发布时间：2022-07-05 14:38:54
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的数字化测绘技术论文样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A
随着我国改革开放的不断深入，我国经济和科技都得到很快的发展，尤其是近年来，政府不断加快城市化进程，使得相关部门不得不尽快完善城市交通建设，以便人们生活能便利出行。科技水平的提升为公路勘察工作提供保障。数字化测绘技术在高速公路勘察设计中得到很好的应用，其能提升勘察结果数据的高精准度，并且信息数据十分详细，极大地提升了高速公路勘察工作的效率和质量。因此，数字化测绘技术在高速公路勘察设计中的应用具有重要的作用和意义。
1高速公路勘察设计中主要的工程测量工作
高速公路勘察设计施工工程测量工作的重要组成部分，在工程施工前必须要进行勘察工作，为公路路线的合理规划提供精准的数据信息，并且能根据信息资源绘制带状地形图，对公路纵横面进行测量，然后绘制成施工设计图纸。因此高速公路勘察设计工程测量工作十分重要，其具体的工程测量主要表现在以下几个方面。 [1]
1.1勘察设计的准备阶段测量工作
设计前工作人员要进行初步的测量，才能对公路段施工情况有一个具体的了解，才能勾勒出基本的路面地形图，进而才能深入进行下一步勘察设计工作。初步阶段设计工作人员要拟定修建原则，选定设计方案和计算主要工程数量，并且提出施工方案建议和编制工程预算等，这些工作要顺利进行必须要对整个工程项目有初步的了解，通过勘察得知施工基本面积和施工难度，进而才能计算工程基本施工成本。初步设计具有不确定性，一般会根据工作特殊情况，设置两套方案，方案一一般是在1：10000地形图上做多个必选方案，纸上布线完成后，然后再按照1：2000的比例进行地形图测量工作，在1：2000的地形图上进行纸上定线，设置公路通道。在初步设计工作人员需要进行平面高程控制测量、地形图测量以及必要的平纵横测量等工作，这些方面是初步设计工作的主要内容。
1.2施工图纸设计阶段工程测量工作
在初步勘察完成后，工作人员会对施工地形各方面的情况有一个初步了解，在初步设计的基础上，工作人员要确定施工图纸，因此，工作人员要在1：2000比例图上进行方案比选，确定最终施工路线方案。在这个部分工作中，工作人员需要对中线放样进行测量、公路纵横面测量、主要施工点地形图测量以及主要控制地物高等控制测量等方面的工作。这些都是高速公路勘察设计中需要进行的测量工作，其对测量的精度有相当高的要求，而数字化测绘技术的普及和使用，恰好能满足勘察设计测量的需求。[2]
2数字化测量技术在高速公路勘察设计中的应用
2.1控制测量
控制测量主要在高速公路工程地面地形的测量方面，通过测量在地面布设一系列的控制点，然后准确的确定这些点的位置，方便工作人员能顺利进行放线和测量放样等工作。首先要根据设计方案的比例图，根据比例图中初步设定的位置展开测量，工作人员要利用数字测绘工具，搜集相应的路基、构造物等资料，进而能更好的进行控制测量，并且确保测量工作效率和准确性。
2.2坐标系统测量
坐标系统测量主要是地面水准面、参考椭球以及坐标系等方面的测量和确定。地面水准面是接近地球自然表面的不规则椭球曲面，工作人员应该选择比较相近的物体与之接近，然后用简单数学表示的体形来代表，确定坐标位置。一般坐标测量要利用基础的测绘仪器，对高斯平面直角坐标以及坐标分带进行测量。 [3]
2.3独立高等控制测量
独立等高控制测量主要是利用GPS技术测距、定位以及建立三维坐标系统，这方面的工作需要利用GPS卫星高空扫面技术，为勘察设计工作人员提供信息数据。GPS技术操作简单，其精准度非常高，因此，在勘察设计测量工作的运用具有积极的推广意义。
2.4地形图航空摄影测量
地形图航空摄影测量主要是根据公路工程特点，长路线采集，在飞机上安装摄影机，然后对观测地区进行高空摄影，以获得高清的视频图像，然后将摄影图像与地形图进行比对分析，最终能清楚的确定公路工程施工设计方案，避免对周围路面基础的影响。高空摄影获取地形图像后，工作人员还要处理高航摄影的图像，根据控制点的布设，测定公路平面、高程三维坐标，并且纠正航摄中的误差。其次，工作人员还要形成业内图，让勘察设计工作人员能更加清晰的观察地形图。
2.5数字地面模型设计
数字地面模型信息采集施工构建地面模型的重要前提和依据，工作人员要利用数字测绘技术，大量采集地形点三维坐标，按照一定的数学模型分析和联网，最终通过空间点的连接，构建施工设计所需要的地形起伏数字模型。这种模型的建立和使用能提升 施工设计方案的科学性和可行性，进而顺利完成公路工程。数字测绘技术在高速公路勘察设计工程测量工作中的应用范围十分广泛，工作人员要充分利用现代化数字化技术，提升勘察测量结果的精确度，确保设计方案的可行性。 [4]
3结束语
综上所述，数字化测绘技术在高速公路勘察设计中的应用具有重要的作用和意义，并且实践证明数字化测绘技术在高速公路勘察设计中的应用具有很好的效果。数字化测绘技术的高精准度、操作简单以及其能节约大量的劳动力资源等，这些方面的优势使得高速公路勘察工作效率和质量都得到提升。因此，未来我国技术研究工作人员还需要进一步开发新工艺和新技术，不断的完善公路勘察设计工作的基础设备，进一步提升勘察工作的水平和质量。
参考文献：
[1] 窦爱霞,王晓青,袁小祥.基于机载LIDAR的建筑物震害自动识别方法[A]. 中国地震学会空间对地观测专业委员会2012年学术研讨会论文摘要集[C]. 2012
[2] 郜键,孙剑峰,魏靖松,王骐.基于条纹管激光成像雷达水下目标探测研究[A]. 鲁豫赣黑苏五省光学（激光）学会2011学术年会论文摘要集[C]. 2011
关键词：数字化；测绘；优势；应用；发展前景
随着经济发展的加速，测绘作为国家基础设施建设、国防建设提供了及时的保障手段；为环境保护、防震减灾等提供了及时有效的服务措施，已成为与人民生活息息相关的有机构成。因此，现代信息社会下，加强数字化技术的应用，推进测绘科学的可持续发展作为测绘专业这项浩瀚工程中不可或缺的根基，其重要性已经受到全社会的广泛关注。也正因测绘中数字化技术的运用，使测绘工作中元素的诉求更为清晰，信息的传达更加科学准确，手法的运用更加丰富多彩。可以说，当今信息时代下，数字化技术的应用成效是测绘工作的关键保障。因此，从这个意义上来说，探讨数字化技术在测绘中的应用意义非凡，影响深远。
一、数字化测绘技术
现代的数字化测绘技术是伴随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化而兴起的一门新兴的测绘技术。“数字中国”、“数字城市”等概念的提出以及相关数字化工程的启动，特别是全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、摄影测量与遥感（RS）以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展，使工程测量的手段和方法产生了深刻的变化。工程测量的服务领域也相应进一步延伸，而且正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展。
二、数字化测绘技术的优势
数字化技术在测绘专业中的应用有着传统测绘手段无法比拟的优势，如：通过多媒体手段，让测绘在图文并茂的、丰富多彩的人机交互操作模式中更为形象、直观的展现出应用的效果。且在人迹罕见的地区，数字化技术更是弥补了传统地籍测绘手段大量依靠人力的测绘模式，因此，数字化技术在测绘专业中的应用具体有积极的现实意义，有着诸多便利之处。
（一）形象直观
传统测绘手段下线条、符号、数字、文字等数据纷繁复杂，若非具有一定的专业知识，很难看懂。而数字化技术可以通过多媒体的模拟，在屏幕上直观生动地反映出测绘中的基本元素，如：地形、地貌特征以及地籍要素。且一目了然、通俗易懂。
（二）方便快捷
数字化技术应用下的测绘产品可以随时补充修改，因地制宜，做出调整。无论是使用、维护，还是更新都具有方便快捷的特性。
（三）科学精准
在城市建设中，各种测绘数据需要进行反复比对、分析，进行可行性评估，以使土地资源利用达到最佳效率，对测绘技术的要求益发精准细致，如：城市交通道路网的科学规划，城市建筑布局的综合考量等等。利用数字化技术下应用测绘成果，可运用多媒体进行各种规划与设计，可以方便地进行许多方案的设计与比较，对各种要素的统计、汇总、叠加、分析，因此得出的结论往往更为科学、准确。
总而言之，在数字化技术的应用下，大大提高了测绘作业的自动化、科学化、规范化，应用水平的提高也在日新月异，显示出诸多优越所在。测绘实践也表明，数字化技术的运用是现代测绘的发展方向，符合现代社会发展的需求，因此，在测绘专业可持续发展进程中，数字化技术的应用大有可为。
三、数字化技术在工程测量中的应用
大比例尺地形图和工程图的测绘，是城市与工程测量的重要内容和任务。常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作，同时还有大量的室内数据处理和绘图工作，成图周期长，产品单一，难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。
随着电子经纬仪、全站仪的应用和GEOMAP系统的出现，把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来，形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。系统的开发研究主要是面向城市大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供纸图，也可提供软盘，为专业设计自动化，建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。
80年代以来，我国数字化测绘技术的开发研究和应用发展很快，成效显著。由于技术标准和规范不同，国外研究成功的数字化测绘系统不适合国情，难以推广应用，只有依靠自己研究开发。1987年北京市测绘设计研究院在国内首先完成了“大比例尺数字化测图系统”（即DGJ）的软件开发，并通过技术鉴定，1990年被建设部列为第一批技术推广应用项目之一，在80多个城市及工程测量单位推广应用，同时又有十几个大专院校、仪器公司和工程测量单位，先后开发和研制出多个类似的数字测图系统软件。目前投入使用的数字化测图软件主要有以下类型：
（一）使用全站仪或半站仪，在野外数据采集采用编码和绘制草图，利用各类记录器或微型计算机记录，数据输入计算机进行数据处理和图形编辑，绘图仪输出成图，所采集的数据可以绘制成不同比例尺地形图或专业图，也可进入数据库，如北京市测绘设计研究院研制的DGJ系统、南方测绘公司研制的CASS系统、瑞得公司研制的RPMS系统等。
（二）利用全站仪和便携机（即电子平板）相结合，在野外采集数据，无需编码，测量数据直接进入电子平板绘图，现场修改编辑显示，最后由绘图仪输出成果，其特点是电子平板在测站代替常规测图板直观，便于修改。另一种是便携机由跑尺人员操作，测点观测数据通过遥控信号转换，自动送到便携机，测点实时显示在屏幕上，跑尺人员进行图形编辑，更能保证成图质量。前者如清华山维公司研制的EPSW电子平测图系统。后者如广州开思公司研制的SCS遥感电子平板系统。根据调研的不完全统计，目前我国有60%城市与工程测量单位已不同程度的应用数字化测绘技术。目前存在的难题是数字化测绘系统的数据规格、标准还不能满足GIS的要求，所以，要制定一套标准化数据格式，使得数字化测绘成果既能满足地形图和专业图的需求，同时又能通过数据交换满足各类GIS的应用，才能更好地推动数字化测绘技术的发展。
四、数字测绘技术在工程测量中的发展前景
在未来的测绘领域，工程测量的数字化测绘软件的研发将进一步深化，将出现功能齐全、效率更高、使用更加灵活的软件系统。一方面数字测绘技术[5]与GIS的结合将更加紧密，数字信息的采集通过数据转换直接进入数据库，实现一测多用，数据共享，将实现全球数据更新和空间基础信息系统的动态管理。另一面数字测绘技术与工程设计施工相结合的软件系统的研发与应用将会有更新、更快的发展，为勘测、设计、施工建立专业信息管理系统创造良好的条件。
随着我国国民经济的飞速发展，各种复杂的、特殊的、精密的工程建设不断增多，相应对工程测量技术的要求也越来越高。21世纪是知识经济的信息时代，推进数字测绘技术的发展及其在工程测量中的广泛应用，大力促进工程测量技术方法和手段的更新换代，使工程测量技术向电子化、自动化、数字化、信息化方向迈进是工程测量技术发展的基本目标。
参考文献：
[1]张健. 工程测量中数字技术的研究[J]中国新技术新产品，2009，（07）.
[2]邹振兴. 数字化测绘技术的特点及在工程测量中的应用探讨[J]. 中国高新技术企业，2008，（19）.
[3]贺丽娟，曹振。数字化测绘技术在工程测量中的应用。西北水电，2002。
【关键词】测绘技术；现代工程测量；应用；发展分析
前言
随着测绘技术的不断发展，工程测量数据在采集和处理过程中的自动化程度也日益提高，逐步向数字化、实时化和规范化的方向上发展。如今，随着以全球卫星定位技术（GPS）、遥感技术（RS）、地理信息技术（GIS）等各种新技术在工程测量中的不断应用，为我国工程测量事业发展提供了极为坚实的动力。
一、当代新兴现代测绘技术的发展概况
（一）全球卫星定位技术（GPS）
在进行工程测量的过程中，GPS技术使用不仅较为简单，而且测量时间较短，其采取卫星导航这一技术的属性也在根本上提高了其抗干扰能力，保密性较高。因此，GPS技术在如今得到了极为广泛的应用，已经成为在许多行业中都起到十分重要作用的通用技术[1]。
在GPS的技术上，实时动态的测量技术（RTK）也得到了极为迅速的发展，不仅不再需要布设控制点等复杂的技术，而且可以一次成型，大大的减少了人力和物力的成本。因此，在施工放样工作、工程测绘工作、数字化测图工作中都会起到极为显著地作用。
（二）地理信息技术（GIS）
GIS立足于计算机编程，以测绘测量为基础，本质上是一种对空间对象进行管理的信息系统。如今，随着人类社会科学技术水平的不断发展，GIS逐步实现了网络平台化和应用的社会化。可以说，GIS已经成为了当代测绘技术的发展方向[2]。
（三）遥感技术（RS）
遥感技术在测量中的具体应用主要是利用波谱进行探索，而后对不同物体产生的响应来作为依据。如今，随着科学技术的不断发展，通过遥感来感知和观察事物已经更为有效，其应用范围也日益广泛，在水文、气象、地质、地理、资源环境等领域都得到了极为突出的应用，是一种现代新兴的先进空间探测技术。
如今，航空遥感技术已经成为进行地形图测绘最为重要的手段，在实践中得到了极为广泛的应用，不仅可以准确而及时的收集各种数据，而且还能及时的对数据进行各种有效的处理。因此，使用者可以获得更加精确的图形和数据，最终取得更为科学、准确的地形测量。
二、现代化测绘技术在当今工程测量中的应用
若想对于原有地图进行数字化的处理，可以发挥CIS系统的作用，在原图数字化处理中加以应用，以高精度、准确的比例尺和原始性满足各种要求。目前，利用数字化仪主要依靠三种不同的方法，即扫描矢量化、GPS数据输入和手扶跟踪数字化。
这种数字化的输入虽然起步较晚，但是发展速度较快，输入准确，但是也存在着输入速度慢、劳动强度大等不住。此外，在对于实体空间的位置进行探测和确定时，主要依靠矢量跟踪，而矢量跟踪也随着现代科技的发展而不断升级，自动化程度和有效化应用不断提高。测定三维空间位置所依靠的主要是GPS输入，能够准确的对于地球表面的图形位置进行准确的确定，并且不需要进行其他的转换而直接输入数据库之中，极大地方便了日常应用。
在如今的工程测量过程中，使用新型的GPS技术可以达到厘米级的精度，可以极为快速、准确的对于各种坐标进行确定，如果在野外，依靠测图软件便可以一次性的生成电子地图，十分的方便使用[3]。
在如今的工程测量工作中，使用最多的便是数字扫描矢量化软件，这种软件不仅极为准确和实用，而且能够自动提取各种多变形信息，具有着高效、便捷、保真的优点。
三、现代化测绘技术在当今工程测量中具体应用分析
（一）在地籍测量中的应用
随着我国经济的快速发展，我国社会的城市化建设不断加快，全国范围内均开展了地籍测量工作，对于地籍地图的要求也不断提高，可以十分便捷和准确的对于全国土地信息进行统计，包括面积、属性、使用情况等。如今，和传统的测绘技术相比现代化的测绘系统在使用中更为便捷，维护也极为方便，具有极为显著地优越性。
（二）在水利工程中的应用
采取遥感技术可以及时的检测江河湖泊的水文变化，当遭遇灾害时，现代的遥感技术可以极为准确的提供信息，使得控制灾情和预防灾害的工作中能够取得有效地技术支持[4]。
（三）在工程建设中的应用
在工程建设中，新型的测绘技术可以及时的观测到各种数据，不仅有利于工程的施工，而且也能保证工程的安全性，使用也极为方便，简单的机械装置便可以完成对于复杂工地的检测工作，并且输送、拷贝、复制也极为方便，具有极为显著地应用价值。
结束语
随着世界经济的不断发展，科学技术的突飞猛进，尤其是现代计算机网络信息化技术的不断完善，在客观上促进了现代测绘技术的不断发展，测绘技术已经摆脱了原有的附属地位，而是成为一种新型的科学。正因如此，我们必须要不断地进行学习和创新，才能真正的掌握新型的测绘技术，不仅能够促进测绘技术本身的发展，而且也会对我国社会各项建设起到极为重要的推动作用。
参考文献：
[1]曹国忠；杨喜明.测绘技术在现代工程测量中的应用[J]..科技资讯，2013，01（02）：34-36.
[2]吴东.浅谈测绘技术在现代工程测量中的应用[J].黑龙江科学，2014，05（05）：56-59.
论文摘要：工程测量有着悠久的历史，它是直接为国民经济建设和国防建设服务，紧密与生产实践相结合的学科。本文分析了我国工程测量技术发展和应用现状，并对其发展前景进行了展望。
1前言
工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出：“一切不属于地球测量，不属于国家地图集的陆地测量，和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”，所谓“四化”是：工程测量内外业作业的一体化，数据获取及其处理的自动化，测量过程控制和系统行为的智能化，测量成果和产品的数字化。“十六字”是：连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。
2我国工程测量技术现状
2.1先进的地面测量仪器在工程测量中的应用。
20世纪80年代以来出现许多先进的地面测量仪器，为工程测量提供了先进的技术工具和手段，如：光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等，为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件，改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代；光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量；具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量；无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作；电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器；精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
2.2GPS定位技术在工程测量中的应用。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。
在我国GPS定位技术的应用已深入各个领域，国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用GPS技术，在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用GPS技术。随着DGPS差分定位技术和RTK实时差分定位系统的发展和美国AS技术的解除，单点定位精度不断提高，GPS技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。
2.3数字化测绘技术在工程测量中的应用。
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用，使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。
常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和GEOMAP系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。系统的开发研究主要是面向城市大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供纸图,也可提供软盘,为专业设计自动化,建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。
20世纪80年代以来，我国数字化测绘技术的开发研究和应用发展很快，成效显著。由于技术标准和规范不同，国外研究成功的数字化测绘系统不适合国情，难以推广应用，只有依靠自己研究开发。1987年北京市测绘设计研究院在国内首先完成了“大比例尺数字化测图系统”(即DGJ)的软件开发，并通过技术鉴定，1990年被建设部列为第一批技术推广应用项目之一，在80多个城市及工程测量单位推广应用，同时又有十几个大专院校、仪器公司和工程测量单位，先后开发和研制出多个类似的数字测图系统软件。
2.4摄影测量技术在工程测绘中的应用。
摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用，由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产，结合计算机技术中的应用，使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体，而且减少了外业工作量，具有测量高效、高精度，成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用，具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现，为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法，该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。
航空摄影测量是进行城市大面积大比例尺地形图、地籍图测绘与更新以及大型工程勘测的重要手段与方法，它可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图成果。目前，我国有100多个城市或工测单位利用航测技术测制大比例尺地形图和地籍图，最大比例尺为1/500。采用的仪器除利用高精度的模拟测图仪和解析测图仪成图方法外，还用立体坐标测图仪与微机连接进行数据采集，经微机数据处理输入绘图机自动绘图。
3工程测量技术的发展展望
展望21世纪,工程测量将在以下方面将得到显著发展:
测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展,其应用范围将进一步扩大,影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强。
在变形观测数据处理和大型工程建设中,将发展基于知识的信息系统,并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合,解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。
大型复杂结构建筑、设备的三维测量,几何重构及质量控制,以及由于现代工业生产对自动化流程,生产过程控制,产品质量检验与监控的数据与定位要求越来越高,将促使三维业测量技术的进一步发展。工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量。
多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用,如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成,可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。
GPS、GIS技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。
在人类活动中，工程测量是无处不在、无时不用，只要有建设就必然存在工程测量，因而其发展和应用的前景是广阔的。
参考文献:
关键词：土地信息系统、数据质量、误差、分辨率、坐标变换、矢量数据、栅格数据、拓扑
Abstract：DataisveryimportantforLandInformationSystem，AkeytoLandinformationthesystem''''sdevelopmentssuccessiswhetherthedataquantityisaccuracy.ThispaperwillStudythedataquantitytheprobleminLandinformationthesystemestablishtheprocess.
Keywords：LandInformationSystems；DataQuality；Error；Accuracy；RemoteSensing；Digitize；Resolution；CoordinateTransformation；VectorData；RasterData；Topological.
一、前言
土地是人类的宝贵财富，是人类社会进行物质生产所必需的基本条件和自然基础。如何科学、合理地利用有限的土地资源，如何及时了解与掌握土地利用变化数量和空间特点，对于保持耕地总量动态平衡和土地持续利用具有十分重要的意义。
随着社会经济的日趋多样化，土地部门的业务工作及范围也在不断扩大，原有的靠手工操作，图纸管理的模式已经越来越不能满足高效率的需求。为强化土地管理,满足社会对土地资源信息更多、更细、更完善的服务要求，各土地管理部门纷纷加入信息化、数字化的改革大潮。特别是在市场经济条件下，因土地管理部门工作的严肃性、准确性、科学性和规范化要求，管理中任何规定的确定和变更都需要完成大量的信息收集、分析、综合、决策和评估等工作，土地管理也只有强有力的信息技术（IT）的支持下，才能做到真正的科学决策和管理。
土地信息系统（LIS）是地理信息系统的一个分支，是一种基于宗地[以宗地（地块）为单位]的计算机管理信息系统。是一种利用计算机技术及其属性数据进行采集、处理、管理、查询、分析、应用和维护更新的空间信息系统，是土地管理的现代化工具，是土地规划和管理定量化、科学化的方法、手段。但是，在土地信息系统的建设过程中，还存在许多问题，给土地信息系统的建设及发挥带来一定困难。这里仅对土地信息系统建设中的数据质量问题进行探讨。
二、对LIS数据质量的认识
数据是一种未经加工的原始资料，是客观对象的表示，它可以是数字、文字、符号、图像，数据是信息的具体表达形式。一个LIS系统包括空间数据、属性数据、空间数据之间的关系以及空间数据与属性数据之间的关联。
人们往往以为计算机为基础的信息系统的数据质量是可靠的，很少怀疑利用信息系统产生的分析结果在数据质量方面会有问题，但事实远非如此。在某些情况下，由于多种原因，计算机分析的结果甚至会比手工分析的误差更大。这里除软件、硬件的质量问题，计算方法上的问题，以及分类、编码、输入、操作的明显疏忽外，数据本身的质量是重要的原因。
众所周知，数据是LIS的“血液”，是组成系统的重要元素。数据质量的好坏是土地信息系统成功与否的关键所在；数据质量的高低优劣，都直接影响到土地信息系统的经济效益和社会效益，决定了系统应用价值的大小；数据的可靠，质量的好坏将直接影响到整个系统的成败。系统如果不能提供正确、可靠的信息，这个系统也就失去了存在的价值。
数据质量的好坏是一个相对概念，并具有一定的针对性。衡量其好坏主要有以下几个指标：误差、数据的准确度、数据的精度和不确定性[1]。数据质量是数据整体性能的综合体现。
统而言之，数据的质量问题主要表现在两个方面：一是数据是否及时反映了现实世界；二是数据是否保持了一致性和完整性。
土地信息系统的数据量大，数据来源广，数据采集的任务重，在数据库建立过程中会出现许多人为和系统的误差，甚至还有可能产生数据错误，最后采集的数据无法准确反映规划和管理的实际状况，建立在此数据库基础上的系统往往也就达不到管理自动化辅助决策的目的，而只不过是“看看而已”的一种“摆设”罢了。
数据库（包括空间数据库和非空间数据库）是土地信息系统最基本、最重要的组成部分，也是投资比重最大的部分。数据质量的好坏，直接影响系统的功能和应用。不仅要根据技术规程衡量数据质量，还要从数据使用角度分析数据质量问题。数据质量通常是指数据的可靠性和精度，它主要用数据的误差来度量的。现就土地信息系统建立过程中的数据质量问题作进一步的探讨。
三、数据源质量的问题
土地信息系统的数据源指建库中所需要的各种数据类型的来源。它是土地信息系统最基本、最重要的组成部份。土地信息系统的数据源多种多样，主要包括有：地图，地图是系统最主要的数据源，因为地图是地理数据的传统描述形式，是具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示，内容丰富，图上实体间的空间关系直观，而且实体的类别和属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。土地信息系统其图形数据大部分都来自地图，土地信息系统的属性数据主要有地籍图、宗地图、土地详查图、土地利用现状图、行政区划图、专题图、乃至地形图等各种图件的矢量化地图数据。二是遥感影像数据,遥感影像数据是一个极其重要的信息源。通过遥感影像可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息，航天遥感影像还可以取得周期性的资料，这些都为土地信息系统提供了丰富的信息。三是统计数据，包括土地的分类、面积、权属、分布及质量、等级状况、利用状况、非法占地等统计资料。四是实测数据，包括GPS点位数据、地籍测量数据等。五是数字数据，包括数字图形数据和属性数据。数字数据主要有地籍号、档案卷宗号、地类号、图号、手簿号、宗地界址点点号及坐标控制点坐标，宗地面积，面积中误差、年代、日期等等。属性数据包括图形、图像以外的各种文字、数字信息。其中文字信息主要是与宗地档案，文件档案组成相关的各种检索和查询信息(如：土地权利人姓名或单位各称、土地座落，文件档案的标题、发文机关、公文字号等等)，以及土地登记、地籍调查、权属审核、登记发证各办公流程中的各种键盘输入信息。六是各种立法文件和文字档案，主要有地籍档案、文件档案等具有法律效力或需要经常查阅的原始文件材料，它们是土地信息的重要组成部分，在土地的规划管理中起着很大的作用。
数据源质量问题指数据的采集和录入中可能产生的误差，建库所需的各种类型的数据的可靠性和精度。
从土地信息系统建立的过程来看，它的主要因素有：各种测量数据，地图和遥感数据等的误差；调查和统计造成的属性数据误差，以及文档数据的错误等，数字化前的预处理、手扶踀自动化的分辨率和矢量化精度。
1、遥感数据
地理信息系统、遥感和计算机辅助制图是现代地理学的重要技术手段。遥感作为一种获取和更新空间数据的强有力手段，能及时地提供准确、综合和大范围进行动态监测的各种资源与环境的信息，因此遥感数据是土地信息系统的一个重要数据源。
所谓遥感（RemoteSensing）就是遥远感知的意思，也就是不直接接触目标物和现象，在距离地物几公里到几百里、甚至上千里的飞机、飞船、卫星上，使用光学或电子仪器接受地面物体或发射的电磁波信号，并从图像胶片或数据磁带形式记录下来，传送到地面，经过信息处理，判读分析和野外实地验证，最终服务于有关部门的规划决策[2]。土地管理部门可以运用遥感技术快速获取现状空间的信息。
尽管遥感技术有很多好处，但因其自身特性，获取的遥感数据可能存在一些误差。如：不同的高度引起的问题，由于传感器的结构及稳定性产生的问题，对信号进行数字化产生的误差。传
感器在航线、航向上出现的误差，大气辐射产生的误差，地形和地貌等因素产生的误差等等。在遥感资料的获取时，有些误差是可以控制的，有些则不可控。因此必须对原始数据进行预处理，包括利用地面控制对原始数据进行几何校正，图像增强和分类。对获取的遥感数据进行光谱校正，特征提取，自动识别分类、自动成图等处理[3]。
2、测量数据
各种原始的测量数据是土地信息系统的主要来源之一。包括宗地的权属界线、位置、形状、数量、面积、各级行政界线、地形图测量等。由于人和环境的因素，测量数据不可避免地受到人为误差（对中、读数、平分等误差）、仪器、环境的影响。来源于地面测量的数字数据中含有控制测量和碎部测量误差。其中控制点误差又受控制网的参考基准、网形和观测精度以及观测费用等因素的影响。碎部点误差除了继承了控制点的误差外，还受自身观测方法，观测精度和地界的人为判断，以及地物地貌的取舍等因素的影响。当然原始数据误差受观测仪器、观测者和外界环境三种因素影响。除此之外，还有测量数据的实时性以及数据老化，采集数据的密度不合理，或概括取舍不合理，选取测量规范标准不一致或精度等级不一致造成测量数据的不一致的影响。
地籍要素是构建土地信息系统极为关键的一步，其测量数据的精度高低决定了系统功能能否得到正确和充分发挥。
从地籍测量成果的有效性和土地管理的可能性来考虑，为了保证各权属单元之间的界线清晰，边界无争议，并且双方都能接受而不损害他人和国家的利益,地籍测量要达到一定精度。因此，必须要有相应的数据采集方法作为保证。地籍要素的采集方法目前主要有两种，一种是传统的模拟式外业测图方法，另一种是野外全数字化数据采集方法。传统方法的主要作法是在地籍控制测量的基础上，用解析法测量出权属界址点坐标，以控制点或以界址点为基础施测成地籍图，要形成入库数据信息，则要通过对原图数字化来实现。用传统数据采集方法形成地籍要素数字信息其误差影响因素较多，主要误差来源为：测站点误差m1，量距误差m2，在测图板上描绘方向线误差为m3，刺点误差m4，数字化仪采点误差m5等。按有关专著论述，一般情况下，m1≈±0.12mm,m2≈±0.2,m3≈±0.1mm,m4≈±0.14mm,这四项误差为野外采集误差。数字化m5的影响因素比较复杂，误差产生首先与图形要素有关，要素本身的复杂程度对数字化精度有显著影响，数字化仪本身的精度更应引起重视。正常情况下，用常规数字化仪进行数字化时，精度一般可达到±0.13mm。综合上述得，地籍要素采集精度m采为：
m采=±
=±
=±0.02mm
按1：500比例尺来考虑，实地误差将达到±10cm，由此可见，按传统方法施测，则拟入库的地籍要素信息很难达到规定的±5cm的精度标准[4]。
采用野外全数字化方法，界址点野外数据采集一般采用直接测定坐标法，即将全站仪或测距仪置于测站点上，对界址点上的移动棱镜进行水平角和距离测定，电子手薄记录计算。此种方法的主要误差来源为水平角测角误差mβ和测距误差mD，测角中误差角保守为±5″，测距误差主要来自移动棱镜偏离界址点位置误差，其偏离值按2cm考虑。测距平均边长取100m，按点位误差精度估算公式m2=来计算，则m≈±2cm,即便考虑测站误差和其他偶然的联合影响，点位精度也肯定在规定范围内，所以地籍要素信息数据的野外全数字化有利于提高界址点精度，从而保证地籍数据的质量。
3、调查、统计、文档数据问题
土地信息系统的建设过程中，涉及大量的调查统计数据，这些资料尚存在许多不足之处，为土地信息系统的建设带来了一定困难。
建立土地信息系统，必须首先进行土地基本信息的搜集，开展地籍调查工作，核实宗地权属，掌握土地利用状况，获得宗地位置、形状及其面积的准确数据，为建库奠定基础。
现就地籍调查工作加以探讨，众所周知，权属调查的工作之一是填写地籍调查表。由于权属调查技术性强，工作量大，参与人员多且水平不同等原因，填写后的地籍调查表或多或少会出现下面一些问题。在填土地使用者名称时，单位本应填写全称，可出现了类似这样的情况：某林业局有3宗地，而在3份地籍调查表上出现了xx林业局、县林业局、林业局等名称。按这样的名称录入建立信息系统，将导致不能正确地自动的归户。在填写土地使用者性质时，本应该写“全民”或“集体”或“个体”或“个人”，而出现了“国营”或“国有”或“私营”这样的名词。在填写宗地四至时应说明权属界线所经地物名称及归属、位置、与誰接壤。但出现了东（南、西、北）至xx，而未填出接xx。且有的四至填写错误，如两宗地共用一堵墙时，则只能出现两宗都至墙中，或一宗至墙内另一宗至墙外，但填出了两宗都至墙外或墙内等情况。在填写界址标示处的界址线位置时也有类似错误，有的表填写字迹潦草，或使用简化字，让人难以辨认。有的内容还可以猜出，但户主的姓名、调查员、勘丈员的签名等内容实在难辩；有的表中该填的内容而未填，任意涂改。
共用宗的处理，一个地块被几个权属单位共同使用，而其间又难以划清权属界线，这样的地块称为共用宗[5]。不少县（市）是这样处理的：有多少土地使用者就填多少份地籍调查表，表上的内容按各分宗填写。这样做的好处是所填的内容详细，调查表和土地登记申请书、审批表形成一一对应的关系。但其弊端也是显而易见的，其一较大地增大了填表的工作量，其二增大了复杂程度，在填写四至时，如遇一个土地使用者使用几个地块则不得不写清几个地块的四至；为填清界址指标，又得设置内部界址点，增加了宗地草图和地籍图的负荷量，填表时如不小心还会造成表与表之间的相互矛盾。为了和地调表统一，有的在形成宗地界址点成果表时，除了有宗地界址点成果表外，还有分宗的界址点成果表。如果内部界址点是在纸图上图解的，则将该宗地的宗地界址点和内部界址点和计算机展点后，会出现界址线混乱的情况。在土地信息系统建库时，这些内部点是不能当界址点录入进库的。如进库则在面积统计时，这种内部界址点所围成的区域的面积就被多统计了一次。
建立完备的信息系统，必须具备这样的条件：大比例的地形图或地籍图；野外测量的界址点数据；宗地的属性数据（土地登记申请书、地籍调查表、审批表等）。全省在进行大大规模的城镇地籍时，由于受当时的条件限制，自动化程度低，各作业单位作业水平的不同，或多或少出现一些问题。在建库时所发现的问题主要是界址点的坐标成果与地籍上的位置不吻合；相邻宗的同一界址点坐标不同；界址边长、宗地面积计算有误。某些县（市）为了进行土地登记，由于多方面的原因，在进行初始地籍调查时，只作权属调查，不作规范的地籍测量。为了计算面积，用皮尺或钢尺丈量界址边长及相关尺寸，用几何图形法计算出宗地面积，而不测址点坐标和地籍图。这样做不利于信息化的管理。
4、图形数字化
影响数据质量的因素是多方面的，有相当一部分来自于建库过程中的数字化过程。建库过程中的数据质量，包括数字化前的预处理，纸张变形、手扶跟踪数字化精度或扫描数字化的分辨率和矢量化精度。
(1)数字化前的预处理
用于数字化作业的地形图（工作底图）一般采用聚酯薄膜图，其变形一般小于0.2‰。采用纸质图纸时，图纸的尺寸随湿度和温度的变化而变化，温度不变的情况下，温度由0%增至25%，则纸的尺寸可能改变1.6%[6]。因为纸的膨胀率和收缩率不相同，即使温度回到原来的大小，图纸也不能恢复原来的尺寸。因此在数字化时要适当的比例因子，通过仿射变换进行几何纠正，以减小工作底图变形产生的位置误差，达到相应的精度。
对不同种类和比例的工作底图
进行数字化时，应注意它的投影方式是否一致，比例是否匹配。对于不同投影方式应在数字化后及时变换为系统要求的投影方式。对于不同比例应将比例尺和精度记录到元数据中，以便估记由此可能产生的误差。
(2)跟踪数字化
手扶跟踪数字是一种自动化精度较低的数字化方式，其数字化精度也因操作员及其工作的疲劳程度而异，操作员的劳动强度较高。随着大幅面扫描仪的成本不断降低，扫描和矢量化技术不断完善，这种数字化方式可能成为自动扫描数字化的一种补充。
手扶数字化是从地形图输入空间数据的最广泛采用的输入方法。把地形图放置于数字化桌上，用手持设备，跟踪每一个地图特征、数字化设备精确量测鼠标的位置，产生数据形式的坐标数据。
影响跟踪数字化数据质量的因素很多；主要有：数字化底图中地理要素的宽度、密度和复杂程度对数字化结果的质量有着显著影响。数字化仪的分辨率和精度对数字化数据质量有着直接的决定性的影响。《地形图数字化规范》规定，数字化仪的分辨率不能小于每厘米394线(约1000dpi)，精度不低于0.127mm（0.005英寸）。常见数字化仪在分辨率方面通常能满足要求，而在精度方面却有相当一部分不能达到要求。在选择数字化仪时要特别注意其精度指标，以满足LIS工程的需要。数字化操作员的技能与经验不同而引入的人为因素误差是不同的，由于操作员视力、操作习惯，熟练程度和疲劳程度的不同，最佳采样点位值判断，十字丝与目标点重合程度的判断会有一定程度的差异，影响数字化的质量。操作方式（如曲线采点方式和采点数目）也会影响数字化数据的质量。
假定各种误差影响符合误差传播规律，手扶跟踪数字化的综合精度应按下式求得：[7]
m数＝±
其中：m数表示手扶跟踪数字化的综合精度；m定表示工作底图定向误差，m仪表示数字化仪精度，m人表示人为因素误差。
(3)、扫描数字化
扫描数字化用高精度扫描仪将图像等扫描并形成栅格数据文件进行处理，将之转化矢量图形数据。规范规定：图形定位控制点扫描误差不大于0.1mm，相对于工作底图，矢量化后的扫描点误差不大于0.15mm，线划误差不大于0.2mm。影响扫描数字化质量的因素除原图质量外，还包括：扫描精度、定向精度、矢量化精度损失等。
①扫描仪的分辨率和精度
扫描仪的分辨率和精度对扫描数字化质量的影响是至关重要的。因此，要根据具体情况选择适当的扫描仪。目前，大幅面扫描仪大致有，滚筒式（drum），平板式（flatebed），直进式（directfeed）3种。这些扫描仪能够输出一种或多种形式栅格数据文件（二值、灰度和彩色）。
滚筒式扫描仪精度较高价格较贵，能以较高的分辨率扫描AO或更大的图纸。
平板式扫描仪与滚筒式一样精度高、价格贵、分辨率很高，但一般幅面不会超过A1幅面。由于平板式扫描仪幅面小，扫描后多需进行拼接，从而增加了工作难度，引入了更多的误差源。LIS工程一般不选用这种扫描仪。
直接式扫描仪精度较低，价格也较便宜。通常能够满足一般LIS工程的需要。
目前，需要的大幅面扫描仪品牌有：CONTEX、VIDER、ANATECH等。
在选择扫描仪时，应注意其是否采用硬件消蓝。光学分辨率代表了扫描仪的分辨率能力，而经销商往往只是给出插值分辨。同时，应注意扫描仪的歪斜失真，歪斜失真的大小与扫描仪的走纸方式有关。
②栅格数据矢量化的精度损失
在土地信息系统中，栅格数据与矢量数据各具特点与适用性，为了在一个系统中可以兼容这两种数据，以便有利于进一步分析处理，常常需要实现两种结构的转换。
栅格的矢量转换处理的目的，是为了将栅格数据分析的结果，通过矢量绘图装置输出，或者为了数据压缩的需要，将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形边界，但是主要目的是为了能将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。
在栅格数据矢量的过程中的细化、跟踪等均可能引入一些误差。复杂图形全自动化矢量化效果极差，会产生众多的交叉线，导致多边形跟踪错误。对此，应采用交互式矢量化方法。因此在选择矢量化软件时不应仅仅关心自动化程度（全自动矢量化软件价格往往很高）。还要特别注意是否具有以下功能：智能去斑，裁剪，扭曲较正，比例控制，水平校正，光栅编辑和交互式矢量化等。
③扫描数字化方法误差
扫描数字化的几何分辨率是扫描数字化方法误差中最重要的误差源，减小这种误差的唯一方法就是提高扫描仪的几何分辨率。但是，随着分辨率的提高，栅格数据量以平方级速度增长。这往往造成计算机存储资源耗尽，数据处理时间平方级延长。以300dpi（约每mm12个点）的分辨率扫描时，独立点间距离的相对精度为1.4／1000左右。全自动矢量化细化过程所产生的点位误差为1～2个像素点，而交互跟踪矢量化最大点位误差可以控制在一个像素点。按300dpi计，每个像素点相当于图上0.01mm。扫描数字化综合精度可按下式计算：
M扫＝±
其中：M扫表示扫描数字化的综合精度；M定表示底图定向误差；M仪表示扫描仪精度；M矢表示矢量化误差。这里，M定取±0.12mm，按300dpi计算M仪取±0.09mm，M矢取±0.1mm。则M扫=±0.180[8]。
四、数据处理质量
土地信息系统的数据库建立后，其中已经包含了数据源和数据库建库所引入的误差。数据库中的多源数据，经过系统的各种分析处理后，在形成新的数据和最后产品的过程中还会产生新的数据质量问题。这些问题包括：几何改正，坐标变换和比例变换，几何数据的编辑、属性数据的编辑、空间分析，数据格式的转换等。
1、空间分析
空间分析是对分析空间数据的技术的通称。从客观上区分，可归纳为：空间的图形数据的拓扑运算；非空间属性数据的运算；空间和非空间属性的联合运算等[9]。空间分析赖以进行的基础是空间数据库，土地信息系统的空间数据分析，是实现土地资源信息系统的实际运用的重点途径。
空间分析中的叠加分析是土地信息系统中十分常用的一种分析方法，是用户经常用以提取数据的手段之一。通过同一地区不同内容的多幅地图的叠加组合，产生新的图形和属性信息。在这个过程中往往产生拓扑匹配、位置和属性方面的数据质量问题。由于叠加时多边形的边界可能不完全重合，从而产生若干无意义多边形。对这些无意义多边形进行处理的结果往往会改变界线的位置，叠加后形成的新的多边形的属性值也可能存在由于属性组合带来的误差。
2、坐标变换
土地信息系统数据来源较多，各种数据输入信息系统应便于系统对数据进行图形显示，叠加查询，统计分析处理。LIS要实现这些功能，一个首要和基本的前提就是各种不同来源的数据在系统内必须在一致的地形图坐标系下。但是，在实际的数据采集过程中，大量的数据坐标并不一定属于系统用户所要求的坐标系，原始数据为一种坐标系，系统要求的数据为另一种地图坐标系，有的数据坐标根本没有地理意义，对此情况，必须提供从一种地图坐标系到另一中坐标系的坐标变换。
在具体的操作过程中，有可能产生新的误差。在不同比例尺下对坐标数据的重新设立产生误差，进行投影变换和／或基准面变换时产生的误差。生产实践中为提高数据质量，确保系统的数据精度和可靠性，通常用仿射变换和相似变换等模型来进行数据处理，以减小或消除误差。
坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系，现有一般GIS（LIS是GIS的专题）软件大都提供了以下两种模型实现坐标变换。
一是仿射变换：仿射变换也称六参数变换，其变换公式为：[10]
x´=Ax+By+C(Ⅰ)
y´=Dx+Ey+F(Ⅱ)
其中，x´、y´为地图输出坐标系中的坐标点对；x、y为输入坐标中的坐标点时；A,B,C,D,E,F为方程参数。参数在坐标系空间上
的几何意义为：A和A分别确定点（x,y）在输出坐标中x方面和y方向上的缩放尺度。B和D确定旋转角度，C和F分别确定在x方向和y方向上的水平移尺寸。
二是相似变换：当式（Ⅰ）、（Ⅱ）中的参数满足条件A=E=Scos@,B=-D=Ssin@时，则得到四参数的相似变换公式：
x´=Ax+By+B（Ⅲ）
y´=-Bx+Ay+D（Ⅳ）
式中，x´、y´为输出地图坐标系中的坐标点对；x、y为输入地图坐标中的坐标点对；A、B、C、D为方程参数，相似变换实质上也是坐标系间的平移，旋转和缩放尺度的变换，式中C和D分别为坐标在x轴和y轴上的平移大小，为缩放比例，＠＝arctg(B/A)为旋转角度。
为了求出以上公式中的参数，建立两种坐标之间的仿射（或相似）转换关系，至少需要三个（或两个）已知的控制点坐标。而实际上，应选择多于三个（或两个）控制点，方能按照最小二乘法原理进行平差，得出系数值，代入上述方程即建立输入和输出坐标系之间的仿射（或相似）变换数学模型。
可以看出，仿射变换和相似变换都为线性函数变换模型，可实现对原图形的平移、旋转和缩放，相比较而言，相似变换不能进行x轴、y轴不均匀缩放的变换，而仿射变换能保证更高的数据精度。
3、数据变换
(1)CAD向GIS的转换
目前我国土地管理中存在一个较为普遍的问题是土地信息系统的构建与图形数据采集较少作用一个整体来通盘考虑，地籍测绘大大超前于信息管理系统构建。中小城市这种问题表现得更为突出。为满足土地确权发证，土地定级估价等需要，1995年前测绘的地籍图等图件因受技术条件的限制绝大部分是采用传统白纸测图方法完成的。随着计算机技术的发展和在测绘工作中的普及应用，1995年之后数字地图逐渐取代传统测绘。但一个不容忽视的事实是，绝大多数测绘图软件是在AUTOCAD上进行二次开发完成的。有些甚至是采用低版本的CAD，有些测绘图软件虽然测的是数字图，但只有非编码的图形文件，不保留信息，或者图形编辑以后，返不成信息。这种数字图说到底仅仅是从传统的白纸图过渡到计算机驱动绘制的白纸图。本质上与传统测绘没有什么区别。有些虽然采用了较高版本的CAD基础软件二次开发成数字测图软件并采用了数字编码技术，但由于较少考虑CAD与GIS的数据共享问题(土地信息系统属于专题GIS)。在着手考虑构建土地信息系统时，遇到的突出问题则是如何充分，有效利用已有数字信息资料，并确保数据转换质量。
对于传统模拟图或难以返成信息的所谓数字图只能采用原图数字化，形成数字信息后方可加以利用，但其精度丢失是不可避免的。
对于采用了编码技术，也能返成信息的数字图，其数字信息可以通过数据转换来实现数据共享，但由于CAD与GIS图形数据之间其数据格式，数据内容甚至数据概念都有很大差异，数据转换时应注意以下三个方面：[11]①数据格式转换。不同的软件有不同的数据格式，有些可以通过通用数据格式如DXF实现转换，但转换过程中的数据丢失也的确令人烦恼。②数据元素转换。CAD与GIS两者之间的图形元素不是一一对应关系，CAD图形中的图形元素种类要比GIS图形文件中的图形元素种类多，GIS中只有点、线、面三类基本图形元素，而CAD中包括有点、线、面、注记、矩形等多种图形元素，在具体转换中，CAD的图形元素哪些转换成GIS的点，哪些元素转换面面，什么元素需要转换成GIS的属性数据，什么元素则不需要转换到GIS中去等。CAD与GIS图形元素之间的对应关系，都需要认真细致地加以技术处理，使空间数据和属性数据在输入系统后正确地连接起来。③拓扑关系的形成。因为CAD的图形元素之间没有拓扑关系，实现CAD向GIS数据转换的一个重要内容就是要将转换后的图形数据按照一定的技术要求经过编辑，在GIS环境下建立几何元素的拓扑关系。
在实际转换中，还会出现许多意想不到的技术问题，会影响数据转换质量，有待进一步解决。
(2)矢量数据结构向栅格数据结构的转换
土地信息系统的建设中，许多数据如行政边界，交通干线，土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输入计算机或以矢量的方式存在计算机中，表现为点、线、多边形数据。然而，矢量数据直接用于多种数据的复合分析等处理将比较复杂，特别是不同数据要在位置上一一配准，寻找交点并进行分析。相比之下利用栅格数据模式进行处理则容易得多。加之土地覆盖的叠置复合分析更需要把其从矢量数据的形式转变为栅格数据的形式。
矢量数据的基本坐标是直角坐标(x，y)，其坐标原点一般取图的左下角。网格数据的基本坐标是行和列(i，j)，其坐标原点一般取图的左上角。两种数据变换时，令直角坐标x和y分别与行与列平行。由于矢量数据的基本要素是点、线、面，因而只要实现点、线、面的转换，各种线划图形的变换问题基本上都可以解决[12]。
矢量数据变成栅格数据的原理与方法并不困难，但由于矢量数据的记录方式各不相同，也会产生一些问题。如多边形之间公共边原来只有一条交界线，转变成网格后成为有一定宽度的界线，产生了一定的近似性。特别是几条线交叉处，一个网格元素中包括了相邻的几种类别，转换时只能用其中的一种类别作为交叉点所在的元素的类别，这种误差应在允许的范围以内。而减小网格尺寸，虽提高了精度，但大大提高了数据的冗余量。
栅格数据结构需要大量的计算机内存来存贮和处理数据，才能达到与矢量数据结构相同的空间分辨率，而矢量结构在某些特定形式的处理中，如象多边形叠置，空间均值处理等尚有大量的技术问题来解决。值得注意的是，无论采用哪种转换方法，转换的结果都会不同程度地引起原始信息的损失。
通过矢量数字化或扫描数字化所获取的原始空间数据，都不能避免地存在错误或误差。属性数据在建库时，也难免会存在错误。诸如：空间数据的不完整或重复，空间点、线、面数据的丢失或重复，区域中心点的遗漏，栅格数据矢量化时引起的断线等，空间数据位置的不准确、线段过长或过短，线段的断裂、相邻多边形结点的不重合及空间数据的变形等。因此，必须对图形数据和属性数据进行一定的编辑。
土地信息系统数据编辑是消耗时间的交互处理工作，对空间数据不完整或位置的误差，主要是利用LIS图形编辑功能，如删除(目标、属性、坐标)，修改(平移、拷贝、连接、分裂、合并、装饰)、插入等进行处理。对空间数据比例尺的不准确和变形，可以通过比例尺变换和纠正来处理。
在数据的编辑过程中，由可能产生一些新的问题。如：线段的相关与延伸出现的问题，图形的平移与旋转出现的问题，删除“细部多边形”时产生的误差，数值计算与变化的误差；文件的合并以及形成新文件的问题；属性数据的重新定义和更新的问题。有的问题时可能避免的，有的问题则无法避免。因此，必须进行检核。通过耐心细致的检查，主要误差都能从数据中寻找出来，并有效消除误差。一般采用叠合比较法，目视检查法和逻辑法。
叠合比较法是空间数字化正确与否的最佳检核方法，按与原图相同的比例尺把数字化的内容绘在透明材料上，此后与原图叠合在一起，在透光桌上仔细的观察和比较。一般。对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来，对于空间数据的位置不完整和不准确则须把遗漏、位置错误的地方明显地标注出来。目视检查指在屏幕上用目视检查的方法，检查一些明显的数字化误差与错误，包括线段过长或过短，多边形的重叠和裂口、线段的断裂等。
5、由计算机引起的问题
在计算机中，数据是由一定字长的编辑数码表示的，由计算机字长可能引起一种误差。这种误差出现在各种数值运算和模型分析中，由这种误差引起的问题很多[13]，例如LIS空间数据库中整数编码对面积和周长计算的影响，比例尺变换和旋转变换对拓扑关系的影响等。削弱误差影响的主要方法有：改变数据在计算机中的表示方式,采用合适的算法等。
除了数据处理精度外，数据存储精度也与计算机字长有关。16位的计算机在存储低分辨率的栅格图像时不会出现问题，但存储高精度的控制点坐标或点位精度要求高的地理数据时，则不能胜任。
五、数据应用质量
土地信息数据在使用过程中往往出现一些质量问题，这些问题包括数据的完备程度，时间的有效性，拓扑关系的正确等。
1、数据的完备程度
数据的完备程度指地理数据在范围、内容、及结构方面满足所有要求的完整程度。包括数据范围、空间实体类型、空间关系分类、属性特征分类等方面的完整性。
一般来说，空间范围越大，数据的完整性就越差。在土地信息系统的建库过程中，数据不完整最简单的例子是缺少数据。如计算机从GPS接收机传输位置数据时，由于软件受干扰或其它因素的缘故，只记录下经度而丢失纬度，以至造成数据不完整。另外由于GPS接收机无法收到四颗或更多的卫星信号而无法计算高程数据也会造成数据的不完整。又如某个应用项目需要1:5000的基础底图，但现在的地图数据只覆盖项目区的一部分，底图数据便不完整。
在土地信息系统底建库中，涉及大量的地籍档案。地籍档案来源于土管机关的地籍部门，数量大、形式多、浩繁、零乱，随着时间地推移，以及人为和自然的各种因素地影响，有可能遭到损坏。如档案老化，书写材料低劣、地籍档案变到污染，变色、虫蛀等现象，进而影响到整个系统的质量。
2、数据的现势性
数据的现势指数据反映客观现象目前状况的程度。数据的现势差，反映的客观现象就可能不准确。不同现象的变化频率是不同的。如地形的变化一般来说比人类建设要缓慢，地形可能会由于山崩、雪崩、泥石流、人工挖掘及填海等原因而在局部区域改变。但由于地图制作周期较长，局部的变化往往不能及时地反映在地形图上，对那些变化较快的地区，地形图就失去了现势性。城市地区土地覆盖变化较快，这类地区土地覆盖图的现势性就比发展较慢的农村地区会差些。地形图上记录着所用航空像片获得的年代。若又用其他数据进行过修改(一般是较新的航空像片)，也应记录于上。
在土地信息系统建库中，要求地籍信息和地籍图必须具有现势性。地籍信息变更比较频繁，如土地利用类型，权属或宗地的重划，合并等。由于受自然因素和人为作用的影响，土地资源的数量、质量、分布和使用情况都处在经常变化之中。基于这一特点，土地管
理部门提供的数据很难保证现势性，这也是影响数据质量的一个重要方面。
3、拓扑关系
在LIS中，为了真实地反映地理实体，不仅要包括实体的位置、形状、大小和属性，还包括必须反映实体之间的相互关系，这些关系就是指它们之间的邻接关系，关联关系和包含关系，拓扑关系。拓扑关系的核心是建立点、线、面的关联关系。通常有以下几种空间关系：点-点关系、点-线关系、点-面关系、线-线关系、线-面关系、面-面关系。空间数据的拓扑关系，对数据处理和空间分析具有非常重要的意义[14]。
利用拓扑关系，可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。利用拓扑关系，可以确定某县有多少耕地，分析土地利用类型及对土地适宜性做出评价等。
在拓扑关系的建立中，拓扑过程中伴随有数据所表达的空间特征的位置坐标的变化，拓扑关系的不正确等情况，导致空间分析的结果错误，给土地管理决策带来一定的影响。
六、结论
数据是LIS最基本和最重要的组成部分，同时也是一个LIS项目中投资比重最大的一个部分。数据质量的好坏，会直接影响到LIS的系统功能和应用质量问题的三个方面(数据源的质量问题、数据处理质量问题、数据应用质量问题)着手，对LIS的数据质量问题进行了一定的归纳总结和初步的探讨。众所周知，LIS的数据质量是影响LIS的一个瓶颈环节，LIS数据量大、数据种类多、数据结构复杂。因此，在LIS的建设过程中，如何在数据采集与建库中实施质量控制，保证数据质量对土地信息系统建设来说显得尤为关键。
七、总结与体会
毕业论文的撰写是一次再学习和锻炼的机会，是对所学知识的一个融会贯通的过程。通过毕业论文的撰写，我对所学的知识有了更深层次领悟和掌握，对自己所学的土地管理专业有了一个整体认识。毕业论文不仅是对所学知识的总结，也是运用所学知识探求新知的方法、手段。既是一次再学习的过程，也是一次深入学习的机会。同时，毕业论文写作，为今后的学习工作奠定了一定的基础。通过毕业论文的写作，我真正懂得理论联系实际的重要性。在撰写毕业论文中，我运用所掌握的基本知识、方法和技能，研究探讨了土地信息系统建立过程中数据质量的有关问题。通过毕业论文的撰写，我进一步完善了自己的知识结构，学习了更多的知识。不仅如此，我对土地信息系统数据质量控制措施与方法方面有了更进一步的认识。
通过毕业论文的写作，不仅强化了我的学习素质、研究素质和创业素质，而且培养了我的创新意识，激发了我探求新知的欲望。认真写作毕业论文，不仅能进一步巩固所学的理论知识，而且还能进一步提高自己的各项基本技能，实践能力和解决问题的能力。
八、谢辞
在论文的写作过程中，玉文龙老师给予了很大的支持和帮助，为论文的写作提出了许多宝贵性的意见和建议；在他的指导下，这篇论文得以顺利完成。在资料的搜集过程中，图书馆工作人员为我们提供了很大帮助，本组同学也给予了很多支持，在此表示衷心感谢。
参考文献
[1]钱乐祥,余明全.土地信息系统的几个基本问题.测绘通报,1999(10).
[2]张超等.地理信息系统.北京：高等教育出版社，1995.
[3]阎正等.城市地理信息系统标准化指南.北京：科学出版社，1998.
[4]范爱民,景海涛.地图数字化质量问题.测绘通报，2000(4).
[5]严星,林增杰.地籍管理.北京：中国人民大学出版社，1999
[6]-[7]郝向阳等.地图扫描数字化点位精度分析.测绘学报，1995,25(1).
[8]毛锋等.地理信息系统建库技术及应用.北京：科学出版社，1999.
[9]汤国安,赵牡丹.地理信息系统.北京：科学出版社，2000.
[10]徐建刚.城市规划信息技术开发及应用.南京：南京大学出版社，2000.
[11]司少先.地籍信息系统源数据质量问题探讨.测绘通报,1999(4).
[12]边馥苓主编.GIS原理与方法.北京：测绘出版社，1996.
1、引言
随着测绘新技术的飞速发展，土木工程专业对测绘技术的要求与依赖日益提高：利用数字化地形图进行城市规划、路线设计、建立地面三维模型、工程量计算；利用全站仪、GPS实现各种建筑物的快速定位和工程变形测量等。其中被广泛使用的GPS系统是由由空间星座、地面监控和用户设备三大部分组成。GPS测量就是通过利用GPS接收机接收GPS卫星发射的信号来确定出地面点的三维位置的一种新型测量方法，用它几乎可以完成所有的测量工作。因此探索在新形势下如何建立具有GPS控制网的测量实验实习基地，有着十分重要的现实意义。
2、建立校园GPS实验网的必要性
我校测量实验室于2006年搬迁至新校区，测量实验和集中实习也都在新校区进行。同时，也开始在校园内进行控制点的布设，能够满足基于边控制边测量方法的大比例尺数字化测图的需要，也能够满足施工放线引测三维坐标的要求；实习期间采用独立坐标系、独立高程系进行导线首级控制，由学生利用经纬仪测距导线技术建立临时控制网。但是随着招生人数的扩大，新专业的开设，出现了测量实验课课时的增多且实习时间相对集中的局面。已有的测量控制网无论从数量上、 精度上还是使用的方便程度上都越来越难以满足学生的实习要求。因此，有必要着手建立并优化新校区的测量控制网，以满足土木工程、工程管理、交通工程、环境化学工程、给排水工程等专业对于测量实验和测量集中实习的需求。
3、建立校园GPS网的意义
随着科技的发展和各学科相互联系的加强，GPS技术已被广泛应用到各个领域，如环境监测部门的数据采集、地理信息系统的建立、地质灾害的预报、监测及防范等，因此，有必要建立校园GPS实验网，为教学和科研提供基础资料。GPS网的设计时无需考虑测角、边角同测和测边网等的传统要求、不需要考虑布设什么样的网形、考虑图形强度，几乎可以设定在所需要的任何位置处。所以GPS网的设计是非常灵活的，利用GPS定位技术建立GPS网，具有全天候、对通视条件无要求、相对精度高、操作简单、高效率、作业灵活便捷等特点。不仅工作量小，而且可以节省大量的人力、物力和财力。当边长
4、GPS网的布设原则和GPS点的选择
GPS布网主要包括网形设计和观测计划制定，构成优化的解算图形，同时应考虑提高成果可靠性。应遵循保证测量精度、测绘速度快、节省费用的原则。同时，GPS网应根据测量任务的要求、测区自然状况、交通条件等进行灵活设计，防止粗差。根据《卫星定位城市测量规范CJJ/T73-2010》的规定来确定相对应边长和精度。布网时要重点考虑的是合理利用原始控制点， 将已知点和未知点以边连、点连混合方式交叉构网，使得GPS网具有较强的几何强度，常见的有环形网、三角形网、星形网等。特别是作为平差的已知点、校核点的利用，分析其在网内的位置和本身精度对平差精度的影响，最终设计出最优的网形方案，合理恰当的技术设计能有效地保证观测成果的可靠性和满足要求。
GPS点的选择按照国家测绘局颁发的《全球定位系统（GPS）测量规范》（CH 2001-92）要求，应考虑下列原则：
a. 观测站应远离大功率的无线电发射台和高压输电线，接收机天线与其距离一般不得小于200m 。
b. 观测站附近不应有大面积的水域或对电磁波反射（或吸收）强烈的物体，远离雷达站、电台、微波中继站等。
c. 观测站的设立应便于用其他测量方法联测。
d. 观测站应设立在视野开阔且周围障碍物的高度角不小于15°的地方。
e. GPS网点应考虑与水准点相重合，或在网中布设一定密度的水准联测点。
f . GPS网点应尽量与原有地面控制网点相重合，重合点在网中应分布均匀。
根据校园实际地理情况，GPS点最好选择在高层建筑物上，可保证点位稳定、视野开阔，施测布网时尽量使起算点间形成异步环，其它各点根据实际情况而定，适当减少GPS网中的异步环数量，提高工作效率：在起算点和需要设置参考站的过渡点构成异步环后，其它测点根据情况可不必形成异步环，但要保证观测条件良好，基线解算合格。
5、拟建GPS网的实测内容和功能
根据教学大纲对实验实习教学的内容要求和时数安排，在有限的时间和资源，选择有代表性的工程环节和有鲜明的模拟性的工程实例，作为GPS实验实习的教学内容是完全有必要的。充分利用现有的校园环境，使实验实习的整个过程尽可能的符合测绘工程生产实际，并满足GPS实践教学的要求。使学生在有限的实习时间内能够顺利完成实习任务，让测量实习转变为完整意义上的测绘工程实际工作的模仿，最终达到学生在校内就可以获得良好的实践效果。
首先是对GPS技术的掌握，其主要包括GPS 业内数据处理和GPS 基线网实测两大部分。让学生通过以动态、静态 GPS的方式观测并建立基线网，对测量成果进行检验的基础上能够熟练的进行工程放样。在校内实训基地中埋设一定数量的四等三角点，以此将其作为GPS 控制网的起算数据，进行外业设计以及图形结构设计。学生通过 GPS 技术的应用在合理布网的基础上，使控制点能够具有更为便捷、 全局特征分布。在实际教学的过程中， 教师也可以根据课程的内容以及需求，固定控制点，对导线进行加密测量，方便对学生测量数据所具有的精确性以及真实性进行检查，以此进一步的提升了实习的效果和质量。
其次根据校园的实际地理地貌特征，模拟出一些仿真效果好的实习场地，利用建筑物、道路、桥梁、渠道、河道、堤坝等，以此来更好的满足给排水工程、建筑工程以及交通工程学生的实习要求，增强了基地的多样性。例如交通工程专业的学生就可以在校内完成道路选线、曲线测设、道路中线放样、纵横断面测量等工作。
最后对数据的采集和处理，内容包括 GIS 空间数据采集与处理、数据的管理与入库、 GIS 工程实践训练以及相关的科研活动等等。结合数字化测图技术，实现测绘外业数据采集与内业处理的一体化，提升专业学生数字成图、数据处理的能力。同时可以采取校企联合的方式，不仅对教师教学和学生学习方面提供帮助，还可以为企业员工的岗位培训和继续教育提供良好的平台，实现校企共同发展的良性循环。
6、结语
具有GPS控制网的测量实习基地的建成，不只是能提高了工程测量课的教学效果，优化学校的原有教学条件，更可以拓宽土木工程专业学生从事测量工作的范围，在提升学校社会地位、学生的就业率和就业质量方面都会起到一定的作用。同时使学生通过先进技术、真实环境的接触，提高学习的积极性、实际动手能力和技术水平。
参考文献
1、黄声享.陈晶晶.李夏至. GPS测量实践教学的尝试 [期刊论文] - 实验室研究与探索 2010（3）
论文摘要：数字测图是在测量工作中利用电子计算机技术将野外数据采集系统与内业机助制图系统相结合,其目标是实现信息采集处理的数字化、自动化、信息化。数字测图可以缩短作业时间,减轻劳动强度,提高成果精度。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出3部分组成,数字测图作业模式中测记式数字测图应用最为广泛。大比例尺数字测图正以其测图精度高，成图速度快等优势逐步的取代传统的，以平板仪为主的模拟测图。与传统的模拟测图相比，数字测图的质量控制关键点更多、内容与方法更为复杂。GPS 新技术的出现,可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标,在地形测量中已得到广泛地应用。本文介绍了GPS(RTK) 配合全站仪的作业流程, 简要阐明了其在地形测量中的应用。在利用实测数据成图的过程中, 解决一些常见的问题, 并给出解决的办法及依据, 同时给出一些有益的结论, 以适应实际使用的需要。
ABSTRACT：The digitized mapping technique is to combine the field data collection system with the computer assisted mapping system in surveys by computer technology.It aims to realize the information collected and processed digitally and automaticaity.The digitized mapping technique can cut short the working time,lighten the labor intensity and enhance the precision of the productions.The system consists of three parts,such as data input,data processing and data output.the survey-record digitized mapping technique is widely used in the digitized mapping working pattern.For its superiority over traditional plane-table mapping in accuracy and efficiency,the large scale digital mapping is becoming more and more pared with traditional analogue mapping,digital mapping has more quality control pivotai points,and its contents and methods are more complex.With the appearance of new technology GPS ,the coordinate of different levels controlling points may be surveyed in high precision and it has been applied widely in topographic survey.The operation process of GPS(RTK) electronic tachometer is introduced and its application in topographic survey is briefly illustrated. Solutions to some problems usually occur in the mapping process using actually measured data and some helpful conclusions are given for practical use.
Key words : RTK; electronic tachometer ; digital mapping ; CASS5.1;topographic survey;GPS
第1章 绪 论
1.1 前言
目前在我国，获取数字地图的主要方法有三种：原图数字化，航测数字成图，地面数字测图[1]。但不管那种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集，数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。这里我们主要讲述一下地面数字化。
在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区测绘经费比充足，可直接采用地面数字测图的方法，该方法也称为内外业一体化数字测图，是我国目前个测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相对于邻近的控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。但它所耗费的人力、物力与财力也是比较大的。
随着测绘科学技术的发展,传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、新设备、新技术、新方法所取代。GPS - RTK(以下简称RTK) 与全站仪联合进行数字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。
RTK与全站仪联合测绘地形图,可以优劣互补。如果仅用全站仪进行数字化测图,就必须建立图根控制网,这样须投入大量的时间、人力、财力;如仅用RTK测图,可以省去建立图根控制这个中间环节,节省大量的时间、人力和财力,同时还可以全天侯地观测。由于卫星的截止高度角必须大于13°- 15°,它在遇到高大建筑物或在树下时,就很难接收到卫星和无线电信号,也就无法进行测量。如果用RTK与全站仪联合测图,上述弊端就可以克服。即在进行地形测量时,空旷地区的地形、地物用RTK测之;村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标,然后用全站仪测之。这样可以大大加快测量速度,提高工作效率。
随着GPS 定位精度的提高、硬件性能的改善, GPS 得到越来越广泛的应用。同时,全站仪也因其数据采集自动化程度高、大大释放劳动力等优势,成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。但随着工程质量要求的不断提高,测量用户已不再局限于只使用GPS 或全站仪中的一种,在实际测量工作中,同样一个工程中GPS 的测量成果常为全站仪所用,全站仪测量值又常作为检校GPS 作业的依据。用GPS 完成控制比用常规仪器要快得多。它不要站间通视,也无需庞大的作业队伍,精度高、作业快、费用省、应用灵活。一些先进的接收机和天线技术把外业观测时间压缩到最短的同时,仍能获得最优的数据,在灵敏度、可靠性、抗干扰能力方面都有优异的表现。静态、快速静态通过载波相位差分可以达到很高的精度(10-6D～10-8D) 。R T K 技术能实时提供观测点的三维坐标,并达到厘米级的精度。它的普及极大地拓展了GPS 的使用空间,使GPS 从只能做控制测量的局面中摆脱出来,而开始广泛运用于工程测量。现在商用R T K 接收机可实现20 Hz 高速独立采样与输出,整周未知数初始化时间仅需8 S , 并提供独立检核,内置锂电池可支持1 个工作日连续作业。全站仪是一种兼有电子测距、电子测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。面对多层次的需求,各种精度等级、各种功能类型的仪器也纷纷面世。尤其是以无棱镜测量、自动目标识别、自动跟踪等代表新技术潮流的功能将使工作得以更高效、精确地完成。如今,已被广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等方面。随着电子全站仪、GPS(RTK)及电子计算机的普及，及它们在测量仪器中的比例逐渐增大，它们在数字地形图、地籍图的应用也在日趋广泛。地形图的成图方法正在逐步的由传统的白纸法成图像数字测图方向发展。特别是我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎占据了大部分的地形图测绘市场。在地形测量中, 传统的方法是经纬仪配合小平板仪的方法, 在小平板仪上进行展点, 再通过手摇数字化仪得到数字化图, 由于受到人为操作误差的影响, 误差可达到0.12 mm 以上, 对大比例尺的地形图的精度影响比较大。随着GPS（RTK）系统的不断改进, 已经达到了比较满意的精度要求, 可以满足常规测量的要求, 尤其对于开阔的地段(主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等) 直接采用全球卫星定位系统中的实时动态定位(RTK) 测量模式进行全数字野外数据采集。对于树木较多或房屋密集的村庄等, 采用RTK 测定图根点, 通过全站仪的采集碎部点。
基于此, 我们在实践中尝试利用RTK 配合全站仪进行野外数据采集, 然后在CASS5.1 环境下进行数字化成图, 结果显示该方案是可行的。但是受到仪器数量的限制，有些学生对全站仪和GPS(RTK) 在数字成图中使用的机会较少，甚至对此只是一般性的了解。所以通过本课题的完成，能够使这些学生掌握好全站仪与GPS(RTK)集和数字成图，为今后承担测图工程奠定坚实基础。
1.2 本章小结
综上所述,采用GPS(RTK)与全站仪联合进行数字化测图,它不仅可以减少作业人员和作业工序,而且可以提高采集数据的速度和质量,从而有效地提高了工作效率。因此,它是一种行之有效的测图方法。
下面就数字成图的几个方面谈一些个人体会。但其中定有不符仅及谬误之处，万望各位老师，专家指出，提出意见并给予指导。
第2章 仪器及软件
2.1 GPS(RTK)简介、系统组成及其基本原理[2]
2.1.1 GPS(RTK) 简介
RTK(Real Time Kinematic) 实时动态测量系统,它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS 测量定位技术为一体的组合系统;它是GPS 测量技术发展中的一个新突破。RTK 定位精度高,可以全天侯作业, 每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。
实时动态测量的基本思路是: 在基准站安设一台GPS 接收机,对所有可见GPS 卫星进行连续的观测,并将观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站); 在流动站上, GPS 接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位的原理实时地计算并显示出流动站的三维坐标及精度。
2.1.2 GPS(RTK) 系统的组成
GPS(RTK) 系统由基准站、若干个流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站包括GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯发射系统、供GPS 接收机和无线电台使用的电源(汽车用12 伏蓄电瓶) 及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分组成: GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯接听系统、供GPS 接收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分。用框图表示参见图2.1：
图2.1 RTK-GPS 系统结构图
2.1.3 GPS(RTK) 的基本原理
GPS 系统包括三大部分:地面监控部分、空间卫星部分、用户接收部分,各部分均有各自独立的功能和作用,同时又相互配合形成一个有机整体系统。对于静态GPS 测量系统, GPS 系统需要二台或二台以上接收机进行同步观测,记录的数据用软件进行事后处理可得到两测站间的精密WGS -84 坐标系统的基线向量,经过平差、坐标转换等工作,才能求得未知的三维坐标。现场无法求得结果,不具备实时性。RTK 实时相对定位原理如图2.2 所示：
图2.2 RTK 实时相对定位原理
图2.3 GPS(RTK)数据流程如图
基准站把接收道的所有卫星信息（包括伪距和载波相位观测值）和基准站的一些信息(如基站坐标天线高等) 都通过无线电通讯系统传递到流动站，流动站在接收卫星数据的同时也接受基准站传递的卫星数据。流动站完成初始化后,把接收到的基准站信息传送到控制器内并将基准站的载波观测信号进行差分处理,即可实时求得未知点的坐标。数据流程如图2.3 所示：
2.2 全站仪简介、系统组成及其基本原理
2.2.1 全站仪的分类
八十年代末、九十年代初，人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡，将全站仪分成两大类，即积木式和整体式。
积木式(Modular)，也称组合式，它是指电子经纬仪和测距仪既可分离游客组合。用户可以根据实际工作的要求，选择测角、测距设备进行组合。
1. 粗瞄器
2. 内装倒向光装置（选件）
3. 垂直微动螺旋
4. 电池
5. GEB111电池盒垫块
6. 电池盒
7. 目镜
8. 调焦环
9. 螺丝固定的可拆卸仪器提把
10. RS232串行接口
11. 脚螺旋
12. 望远镜物镜
13. 显示屏
14. 键盘
15. 圆水准器
16. 电源开关
17. 热健
18. 水平为动螺旋
图2.4 莱卡全站仪的重要部件图
整体式(Integrated)，也称集成式，它是指电子经纬仪和测距仪做成一个整体，无法分离。
九十年代以来，基本上都发展为整体式全站仪。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用，全站仪出现了一个新的发展时期，出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型等等的全站仪，使得全站仪这一最常规的测量仪器越来越能满足各项测绘工作的需求，发挥更大的作用。
2.2.2 全站仪简介、系统组成
此次论文实地操作部分主要使用的是莱卡TC405型全站仪。其简介、操作说明及组成部分的详细内容可参考其使用说明书[3]，再这里就不做赘述了。其重要部件如图2.4：
2.2.3 全站仪的基本原理与功能
全站仪是一个由测距仪、电子经纬仪、电子补偿器、微处理机组合的一个整体。测量功能可分为基本测量功能和程序测量功能。基本测量功能包括电子测距、电子测角（ 水平角、垂直角）； 程序测量功能包括水平距离和高差的切换显示、三维坐标测量、对边测量、放样测量、偏心测量、后方交会测量、面积计算等。特别注意的是只要开机，电子测角系统即开始工作并实时显示观测数据；其它测量功能只是测距及数据处理。它可以同时测量空间目标的距离和角度数据，直接得到三维坐标数据。全站仪测图的基本流程如图2.5：
图2.5 全站仪测图的基本流程
2.3 CASS软件的介绍[4]
2.3.1 测绘软件的选择
对于一个测绘单位而言，数字测图的一个重要的问题是选择好适合于本单位使用的测绘软件。因为往往的这个单位用起来很好的软件，到了别的单位却不一定适用，所以每个单位对于软件的选择问题应具体问题具体分析，不能人云亦云。
衡量一个成图软件的标准，首先要看该软件是否适合本单位的实际情况；二要看其可操作性，是否界面友好，简便易学等等；三要看其提供的功能是否适合于本单位。
目前各个测绘单位所使用的成图软件，可谓五花八门，林林总总。但基本上为两种类型，一是系统（单位）自行开发的，另一种是由专门的测绘软件开发商开发，而以商业目的的提供给广大用户使用的，也是个测绘单位用得比较多的。在本文中所讲到的是后一种软件。
现在市场上的测绘软件用得最多的主要有三种：一是以清华山维公司与清华大学土木系联合开发的测霸EPSW（Electronic Planetable Surveying and Mapping system）系列；二是武汉瑞得测绘自动化公司的RDMS系列；三是广州南方测绘仪器公司与广州开思公司的CASS系列与SCS系列。下面简单早已下比较分析。
对于已经熟悉AUTO CAD的用户而言，CASS系列与SCS系列是一个不错的选折，因为它们基于AUTO CAD平台开发的，AUTO CAD的所有功能它都可以用，而AUTO CAD则是世界上大家所共认的绘图平台，其编辑功能是有目共睹的[5]。
CASS与SCS的功能差不多，各有所长与所短。CASS的服务可以说是一个电话随叫随到，而SCS的服务在近段时间内是无法与其相提并论的。它们均提供三种作业方式：电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。再CAD的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外，还提供了地藉表格会制与图纸管理等功能。对于那些即想用电子平板方式作业，又能在市内编辑成图的单位而言，可以选它。
当然这些软件功能会随着时间的推移而逐步完善。对这些软件的认识也只是本人的一管之见。
2.3.2 CASS软件开发的背景
目前市场上的数字成图软件较多，CASS软件便是其中之一。该软件是南方测绘仪器有限公司在AutoCAD2002上开发的新一代数字化地形地籍成图软件， 它彻底打通了数字化成图系统与,GIS的接口，是信息产业部门认可并普遍使用的通用软件，可实现地形地物数据的自动输入、处理、分析、显示、输出，其市场占有率较高。
2.3.3 CASS软件安装要求
1.硬件环境
CASS软件安装环境要求：CPU主频在赛扬433以上；内存在64MB以上；硬盘存储空间至少200MB以上的剩余空间；显示驱动至少256色、800x600的分辨率；支持Windows的显示适配器；鼠标或其他指点设备。
2. 软件环境
CASS软件的系统安装平台为Windows NT4.0、Windows 9X/me/2000/XP，AutoCAD2002/ AutoCAD2000/ AutoCAD R14[5]。
3. CASS的主要功能介绍
CASS的安装应该在安装完AutoCAD2002并运行一次后才可进行。CASS操作界面主要分为3个部分：顶部下拉菜单、右侧屏幕菜单和工具条。共有11项下拉菜单，右侧屏幕菜单可选择相应地形图图式符号。每个菜单项均以对话框或命令行提示的方式与用户交互应答，操作灵活方便，简单易学。几乎所有的CASS命令及AutoCAD2002的编辑命令都包含在顶部的下拉菜单中， 如文件管理、数据处理、图形编辑、工程应用等命令。
2.4 本章小节
以上是本人对这几种测量仪器及数字化测图软件简单的认识及分析，还不很成熟，希望各位老师、专家提出意见与指导。
第3章 GPS(RTK)与全站仪联合数字测图的实施
3.1数字测图的外业工作的实施
3.1.1作业技术依据
《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ 73 — 79) [6] ; 《城市测量规范》(CIJ 8 —99) [7], 《1 ∶500 , 1 ∶1000 , 1 ∶2000 地形图图式》; GB/ T7929 —1995 [8]。平面基准采用1954 年北京坐标系;高程基准采用1956 年黄海高程系。
3.1.2 GPS(RTK) 配合全站仪的施测过程介绍
首先要确定作业的先后流程, 该测区我们制定的作业流程图如图3.1：
图3.1 RTK 配合全站仪的施测流程图
3.1.3测区的基本情况：
本测区位于黑龙江工程学院院内，交通较为便利，测区地势较为平坦, 测区内树木较多给测量工作带来一定的困难。测区布设4个已知的三等GPS控制点，作为测区平面控制的起算点。
3.1.4 控制测量
1.控制测量分类[9]
地形测图控制测量是为测绘地形图而建立平面和高程控制网的测量工作，内容分为基本控制（又称等级控制）和图根控制。基本控制是整个测区控制测量的基础。图根控制是直接为地形测图服务的控制网。基本控制网的建立要根据测区面积的大小,以满足当前需要为主,兼顾远景发展。一般先建立控制全局的首级网，然后再根据需要加密，也可一次建立足够密度的全面网。平面控制网可采用测角网、测边网或边角网，建成区多采用导线网。在已建有国家或当地平面控制网点的测区内进行测量时，应与之进行联结。当已建网精度能满足需要时，直接利用加密或进行必要改算后加密；当精度不能满足需要时，可选用一点的坐标及一条边的方位角作为起算数据建立独立网。同样要在整个测区内建立高程控制网，应用水准测量方法施测并与附近国家或当地水准点进行联测，以取得统一的高程系统。
在数字测图工作中，控制测量的工作与传统的控制测量相比，应该更简便，当然，在新规范中，对这一方面的要求没有多大的改动，但根据本人的实际工作经验及积累，有一些限制条件是可以放宽的，特别是图根控制。
随着GPS技术的发展成熟及全站仪的普及，三角测量现在已基本淡出了控制测量这个舞台。所以对大多数的人员而言，无疑大大的减轻了工作强度。去掉了三角测量的种种枷锁的限制，取而代之的是更为灵活的GPS网及导线（网）测量。在文本中，仅就图根测量及图根加密作一探讨。
现在各测绘单位所使用的电子全站仪的精度一般为6″、3+5ppm以下，加上是电子自动读数，所以他的实际精度要较其标准精度高，相对于光学经纬仪而言，就更具有优势。
众所周知，在传统测图中，地面点平面位置的误差受下列误差的影响：
1. 图根点的展会误差M展
2. 测定地物点的距离误差M距
3. 测定地物点的方向误差M刺M绘
4. 地形图上地物点的刺点误差M刺
5. 清绘时所造成的误差M绘
综上所述，地形图上地物点平面位置的误差可用3.1式表示：
M2物=M2展+M2距+M2向+M2刺+M2绘+M2物 （3.1）
以1:1000比例尺，最大视距为100米为例，根据经验，有下表：
表3.1 地面点平面位置的误差
误差（mm）
M展
M距
M向
M刺
M绘
M物
数值
0.18
0.39
0.18
0.20
0.08
0.51
3.全站仪的简单操作流程：
(1) 整平对中, 对中偏差不得超过1 mm ;
(2) 启动全站仪, 进入文件管理界面, 建立文件名, 并选择该文件在文件下存储;
(3) 以后视点为检核点进行检核, 偏差在限差范围内方可进行点收集, 否则查明原因, 符合限差要求方可采集数据;
(4) 采集碎部点数据信息。
注意事项
(1) 一个测站应一个方向观测, 切勿盘左盘右不分;
(2) 一个测站仪器如有碰动需重新对中整平检核;
(3) 勤建测站名以便于文件管理和查询。
4.绘制草图的一些技巧及注意事项
绘图员应有一定的方向感, 有一定的图形比例控制能力。RTK 给定图根点后, 绘图员在实地可先画出大致需要采集点的草图, 并控制好比例。绘制草图时遵循上北下南, 要善于使用多色笔标识, 准确描述地物间拓扑关系, 使用特定的符号, 以易于内业操作。比如一块旱地, 可以在中间画出旱地符号(或注记文字) 即可清楚表示出地形特点。采集数据时也要注意一些技巧, 对于不便观测的四点房, 采用两点加宽度的采点方法, 这样用计算机自动生成, 所得的房屋既符合精度, 又很美观。注意一些散点的采集, 如电线杆, 采集时一块图一块图的检查, 以免漏测。采用两人跑尺, 可以大大的提高外业的速度, 需注意每测好一点应及时用对讲机进行核实, 以保证点图对应不出错。
3.2数字测图的内业工作的实施
3.2.1数据传输、区分及数据格式
1.RS -232C接口
尽管现在一些先进的全站仪和GPS 接收机配置了如USB 接口、IR 红外接口和
图3.3 数据传输界面
数据存储卡等方式进行数据存储和通讯。但将测量数据存储在全站仪和GPS 接收机自带的存储器中,通过RS -232C 接口与个人计算机进行数据传输仍是目前使用最多的一种方法。
在使用RS -232C 标准插头实现连接之前, 用户必须根据已有的DTE 及DCE 的具体说明,做好匹配的调整工作。对数据线上所传输的数据格式、RS -232C 标准并没有严格的规定。所传输的数据速率是多少、有无奇偶校验位、停止位为多少、字符代码采用多少位等问题,应由发送方与接受自行商定,达成一致的协议。大多数全站仪使用6 针接口与个人计算机进行通讯。下面我们一本次测图所使用的莱卡TC405型全站仪为例，说明全站仪与PC机之间的连接。GPS 接收机与PC 机通讯的原理也是这样。请注意仪器使用的接口类型与引脚定义方式要查一下,有些仪器厂商会使用非标准接口类型和定义方式, 一般会在仪器操作手册附录里说明。
2.数据通讯
简单的数据通讯可以采用“超级终端来实现,“超级终端”是微软随操作系统一起的一个进行串口通讯的工具。操作系统是Win2000 或WinXP 的“超级终端是标准配置,在Win95 和Win98 下要用系统安装盘安装一下。打开方式是:开始—程序—附件— 通讯— 超级终端,打开之后会弹出对话框，让你输入一个名称,输入一个有意义的名字保存下来,这样以后直接打开它就行了,然后是选择通讯口,一般是COM1 或COM2 最后是选择通讯参数,记住一定要和全站仪中通讯参数相一致。
实际上莱卡厂商提供了一起与PC机进行数据传输的软件，如图3.3，莱卡数据传输界面：
将莱卡TC405型全站仪与PC机连接好后，进入莱卡数据交换软件界面，进入通
讯设置对话框，设置成与全站仪中通讯参数相一致如图3.4；按确定键回到主界面，
图3.4 通讯参数设置对话框
然后进入数据交换管理器，选择通讯端口，然后选者要保存的数据保存到文件夹，在
图3.5 使用莱卡软件数据上传
此时会弹出对话框选择保存数据的格式。选择的格式要与全站仪上传的格式一致。然后现在PC机上按确定键，再在全站仪按确定键，以保证上传的数据无遗漏。如图3.5：
3.据格式
全站仪数据输入PC 机后以ASCII 码文件形式保存。可以根据数据位及提示符区分并显示出来, 莱卡数据传输软件有这一功能,一般在数据下载之后自动完成。使用莱卡数据传输软件上传的数据还不能直接应用到CASS5.1软件上。需要将数据格式转换成CASS5.1软件的接受的格式。CASS5.1软件接受的是*.dat各式的文件。数据的格式为：点号，编码，y坐标，x坐标，高程。
图3.6 莱卡软件上传的数据
图3.7 数据转换(a)
其数据转换过程，首先将莱卡数据传输软件下载的数据保存为*.txt格式文件如图3.6；
图3.7 数据转换(b)
然后用Microsoft Excel打开文件进行编辑，将x、y数据列对换位置，以及设置列宽和小数位保留位数如图3.7，保存为*.txt格式文件；然后打开文件进行编辑，将数据列之用“，”间隔，保存为*.dat格式文件如图3.8：
4.南方软件数据下载
根据南方软件(CASS)功能可以直接将莱卡全站仪采集的数据展点到南方软件
图3.8 转换后的数据
中。其主要过程为：将全站仪通过数据传输线与计算机连接,打开全站仪开关进入屏幕菜单选择“通讯”功能,改变通讯设置与计算机的测量软件匹配如图3.9,下载全站仪数据。下载的数据直接转换成CASS专用各式的坐标数据。
图3.9 南方软件数据传输通讯设置
3.2.2数字测图内业工作的实施
1. 绘制坐标格网
进行CASS参数设置中的图框设置，使用绘图处理菜单中标准图幅或任意图幅命令来绘制图廓。按要求输入绘图比例尺及相应图框参数即可得到图框。
2. 选择测点点号定位成图法
移动鼠标至右侧屏幕菜单区之“测点点号”项，按左键，选中点号坐标数据文件名后，按“打开”,即可完成读点工作。
3. 控制点展绘
点击绘图处理菜单中的“展野外测点点号”，点击对应的坐标数据文件名，按“打开”，便可在屏幕上展出野外测点的点号。
图3.10 CASS5.1界面菜单
4. 地形地物绘制
使用工具栏中的各种工具进行局部放大以便编辑，根据所测地物点的点号及野外作业时绘制的草图，到右侧屏幕区选择相应的地形图图式符号来绘制地物。一般绘图顺序为：先绘各种控制点、道路、水渠、河流等，使图有个大致轮廓；其次绘房屋、独立地物、植被、管线设施等。为避免非法操作或突然断电造成数据丢失，工作中要保持经常存盘的习惯。系统中所有地形图图式符号都是按图层来划分的。CASS5.1中的地形地物所在图层是自动生成的，因此不能随意修改图层名，否则将导致地物编码信息错误或丢失；也不可随意修改地物的图层属性。
所有表示测量控制点的符号都放在“控制点”层，所有表示独立地物的符号都放在“独立地物”。如果需要在点号定位的过程中临时切换到坐标定位，可以按“P”键，这时进入坐标定位状态。想回到点号定位状态时再按“P”键即可。陡坎、水渠、围墙上的小触角生成在绘图方向的左侧。出现错向时可用线型换向功能修改。
5. 高程点展绘
点击“绘图处理”菜单下的“展高程点”，弹出数据文件对话框，选取目标文件，按“打开”，命令区提示：“注记高程点的距离（m）：”直接回车，表示不对高程点注记进行取舍，全部展出来。具体情况根据绘图比例尺及地形可选30~40m。再将标高注记与地形地物相重叠的移动一下，使显示更清楚。
绘等高线必须先将野外测的高程点建立数字地面模型(DTM)，然后在数字地面模型上由计算机自动勾绘出高精度等高线。
6. 文字注记
注记文字，用鼠标点击右侧菜单的“文字注记”项，依提示输入文字高度、注记内容、注记位置，完成文字注记。关闭“ZDH”图层，对图纸进行全面整饰，绘图工作即可完成。
7. 绘图输出
点击“文件”菜单下的“绘图输出”项，对“打印设备”“打印设置”各项选择设置后，可通过“完全预览”和“部分预览”查看出图效果，满意后按“确定”即可出图。
3.2.3内业操作应注意的问题：
下载外业数据文件, 用Excel 或Word 处理成符合CASS 的格式文件, 注意保存时应为*.dat 格式。在CASS5.1环境下展点。内业处理时, 是否拟合看情况而定, 两点距离较大时拟合效果较好, 两点距离较小时拟合会使绘出图形不遵循原来的地物、地貌, 差异很大, 需灵活采用。当然内业者应熟练掌握AutoCAD 的基本功, 对CASS 中每种地物、地貌能迅速调用, 确保每天所测的外业当天内业能处理完成, 发现问题及时与外业联系解决。
3.3对数字地图进行质量检查和质量评定
3.3.1数字化测图质量评价的内容与特点
根据数字地图的特点和用途；衡量其质量的指标体系应该在传统纸质地图的基础上加入新的内容，下面分析数字化测图质量评价的内容与特点。
1. 数字化测图质量评价的内容
数字化测图实现了地形图的数字化、信息化，测量结果是以计算机可识别的数字代码系统来反映地表各类地理属性特征。因此，数字化测图质量评价除与模拟法测图质量评价具有相同的评价内容外，还具有其特有的评价内容。主要包括：
(1)地物分层的合理性；
(2)地物属性代码选择的正确性；
(3)闭合图形的封闭性；
(4)结点的匹配精度；
(5)图形拓扑关系的正确性；
(6)地物各层是否有重复的要素；
(7)地物各层是否有混层现象；
(9)各层颜色选择的正确性；
(10)数据文件名称，数据格式，数据组织的正确、完整性；
2.数字化测图质量评价的特点
数字化测图是利用先进的仪器，通过测量获取可供传输、处理、共享的数字地形信息，即获取以计算机磁盘为载体的数字地形图。数字化测图实现了测量的高精度， 测量精度在成图过程中无损失，利用计算机软件成图，可以做到符号、文字、注记等符合规范要求，等高线通过自动拟合处理光滑美观，实现了图面的规范化。数字化测图质量评价的特点：
(1)数字化测图依据野外记录室内编辑成图,容易发生漏测、记错现象，数字地形图的质量检查应重点检查地物要素测量是否齐全，属性注记是否与实际相符合。
(2)等高线的勾绘依据野外测点的分布，对于经验不丰富的立尺人员，有些地貌关键点位容易被漏测，易造成等高线失真，数字化测图的质量评价应重点检查等高线是否反映客观实际。
(3)数字化测图实现了信息分层管理，不同层颜色不同，数字化测图的质量评价应重点检查数字地图分层是否合理，地图信息是否有混层交叉现象，地形要素在同层是否有重复要素。
(4)数字化测图利用先进的仪器进行测量，测量精度高，测点点位精度在数字化测图的质量评价中则是处于次要地位，但仍是必要的检查内容。
(5)数字化测图是GIS数据库的重要信息源,拓宽了地形图的应用范围.因此,数字化测图的质量评价应重点检查闭合图形的封闭性、结点的匹配精度、图形拓扑关系的正确性。
(6)数字化测图是以计算机可识别的数字代码系统来反映地表各类地理属性特征，数字化测图的质量评价应重点检查地物的属性代码选择的正确性，数据格式、数据组织的正确性。
(7)数字化测图的图幅分幅是计算机自动完成的，接边精度高，在数字化测图质量评价中处于次要地位，但图名、图幅接合表仍是必要检查内容。
(8)数字化测图改变了传统的测量模式，允许图根控制和碎部测量同时进行；GIS测量技术的使用，也改变了传统的控制测量模式与要求，因此，控制测量在数字地形图质量检查中处于次要地位，但仍是必要的检查内容。
总之，数字化测图改变了人们对传统地形图的认识。因此，数字化测图质量评价应根据数字化测图质量评价的特点，建立逻辑严密、易于操作、科学合理的质量评价指标体系。
3.3.2数字化测图质量评价指标体系
1. 影响数字化测图质量评价的因素分析
衡量数字化地形图产品质量的指标主要有位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性等，这些指标可作为一级评价指标。而每一个一级评价指标又由许多指标决定其好坏，为了便于建立定量化的数字化地形图评价模型，把一级评价指标再进一步细分，形成二级评价指标。
数字化测图的外业、内业的工作内容和工作程序决定了数字化测图质量评价工作是一项技术性强、影响因素多的工作。虽然影响数字化测图产品的因素众多，其中有些因素是主要因素，有些是次要因素，评价数字化测图产品的质量不可能考虑全部的影响因素，只需分析影响数字化测图质量的可能存在的因素，然后进行分析，综合取舍，合理确定评价指标，使其具有代表性和可操作性，这是非常重要的。
根据数字化测图的工作内容与特点,从7个方面(见表3.1列出影响数字化测图产品质量的可能因素,共计41项（略）可能有些因素还未列出， 如果在数字化地形图评价时全部考虑这些影响因素，指标权重难以确定，为减少确定评价指标过程中主观因素的影响，需要利用层次分析法进一步筛选评价指标，以便建立科学合理、便于操作的数字化测图质量评价指标体系[11]。
表3.1 数字化测图质量评价指标体系
第三层
评价指标
第二层
评价指标
第三层
评价指标
C1 工作基础
B1 技术实力
A1 是否具有测绘许可证，测绘许可证的等级
A2 投入生产项目的技术人员职称结构
A3 投入生产项目的仪器设备的数量、先进性
B2 技术准备
A4 测量技术方案的设计是否合理
A5 采用的作业方法是否先进
A6 技术保障措施"后勤保障措施是否到位
C2 产品质量
B3 资料的规范性
A7 控制测量的资料是否完整"齐全
A8 规定上交成果文档资料的正确"规范性
A9 仪器检验资料是否齐全，是否符合有关规范的规定
A10 数据文件名称"数据格式"数据组织的正确"完整性
A11 测量工作技术总结报告的完整性
A12 自检报告资料的完整性
B4 数学精度
A13 数学基础
A14 平面控制测量成果精度
A15 高程控制测量成果精度
A16 地物点相对临近图根点的精度
A17 地物点之间的相对位置精度
B5 属性精度
A18 地物测绘取舍是否合理
A19 地物属性代码选择是否正确
A20 地物符号使用是否规范
A21 等高线是否反映地面实际地形
A22 地形点的密度是否满足要求
B6 逻辑精度
A23 地物的分层是否合理!是否有混层现象
A24 闭合图形的封闭精度
A25 结点匹配精度
A26 图形拓扑关系的正确性
A27 地物各层是否有重复的要素
B7 整饰质量
A28 图廓整饰质量
A29 属性注记质量
A31 线划质量
A32 符号质量
经过系统分析，数字化测图质量评价指标总计32项，按评价指标的相近性综合成七大类别，其中技术实力、技术准备是反映测绘生产单位工作基础的指标；资料的完整性、数学精度、属性精度、逻辑精度、整饰质量是反映测绘成果的指标。为便于确定指标权重和建立模糊综合评价模型，将评价因素分层，建立多指标多层次的评价指标体系。具体评价指标体系见表3.1为方便起见，第一层的评价指标用A编号，第二层的评价指标用B编号，第三层的评价指标用C编号。
本文建立的数字化测图评价指标体系，主要分两大模块，即工作基础评价和产品质量评价。这两个模块的评价可以独立进行，也可以综合评价，根据实际需要确定。工作基础模块可用于测绘工程招标阶段对生产单位资格的评价，在验收阶段用来衡量
测绘生产单位的综合实力，作为对生产单位提供数字化测绘产品质量评价的参考。表3.1中的多指标多层次数字化测图质量评价指标体系，全面地反映了数字化测图的特点，逻辑严密，具有较强的可操作性、实用性。
4. 数字成图、质量检查与评定
在本次数字测图基本完成后,又对此次测图的2/3的地物、地貌点与图根控制点进行了联测，采集的数据如图3.11原数据相比较90%以上都符合限差要求。少数地物、地貌有明显错误或粗差经过休测后，都已经满足了要求。
图3.11 检核时采集的数据
3.4本章小节
从工程的各个环节及达到的作业效果可以看出, 内外业一体化数字化测图工程,由于充分应用高新技术,使得各级控制网的成果精度、数字化地形图的成图精度以及整个工程的作业效率都优于常规的成图方法。总结起来有以下特点:
(1)将传统的逐级控制方法与现代测量技术手段相结合,既保证了成果的精度,又保证了作业的高效率。
(2)即用即测,急用先测,边测边用,高科技成果即刻转化为生产力,为城市规划提供了科学可靠的保证。
(3)先进的测量技术在诸多方面打破了传统的观念与局限,使整个作业流程方便快捷,作业人员得心应手。采用的全站仪操作简便,观测速度快,精度高,可自由设站,灵活采用多种方法测量碎部点。作业人员根据各自的作业经验,针对实地状况,采用不同的方式制作草图,所绘草图有详有略;作业小组可相对成片作业,内部不存在接边问题;计算机制图编辑,方便快捷,随意操作,删除改动不留“痕迹”。
(4)高科技数字化产品在今后的应用、管理、更新、维护、交换以及资料共享等方面,具有无限的生命力,精度永远保持不变,可谓一劳永逸,充分体现出1图多用的优势,避免了重复测量,节约了资金。由于这项工程采用与国家平面和高程系统统一的基础控制系统, 1 /500的大比例尺具有足够的精度,因而其成果为以后的进一步应用打下了坚实的基础。而且,数字化图形数据可随时更新,修改方便,随着网络技术的发展,可进行交换和共享,是一笔宝贵的技术、资源财富。
(5)计算机辅助制图精度高、速度快,线划圆润流畅,可单色或彩色显示输出,具有良好的视觉效果。
(6)打破了内外业的生产界线,从首级控制到最终成图,实行一体化作业,大大减轻了室外作业的强度,缩短了成图周期。
(7)打破了分级布网、逐级控制的原则。1个测区可1次性整体布网、整体平差,控制网形可以任意混合,所需控制点数目比传统白纸测图大大减少,图根控制的加密可与碎部测量同时进行。
(8)碎部点的记录要求具有特定的格式,这种格式能被数字测图软件所识别,能和数据库的建立统一起来;碎部点测量可较多地应用自由设站的方法建立测站点,确定碎部点坐标的方法除极坐标方法外,还可灵活采用方向交会法、距离交会法、直角偏距法、导线法、对称点法等诸多方法。根据测区情况,可采用无码作业和编码作业。
(9)碎部测量时不受图幅边界的限制,外业可不分幅作业,由内业成图时自动进行分幅与接边处理。
结论
“GPS(RTK)与全站仪联合作业”方法充分地体现了现代测量产品设计理念———协同作业。使用一个软件包、在一个项目中,同时完成对RTK 数据、后处理的GPS 数据和常规测量数据进行处理。这样,用户在组织施工时,有很大的自由空间,可以是动态,也可以是静态;可以是GPS ,也、可以是全站仪。而对所有这些数据的处理,只需在后处理软件中就可一次完成。“联合作业”后处理软件的独特设计,使数据的导入、检查和处理工作,既能做到高效快捷,又能保证质量可靠。数据的存储,采用可视化类数据库文件格式,用户可以很方便的查询、编辑或生成各种报告。“联合作业”方法继保证了测量成果准确性、可靠性,又结合了GPS 与全站仪作业各自的灵活性,是一种较新的取长补短作业方法,使工作更高效可靠。大家可以试一试。
综上所述,采用RTK与全站仪联合进行数字化测图,它不仅可以减少作业人员和作业工序,而且可以提高采集数据的速度和质量,从而有效地提高了工作效率。因此,它是一种行之有效的测图方法。
参考文献
[1]高井祥.数字测图原理与方法[M].徐州：中国矿业大学出社,2001.
[2]尤秋阳.GPS RTK技术在地籍测量中的应用[M].武汉：测绘信息与工程出版社, 2003.
[3]莱卡测绘仪器有限公司.徕卡TPS400系列全站仪操作手册[Z].哈尔滨：莱卡哈尔滨服务有限公司，2000.
[6]广州南方测绘仪器公司与广州开思公司.CASS软件使用说明[Z].广州：广州开思公司，2002.
[5]邵俊昌,李旭东.Auto CAD object ARX 2000开发技术指南[Z].北京：电子工业出版社, 2000.
[6]国家质量技术监督局.全球定位系统(GPS)测量规范(GB/T18341-2001)[S].北京：北京测绘出版社，2001.
[7]国家质量技术监督局.城市测量规范(CIJ 8-99)[S].北京：北京测绘出版社,1958.
[8]国家质量技术监督局. 1:500 1:1000 1:2000 地形图图式(GB/T7929-1995)[Z].北京：北京测绘出版社，1995.
[9]同济大学大地测量教研室,武汉测绘科技大学控制测量教研室.控制测量(上册)[M] 北京：北京测绘出版社,1988.
【关键词】古建筑 数字化 保护 三维建模
一、引言
当今世界都很重视人类文化遗产的传承与保护，而古建筑都是人类重要的文化遗产之一，它们见证了人类历史的发展过程。然而，随着时间的流逝，岁月风雨的洗礼，人为的破坏因素等，使得这些古建筑正在逐渐消失。特别是现如今城镇化水平的加速提高，对古建筑破坏将更加严重。必须采取一系列措施和艺术手法对古建筑进行复原与保护，所以如何运用高科技手段来保护古建筑文化遗产，是当下政府应该非常重视和关心的事情。数字化复原技术在对古建筑的保护、展示、修复和复原等过程中就起到了非常重要的作用，它为古建筑文化遗产的复原和传承提供了全新的平台。
二、数字化保护系统的总体设计
古建筑保护系统的设计与开发，为古建筑数字化保护提供人财物力损失最小的方案以及相关的技术服务。该系统结合数据库技术、数据采集与处理技术、监测分析以及保护评价技术等，进行古代建筑数字化保护系统的设计开发。其中数据库的建立主要有空间库和结构属性数据库两部分；数据采集与处理分为二维和三维数据采集与处理；并利用环境监测与分析对古建筑的保护进行实时评价与分析，达到立体式、全方位、时时的保护。系统的主要模块及功能结构如图1所示。
三、数据的采集与处理
（一）研究对象概况
本文以位于浙江省浦江县的全国重点文物保护单位-江南第一家的“牌坊”为研究对象，将计算机图形学、图像处理、计算机视觉等学科与建筑工程学科相结合，将计算机领域当前主要的二维数字化及三维建模技术的最新研究成果，应用于古建筑的数字化保护，并为珍贵古建筑、遗迹等文物的修缮和复原工作提供更加准确的工程数据。
（二）二维数据采集与处理
利用计算机图形学、图像处理、虚拟现实等信息领域最新发展技术，将现有保存下来的文物进行数据采集，如进行照片的拍摄，利用传统的测量工具进行测量，再结合计算机图形学软件AutoCAD将测绘出来的数据进行绘制。如图2所示，就是某一牌坊的CAD图纸。
（三）三维数据采集与处理
将古建筑测绘的信息包含于三维模型中，数字三维模型比二维图形包含更丰富的信息，更接近人们的日常生活空问，能够精确、形象、丰富地记录建筑物的外形外观、建筑风格、内部结构等。三维数据采集的常用方法有“三维点云数据采集”。对工程图进行三维重建主要是指从工程图所提供的二维信息中提取三维信息，然后进行处理；根据绘制的牌坊标注草图，在AutoCAD中绘制出牌坊的正立面图、左立面图、背立面图以及右立面图的主要轮廓，并且将所有线条设为同一种颜色，以便于在3DMAX中编辑处理。
（1）三维点云数据采集。点云数据在采集过程中受到系统和环境等因素的影响，需要借助后处理软件，进行去噪、平滑等操作后才能转化为有用的空间信息，为后面的曲面重构做准备。实验过程中采用软件对预处理后的点云数据进行三维建模，构造相关特征曲线，再根据所绘制的曲线绘制网格、绘制曲面等。具体实验流程如图3所示
（2）三维激光扫描数据的处理。传统的记录古建筑内部大木结构的方法，是用拍照和拉皮尺进行量测和记录。但是一般古建筑的大木结构比较复杂，使用传统方法获得大木结构的实体曲面模型是一件相当困难和耗时的工作。而运用三维激光雷达扫描技术，能够在很大程度上轻松解决这些技术难点。激光扫描仪通过运用激光束从被发射到激光束到达被测物体再被反射回扫描仪的时间差，得到扫描仪到被测物体的距离，再运用连续转动的用来反射脉冲激光的镜子的角度值得到被测物体的三维坐标。然后利用三维点云数据和相应的建模软件制作出三角网模型，最后利用这两种模型来提取古建筑的线性特征。用三角网模型来制作平面图剖面图和立面图。
（3）古建筑的三维模型重建。要将经过扫描得到的点云转化为通常意义上的三维模型，系统软件至少应该具备以下条件：常用的三维模型组件（如柱体、球体、管状体、长方体等立体几何图形）；与模型组件相对应的点云匹配算法；几何体表面TI N 多边形算法。当进行三维建模时，可利用系统软件提供的自动分段处理工具从扫描的点云图中抽取出一部分，共同组成一个物体或物体的一部分点，以进行自动匹配处理，但这种自动匹配方式的处理只适用于那些与软件中所包含的常用几何形体相一致的目标实体组件。得到物体真实的三维立体影像。图4为建模、渲染后某一牌坊的效果图。
四、数据库的建立
（一）古建筑数据库的建立
古建筑信息是空间位置信息与属性信息的有机结合，一个完善的古建筑数据库必须以这两种信息源为基础，建立空间数据库和属性数据库。前者有激光扫描图、二维平面图、照片、以及三维建模模型等空间数据组成；后者是空间数据的对应属性，如历史相关文献记载、描述、统计数据及与相应的建筑构成相关的材料、尺寸、类型等。
（二）古建筑空间数据库
空间数据适合于计算机存储、管理、处理的逻辑结构，是将图形数据、影像数据、统计数据等资料按一定的数据结构转换为适合计算机存储和处理的形式。主要由栅格数据和矢量数据组成，栅格数据主要包括激光扫描图等。矢量数据是利用点、线、面等几何要素精确表达建筑物的边界和内部体元；矢量数据主要包括由激光扫描得到的点云数据、三维模型等。
（三）古建筑属性数据库
根据古建筑保护工作的实际需要，本研究涉及的属性包括与空间数据相应的属性信息，如建筑的材料、几何构成、建筑面积、地理位置等；又包括其他的属性信息，如历史年份信息、相关的文化背景等。
五、古建筑监测分析
对古建筑需要进行环境监测与分析，通过周期性的测量，为数据库管理系统提供信息更新及评估依据。主要完成对古建筑所处环境以及古建筑构件、营造技术的监测与分析，担负古建筑复原方案的确定与实现，是整个系统的重要核心。古建筑室内外物理环境数据监测体系是进行可持续古建筑保护研究的基础和首要条件。环境监测功能应实现对太阳日照、风速风向、空气污染等情况的计算与分析。而对古建筑构件、营造技术或方式的监测与分析，就是在地理信息系统提供的虚拟环境中，根据已建立的数字化模型，对历史建筑构成进行比较、分析，并将模型数据与历史数据进行融合，建立古建筑修复评估体系，对细部和装饰残缺的或已经破坏的古建筑进行复原。
六、结语
总之：古建筑不仅有很高的历史价值、艺术价值，也有很高的科学价值，是研究历史科学的实物例证，也是新建筑设计和新艺术创作的重要借鉴，许多古建筑、园林等都是文化旅游的重要场所。我国在古建筑数字化保护方面还比较落后，还未能充分地体现现代技术对古建筑保护和开发的巨大作用，进行这方面的探索和研究，不仅能够为古建筑、遗迹等文物的修缮和复原工作提供精细的、准确的、工程化的基础数据；减少人们对实物接触的同时，增加人们对细节的了解；对古建筑数字化及三维建模技术的研究，是一件功在当代、利在千秋的事业。
参考文献：
[1]王茹，古建筑数字化及三维建模关键技术研究.西北工业大学博士学位论文，2010.
[2]贺斌，刘洋，张大为.三维激光扫描在古建筑物修缮中的应用.吉林地质，2009.
[3]王京卫，周亚飞，孟祥国-基于3DGIS的古建筑物的三维数字化保存研究.山东建筑大学学报，2011.
[4]周华伟，朱大明，瞿华蓥.三维激光扫描技术与GIS在古建筑保护中的应用.工程勘察，2011.
[5]范张伟，邢昱.基于数字化技术的古建筑保护研究.北京测绘，2010.
[6]张笑楠.河南地区明清会馆建筑及其室内环境研究[D].南京林业大学研究生博士论文，2007.
