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1、第十一章数字地籍测量第一节概述一、数字地籍测量概述地籍测量技术和方法是当今测绘技术应用的集成，是与测绘技术和方法同步发展的。传统的地籍测量利用大平板、小平板、经纬仪对各种地籍要素及有关的地物和地貌要素进行测定，用专用符号和按一定的比例尺绘制成图，其成果是人工绘制的模拟地籍图。科学技术的进步，计算机的普及，各种软件的开发和电子测绘仪器的发展和应用，促进了测绘技术向的自动化、数字化方向发展。测量成果不再是纸质图，而是以数字形式存储在计算机中可以传输、处理、共享的数字图。数字地籍测量是数字测绘技术在地籍测量中的应用，其实质是一种全解析的，机助测图的方法。数字地籍测量是以计算机为核心，在外连输入输出设
2、备及硬、软件的支持下，对各种地籍信息数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘方法。数字地籍测量是一个融地籍测量外业、内业于一体的综合性作业系统，是计算机技术用于地籍管理的必然结果。它的最大优点是在完成地籍测量的同时可建立地籍图形数据库，从而为实现现代化地籍管理奠定了基础。数字地籍测量模式有三种，一是野外数字地籍测量模式，二是数字摄影地籍测量模式，三是内业扫描数字化地籍测量模式。这三种模式各有优缺点，他们相互补充，从而实现地籍信息的全覆盖采集。1. 全野外数字地籍测量模式对于尚未测绘大比例尺地籍图的城镇地区是一种可行和非常值得推荐的测量模式。所采集的数据经过后续软件的处理，便可得到该地区
3、的大比地籍图以及其他各种专题图，同时还可以为建立该地区的地籍数据库提供基础数据。根据数据采集所使用的硬件不同又可分为如下几种模式。（ 1） ）全站仪+电子记录簿（如PC-E500、GRE3、GRE4等）测图软件这种采集方式是利用全站仪在野外实地测量各种地籍要素的数据，在数据采集软件的控制下实时传输给电子手簿，经过预处理后按相应的格式存储在数据文件中，同时配绘草图，供测图软件进行编辑成图。这是上早期主要的数字地籍测量模式。其优点是容易掌握，缺点为草图绘制复杂，容易出错，其功效不高。（ 2） 全站仪+便携式计算机+测图软件这是一种集数据采集和数据处理于一体的数字式地籍测量方式，由全站仪在实地采集全
4、部地籍要素数据，由通信电缆将数据实时传输给便携机，数据处理软件实时地处理并显示所测地籍要素的符号和图形，原始采样数据和处理后的有关数据均记录于相应的数据文件或数据库中。由于现场成图，这种模式具有直观、速度、效率高的优点，其缺点为便携式计算机价格昂贵、适应野外环境的能力较差。（ 3） ）全站仪+掌上电脑+测图软件这种模式的作业方式与上一种相同。由于掌上电脑价格低廉、操作简便、现场成图、速度和效率都很高，其前景十分广阔。（ 4） GPSRTK接收机测图软件利用GPSRTK接收机在野外实地测量各种地籍要素的数据，经过GPS数据处理软件进行预处理，按相应的格式存储在数据文件中，同时配绘草图，供测图软件
5、进行编辑成图。GPSRTK接收机是一种实时、快速、高精度、远距离数据采集设备，发展于20世纪90年代中期。其显著的优点是控制点大大减少，在平坦地区，一个控制点可测量几十平方公里甚至几百平方公里，在复杂地区，也比前三种模式的控制点减少10倍以上，因此其测量效率大大提高。其缺点为必须绘制测量草图，一些无线电死角和卫星信号死角无法采集数据，必须用全站仪进行补充。这种模式在土地利用现状调查及其变更调查、土地利用监测中将大显身手。（ 5） GPSRTK接收机全站仪掌上电脑测图软件这种模式将克服以前集中数字测量模式的缺点，发挥他们各自的优点，可适应任何地形环境条件和任意比例尺地籍图的测绘，实现全天候、无障
6、碍、快速、高精度、高效率的内外业一体化采集地籍信息，是未来发展的必然方向。2. 数字摄影测量模式这种数据采集的方式是基于数字影像和摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法，在数字影像上利用专业的摄影测量软件来采集数据和处理采集的数据，从而获得所需要的基本地籍图和各种专题地籍图，如土地利用现状图。3. 模拟地籍图数字化测量模式这种数据采集方式是利用数字化仪或扫描仪对已有的地籍图进行数字化，将地籍图的图解位置转换成统一坐标系中的解析坐标，并应用数字化的符号和计算机键盘输入地籍图符号、属性代码和注记。而界址点的坐标数据可由全野外测量得到，或把已有界址点
7、的坐标数据输入计算机，然后将这两部分数据叠加并在数据处理软件的控制下得到各种地籍图和表册。在实际工作中，所说的数字地籍测量主要是指大比例尺全野外地面数字地籍测量。本章主要介绍全野外数字地籍测量和模拟地籍图扫描数字化。二、数字地籍测量的发展20世纪50年代美国国防制图局开始制图自动化的研究，这一研究同时也推动了制图自动化全套设备的研制，包括各种数字化仪（手扶数字化仪及半自动跟踪数字化仪）、扫描仪、数控绘图仪以及计算机接口技术等。随着计算机及其外围设备的不断发展、完善和生产，70年代在新的技术条件下，对计算机制图理论和应用问题，如地图图形数字表示和数学描述，地图资料的数字化和数据处理方法、地图数据
8、库和图形输出等方面的问题进行了深入的研究，使制图自动化形成了规模生产，美国、加拿大及欧洲各国，在相关的重要部门都建立了自动制图系统。进入80年代，世界上各种类型的地图数据库和地理信息系统（GIS）相继建立，计算机制图得到了极大发展和广泛应用。我国数字地籍测量是随着数字测图的发展而产生的，数字测图的发展大致经历了以下三个阶段：第一阶段从80年代初至87年，这一阶段参加研究的人员和单位都比较少，人们对数字测图的许多问题还模糊不清。再加上当时测图系统的硬件和软件的限制，所研制的数字测图还很不成熟。88年至91年为第二阶段。这一阶段参加研制的单位和人员增多，先后研制了十几套数字测图系统，并在生产中得到
9、应用。野外数据采集开始采用国内自行研制的电子手簿进行自动记录、计算和图形信息的输入和修改等。编码方法一种是采用绘制简单草图，然后再根据草图进行数据编码；另一种是直接野外编码，不绘草图。内业图形编辑已有了全部自行研制开发的地图图形编辑系统，可对所测的数字图在屏幕上进行各种编辑和汉字、字符注记，也有的是在AutoCAD平台上进行二次开发，利用AutoCAD强大的绘图功能进行图形编辑。92年以后是我国数字测图进入了全面发展和广泛应用阶段。随着我国大范围数字测图的生产和应用，人们对数字测图的认识进一步提高，并提出了一些新的更高的要求，数字测图不再局限于前一阶段只生产数字地图这一范围，还更多地考虑数字地
10、图产品如何与各类专题GIS进行数据交换，如何应用数字地图产品进行工程计算。因而，人们开始对前一阶段研制的各种数字测图系统的数据结构、开发性、可扩充性等进行了新的研究，并进行大范围多种图（地形图、地籍图、管线图、工程竣工图等）的试验和生产，在此基础上，国内推出了成熟的、商品化的数字测图系统，并在生产中得到了广泛的应用。随着数字测图的科学技术理论与实践的进步，这项技术也逐步应用到地籍测量中。一些数字成图软件的研制和开发进一步促进了数字地籍测量的发展。数字地籍测量作为一种先进的测量方法，其自动化程度和测量精度均是其它方法难以达到的。目前，数字地籍测量已经逐步成为地籍测量的主流，正处于蓬勃发展的时期，
11、其理论和方法也在实践中逐步得到创新和完善。三、数字地籍测量的特点数字地籍测量是一种先进的测量方法，与模拟测图相比具有明显的优势和广阔的发展前景。1. 自动化程度高数字地籍测量的野外测量能够自动记录，自动解算处理，自动成图、绘图，并向用图者提供可处理的数字地图。数字地籍测量自动化的效率高，劳动强度小，错误机率小，绘制的地图精确、美观、规范。2. 精度高模拟测图方法的比例尺精度决定了图的最高精度，图的质量除点位精度外，往往和图的手工绘制有关。无论所采用的测量仪器精度多高，测量方法多精确，都无法消除手工绘制对地籍图精度的影响。数字地籍测量在记录、存储、处理、成图的全过程中，观测值是自动传输，数字地籍
12、图毫无损失地体现外业测量精度。3. 现势性强数字地籍测量克服了纸质地籍图连续更新的困难。地籍管理人员只需将数字地籍图中变更的部分输入计算机，经过数据处理即可对原有的数字地籍图和相关的信息作相应的更新，保证地籍图的现势性。数字地籍测量的这种优势在城镇变更地籍中能得到充分的体现。4. 整体性强常规地籍测量是以幅图为单位组织施测。数字地籍测量在测区内部不受图幅限制，作业小组的任务可按照河流、道路的自然分界来划分，也可按街道或街坊来划分，当测区整体控制网建立后，就可以在整个测区内的任何位置进行实测和分组作业，成果可靠性强，精度均匀，减少了常规测量接边的问题。5. 适用性强数字地籍测量是以数字形式储存的
13、，可以根据用户的需要在一定范围内输出不同比例尺和不同图幅大小的地籍图，输出各种分层叠加的专用地籍图。数字地籍图可以方便地传输、处理和多用户共享，可以自动提取点位坐标、两点距离、方位角、量算宗地面积、输出各种地籍表格等等；通过接口，数字地籍图可以供地理信息系统建库使用；可依软件的性能，方便地进行各种处理、计算，完成各项任务；数字地籍测量既保证了高精度，又提供了数字化信息，可以满足建立地籍信息系统及各专业管理信息系统的需要。但是，数字地籍测量也有缺点是：硬件要求高，一次性投入太大，成本高；二是利用全站式电子速测仪或GPS与电子手簿野外采集数据时，必须绘制草图，这在一定程度上会影响工作效率，增加野外
14、操作人员的负担。但是，随着便携式计算机和掌上电脑在野外测绘的应用，这种状况已经得到改进，并使数字地籍测量工作向内外业一体化方向发展。四、数字地籍测量的作业流程数字地籍测量可以分为三个阶段：数据采集、数据处理和数据的输出。如图11-1所示，是数字地籍测量的作业流程。数据采集是在野外和室内电子测量与记录仪器获取数据，这些数据要按照计算机能够接受的和应用程序所规定的格式记录。从采集的数据转换为地图数据，需要借助计算机程序在人机交互方式下进行复杂的处理，如坐标转换、地图符号的生成和注记的配置等，这就是数据处理阶段。地图数据的输出以图解和数字方式进行。图解方式是自动绘图仪绘图，数字方式是数据的存储，建立
15、数据库。图112数字地籍测量流程图第二节数字地籍测量的软硬件环境一、数字地籍测量系统硬件的组成数字地籍测量系统是以计算机为核心的，它的硬件由计算机主机、全站型电子速测仪、数据记录器（电子手簿）、数字化仪、打印机、绘图仪及其输出输入设备组成。图11-1数字地籍测量硬件全站型电子速测仪采集野外数据通过数据记录器（电子手簿、PC卡、掌上电脑）输入到计算机。功能较全的全站型电子速测仪可以直接与计算机进行数据传输。计算机包括台式、便携式PC机等。若用便携机作电子平板，则可将其带到现场，直接与全站仪通信，记录数据，实时成图。绘图仪和打印机是机组成图系统不可缺少的输出设备。数字化仪通常用于现有地图的数字化工作。其它输入输出设备还有图像/文字扫描仪、磁带机等。计算机与外接输入输出设备的连接，可通过自身的串行接口、并行接口及计算机网络接口实现。二、数字地籍测量的硬件功能与使用（一）计算机硬件计算机是数字地籍测量系统的核心。计算机的硬件由中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备组成。硬件性能指标是评价计算机性能的主要依据。中央处理器是计算机硬件的核心，计算机的运算是由CP
