[摘要]：九八年美國副總統戈爾第一次提出了數字地球的概念，引發了全球范圍內的大討論。而在我國測繪行業內，人們更關注的是數字地球的概念與現代測繪的緊密聯系，尤其是如何在構建數字地球的同時發展現代測繪業。而我們基層測繪工作者，是空間數據采集的直接作業者，更應該從我們的基本工作做起，使之逐漸數字化，跟上現代測繪業的發展。由此，我們提出了數字測繪的概念。
　　對于城市工程測量來說，數字測繪包括空間數據外業采集（數字測圖）；空間數據內業建模（數字成圖）；數據管理與分發；數據共享與交流；測繪管理等等。本文著重點于數字測圖和數字成圖方面的幾點體會和應注意的問題。
　　[關鍵詞]：數字地球;現代測繪;數字測繪;數字測圖
　　
　　一九九八年一月三十一日，美國副總統戈爾在美國加利福尼亞科學中心發表了《數字地球：認識21世紀的星球的方式(TheDigitalEarth:UnderstandingOurPlanetinthe21stCentury)》的講演，由此引發了全球范圍內關于構建數字地球的暢想，各國也紛紛提出自己的數字國家概念。而在我國，隨著二零零八年奧運會即將在北京舉行，各行各業正在全力建設數字北京和數字奧運，尤其是測繪行業，正是抓住這一契機，提升技術含量，發展現代測繪的大好時機。
　　戈爾的數字地球可以表述為是一個嵌入海量地理數據的、多分辨率的、真實地球的三維表示。它是以信息高速公路為基礎，以空間數據基礎設施（SDI）為依托，以虛擬現實為特征的一個廣泛的概念，是一個龐大而復雜的系統。數字地球是對現實地球的數字虛擬，是地球的數字模型，但不是地球的拷貝。通俗地說，數字地球就是一個基于因特網的真三維網絡地理信息系統。這其中空間數據基礎設施的核心是空間數據框架，主要包括空間定位控制、數字高程模型、土地利用覆蓋、地籍數據、行政界線、道路交通、水系、地名注記及數字正射影象等。很顯然，這里的空間數據與測繪業獲得的空間數據是一致的，也就是說，測繪業的核心內容與空間數據基礎設施建設的核心內容是相同的。但是，如果以傳統測繪所得到的數據來構建空間數據基礎設施，無論從數據的精確度、兼容性、拓展性還有工作效率等方面來講，都是遠遠不夠的。隨著科學與技術的進步，傳統的大地測量、航空攝影測量和地圖制圖技術逐步發展為全球定位系統(GPS)、遙感(RS)、地理信息系統（GIS）技術，統稱為3S技術。盡管到目前為止，對于“現代測繪”的定義還沒有一個準確的表達，但是3S技術的發展已經為現代測繪的概念提供了基本的雛形，即以全球定位系統、遙感、地理信息系統等空間信息技術為主要內容，以計算機和通訊技術為支撐，用于采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用與地球和空間分布有關數據的科學和技術。這個概念與傳統的測繪相比，在業務內容、技術手段、成果的表現形式等各個方面都發生了根本性變化。很顯然，現代測繪的發展將為數字地球建設提供重要內容。
　　而我們基層測繪工作者，是空間數據采集的直接作業者，更應該從我們的基本工作做起，使之逐漸數字化，跟上現代測繪業的發展。由此，我們提出了數字測繪的概念。對于城市工程測量來說，數字測繪包括空間數據外業采集（數字測圖）；空間數據內業建模（數字成圖）；數據管理與分發；數據共享與交流；測繪管理等等。本文著重點于數字測圖和數字成圖方面的幾點體會和應注意的問題。
　　一、數字測圖的發展
　　以往傳統的測量方法是經緯儀加半圓儀極坐標法成圖，每一步工作都需要人工來完成，誤差的積累比較大。隨著全站儀及計算機的普及，地形圖的成圖方法正在逐步地由傳統的白紙法成圖向數字測圖方向發展。這樣，大部分的工作可以用機器自動完成。在我國的東南部沿海發達地區，數字測圖幾乎已占據了大部分的地形圖測繪市場。然而，在內地的大部分地區，數字測圖剛剛起步，而且還有很多不盡完善的地方。
　　二、作業方法
　　目前在我國，獲得數字地圖的主要方法有三種：原圖數字化、航測數字成圖、地面數字測圖。但不管哪種方法，其主要作業過程均為三個步驟：數據采集、數據處理及地形圖的數據輸出（打印圖紙、提供軟盤等）。
　　1．原圖數字化
　　當一個城市（地區）需要用到數字地形圖而一時因經費困難、或受到時間等原因的限制時，該方法是再適宜不過的了。它能夠充分地利用現有的地形圖，僅需配備計算機、數字化儀、繪圖儀再配以一種數字化軟件就可以開展工作，并且可以在很短的時間內獲得數字的成果。如一時連購買設備的經費也難以落實，也可讓具備有圖紙數字化能力的測繪單位代而為之。它的工作方法有兩種：手扶跟蹤數字化及掃描矢量化后數字化，其中后一種要比前一種的精度高、效率高。
　　但是，利用該方法所獲得的數字地圖其精度因受原圖精度的影響，加上數字化過程中所產生的各種誤差，因而它的精度要比原圖的精度差。而且它所反映的只是白紙成圖時地表上各種地物地貌，現勢性不是很好。所以它僅能作為一種應急措施而非長久之計。
　　為了可充分利用該法得到數字地圖，可通過修測、補測等方法，實測一部分地物點的精確坐標，再用這些點的坐標代替原來的坐標，通過調整，可在一定的程度上提高原有圖的精度。而隨著地圖的不斷更新，實測坐標的增加，地圖的精度也就會相應地得到了提高。
　　2．航測數字成圖
　　當一個地區（或測區）很大時，就可以利用航空攝影機在空中攝取地面的影像，通過外業判讀，在內業建立地面的模型，通過計算機用繪圖軟件在模型上量測，直接獲得數字地形圖。隨著測繪技術的發展，數字攝影測量已在我國的某一地區取得了試驗性的成功，在不久的將來將會得到推廣。它是通過在空中利用數字攝影機所獲得的數字影像，內業通過專門的航測軟件，在計算機上對數字影像進行像對匹配，建立地面的數字模型，再通過專用的軟件來獲得數字地圖。可以說，這將是我們今后數字測圖的一個重要發展方向。
　　該方法的特點是可將大量的外業測量工作移到室內完成，它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低，不受氣候及季節的限制等優點。它特別適合于城市密集地區的大面積成圖。但是該方法的初期投入較大，如果一個測區較小，它的成本就顯得較高。所以現在基本上由一些較大的單位來承擔。
　　3．地面數字測圖
　　在沒有合乎要求的大比例尺地圖的地區或該地區的測繪經費比較充足，可直接采用地面數字測圖的方法，該方法也稱為內外業一體化數字測圖，是我國目前各測繪單位用得最多的數字測圖方法。采用該方法所得到的數字地圖的特點是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相對于鄰近控制點的精度控制在5cm內是可以做到的。
　　三、測繪軟件的選擇
　　對于一個測繪單位而言，數字測圖的一個重要問題是選擇好適合于本單位使用的繪圖軟件。因為往往這個單位用起來很好的軟件，到了別的單位卻不一定適用，所以每個單位對于軟件的選擇問題應具體問題具體分析，不能人云亦云。
　　衡量一個成圖軟件的標準，首先要看該軟件是否適合本單位的實際情況；二要看其可操作性，是否界面友好，簡便易學等等；三要看其的提供的功能是否有利于數字地圖的拓展。
　　目前各測繪單位所使用的軟件，可謂五花八門，林林總總。但基本上為兩種類型，一是本系統（單位）自行開發的，另一種是由專門的測繪軟件開發商開發，而以商業目的提供給廣大用戶使用的，也是各測繪單位用得比較多的。
　　現在市場上的測繪軟件用得最多的主要有四種：一是以清華山維公司與清華大學土木系聯合開發的測霸EPSW（ElectronicPlane-tableSurveyingandMappingsystem）系列；二是武漢瑞得測繪自動化公司的RDMS系列；三是廣州南方測繪儀器公司與廣州開思公司的CASS系列與SCS系列；四是北京威遠圖公司的SV300測量繪圖軟件系統。下面簡單作一比較分析。
　　EPSW系列主要用于實測與自動繪制各種大比例尺數字地形圖、地籍圖、管線圖、地物平面圖、斷面圖等，但它的這幾個功能是在不同的專門軟件中的。它的主要特點如下：1實時成圖充分發揮了原來的平板測圖優勢，即測即顯，所顯即所測，在接生場地形圖，真正達到了內外業一體化；2具有多種碎部測量方法；3界面友好，操作方便快捷，簡單易學。4獨創的一步測量法，可以一邊測圖根，一邊測碎部，最后再平差。
　　該軟件的最大優點是既符合老測繪工作人員的工作經驗與習慣，又能高效地完成工作，應該說是我國現在電子平板測圖系統中做得最好的，因此，深受廣大測繪人員的喜歡，也占據了大部分的電子平板測圖市場。它開創了數字測圖的新局面，對我國數字測圖技術的推廣起到極大的推動作用。但是，盡管該軟件也提供了諸如圖形縮放、開窗、移動、刪除等功能，但從內業的角度來考慮，這些功能還不能滿足內業編緝的需要，而且，它將原來在外業的工作依舊在外業完成，似乎有悖于數字測圖減輕外業工作的初衷，并且外業用的便攜計算機很容易損壞。
　　RDMS系列是在GIS圖形平臺上開發的一個專門測繪用軟件，也提供了電子平板方式，亦可利用電子手簿或全站儀所存儲的測量數據傳到計算機上再以交互編緝的方式成圖。它提供的功能與原來的測量習慣基本上能保持一致，比較簡單易學，測量人員可以很快的熟悉并上手操作，提供了地籍測量的相關內容，對于地籍表格的處理方便快捷。所以，許多從事地籍測量的單位選擇了它。
　　而對于已經熟悉AUTOCAD的用戶而言，CASS系列與SCS系列則是一個不錯的選擇，因為它們是基于AUTOCAD平臺開發的，AUTOCAD的所有功能它都可以用，而AUTOCAD則是世界上大家所共認的繪圖平臺，其編輯功能是有目共睹的。CASS與SCS的功能差不多，各有所長與所短。它們均提供三種作業方式：電子平板方式、原圖數字化方式及內外業一體化。在CAD的基礎上，開發了許多功能，如量算定點、圖形復制、繪制多功能復合線等。除此之外，還提供了地籍表格繪制與圖紙管理等功能。對于哪些既想用電子平板方式作業，又能在室內編輯成圖的單位而言，可以選擇它。
　　而SV300測量繪圖軟件系統（以下簡稱為SV300）不同于其它同類產品的突出之處有兩點，一是用面向對象的編程技術，改變了傳統的地形地物圖例符號的程序設計方法；二是開發了ODBC（一種應用軟件與數據庫的接口）數據接口，使SV300能對用戶采集的地理空間數據和屬性數據用數據庫進行管理。以上兩大特點，解決了傳統的機制地圖不能滿足GIS工程需求的主要矛盾。
　　四、數字測圖外業工作的實施
　　1．控制測量
　　在數字測圖工作中，控制測量的工作與傳統的控制測量相比，應該更簡便，當然，在新的規范中，對這一方面的要求沒有多大的改動，但根據本人的實際工作經驗及積累，有一些限制條件是可以放寬的，特別是圖根控制，隨著GPS技術的發展成熟及全站儀的普及，三角測量現在已基本上淡出了控制測量這個舞臺。所以對大多數的人員而言，無疑大大地減輕了工作的強度。去掉了三角測量的種種枷鎖的限制，取而代之的是更為靈活的GPS網及導線（網）測量。下面就圖根測量及圖根加密作一探討。
　　現在各測繪單位所使用的全站儀的精度一般為6″、3＋5ppm以下，加上是電子自動讀數，所以它的實際精度要較其標稱精度高，相對于光學經緯儀而言，就更具優勢。
　　眾所周知，在傳統測圖中，地面點平面位置的誤差M物受下列誤差的影響：
　　1．圖根點的展繪誤差M控
　　2．測定地物點的距離誤差M距
　　3．測定地物點的方向誤差M向
　　4．地形圖上地物點的展繪誤差M展
　　5．清繪時所造成的誤差M繪
　　以1：1000比例尺，最大視距為100米為例，根據經驗，有下表：
　　
　　　　
　　則M物為0.51mm。而在數字測圖中，因為是計算機自動展點，所以圖根點與地物點的展繪誤差及清繪誤差可忽略不計，看作0。則剩下的為M距、M向。取方向中誤差為標稱精度的3倍極限，所以方向的誤差為18″，取碎部點至測站的距離為300m，則M向＝18／206265X300＝0.026m,測距儀的標稱精度取3＋5ppm。顧及測量中棱鏡不到位等各項因素的影響，取經驗值0.020m。則實測得的該平面點相對于圖根點的誤差為0.033m。由上可見，在視線良好的情況下，由于全站儀相對于經緯儀測角、測距精度的提高及計算機的應用，測量碎部點的距離可以放大，圖根點的密度可作相應地降低，邊長可放寬至100至300米。對于支站，也可不受2站的限制，根據本人的實踐，支3到4站的精度還是可以達到要求的。當然，在城市密集建筑區和通視不好的條件下，顧及以后地形圖修測或工程放樣的要求，圖根點的密度應增加。
　　2．碎部測量
　　數字測圖中，碎部測量的主要方法為極坐標法，在實測得多數碎部點的坐標后，可利用軟件中的方向交會、距離交會、十字尺測量法或量算定點等方法來取得其余各點的坐標，再輔以軟件中的偏移、拷貝、延伸等功能，得到最后的圖形。
　　在非電子平板數字測圖中，很多單位所采用的方法為外業草圖＋室內交互編緝來完成測圖工作。但這樣一來，勢必會降低外業的工作效率，操作也比較繁瑣。在測量的運作中，繪制草圖并不簡單，加上內業編輯成圖，特別是在建筑物多時，相當麻煩，在人力上也是一種浪費。所以在外業測繪過程中，一定要盡可能多的采用編碼測圖。編碼的方式各單位根據實際應用有自己的約定，但一般情況應遵循幾個原則：（1）遵從國家和行業標準。（2）方便應用。（3）適應不同用戶的需求，分層和按專題要素提取基礎地形要素信息，隨意定制專題顯示及輸出。（4）系統實現便利。在實際進行設計時，可在《國家基礎地形要素編碼》的基礎上加以擴充，以滿足系統的實際需要。
　　當然，數字測繪涉及到測繪行業各個部門及其他相關行業，本文僅僅簡單介紹了數字測繪與數字地球建設的關系和數字測圖在數字測繪中的重要性，有不足之處，希望多多指正。
　　
　　參考文獻：
　　［1］ 徐冠華.全社會要高度關注“數字地球”［N］.北京:中國測繪報,1999-04-27(1).
　　［2］ 楊崇俊.“數字地球”周年綜述.北京:測繪世界,1999-02-01.

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