摘要：隨著測繪科學技術的發展，傳統的模擬法測圖方法已被數字化測圖方法所替代。本文從數字化測圖工作的外業、內業以及測量成果表現形式上，對數字化測圖與模擬法測圖的特點進行了對比分析；分析了數字化測圖質量評價的內容和特點；結合數字化測圖的工作實踐，對數字化測圖工作提出了幾點有益的認識。
關鍵詞：數字化測圖；模擬法測圖；質量評價
作者簡介：邊微，（1972-　），女，助理工程師，現從事土地管理與研究工作.
*通訊作者：Author for correspondence.E-mail:lxc@sdau.edu.cn

DIGITAL SURVEYING AND MAPPING IN PRACTICE AND THEORY

BIAN Wei?1，LI Xi-can??2*?，LI Wen-hua?3，FENG Shao-jun?4，LI Dong?5

(1.Bureau of Land and Resource of Taian, Taian 271000, China;2.College of Science, Shangdong Agriculture University, Taian 271018, China;3.Andi Reservoir Management Sration,Mengyin 276217；4.Hydrolgy and Water Resource Office of Taian City,Taian 271000,China；?5.The construction committee of Jining,Jining 272000,China)

Abstract：With development of surveying and mapping, the traditional imitating method of surveying and mapping is shifted by the method of digital surveying and mapping. Basis on the outdoor work, indoor work and expression of surveyed results, The paper has compared the feature of traditional surveying method with digital surveying method, analysed content and feature of quality evaluation of digital surveying and mapping. In terms of work practice of digital surveying and mapping, some useful standpoints has been presented.
Key words：digital surveying and mapping, imitating mapping, quality evaluation 
1　引言
　　模擬法測圖是測繪人員利用半圓儀、比例尺等繪圖工具模擬測量數據，按圖式符號展繪到白紙或聚脂薄膜上，又俗稱白紙測圖。數字測圖是利用測繪先進儀器如全站儀、GPS等工具，野外進行地形信息數據采集，室內借助計算機與地形圖成圖軟件進行編輯成圖，是一種全解析、機助測圖的方法［1］。它實現了測圖的自動化、數字化、高精度，賦予了地形圖新的生命力，使大比例尺地形圖測圖與應用進入了新的發展時期［2］。雖然，測圖的內容沒有發生變化，但是兩種測圖方法本質上有很大差別，因此正確分析數字化測圖與模擬法測圖的異同點，對指導數字化測圖工作實踐具有重要的意義。本文結合數字化測圖的工作實踐，從野外數據采集、室內數據處理、測繪成果的表現形式和成圖質量評價方面，對數字化測圖與模擬法測圖的特點進行了對比分析。根據數字化測圖的特點，結合作者多年來數字化測圖的工作實踐，提出了數字化測圖工作中應注意的事項。
2　數字化測圖工作的特點
　　數字化測圖的工作過程主要有:數據采集、數據處理、圖形編輯和圖形輸出［3］。數字化測圖不同于模擬法測圖，數字化測圖具有其自身的特點，下面從數字化測圖的外業工作、內業工作、測量成果表現形式和質量評價方面進行詳細分析。
2.1　數字化測圖外業工作的特點
　　數字化測圖由于充分利用計算機輔助制圖軟件及一些新儀器優點,其外業工作與模擬法測圖工作相比具有顯著的特點。經對比分析有如下特點：
2.1.1　自動化程度高　模擬法測圖在外業基本完成地形圖的繪制,外業工作內容較多,手工記錄，手工計算，自動化程度低,勞動強度大。數字化測圖在外業主要只完成數據采集,測圖工作主要在內業完成,加上數字化測圖采用先進的電子儀器,自動記錄，自動計算，自動存貯，自動化程度高，勞動強度較小。
2.1.2　作業周期短　模擬法測圖必須嚴格遵循“先控制后碎部”的原則。數字化測圖則允許圖根控制和碎部測量同時進行，即采用“一步測量法”,即使在未知點上設站也可以采用“自由設站”方法,利用電子手簿的計算功能進行測圖工作。這樣便于同時大面積展開測圖工作,縮短作業周期。
2.1.3　測站覆蓋范圍大　數字化測圖采用全站儀或電子速測儀,能自動地同時測定角度和邊長,所以一般用“極坐標法”測定地形碎部點。由于全站儀或電子速測儀具有很高的測距精度,因此在通視良好、定向邊較長的情況下，可以放寬測站點到碎部點間的距離,擴大測站點的覆蓋范圍。模擬法測圖由于受到測距精度和成圖方法的限制，測站點的測量范圍較小。
2.1.4　工作范圍易于劃分　模擬法測圖是以圖板為工具,以圖幅為單元進行組織測量。數字化測圖的外業一般沒有圖幅的概念,而是以自然界線(河流、道路等)來劃分作業組的工作范圍。這樣便可自然地組織施測工作,更為重要的是可以減少地物接邊問題帶來的麻煩。
2.1.5　對測點依賴性強　模擬法測圖的外業工作可以較多地溶入人的經驗,例如線狀地物的轉折和地形起伏方面,可以利用人的觀察和判斷來減少碎部點個數。數字化測圖則不然,它完全依賴所觀測的點數。因此,一般情況下,數字化測圖比常規測圖需要較多的觀測點數和較好的點位分布。
2.1.6　對記錄要求高　數字化測圖所獲得的有關地物、地貌的數字信息,無法顯示圖形信息及其相互關系，直觀性較差；對于一些有關實體的屬性（如地理名稱、房屋結構與用途等）也無法在野外注記。因此，碎部點記錄要準確記錄測點點號、連線關系與地物屬性信息。在復雜測區，通常采用野外繪制草圖和地物屬性注記的方法來進行內業注記和圖形及相對關系的檢查。
2.1.7　測量精度高　數字化測圖一般采用全站儀或電子速測儀進行碎部點數據采集，由于采用光電測距技術，距離測量精度高，因此碎部點測量具有較高的精度。模擬法測圖采用視距測量的方法測量距離，由于視距測量的精度只有1/300，不僅影響測站測量覆蓋的范圍，而且碎部點的測量精度較低。
2.2　數字化測圖內業工作的特點
　　數字化測圖技術內業工作主要依靠計算機及成圖軟件，其內業工作與模擬法測圖方法相比也具有其顯著的特點。經對比分析有如下特點:
2.2.1　成圖周期短　數字化測圖在內業工作中充分利用現代技術手段，利用計算機和地形圖成圖軟件對野外測量采集的數據與地形信息進行處理，提高了內業成圖的速度，縮短了成圖周期。模擬法測圖的內業工作主要是利用三角尺、圓規等工具，手工對外業繪制的白紙圖進行清繪、整飾、拼接，相對數字化測圖，內業處理速度較慢，勞動強度高。
2.2.2　成圖規范化　數字化測圖的內業處理使用的繪圖軟件，能夠使繪制的地形圖的點、線、符號、文字注記等規范美觀，符合國家地形圖的成圖規范。模擬法測圖內業處理是手工繪制地形圖的點、線、符號，進行文字注記，顯然線條難以均勻，繪制的符號難以規范，文字注記即手寫字體更難以規范化。
2.2.3　成圖精度高　數字化測圖的內業處理是依據外業測量的點位信息和地形的屬性信息進行圖形的編輯，可以利用軟件的功能對量取的幾何圖形進行精確的繪制，精度上無損失，成圖的精度高。模擬法測圖的內業處理，不僅難以做到點、線、符號和文字注記等地形圖圖面信息的規范化，而且會造成點位精度的損失，降低地形圖的質量。
2.2.4　分幅、接邊方便　數字化測圖內業工作首先進行圖形編輯，將編輯好的圖形按測區合成一體，然后統一進行地形圖的分幅，使地形圖分幅方便、規范，精度高。模擬法測圖一般是先分幅，然后逐幅測量，圖幅接邊不方便，相對數字化測圖精度低，尤其白紙測圖更不方便。
2.2.5　易于修改和更新　數字化測圖內業處理是將處理結果儲存在計算機內存上，對圖形編輯中出現的問題易于修改和更新。模擬法測圖方法的內業處理結果體現在圖紙上，發現錯誤必須擦掉，重新繪制，修改很不方便。
2.2.6　對外業記錄依賴性強　數字化測圖的內業處理是根據外業測量的地形信息進行圖形編輯、地物屬性注記，如果外業采集的地形信息不全面，內業處理中就比較困難。模擬法測圖是在外業完成地形圖的繪制，繪圖員可以邊觀察地形邊繪圖、邊注記，內業只進行加工處理。因此，數字化測圖內業完成后，一般要輸出到圖紙上，到野外檢查、核對。
2.2.7　對繪圖人員要求高　數字化測圖內業工作是借助計算機和成圖軟件完成圖形編輯，要求作業人員必須熟練計算機操作和繪圖軟件的使用，技術含量高。模擬法測圖的內業處理只是在外業成圖的基礎上進行整飾、清繪，技術要求相對較低。
2.3　數字化測圖成果形式的特點
　　數字化測圖的成果是數字地圖，它是用數字形式(而不是在紙上或其它介質上以圖解形式)存貯全部地圖信息的“地圖”。它是用數字形式描述地圖要素的屬性、定位和關系信息的數據集合,是存貯在具有直接存取性能介質上的關聯數據文件。數字化測圖與模擬法測圖相比，從測量成果的形式和應用上也有明顯的差異，經對比分析有如下特點:
2.3.1　信息的載體不同　數字化測圖的成果即數字地圖的載體不是紙張，而是適合于計算機存取的磁帶、磁盤和光盤；數字地圖永不變形。模擬法測圖的成果體現在白紙或聚脂薄膜上，存在圖紙變形等問題。
2.3.2　信息的表達形式不同　數字地圖不像傳統地圖那樣以線劃、顏色、符號、注記來表示地物類別和地形信息,而是以一定的計算機可識別的數字代碼系統來反映地表各類地理屬性特征。
2.3.3　比例尺概念的內涵不同　數字地圖所記錄的地表地理信息，雖往往能滿足一定的地圖投影關系,并經過一定的制圖綜合處理可以得到所需大小的地形圖,但沒有比例尺的限定。而白紙圖的比例尺是固定的，信息綜合處理和比例尺更改不方便。
2.3.4　信息管理方式不同　數字地圖的地圖要素實現了分層管理，地圖信息顏色豐富、層次分明，為工程使用與設計提供了方便。而白紙圖是白紙黑字，所有信息在一個層面上，無法分層管理，使用不方便。
2.3.5　信息的使用手段不同　數字地圖的使用必須借助于計算機及其配套的外部設備，而白紙圖只能借助于圖紙與常規計算工具。
2.3.6　信息的使用范圍不同　數字地圖不僅要滿足工程建設的規劃、設計，而且是GIS數據庫信息的重要來源，是國民經濟各行業智能化管理的基礎信息。而要想使白紙圖滿足GIS應用的需要，必須進行數字化處理。
2.3.7　應用時精度無損失　數字地圖的使用必須借助于計算機及其配套的外部設備，在使用上精度無損失；而白紙圖需要使用圓規和三角板在圖紙上量取點的坐標、直線的長度、區域的面積，由于存在量取誤差，造成地形圖精度有損失。
2.3.8　便于傳輸與共享　數字地形圖實現了數字化，數字化測圖的地形圖信息易于保存、復制、傳輸與共享；而白紙圖復制困難，無法實現信息的傳輸與共享。
　　可見，數字化測圖無論在外業數據采集、內業編輯成圖，還是在測量成果的表現形式上，都與模擬法測圖有較大不同。數字地圖改變了人們對地圖本質、地圖功能、成圖方法以及成圖工藝等諸多方面的認識,為地圖制圖領域帶來了新的生機。
2.4　數字化測圖質量評價的內容與特點

2.4.1　數字化測圖質量評價的內容　數字化測圖實現了地形圖的數字化、信息化，測量結果是以計算機可識別的數字代碼系統來反映地表各類地理屬性特征。因此，數字化測圖質量評價除與模擬法測圖質量評價具有相同的評價內容外，還具有其特有的評價內容，主要包括以下幾方面：
　　A.地物分層的合理性。
　　B.地物屬性代碼選擇的正確性。
　　C.閉合圖形的封閉性。
　　D.結點的匹配精度。
　　E.圖形拓撲關系的正確性。
　　F.地物各層是否有重復的要素。
　　G.地物各層是否有混層現象。
　　H.圖形編輯的完整性。
　　I.各層顏色選擇的正確性。
　　J.數據文件名稱、數據格式、數據組織的正確、完整性。
2.4.2　數字化測圖質量評價的特點　數字化測圖是利用先進的儀器，通過測量獲取可供傳輸、處理、共享的數字地形信息，即獲取以計算機磁盤為載體的數字地形圖。數字化測圖實現了測量的高精度，測量精度在成圖過程中無損失，利用計算機軟件成圖，可以做到符號、文字注記符合規范要求，等高線通過自動擬合處理光滑美觀，實現了圖面的規范化。因此數字化測圖質量評價的主要特點有：
　　A.數字化測圖依據野外記錄室內編輯成圖，容易發生漏測、記錯現象，數字地形圖的質量檢查應重點檢查地物要素測量是否齊全、屬性注記是否與實際相符合。
　　B.等高線的勾繪依據野外測點的分布，對于經驗不豐富的立尺人員，有些地貌關鍵點位容易被漏測，造成等高線失真。數字化測圖的質量評價應重點檢查等高線是否反映客觀實際。
　　C.數字化測圖實現了信息分層管理，不同層顏色不同，數字化測圖的質量評價應重點檢查數字地圖分層是否合理，地圖信息是否有混層交叉現象；地形要素在同層是否有重復要素。
　　D.數字化測圖利用先進的儀器進行測量，測量精度高，測點點位精度在數字化測圖的質量評價中則是處于次要地位，但仍是必要的檢查內容。
　　E.數字化測圖是GIS數據庫的重要信息源，拓寬了地形圖的應用范圍，因此，數字化測圖的質量評價應重點檢查閉合圖形的封閉性、結點的匹配精度、圖形拓撲關系的正確性。
　　F.數字化測圖是以計算機可識別的數字代碼系統來反映地表各類地理屬性特征，數字化測圖的質量評價應重點檢查地物的屬性代碼選擇的正確性，數據格式、數據組織的正確性。
　　G.數字化測圖的圖幅分幅是計算機自動完成的，接邊精度高，在數字化測圖質量評價中處于次要地位，但圖名、圖幅接合表仍是必要的檢查內容。
　　H.數字化測圖改變了傳統的測量模式，允許圖根控制和碎部測量同時進行；GPS測量技術的使用，也改變了傳統的控制測量模式與要求，因此，控制測量在數字地形圖質量檢查中處于次要地位，但仍是必要的檢查內容。
　　總之，數字化測圖改變了人們對傳統地形圖的認識，因此，數字化測圖質量評價應根據數字化測圖質量評價的特點，建立易于操作、科學合理的質量評價指標體系。
3　數字化測圖工作中應注意的事項
　　數字化測圖不同于傳統的模擬法測圖，在測量實踐中應正確認識與掌握數字化測圖的特點。根據數字化測圖的特點，在野外數據采集、內業數據處理與成圖編輯中，應注意以下事項［4］。
　　在控制測量中，使用GPS測量時，除必要的測量起算數據外，盡可能要有已知檢測點，檢測合格后，再把檢測點加入控制網作為已知點進行平差計算，這樣可以有效檢測測量精度，防止測量錯誤。
　　使用全站儀進行碎部點數據采集時，應嚴格注意輸入測站點與后視點。如果測站點與后視點錯號（點號與位置均認識錯誤），實踐證明無法檢測出來，造成內業處理上的不便。
　　數字化測圖內業圖形編輯主要依靠外業記錄，外業測量時，記錄員應詳細記清測點點號、點的屬性、連線關系，必要時繪制草圖。否則，內業處理時，容易造成錯亂。
　　全站儀測距精度較高，但在野外測量時，不能盲目擴大測程及測站的覆蓋范圍，由于測角誤差不可避免，因此應嚴格注意儀器的對中、整平、后視瞄準的精度。
　　利用全站儀施測支導線，應防止支導線過長，防止測站數過多，因為全站儀的測距精度高，但測角誤差會逐漸累計，點位累計誤差也會逐漸增加。
　　數字化測圖等高線的勾繪完全取決于野外的測點，因此在地貌測繪時，立尺員應合理選擇地貌特征點，并認真了解觀察地形，復雜地區應簡單繪制地形草圖，以便使勾繪的等高線更加符合測區情況。
　　在內業圖形編輯時，各類地物符號應嚴格按照地形圖圖式要求進行編輯。繪圖軟件中地物符號一般按控制點、居民地、獨立地物、交通設施、管線設施、水系設施、地貌土質、植被園林、境界線分類，在此基礎上，每大類又包含許多項，共計大約670多項。因此，在外業測量記錄時要準確，在內業圖形編輯時，根據地物的類別選取對應的地物符號進行編輯，以滿足數字化成圖的規范要求。
　　圖形編輯應遵循“不清不繪”的原則，對記錄不清的暫時不編輯，經外業檢查后再進行編輯處理。
　　圖形編輯應遵循“邊編輯邊注記”的原則。對于大測區來說，野外采集的信息很多，為避免錯誤，每編輯完一個完整的地物，應及時加上必要的符號和文字注記，如獨立樹，應注記樹的類別等。
　　數字化地形圖是GIS系統的重要信息來源，在圖形編輯時應注意結點的連接精度和封閉圖形的閉合性，對應連接的線條應用編輯功能進行連接；對有特殊要求的地物應單獨建立圖層，并適當選取層的顏色。
　　數字化測圖在分組測量時，各組測量的數據編輯完成后，應將整個測區到拼接起來，認真檢查各組測圖的銜接情況，檢查處理后，再考慮整個測區地形圖分幅的問題。
　　數字化地形圖內業圖形編輯完成后，應利用繪圖機繪出樣圖，到實地進行認真的檢查。檢查內容主要包括地物有無漏測、屬性注記是否與實際相符、陡坎的走向、電力線和通訊線的連線關系、等高線是否反映實際等等。對內業處理中有疑問的地方應重點檢查。實踐證明，實地檢查是數字化測圖必不可少的重要環節。
4　結語
　　數字化測圖與模擬法測圖相比，雖然測量的內容沒有變化，但這兩種測量方法在本質上有很大的差別。本文結合數字化測圖的工作實踐，對數字化測圖與模擬法測圖在外業數據采集、內業數據處理、圖形編輯和成果的表現形式等方面進行了對比分析，并根據數字化測圖的特點，結合作者多年來從事數字化測圖的實踐經驗，對數字化測圖實踐工作的整個過程提出了應注意的事項，對數字化測圖工作實踐具有重要的指導意義。

參考文獻
〔1〕宋偉東，張永彬等.數字測圖原理與應用〔M〕.北京：教育科學出版社,2002
〔2〕楊德鱗.大比例尺數字測圖的原理方法與應用〔M〕.北京：清華大學出版社,1998
〔3〕謝剛生，鄒時林.數字化成圖原理與實踐〔M〕.西安：西安地圖出版社,2000
〔4〕工程測量規范（GB50026-93）.北京：中國計劃出版社,2002
〔5〕顧孝烈，鮑峰，程效軍.測量學〔M〕.上海：同濟大學出版社,2001