王　燦（湖南省地質礦產勘查開發(fā)局402隊，湖南長沙410000）

大型帶狀地形圖測繪與數據處理方法研究

王燦（湖南省地質礦產勘查開發(fā)局402隊，湖南長沙410000）

在地形測量的過程中，地形圖測繪是關鍵。而對于大型帶狀的地形圖測繪中，可以利用全站儀、GPS等相關測繪技術，對大型帶狀地形圖測量控制點、碎步點等，進行同時測量，并計算分析所測得的數據信息，最大限度提高大型帶狀地形測量內外業(yè)精度與成圖效率。本文即針對大型帶狀地形圖的測繪與數據處理進行了探討，以供參考。

大型帶狀地形圖；測繪；數據處理

1　引言

所謂的帶狀地形圖，指的是狹長地帶的地形圖，這種地形圖的測繪通常是用于鐵路、公路、管道等線形工程的建設前期地質勘察階段，為紙上定線、初步設計提供依據。帶狀地形圖的測繪包括在線狀工程范圍內布設導線、測繪帶狀地形圖和縱斷面圖，其測繪過程必須保證地形圖的走向能夠與線路縱向保持一致，測繪寬度不應小于規(guī)定距離。

2　帶狀地形圖測繪常用技術

在帶狀地形圖的測繪中，利用全站儀、GPS技術，對測量控制點、碎步點等進行測量與Excel數據處理，從而在最大限度上提高大型帶狀地形測量內外業(yè)的的精度與成圖效率，從而為帶狀地形圖的測繪、斷面圖設計與數據庫建立提供了新路徑。

2.1野外測量及數據記錄方法

野外測量中需要先將整個線路進行合理分段，沿程確定基本測量位置，設置一級控制點，運用GPS技術從起始的已知點，測量各個分段點的具體坐標和高程；然后對所測得的數據，采取比較平差計算，以作為工程檢驗和全程導線平差調整的重要數據參考。另外用全站儀對控制點、碎步點進行測量，儀器架設于起始已知點，從而測得下一站導線點的水平角、斜距與平距，并通過手工的方式繪制出草圖，標記周圍地物。

2.2導線平差原理

2.2.1角度平差

帶狀地形圖的測量，通常要求方向附和導線，坐標方位角的閉合差是：

將坐標方位角的閉合差反號，平均分配至各測站的觀測水平角，各個觀測的水平角可修正如下：

然后可依據實際觀測水平角和方位角之間的關系，從而得到方位角改正數△αi，最終得到改正后方位角為αi′，其計算如下：

利用改正之后的方位角，即可計算出角度平差后，各導線測點坐標，其計算公式如下：

式中：i為1，2，3，…，n。

2.2.2坐標平差

如果導線方向能夠附和導線方向，設導線的邊長數是n；則當導線為坐標附和導線時，導線的邊長數是n+1。依據已知坐標（xN，yN）以及角度平差后導線點的坐標（xi′，yi′），即可計算出坐標的閉合差（fx，fy）。具體的計算方法如下：

式中：i為1，2，3，…，n。

2.3分段平差與全段平差

因為帶狀地形圖的測量距離太長，其間的測量非常容易出現誤差。因此可利用GPS技術，進行導線分段測量；對各段采用全站儀，進行導線、碎步同步測量。在全段測量結束之后，各段需先進行段內導線平差，各段段內的平差在滿足精度要求之后，才能夠進行全段導線評差，最終實現全段平差會閉合。一旦發(fā)現無法閉合，或精度已經接近規(guī)范上限，則需要使用GPS測量點，替代同位置的測量導線點數據，實施全段平差，在作出比較后取精度最高的評差結果，進行下一步數據處理。

2.4碎步點坐標處理

在完成導線坐標的平差之后，各碎步點的坐標也需要進行相應的調整。對于碎步點的測量本身是獨立的，因此，在調整碎步點坐標時，可直接將其簡化。在處理碎步點數據時，所采用的起始坐標、定向方位角以及導線評差后方位角均會發(fā)生變化，因此在運用換算程序進行數據處理時，需注意做好碎步點起始數據、導線計算數據之間的鏈接，進而使碎步點數據能夠自動作出改正。

2.5Excel處理數據

Excel數據處理過程可以由計算機自動完成，是將電子手簿所記錄的測量數據，以數據文件的形式傳入微機Excel表格，然后編制一個導線點的信息文件，假設坐標附合導線的類型為1，方向附合導線的類型是2；類型1應當有3個已知點，而類型2則應當包含4個已知點；測量序號需要對應手簿中的點序號，其個數為測回數；引用點是野外測量過程中，通過手簿計算所引用的點序號。程序的最終計算結果會以文件的形式輸出，從而獲得導線點平差坐標、碎步點轉換坐標。最后會將其轉換成標準的坐標格式，并直接導入AUTO CAD軟件中進行展點，從而自動繪出地形圖。

3　大型帶狀地形圖測繪實例分析

某省的抽水蓄能電站的進場路為1：2000的地形測量項目，屬于山區(qū)地形，整個公路工程的長度約為30km，路基的寬度為8.5m。主要的測繪范圍主要是路中線兩側各300m范圍內（見圖1）。

圖1　公路帶狀地形圖示意圖

3.1像片控制測量

3.1.1像控點布設

（1）平面區(qū)域采用的是區(qū)域網、單航線布設平高控制點，每一區(qū)域均設置2～3條航線，且將每條航線進行分段，每條航線的基線一般不超過12條。

（2）在布置像控點時，要求能夠符合相關要求，嚴格執(zhí)行“航外規(guī)范”中的2.1、2.2條與附錄F中的相關規(guī)定。將平高點用“P”來表示，高控點則用“G”來表示并按照順序進行編號。

3.1.2像控點聯測

像控點相對于起算點的平面位置，其誤差在±20cm范圍以內，像控點的平面聯測則運用GPS RTK測量模式進行作業(yè)。在作業(yè)的過程中，采用相應的檢核手段，即可為觀測成果可靠性提供保證，高程則采用GPS高程擬合與不低于五等水準的測量方法，或三角高程聯測法。

3.2外業(yè)調繪

內業(yè)主要是以數字化成圖，在繪制過程中需要首先采集當地的地物地貌，按照相關規(guī)定進行繪制，而對于一些較為復雜的圖式符號，可進行簡化或自行定義。測點的編號應當與數據記錄中的編號保持一致，而地形圖上應當明確注記各種名稱、地物屬性等。

在使用全站儀測圖時，應當對已知的控制點進行復測，檢驗測站正確性。運用RTK測量，流動站還需要校核已知點。水邊、河口的采點需要確保無誤，對于變化處更加需要加密采點。對處于測圖范圍內河道兩岸的居民區(qū)、廠礦外圍等，同樣需要進行準確測繪，將現場調查居民區(qū)、廠礦單位名稱進行標注入圖。

3.3空三加密

（1）底片掃描：使用Photo Scan TD掃描儀，控制掃描分辨率為21μ～28μ，灰度為256級。

（2）電算加密：運用VirtuoZo攝影測量工作站觀測數據，使用PATB軟件計算平差。

（3）運用VirtuoZo攝影測量工作站，調用掃描影像資料，并逐片實施內定向、相對定向，按照區(qū)域網實現絕對定向與區(qū)域網平差。

（4）相對定向：根據每像對按照點位的要求，選擇6個定向點，控制標準點殘余上下視差△q不超過0.005mm，而使檢查點殘余上下視差△q不超過0.008mm。

（5）絕對定向：對于基本定向點的平面、高程殘余誤差，一般不能超過0.25mm和0.2m；而對于區(qū)域網內的公共點平面、高程，其誤差不超過0.56mm和0.35m，而區(qū)域網間公共點平面和高程較差不大于0.7mm和0.35m。

（6）進行加密點平差計算，基本定向點高程的精度應控制在0.26m以內，每片均需要進行框標距的量測，并進行像片的變形改正，計算改正之后的焦距。

3.4內業(yè)數據采集

3.4.1數據采集

利用VirtuoZo數字攝影測量工作站，實施立體數據的采集工作，將立體像對直接導入空三加密成果，在實際測圖之應，對立體模型的定向精度進行檢查，如果出現超限時情況，需重新定向。采集內業(yè)數據時，應當依據立體影像的地物構像，所形成的幾何特性、物理特性等，確定其形狀、大小、色調、陰影和相互關系等，作為識別、判定地物內容與性質的參考，明確地物輪廓，使所測得地物能夠盡可能按照代碼（或層名）進行性質的區(qū)分。

3.4.2線劃圖編輯

地形圖內業(yè)編輯采用CASS7.0進行，應按外業(yè)調繪的內容，用人工干預的方式，逐個對原立體采集初編的矢量數據圖上表示的內容作編輯修改。在編輯時，應突出表現地形要素構成的形狀特征，各要素應按其規(guī)定的點、線、面分類編輯。點狀地物按中心位置準確地用相應的符號表示，不得移位或用錯符號；線狀地物按其性質及起址位置完整連續(xù)表示；面狀地物由多邊形或閉合的線劃構成，要注意正確表示面狀地物邊線位置。

4　結語

在進行大型帶狀地形圖的檢測和數據處理時，所能夠運用的技術有多種，這些技術的綜合運用不僅能夠高效、準確、快速地完成地形測繪工作，還能夠在降低測繪成本的同時，取得精確的、良好的測量成果，從而為地形圖的測繪提供重要參考，繪制出具有較高精確度的地形圖。

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A

2095-2066（2016）26-0110-02

2016-8-10

王 燦（1982-），男，工程師，本科，主要從事帶狀地形測繪等工作。