业员可以对照实地用简单的几何作图绘制一些规则的地物轮廓,用目测绘制细小的地物和地貌形状。而地面数字测图对需要表示的细部也必须立尺测量。地面数字测图地物位置的绘制是直接通过测量计算的坐标点来完成的,因此数字测图的立尺位置选择更为重要。
(6)数字测图突破了“图”的概念,而突出“数”的概念。在数字化测图过程中,不受平板仪测量中某些传统观念的约束。例如,方格网在平板仪测量时是一切点位的基础,而在数字测图中,任何点位都是与方格网无关的,可以根本不需展绘方格网,展绘了也只是一般的符号,仅供使用者使用。又如测定碎部点时,有些方法(如对称点法和导线法)在图解测图时是不能引用的,但在数字化测图中却可广泛使用而提高工作效率。另外,由于数字测图系统中提供了很强的图形编辑功能,在测绘一些规划规则的建筑小区时,虽然多栋房屋采用了同一设计图纸,白纸测图时也需要逐栋详细测绘,而利用数字测图时,只需详细测绘其中一栋房屋,其他房屋只需精确测定1~2个定位点,在编辑成图时将详细测绘的房屋拷贝到各栋房屋的定位点上即可。
1.3.2 产品的数字化
传统白纸测图的主要产品是纸质地形图,而数字测图的主要产品是数字地图。数字地图具有以下主要优点:(www.xing528.com)
(1)便于成果更新。数字测图的成果是以点的定位信息和属性信息存入计算机,当实地有变化时,只需输入变化信息的坐标、代码,经过编辑处理,很快便可以得到更新的图,从而可以确保地面的可靠性和现势性,数字测图可谓“一劳永逸”。
(2)避免因图纸伸缩产生的各种误差。表示在图纸上的地图信息随着时间的推移,会因图纸的变形而产生误差。数字测图的成果以数字信息保存,避免了对图纸的依赖性。
(3)便于传输和处理,并可供多个用户同时使用。计算机与显示器、打印机联机时,可以显示或打印各种需要的资料信息,如用打印机可打印数据表格,当对绘图精度要求不高时,可用打印机打印图形。计算机与绘图仪联机,可以绘制出各种比例尺的地形图、专题图,以满足不同用户的需要。
(4)方便成果的深加工利用。数字测图分层存放,可使地面信息无限存放(这是模拟图无法比拟的优点),不受图面负载量的限制,从而便于成果的深加工利用,拓宽测绘工作的服务面,开拓市场。比如CASS软件中共定义26个层(用户还可根据需要定义新层),房屋、电力线、铁路、植被、道路、水系、地貌等均存于不同的层中,通过关闭层、打开层等操作来提取相关信息,便可方便地得到所需的测区内各类专题图、综合图,如路网图、电网图、管线图、地形图等。又如在数字地籍图的基础上,可以综合相关内容,补充加工成不同用户所需要的城市规划用图、城市建设用图、房地产图以及各种管理用图和工程用图。
(5)便于建立地图数据库和地理信息系统(GIS)。地理信息系统(GIS)具有方便的空间信息查询检索功能、空间分析功能以及辅助决策功能,这些功能在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有着广泛的应用。然而,要建立一个GIS,花在数据采集上的时间和精力约占整个工作的80%。GIS要发挥辅助决策的功能,需要现势性强的地理信息资料。数字测图能提供现势性强的地理基础信息,经过一定的格式转换,其成果即可直接进入GIS的数据库,并更新GIS的数据库。一个好的数字测图系统应该是GIS的一个子系统。
(6)便于成果的使用。数字测图成果可以方便地传输到Auto CAD等软件设计系统中,能自动提取点位坐标、线段长度、直线方位和地块面积等有关信息,以便工程设计部门进行计算机辅助设计。
总之,数字地图从本质上打破了纸质地形图的种种局限,赋予地形图以新的生命力,提高了地形图的自身价值,扩大了地形图的应用范围,改变了地形图使用的方式。
1.3.3 成果的高精度
众所周知,白纸测图是模拟测图方法,其比例尺精度决定了图的最高精度,无论所采用的测量仪器精度多高,测量方法多精确,都无济于事。例如1∶ 1000的地形图,比例尺精度以图上0.1mm计,则最好的精度也只能达到10cm,图经过蓝晒、搁置,到用户手里,用图的误差就更大了。若再考虑测量方法的误差,一般也可达到图上0.3mm左右。总体上讲,白纸测图还适应当时的仪器发展和测量科技水平,如对1∶ 1000的图采用视距测量,视距精度就是20~30cm,与比例尺精度大致匹配。如测图比例尺再小,则视距读数的精度还可以放宽。而对1∶ 500的图,在精度要求较高的地方,如房屋建筑等,视距的精度就不够,要用钢尺或皮尺量距,用坐标展点。普及红外测距仪以后,测距精度大大提高,为厘米级精度,而白纸测图的成果——模拟图或称图解地形图,却体现不出仪器测量精度的提高,而是被图解地形图的比例尺精度限制住了; 若采用全站仪(全站型电子速测仪)测量,仍使用白纸测图方式测图,则更是极大的浪费。
数字测图则不然,全站仪测量的数据作为电子信息,可自动传输、记录、存储、处理、成图、绘图。在这全过程中,原始测量数据的精度毫无损失,从而获得高精度(与仪器测量同精度)的测量成果。数字地形图最好地(无损地)体现了外业测量的高精度,也就是最好地体现了仪器发展更新、精度提高的高科技进步的价值。它不仅适应当今科技发展的需要,也适应现代社会科学管理的需要,如地籍测量、管网测量、房产测量等,既保证了高精度,又提供了数字化信息,可以满足建立各专业管理信息系统的需要。
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