【文章內(nèi)容簡介】 處理時再用電子手簿中的觀測數(shù)據(jù)或經(jīng)處理后的成果輸入計算機中。③野外使用全站儀方法用全站儀進(jìn)行外業(yè)觀測，測量數(shù)據(jù)自動存入儀器的數(shù)據(jù)終端，然后將數(shù)據(jù)終端通過接口設(shè)備輸入到計算機。采用這種方法則從外業(yè)觀測到內(nèi)業(yè)處理直至成果輸出整個流程實現(xiàn)自動化。大比例尺地面數(shù)字測圖與傳統(tǒng)白紙測圖相比，有如下特點：1．白紙測圖通常是在外業(yè)直接成圖，除在1：500的地形圖上對主要建筑物輪廓點注記外，其余碎部點坐標(biāo)是不保留的。外業(yè)工作處觀測數(shù)據(jù)外，地形圖的現(xiàn)場繪制、清繪占地形測量很重的比例。數(shù)字測圖在外業(yè)是記錄觀測數(shù)據(jù)或計算的坐標(biāo)。在記錄中，點的編號和特征碼是不可缺少的信息，特征碼的記錄可在該測時輸入記錄器或在內(nèi)業(yè)根據(jù)草圖輸入。數(shù)字測圖對于數(shù)據(jù)記錄要有一定的格式，這種格式應(yīng)被數(shù)字測圖軟件所識別，能和數(shù)據(jù)庫的建立統(tǒng)一起來。2．?dāng)?shù)字測圖中，電子手簿應(yīng)具有測站點坐標(biāo)計算功能，可以自由設(shè)站。同時測距儀在幾百米距離內(nèi)測距精度較高，可達(dá)1厘米。因此，一般來說地圖圖根點的密度相對于白紙測圖的要求可減少。碎部測量時可較多采用自由設(shè)站的方法建立測站點。3．碎部測量時不受圖幅邊界的限制，外業(yè)不再分幅作業(yè)，內(nèi)業(yè)圖形生成時由軟件根據(jù)圖幅分幅表及坐標(biāo)范圍自動進(jìn)行分幅和接邊處理。4．白紙測圖是在圖根加密后進(jìn)行碎部測量。數(shù)字測圖的碎部測量可在圖根控制加密后進(jìn)行，也可和圖根控制的觀測同時進(jìn)行，然后在內(nèi)業(yè)計算圖根點坐標(biāo)后再進(jìn)行碎部點坐標(biāo)計算。5．?dāng)?shù)字測圖由數(shù)控繪圖機繪制地形圖，所有的地形輪廓轉(zhuǎn)點都要有坐標(biāo)才能繪出地物的輪廓點來。對必須表示的細(xì)部地貌也要按實測地貌點才能繪出。因此數(shù)字測圖直接測量地形點的數(shù)目比白紙測圖要多。２．原圖數(shù)字化采集不論從哪種比例尺的地形圖上采集DEM數(shù)據(jù)，最基本的問題都是對地形圖要素如等高線進(jìn)行數(shù)字化處理，如手扶跟蹤數(shù)字化或者半自動掃描數(shù)字化，然后再用某種數(shù)據(jù)建模方法內(nèi)插DEM。而關(guān)于地形圖要素的數(shù)字化處理特別是半自動掃描數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)很成熟并已成為地圖數(shù)字化的主流。①手扶跟蹤數(shù)字化將地圖平放在數(shù)字化儀的臺面上，用一個帶十字絲的游標(biāo)，手扶跟蹤等高線或其它地物符號，按等時間間隔或等距離間隔的數(shù)據(jù)流模式記錄平面坐標(biāo)，或由人工按鍵控制平面坐標(biāo)的記錄，高程則需由人工從鍵盤輸入。這種方法的優(yōu)點是所獲取的向量形式的數(shù)據(jù)在計算機中比較容易處理；缺點是速度慢、人工勞動強度大。②掃描數(shù)字化或稱屏幕數(shù)字化利用平臺式掃描儀或滾筒式掃描儀將地圖掃描得到柵格形式的地圖數(shù)據(jù)，即一組陣列式排列的灰度數(shù)據(jù)(數(shù)字影像)。將柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)可以充分利用圖像處理的先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行曲線自動跟蹤和注記符號的自動識別等，因此效率很高。目前主要采用半自動化跟蹤的方法，即先由計算機自動跟蹤和識別，當(dāng)出現(xiàn)錯誤或計算機無法完成的時候再進(jìn)行人工干預(yù)，這樣既可減輕人工勞動強度，又能使處理軟件簡單易實現(xiàn)。國內(nèi)已有許多優(yōu)秀的半自動矢量軟件如GeoScan等。數(shù)字化后的等高線數(shù)據(jù)通過一定的處理如粗差的剔除、高程點的內(nèi)插、高程特征的生成等便可產(chǎn)生最終的DEM數(shù)據(jù)。３．航片數(shù)據(jù)采集涉及DEM數(shù)據(jù)采集的攝影測量采樣方法包括等高線法、規(guī)則格網(wǎng)點法、選擇采樣點、漸進(jìn)采樣法、剖面法、混合采樣法等，這些方法可以是人機交互的或自動化的。① 沿等高線采樣在地形復(fù)雜及陡峭地區(qū)，可采用沿等高線跟蹤的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，在平坦地區(qū)，則不宜采用此方式。沿等高線采樣可按等距離間隔記錄數(shù)據(jù)或按等時間間隔記錄數(shù)據(jù)。采用等時間間隔記錄數(shù)據(jù)時，由于等高線曲率大的地方跟蹤的速度較慢，因而采集的點較密集，而在曲線較平直的地方跟蹤速度較快，采集的點較稀疏，故只要選擇恰當(dāng)?shù)臅r間間隔，所記錄的數(shù)據(jù)就能很好地描述地形，又不會有太多的數(shù)據(jù)冗余。② 規(guī)則格網(wǎng)采樣確保采集的數(shù)據(jù)具有規(guī)則的格網(wǎng)形式。通過固定某一方向(如X方向)，而在另一方向(如Y方向)以等間隔移動測標(biāo)，同時對每一點測量其高程值，便可獲得規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)。在這樣測量方法中，量測點在X或Y方向的移動由微處理器自動控制，不需要手工的操作。這各方法非常適于自動或半自動的數(shù)據(jù)采集。③ 剖面法與規(guī)則格網(wǎng)法類似，它們之間的惟一區(qū)別是在格網(wǎng)中量測點在格網(wǎng)的兩個方向上都是均勻采集，而在剖面法中，只是在一個方向即剖面方向上均勻采樣。在剖面法中，通常情況下點以動態(tài)方式量測，而不像規(guī)則采樣中以靜態(tài)方式進(jìn)行。因此從速度方面具有較高的效率。但其精度將比以靜態(tài)方式量測的規(guī)則格網(wǎng)點的精度低。另外這種方法固有的缺點是如果要保持較小而且重要的地形特征，那就必須保證采樣數(shù)據(jù)有較高的冗余度。大多數(shù)情況下，剖面法并非主要為了采集DEM數(shù)據(jù)，而是正射影像的生產(chǎn)聯(lián)系到一起的，從這一方面來說，DEM數(shù)據(jù)更像剖面法的副產(chǎn)品，而不是主要產(chǎn)品。④ 漸進(jìn)采樣為了使采樣分布合理，即平坦地區(qū)樣點較少，地形復(fù)雜地區(qū)的樣點較多，采用漸近采樣方法。此方法中，小區(qū)域的格網(wǎng)間距逐漸改變，而采樣也由粗到精地逐漸進(jìn)行。優(yōu)點：漸近采樣能解決規(guī)則格網(wǎng)采樣方法所固有的數(shù)據(jù)冗除。缺點：地表突變鄰近區(qū)域內(nèi)的采樣仍有較高的冗除度，有些相關(guān)特性在第一輪粗略采樣中有可能丟失，并且不能在其后的任一輪采樣中恢復(fù)；跟蹤路徑太長，導(dǎo)致時間效率降低。⑤ 選擇性采樣為了準(zhǔn)確反映地形，可根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇性的采樣，例如沿山脊線、山谷線、斷裂線以及離散特征點進(jìn)行采集。這種方法的突出優(yōu)點在于只需要少量的點便能使其所代表的地面具有足夠的可信度。缺點：因為它需要受到專業(yè)訓(xùn)練的觀測者對立體模型進(jìn)行大量的內(nèi)插，故并非高效的采樣方法，實際上，沒有一種自動采樣程序是基于這種策略的，因此這種方法并不常用。⑥ 混合采樣混合采樣是一種將選擇采樣與規(guī)則格網(wǎng)采樣相結(jié)合或者是選擇采樣與漸近采樣相結(jié)合的采樣方法。這種方法在地形突變處以選擇采樣的方式進(jìn)行，然后這些特征線和另外一些特征點如山頂點、谷底點等，被加入規(guī)則格網(wǎng)數(shù)據(jù)中。實踐證明：使用混合采樣能解決很多在規(guī)則格網(wǎng)采樣和漸近采樣中遇到的問題?；旌喜蓸涌山⒏郊拥匦翁卣鞯囊?guī)則矩形格網(wǎng)DEM，也可建立沿特征附加三角網(wǎng)混合形式的DEM，但顯然其數(shù)據(jù)的存貯管理與應(yīng)用均較復(fù)雜。⑦ 交互式采集上述的①③⑤⑥等方法適用于利用解析測圖儀或機助測圖儀進(jìn)行半自動的交互式數(shù)據(jù)采集。特別是在數(shù)字?jǐn)z影測量工作站中，混合采樣的方法既能達(dá)到較高的作業(yè)效率，又可取得較好的數(shù)據(jù)質(zhì)量。這種方法首先使用計算機自動生成粗格網(wǎng)DEM，然后在立體模型上加測地形特征線，在此基礎(chǔ)上內(nèi)插細(xì)格網(wǎng)DEM。⑧ 自動采集這也是數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)最主要的特征。自動采集方法按照像片上的規(guī)則格網(wǎng)利用影像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，若利用高程直接求解的影像匹配方法，也可按模型上的規(guī)則格網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。全數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)在市場上已有成熟的產(chǎn)品。這種方法的優(yōu)點：許多操作是自動化的，用戶不需要做太多的干預(yù)。缺點：在自動相關(guān)生成DEM時仍需要采集地貌特征點線，才能保證DEM的高保真度。特別是在平坦地區(qū)、森林覆蓋地區(qū)和房屋密集的城區(qū)，仍需要相當(dāng)多的人工干預(yù)和編輯工作，否則，DEM的精度將難以保證。1．對DEM的采集方法可以從性能、成本、時間、精度等方面進(jìn)行評價。應(yīng)當(dāng)指出，各種采集方法都有各自的優(yōu)點和缺點，因此選擇DEM采集的方法要從目的需求、精度要求、設(shè)備條件、經(jīng)費條件等方面考慮選擇合適的采集方法。獲取方式DEM的精度速度成本更新程度應(yīng)用范圍地面測量非常高(cm)耗時很高很困難小范圍區(qū)域、特別的工程項目攝影測量比較高(cm~m)比較快比較高周期性大的工程項目、國家范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)收集立體遙感低很快低很容易國家范圍乃至全球范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)收集GPS比較高(cm~m)很快比較高容易小范圍、特別的項目手扶跟蹤數(shù)字化比較低(~)比較耗時低周期性國家范圍內(nèi)以及軍事上的數(shù)據(jù)采集，中小比例尺地形圖的數(shù)據(jù)采集地形圖屏幕數(shù)字化比較低(~)非?？毂容^低激光掃描干涉雷達(dá)非常高(cm)非常高很快容易高分辨率、各種范圍2．?dāng)z影測量是DEM重要的數(shù)據(jù)源，采用解析測圖儀或經(jīng)數(shù)字化改造的精密立體測圖儀在使用攝影測量方法對DEM的采集中仍占有很重要的地位。由于交互式數(shù)字?jǐn)z影測量自動化程度較高，并可顧及地形特征，同時生成的DEM精度也較高，因此是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫更新的最有效的方式之一。3．現(xiàn)在地形圖是DEM的另一重要數(shù)據(jù)源，經(jīng)過大量的實踐證明，從等高線地形圖生產(chǎn)DEM的方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以廣泛用于生產(chǎn)。4．使用全球定位系統(tǒng)GPS、激光掃描、干涉雷達(dá)等新型技術(shù)進(jìn)行DEM數(shù)據(jù)采集是很有發(fā)展前景的采集方式，不應(yīng)當(dāng)忽視。5．不論從何種數(shù)據(jù)源獲取DEM數(shù)據(jù)，在采集等高線或規(guī)則格網(wǎng)點的同時采集重要的地形特征點線是保證DEM質(zhì)量和提高作業(yè)效率的重要的措施。6．利用基于不規(guī)則三角網(wǎng)TIN的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)建模和隨機柵格轉(zhuǎn)換，是快速可靠地生產(chǎn)高精度格網(wǎng)DEM切實可行的方案。二、數(shù)據(jù)處理實際上，數(shù)字測圖的全過程都是在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，但這里講的數(shù)據(jù)處理階段是指在數(shù)據(jù)采集以后到圖形輸出之前對圖形數(shù)據(jù)的各種處理。數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)須處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)計算、圖形生成、圖形編輯與整飾、圖形信息的管理與應(yīng)用等。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括坐標(biāo)變換、各種數(shù)據(jù)資料的匹配、圖比例尺的統(tǒng)一、不同結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換等等。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換內(nèi)容很多，如將野外采集到的帶簡碼的數(shù)據(jù)文件或無碼數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為帶繪圖編碼的數(shù)據(jù)文件，供自動繪圖使用；將AutoCAD的圖形數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)換為ＧＩＳ的交換文件。數(shù)據(jù)計算主要是針對地貌關(guān)系的。當(dāng)數(shù)據(jù)輸入到計算機后，為建立數(shù)字地面模型繪制等高線，需要進(jìn)行插值模型建立、插值計算、等高線光滑處理三個過程的工作。在計算過程中，需要給計算機輸入必要的數(shù)據(jù)，如插值等高距、光滑的擬會步距等。必要時需對插值模型進(jìn)行修改，其余的工作都由計算機自動完成。數(shù)據(jù)計算還包括對房屋類呈直角拐彎的地物進(jìn)行誤差調(diào)整，消除非直角化誤差等。經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，可產(chǎn)生平面圖形數(shù)據(jù)文件和數(shù)字地面模型文件。要想得到一幅規(guī)范的地形圖，還要對數(shù)據(jù)處理后生成的“原始”圖形進(jìn)行修改、編輯、整理；還需要加上漢字注記、高程注記，并填充各種面狀地物符號；還要進(jìn)行測區(qū)圖形拼接、圖形分幅和圖廓整飾等。數(shù)據(jù)處理還包括對圖形信息的全息保存、管理、使用等。數(shù)據(jù)處理是數(shù)字測圖的關(guān)，鍵階段。在數(shù)據(jù)處理時，既有對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行交互處理，也有批處理。數(shù)字測圖系統(tǒng)的優(yōu)劣取決于數(shù)據(jù)處理的功能。三、成果輸出經(jīng)過數(shù)據(jù)處理以后，即可得到數(shù)字地圖，也就是形成一個圖形文件，由磁盤或磁帶作永久性保存。也可以將數(shù)字地圖轉(zhuǎn)換成地理信息系統(tǒng)所需要的圖形格式，用于建立和更新ＧＩＳ圖形數(shù)據(jù)庫。輸出圖形是數(shù)字測圖的主要目的，通過對層的控制，可以編制和輸出各種專題地圖．（包括平面圖、地籍圖、地形圖、管網(wǎng)圍、帶狀圖、規(guī)劃圖等等），以滿足不同用戶的需要?？刹捎檬噶坷L圖儀、柵格繪圖儀、圖形顯示器、縮微系統(tǒng)等繪制或顯示地形圖圖形。為了使用方便，往往需要用繪圖儀或打印機將圖形或數(shù)據(jù)資料輸出。在用繪圖儀輸出圖形時，還可按層來控制線劃的粗細(xì)或顏色，繪制美觀、實用的圖形。如果以產(chǎn)生出版原圖為目的，可采用帶有光學(xué)繪圖頭或刻針（刀）的平臺矢量繪圖儀，它們可以產(chǎn)生帶有線劃、符號、文字等高質(zhì)量的地圖圖形。 數(shù)字測圖作業(yè)模式由于軟件設(shè)計者思路不同，使用的設(shè)備不同，數(shù)字測圖有不同的作業(yè)模式。歸納而言，可區(qū)分為兩大作業(yè)模式，即數(shù)字測記模式（簡稱測記式）和電子平板測繪模式（簡稱電子平板）。數(shù)字測記模式就是用全站儀（或普通測量儀器）在野外測量地形特征點的點位，用電子手簿（或ＰＣ卡）記錄測點的幾何信息及其屬性信息，或配合草圖到室內(nèi)將測量數(shù)據(jù)由電子手簿傳輸?shù)接嬎銠C，經(jīng)人機交互編輯成圖。測記式外業(yè)設(shè)備輕便，操作方便，野外作業(yè)時間短。由于是“盲式”作業(yè)，對于較復(fù)雜的地形，通常要繪制草圖。電子平板測繪模式就是全站儀十便攜機十相應(yīng)測圖軟件，實施外業(yè)測圖的模式。這種模式將便攜機的屏幕模擬測板在野外直接測圖，可及時發(fā)現(xiàn)并糾正測量錯誤，外業(yè)工作完成，圖也就出來了，實現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化。從實際作業(yè)來看，數(shù)字測圖的作業(yè)模式是多種多樣的。不同軟件支配不同的作業(yè)模式，一種軟件可支配多種測圖模式。由于用戶的設(shè)備不同，要求不同，作業(yè)習(xí)慣不同，細(xì)分目前我國數(shù)字測圖作業(yè)模式大致有如下幾種：①全站儀十電子手簿測圖模式；②普通經(jīng)緯儀十電子手簿測圖模式；③平板儀測圖十?dāng)?shù)字化儀數(shù)字化測圖模式；④舊圖數(shù)字化成圖模式；⑤測站電子平板測圖模式；③鏡站遙控電子平板測圖模式；⑤航測像片量測成圖模式。各種作業(yè)模式的硬件連接方式和數(shù)據(jù)傳輸方式如圖所示第一種作業(yè)模式是測記式，為絕大部分軟件所支持。該模式使用電子手簿自動記錄觀測數(shù)據(jù)，作業(yè)自動化程度較高，可以較大地提高外業(yè)工作的效率。在采用這種作業(yè)模式時的主要問題是地物屬性和連接關(guān)系的采集。由于全站儀的采用，測站和鏡站的距離可以拉得很遠(yuǎn)，因而測站上就很難看到所測點的屬性和與其它點的連接關(guān)系。屬性和連接關(guān)系輸入不正確，會給后期的圖形編輯工作帶來極大的困難。解決的方法之一，是使用對講機加強測站與立鏡（尺）點之間的聯(lián)系，以保證測點編碼（簡碼）輸入的正確性。也可以為采集系統(tǒng)配置一個袖珍繪圖儀（Ａ３／Ａ４）現(xiàn)場按坐標(biāo)實時展點繪草圖。解決的方法之二，將屬性和連接關(guān)系的采集移到鏡站用手工草圖來完成，測站電子手簿只記錄定位數(shù)據(jù)（坐標(biāo)），在內(nèi)業(yè)編輯時用“引導(dǎo)文件”導(dǎo)人屬性和連接關(guān)系。這樣，既保證了數(shù)據(jù)的可靠性又大幅度地提高了外業(yè)工作的效率，可以說是一種較理想的作業(yè)模式。第二種作業(yè)模式適合暫時還沒有條件購買全站儀的用戶，它采用手工鍵人觀測數(shù)據(jù)到電子手簿，其它與第一種作業(yè)模式相同。由于用手工鍵人數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)可靠性和工作效率顯然都存在一定的問題。然而，由于它對儀器設(shè)備的要求較低，也有一些單位仍在采用。第三種作業(yè)模式也幾乎被所有的數(shù)字測圖軟件所支持。該模式的基本作法是先用平板測圖方法測出白紙圖，可不清繪，然后在室內(nèi)用數(shù)字化儀將白紙圖轉(zhuǎn)為數(shù)字地圖。就我國的基本國情和目前測繪行業(yè)的現(xiàn)狀（設(shè)備條件、技術(shù)力量）而言，平板測圖仍然被大部分測繪單位所鐘愛，而某些工程項目卻又需要數(shù)字地圖（例如用