數字測圖

通常我們所看到的地圖是以紙張、布或其他可見真實大小的物體為載體的，地圖內容是繪製或印製在這些載體上。而數字地圖是存儲在計算機的硬碟、軟盤或磁帶等介質上的，地圖內容是通過數字來表示的，需要通過專用的計算機軟體對這些數字進行顯示、讀取、檢索、分析。數字地圖上可以表示的信息量遠大於普通地圖。

數字地圖可以非常方便地對普通地圖的內容進行任意形式的要素組合、拼接，形成新的地圖。可以對數字地圖進行任意比例尺、任意範圍的繪圖輸出。它易於修改，可極大地縮短成圖時間；可以很方便地與衛星影象、航空照片等其他信息源結合，生成新的圖種。可以利用數字地圖記錄的信息，派生新的數據。如地圖上等高線表示地貌形態，但非專業人員很難看懂，利用數字地圖的等高線和高程點可以生成數字高程模型，將地表起伏以數字形式表現出來，可以直觀立體地表現地貌形態。這是普通地形圖不可能達到的表現效果。

在人類所接觸到的信息中約有80%與地理位置和空間分佈有關。因此，網際網路(Internet)和地理信息系統等現代信息技術的發展，對空間信息服務軟體和提供服務的方式方法的要求也越來越高。運用空間信息技術的工具和手段，為監測全球變化和區域可持續發展服務，為社會各階層服務。空間信息作為全球變化與區域可持續發展研究提供獲取時空變化信息的技術方法、為政府部門提供空間分析和決策支持和為普通大眾提供日常信息服務的功能越來越引起人們的重視。“數字地球”應運而生。

數字地圖是“數字地球”的重要組成部分，“數字地球”這一工程是實現地球資源的數字化信息化，解決目前存在的海量地學數據分散、保存方法落後、查詢困難、利用率低等問題。測繪工作者面前主要工作 是測繪信息化，數字測圖是信息化的基礎工作，是測繪信息化的前期工作。

一種全解析機助測圖方法，在地形測量發展過程中這是一次根本性的技術變革。這種變革主要表現在：圖解法測圖的最終成果是地形圖，圖紙是地形信息的唯一載體；數字測圖地形信息的載體是計算機的存儲介質（磁碟或光碟），其提交的成果是可供計算機處理、遠距離傳輸、多方共享的數字地形圖數據文件，通過數控繪圖儀可輸出地形圖。另外，利用數字地形圖可生成電子地圖和數字地面模型（DTM）。更具深遠意義的是，數字地形信息作為地理空間數據的基本信息之一，成為地理信息系統（GIS）的重要組成部分。

廣義的數字測圖包括：利用全站儀或其他測量儀器進行野外數字化測圖；利用數字化儀對紙質地形圖的數字化；利用航攝、遙感相片進行數字化測圖等技術。利用上述技術將採集到的地形數據傳輸到計算機，由數字成圖軟體進行數據處理，經過編輯、圖形處理，生成數字地形圖。

隨著科學技術的進步和計算機技術的迅猛發展及其向各個領域的滲透，以及電子全站儀、GPS-RTK技術等先進測量儀器和技術的廣泛應用，地形測量向自動化和數字化方向發展，數字化測圖技術應運而生。數字測圖與圖解法測圖相比，以其特有的高自動化、全數字、高精度的顯著優勢而具有廣闊的發展前景。

數字化成圖是由製圖自動化開始的。20世紀50年代美國國防製圖局開始研究製圖自動化問題，這一研究同時推動了製圖自動化配套設備的研製與開發。20世紀70年代初，製圖自動化已形成規模生產，在美國、加拿大及歐洲各國，在相關重要部門都建立了自動製圖系統。當時的自動製圖主要包括數字化儀、掃描儀、計算機及顯示系統四個部分。其成圖過程是：將地形圖數字化，再由繪圖儀在透明塑料片上回放出地形圖，並與原始地形圖疊置以修正錯誤。

在20世紀80年代，攝影測量經歷了模擬法、解析法發展為數字攝影測量。數字攝影測量是把攝影所獲得的影像進行數字化得到數字化影像，由計算機進行數字處理，從而提供數字地形圖或專題圖、數字地面模型等各種數字化產品。

大比例尺地面數字測圖是20世紀70年代電子速測儀問世后發展起來的，80年代初全站型電子速測儀的迅猛發展加速了數字測圖的研究和應用。我國從1983年開始開展數字測圖的研究工作。目前，數字測圖技術已作為主要的成圖方法取代了傳統的圖解法測圖。其發展過程大體上可分為兩個階段。

第一階段主要利用全站儀採集數據，電子手薄記錄，同時人工繪製標註測點點號的草圖，到室內將測量數據直接由記錄器傳輸到計算機，再由人工按草圖編輯圖形文件，並鍵入計算機自動成圖，經人機交互編輯修改，最終生成數字地形圖，由繪圖儀繪製地形圖。這雖是數字測圖發展的初級階段，但人們看到了數字測圖自動成圖的美好前景。

第二階段仍採用野外測記模式，但成圖軟體有了實質性的進展。一是開發了智能化的外業數據採集軟體；二是計算機成圖軟體能直接對接收的地形信息數據進行處理。目前，國內利用全站儀配合攜帶型計算機或掌上電腦，以及直接利用全站儀內存的大比例尺地面數字測圖方法已得到廣泛應用。

20世紀90年代出現了載波相位差分技術，又稱RTK（Real Time Kinematic）實時動態定位技術，這種測量模式是位於基準站（已知的基準點）的GPS接收機通過數據鏈將其觀測值及基準站坐標信息一起發給流動站的GPS接收機，流動站不僅接收來自參考站的數據，還直接接收GPS衛星發射的觀測數據組成相位差分觀測值，進行實時處理，能夠實時提供測點在指定坐標系的三維坐標成果，在20km測程內可達到厘米級的測量精度。實時差分觀測時間短，並能實時給出定位坐標。可以預料，隨著RTK技術的不斷完善和更輕小型、價格更低廉的RTK模式GPS接收機的出現，GPS數字測圖系統將在開闊地區成為地面數字測圖的主要方法。