数字化测图是近几年随着计算机、地面测量仪器、数字化测图软件的应用而迅速发展起来的全新内容,广泛用于测绘生产、水利水电工程、土地管理、城市规划、环境保护和军事工程等部门.数字化测图作为一种全解析机助测图技术,与模拟测图相比具有显著优势和发展前景,是测绘发展的技术前言.目前许多测绘部门已经形成了数字图的规模生产.作为反映测绘技术现代化水平的标志之一,数字测图技术将逐步取代人工模拟测图,成为地形测图的主流。
数字测图技术的应用发展,极大的促进了测绘行业的自动化和现代化进程.使测量的成果不仅有绘在纸上的地形图,还有方便传输、处理、共享的基础信息,即数字地图.是GIS的子系统.它将为信息时代地理信息的应用发展提供最可靠的保障。
内 容
数字化测图概念：
随着电子计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用,20世纪80年代产生了电子速测仪(一) 数字化测图是以计算机为核心,在外连输入输出设备硬件、软件的条件下,通过计算机对地形空间数据进行处理得到数字地图,需要时也可用数控绘图仪绘制所需的地形图或各种专题地图。
广义的数字化测图又称为计算机成图主要包括:地面数字测图、地图数字化成图、航测数字测图、计算机地图制图.在实际工作中,大比例尺数字化测图主要指野外实地测量即地面数字测图,也称野外数字化测图。
数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出三部分组成流程如下:
地形图采集 数据处理与采集 成果与图形输出
数字化测图的特点:
1、点位精度高
传统的经纬仪配合平板、量角器的图解测图方法,其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差;测定地物点的视距误差和方向误差;地形图上地物点的刺点误差等影响.实际的图上误差可达±0.47㎜.经纬仪视距法测定地形点高程时,即使在较平坦地区(0°—6°)视距为150米,地形点高程测定误差也达±0.06米而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增加.如在1:500的地籍测量中测绘房屋要用皮尺或钢尺量距用坐标法展点.普及了红外测距仪和电子速测仪,虽然测距和测角的精度大大提高,但是沿用白纸测图的方法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高.也就是说无论怎样提高测距和测角的精度,图解地形图的精度变化不大,浪费了应有的精度.这就是白纸测图致命的弱点.而数字化测图则不同,若距离在300m以内时测定地物点误差约为±㎜,测定地形点高差约为±18㎜.电子速测仪的测量数据作为电子信息可以自动传输、记录、存储、处理和成图.在全过程中原始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.数字地形图最好地反映了外业测量的高精度,也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。
2、改进了作业方式
传统的方式主要是通过手工操作,外业人工记录、人工绘制地形图;并且在图上人工量算坐标、距离和面积等.数字测图则使野外测量达到自动记录、自动解算处理、自动成图,并且提供了方便使用的数字地图软盘.数字测图自动化的程度高,出错(读错、记错、展错)的概率小,能自动提取坐标、距离、方位和面积等.绘图的地形图精确、规范、美观。
3、便于图件的更新
城镇的发展加速了城镇建筑物和结构的变化,采用地面数字测图能克服大比例尺白纸测图连续更新的困实地房屋的改建扩建、变更地籍或房产时,只须输入有关的信息,经过数据处理就能方便地做到更新和修改,始终保持图面整体的可靠性和现势性。
4、加了地图的表现力
计算机与显示器、打印机联机,可以显示或打印各种资料信息;与绘图机联机时,可以绘制各种比例尺的地形
也可以分层输出各类专题地图,满足不同的用户的需要。
5、方便成果的深加工利用
数字化测图的成果是分层存放,不受图面负载量的限制,从而便于成果的加工利用.比如EPSW软件定义11层(用户还可以根据需要定义新层),房屋、电力线、铁路、道路、水系地貌等存于不同的层中,通过打开或关闭不同的层得到所需的各类专题图,如管线图、水系图、道路图、房屋图等。
6、可作为GIS的重要信息源
地理信息系统具有方便的信息查询功能、空间分析功能、以及辅助决策功能,在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用.数字化测图作为GIS的信息源,能及时地提供各类基础数据更新GIS的数据库。
(1)、野外数据采集: 用于没有底图的地区,用全站仪实地测量,精度最高,费用也高.
(2)、航片数据采集：以航空相片作数据源，在解析测图仪或立体量测仪采集地形特征点。
(3)、底图数据采集： 以旧的地形图为底图，进行数字化。
数字化的方法有两种：
a、跟踪数字化：用数字化仪对原图的地形特征点逐点进行跟踪采集，将数据自动传输到计算机，处理成数字地形图的过程。它的精度比较低，现在几乎不再使用。
b、扫描数字化：用扫描仪扫描原图,将数据输入计算机，存储、处理并可再回放成图。扫描数字化仪有平台式和滚动式两种。它比使用手扶数字化仪数字化的精度要高，故在地形图数字化生产中常用之。
数据编码
野外数据采集仅用全站仪或其它大地测量仪器测定碎部点的位置(坐标)是不能满足计算机自动成图要求的，还必须将地物点的连接关系和地物属性信息(地物类别等)记录下来．一般按一定规则构成的符 串来表示地物属性信息和连接信息，这种有一定规则的符 串称为数据编码．数据编码的基本内容包括：地物要素编码(或称地物特征码、地物属性码、地物代码)、连接关系码(或连接点 、连接序 、连接线型)、面状地物填充码等．
连接信息
连接信息可分解为连接点和连接线型．当测点是独立地物时，只要用地形编码来表明它的属性，即知道这个地物是什么，应该用什么样的符 来表示．如果测的是一个线状地物，这时需要明确本测点与哪个点相连，以什么线型相连，才能形成一个地物．所谓线型是指直线、曲线或圆弧等．在EPSW中规定：１为直线；２为曲线；３为圆弧；空为独立点．
一般地形图包括：
1、点状地物：控制点、独立符 、工矿符 等．
2、线类地物：管线、道路、水系、境界等．
3、面状地物：需要填充符 的，如居民地、植被、水塘等．
地形图的地形要素很多，已将它们总结归类为十大类．1、测量控制点；2、居民地；3、工矿企业建筑物和公共设施；4、独立地物；5、道路及附属设施；6、管线及附属设施；7、水系及垣栅；8、境界；9、地貌与土质；10、植被．
仪器由于受机械震动，温差变化，使用磨损等，出现仪器结构的变形，导致观测值误差的增大，因此要定期进行检较。
经纬仪在水平观测时应满足：1、竖轴必须竖直；2、水平度盘必须水平，其分划中心在竖轴上；3、望远镜上下转动时，视准轴形成的视准面必须是竖直平面。
全站仪的检验和校正
(一)、照准部水准轴应垂直于竖轴的检验和校正检验时先将仪器大致整平,转动照准部使其水准管与任意两个脚螺旋的连线平行,调整脚螺旋使气泡居中,然后将照准部旋转180度,若气泡仍然居中则说明条件满足,否则应进行校正。
校正的目的是使水准管轴垂直于竖轴．即用校正针拨动水准管一端的校正螺钉，使气泡向正中间位置退回一半．为使竖轴竖直，再用脚螺旋使气泡居中即可．此项检验与校正必须反复进行，直到满足条件为止．
(二)、十字丝竖丝应垂直于横轴的检验和校正
检验时用十字丝竖丝瞄准一清晰小点，使望远镜绕横轴上下转动，如果小点始终在竖丝上移动则条件满足．否则需要进行校正．
校正时松开四个压环螺钉(装有十字丝环的目镜用压环和四个压环螺钉与望远镜筒相连接。转动目镜筒使小点始终在十字丝竖丝上移动，校好后将压环螺钉旋紧。
(三)、视准轴应垂直于横轴的检验和校正选择一水平位置的目标，盘左盘右观测之，取它们的读数(顾及常数１８０度)即得两倍的c(c=１／２(ɑ左－ɑ右)
(四)、横轴应垂直于竖轴的检验和校正选择较高墙壁近处安置仪器。以盘左位置瞄准墙壁高处一点p(仰角最好大于３０度)，放平望远镜在墙上定出一点m1。倒转望远镜，盘右再瞄准p点，又放平望远镜在墙上定出另一点m2。如果m1与m2重合，则条件满足，否则需要校正。校正时，瞄准m1、 m2 的中点m,固定照准部，向上转动望远镜，此时十字丝交点将不对准p点。抬高或降低横轴的一端，使十字丝的交点对准p点。此项检验也要反复进行，直到条件满足为止。以上四项检验校正，以一、三、四项最为重要，在观测期间最好经常进行。每项检验完毕后必须旋紧有关的校正螺钉。
经纬仪的视准轴误差和水平轴倾斜误差
①仪器的视准轴不与水平轴正交所产生的误差称为视准轴误差.产生视准轴误差的主要原因有:望远镜的十字丝分划板安置不正确、望远镜调焦镜运行时晃动、气温变化引起仪器部件的胀缩,特别是仪器受热不均匀使视准轴位置变化.视准轴偏离了与水平轴 正交的方向而产生视准轴误差c , 规定视准轴偏向垂直度盘一侧时,c为正值,反之c为负值.Δc = c/cosa(a为观测时照准目标的垂直角),式中可知,Δc的大小除与 c值有关外，还随照准部目标的垂直角a的增大而增大，当a = 0时Δc=0.
Lˊ= L -Δc
Rˊ=R+Δc
A = 1/2(L+R)
视准轴误差c对盘左、盘右水平方向观测值的影响大小相等，正负 相反，因此，取盘左、盘右实际读数的中数就可以消除视准轴误差的影响．这个结论只有当c值在盘左、盘右观测时间段内不变的条件下才是正确的，为防止由于仪器晃动引起视准轴位置的变化，规定在一测回内不得调焦．
L- R = 2 Δc
当观测目标的垂直角a较小时，cosa ≈ 1,故Δc ≈ c,L-R=2c
国家规范规定，一测回中各方向２c互差对于J1型仪器不得超过９＂，对于J2型仪器不得超过１３＂；２c绝对值对于J1型仪器应小于２０＂，对于J２型仪器应小于３０＂．
②水平轴倾斜误差
仪器的水平轴不与垂直轴正交，所产生的误差称为水平轴误差．仪器左、右两端的支架不等高、水平轴两端轴径不相等都会产生水平轴倾斜误差．垂直轴垂直，水平轴不与其正交而倾斜了一个i角这个i角就是水平轴倾斜误差，规定水平轴在垂直度盘一端下倾，i角为正值，反之i角为负值.Δi = itanɑ式中ɑ为观测时照准目标的垂直角，Δi与i角有关，随ɑ角增大而增大，当ɑ＝０时，则Δi ＝０
Ｌ－R =2Δc+2ΔiL-R=2c/cosɑ+2itanɑ当照准目标的垂直角超过±３o时，该方向的２c值不与其他方向的２c值作比较，而与该方向在相邻测回的２c值作比较，而与该方向在相邻测回的２c进行比较，从同一时间相邻测回间２c值的稳定程度来判断观测质量的好坏．
野外数据采集
1、GPS法 即通过GPS接受机采集野外碎部点的信息数据；
2、航测法 航空摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据；
3、大地测量仪器法 即通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量仪器实现碎部点野外数据采集。
目前大比例尺野外数字测图主要使用全站仪采采集数据。野外数据采集方法
(1)、图根加密：
由于采用光电测距，测站点到地物、地形点的距离即使在５００米以内也能保证测量精度，故对图根点的密度要求已不很严格，视测区的地形情况而定．一般以在５００米以内能测到碎部点为原则．通视条件好的地方，图根点可稀疏些；地物密集、通视困难的地方，图根点可密些(相对白纸测图时的密度)．等级控制点尽量选在制高点．控制测量主要使用导线测量，观测结果(方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点 等)自动或手工输入电子手簿，或电子计算机，并且结算出控制点坐标与高程．对于图根控制点，还可采用＂辐射法＂和＂一步测量法＂。辐射法就是在某一通视良好的等级控制上，用坐标法测量方法，按全圆方向观测方式一次测定几个图根点．这种方法无须平差计算，直接测出坐标．为了保证图根点精度，一般要进行两次观测。
一步测量法就是将图根导线与碎部测量同时作业．即在一个测站上，先测导线的数据，接着就测碎部点．这是一种少安置一轮仪器、少跑一轮路，大大提高外业工作效率的测量方法。
(2)、碎部测量
野外数据采集包括两个阶段，即控制测量和地形特征点(碎部点)采集．实施数字测图前必须先进行控制测量．布设控制 应遵循的原则：分级布 ，逐级控制；应有足够的精度；应有足够的密度；应有统一的规格．
控制测量取得合格成果后，即可进行下面的碎部点的采集．但在出测前必须做好准备工作．
准备工作
1、仪器器材与资料准备实施数字测图前，应准备好仪器、器材、控制成果和技术资料．仪器、器材、主要包括：全站仪、对讲机、电子手簿或便携机、备用电池、通讯电缆(若使用全站仪的内存或内插式记录卡，不用电缆)、花杆、反光棱镜、皮尺或钢尺等．全站仪、对讲机应提前充电．
２、成果、资料准备目前，大多数数字测图系统在进行数据采集时，要求绘制较详细的草图．绘制草图一般在专门准备的工作底图上进行．工作底图最好用旧地形图、平面图的晒蓝图或复印件制作，也可用航片放大影像图制作．为了便于多个作业组作业，在野外采集数据之前，通常要对测区进行＂作业区＂划分．一般以沟渠、道路等明显线状地物将测区划分为若干个作业区．对于地籍测量来说，一般以街坊为单位划分作业区．分区的原则是各区之间的数据(地物)尽可能地独立．
３、作业组组织
为切实保证野外作业的顺利进行，出测前必须对作业组成员进行合理分工，根据各成果的业务水平、特点，选好观测员，绘草图领尺(镜)员，跑尺(镜)员等．合理的分工组织，可大大提高野外作业效率。⑴测记法施测时，作业人员一般配置为：观测员一人，记录员一人，草图员一人，跑尺员１—２人．⑵电子平板法施测时，作业人员一般配置为：观测员一人，电子平板(边携机)操作人员一人(记录与成图)，跑尺员１—２人．
野外数据采集：
Cass3.0系统简码输入：对于Cass3.0的简码作业，其操作码的具体使用规则如下．
1、对于地物的第一点，操作码＝地物代码．
2、连续观测某一地物时,操作码为＂＋＂或＂－＂．其中＂＋＂ 表示连线依测点顺序进行；＂－＂ 表示连线依测点顺序相反的方向进行，在****中，连线将决定类似于坎类的齿牙线的画向，齿牙线及其它类似标记总是画向连线方向的左边，因此改变连线方向就可改变其画向．在进行连续观测时，注意同一地物上的连续点 不能超过５０个．
3、交叉观测不同地物时，操作码为＂n+＂或＂n-＂其中＂＋＂、＂－＂ 的意义同上，n表示该点应与以上n个点相连(n＝当前点 －连接点 －１，即跳点数)．还可用＂A＄＂或＂－A＄＂标志断点，A$是任意助记字符．
4、观测平行体时，操作码为＂p＂或＂np＂其中＂p＂的含义为通过该点所画的符 应与上点所在地物的符 平行且同类，＂np＂的含义为通过该点所画的符 应与以上跳过n个点后的点所在的符 平行且同类，对于带齿牙线的坎类符 ，将会自动识别是堤还是沟．若上点或跳过n个点后的点后的点所在的符 不为坎类或线类，系统将会自动搜索已测过的坎类或线类符 的点．因而，用于绘平行体的点，可在平行体的一边未测完时测对面点，亦可在测完后接着测对面的点，还可在加测其它地物点之后，测平行体的对面点．
5、若要对同一点赋予两类代码信息，应重测一次或重新生成一个点，分别赋予不同的代码．
精密测角的误差影响
⑴、 外界条件的影响1、大气密度的变化和大气透明度对目标2、或成像质量的影响．3、水平折光的影响．4、照准目标5、的相位差．6、温度变化对视准轴的影响．7、外界条件对觇标8、内架稳定性的影响．
⑵、仪器误差的影响：
1、水平度盘位移的影响．当转动照准部时，由于轴面的摩擦力使仪器的基座部分产生弹性的扭曲，因此，与基座固连的水平度盘也随之发生微小的方位变动，这种扭曲主要发生在照准部旋转的开始瞬间，因为这时必须克服垂直轴与轴套面之间互相密接的惯力．
2、照准部旋转不正确的影响照准部垂直轴与轴套之间的间隙过小，则照准部转动时会过紧，如果间隙过大，则照准部转动时垂直轴与轴套中会发生歪斜或平移，这种现象叫照准部旋转不正确．采用重合法读数，可在读数中消除照准部偏心影响．
3、照准部水平微动螺旋作用不正确的影响旋进照准部水平微动螺旋时，靠螺杆的压力推动照准部；当旋出照准部微动螺旋时，靠反作用弹簧的弹力推动照准部．若油污阻碍或弹簧老化等原因使弹力减弱，则照准部不能及时转动，在读数时视准轴偏离了照准方向，从而引起观测误差．为了避免这种误差的影响，规定观测时应旋进微动螺旋去进行每个观测方向的最后照准，同时要使用水平微动螺旋的中间部分．
4、垂直微动螺旋作用不正确的影响
精密测角的一般原则
⑴、观测应在目标成像清晰、稳定的有利于观测的时间进行，以提高照准精度和减小旁遮光的影响．
⑵、观测前应认真调好焦距，消除视差．在一测回的观测过程中不得调焦，以免引起视准轴的变动．
⑶、各测回的起始方向应均匀地分配在水平度盘和测微分划尺的不同位置上，以消除或减弱度盘分划线和测微分划尺的分划误差的影响．
⑷、在上、下半测回之间倒转望远镜，以消除和减弱视准轴误差、水平轴倾斜误差等的影响，同时可以由盘左、盘右读数之差求得二倍视准轴误差，借以检测观测质量．
⑸、上下半测回观测目标的次序应相反，并使观测每一目标的操作时间大致相同，其目的在于消除或减弱与时间成比例均匀变化的误差影响，如觇标内架或三角架的扭转等．
⑹为了克服或减弱在操作仪器的过程中带动水平度盘位移的误差，要求每半测回开始观测前，照准部按规定的转动方向先预转１∽２周．
⑺、使用照准部微动螺旋时，其最后旋转方向应为旋进．⑻、为了减弱垂直轴倾斜误差的影响，观测过程中应保持照准部水准气泡居中．
1/1万地形图扫描数字化生产的资料及内容:
⑴、原有存档的纸介质地形图,包括旧的地貌,即等高线和高程点及一些沟坎.
矢量化阶段的问题及点状地物的矢量分类
1、矢量化的特点及点状地物的矢量分类
⑵、矢量化的特点:a.按图式矢量的内容分为九类,每大类又分成各小类,每类都有一个固定的层,有相应的编码,叫层码.包括层码 、颜色状态(显示/隐藏).b.定位要准,采集的线不能走形:点状地物的矢量定位点要符合图式符 定位点要求;线状地物矢量的线要与原图的线一致.c.必须按九大类各小类严格分别采集,不能放错层.
⑶、点状地物矢量的要点
a.无方向性符 :包括各类控制点和一些独立地物(烟囱、水塔等),其方向垂直于南图廓.矢量时以两相交线采集,以交点来定位.
b.有方向但无长度限制的符 :如窑洞、不依比例尺房屋按真方向绘出.采集两条垂直相交的线段,交点为定位点,长线的方向表示符 的方向.c.有方向性又有长度限制的符 :主要是半依比例尺独立房屋.方法是沿房屋中心线水平矢量一线段,线段方向表示房屋方向,长度表示房屋实际长度.
根据矢量的栅格图形所包括的信息,将矢量的图形分为*tif格式(主要包括等高线和一部分地物)和*pcx格式(不包括等高线),但矢量后 都要以*dxf*格式倒出到AutoCAD中,成为*dwg格式．
⑴、所有线状地物一次性解释矢量化采集的数据是按国际代码分层存放的，对于线状符 或可以用线状符 作边线表示的面状符 ，可以通过线型解释获得．比如地类界的目标代码是９１００的层上执行＂线型解释＂命令，所有的矢量化线都变成和图式一样的符 ，其它诸如公路、陡坎、冲沟、电力线、管线、围墙等都用这种方法解释，单向河流、沟渠、双线河流还要注记流向,这仍需要线型解释命令,高程点及注记是一个特例．
⑵、点状符 快速定位插入从控制点到独立地物，到不依比例尺独立房及其它附属、工矿设施的点状符 ，都要一个个插上去．每个符 都要经过选符 、定点位、真方向．
⑷、对一些需要注记的地物,如窑、果园、村庄、河流、水库等,注记一般为字头朝北图廓直立,但街区名称,公路等级,其字向按《图式》规定方向注记，山脉名称、河流名称按雁行字列注记，另外，各种注记字体和字大小，字体颜色按《图式》和《编码表》要求执行．
图幅的接边
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