平板测地形图的数字化方法探讨

时间：2024-07-28

毛文友，刘修圣，胡英娜

(黑龙江省引嫩工程管理处，黑龙江安达151400)

虽然GPS、全站仪等数字化测地形图越来越普及，但由于经济、技术水平等条件限制，平板仪仍是基层单位测绘地形图的主要工具，主要用在区域较小的地形图测绘;而现在出图多用AutoCAD，尤其是使用地形图进行工程设计时，更需将地形图数字化。本文以大平板测地形图为例，介绍一种在没有数字化仪的情况下，利用扫描仪将地形图数字化的方法。

1 平面控制测量

平面控制网的建立可采用三角测量、导线测量和三边测量等方法，对某些特殊工程可采用边角网的测量方法。

平面控制网的等级划分，三角测量、三边测量依次为二、三、四等和一、二级小三角、小三边;导线测量依次为三、四等和一、二、三级。各等级的采用，根据工程需要，均可作为测区的首级控制。

在满足《工程测量规范》的精度指标的情况下，可越等级布设或同等级扩展。

2 高程控制测量

测区的高程系统宜采用1985国家高程基础。在已有高程控制网的地区进行测量时，可沿用原高程系统;当小测区联测有困难时，亦可采用假定高程系统。

高程控制测量可采用水准测量和电磁波测距三角高程测量。高程控制测量等级的划分，应依次为二、三、四、五等。各等级视需要，均可作为测区的首级高程控制。

首级网应布设成环形网。当加密时，宜布设成附合路线或结点网。

3 图根控制测量

1)测图的比例尺根据工程性质、设计阶段和规模大小，可按表1选用。

表1 测图比例尺的选用

2)地形的类别划分，应根据地面的倾角(α)大小确定，并应符合下列规定:

平坦地:α ＜3°;

丘陵地:3°≤α ＜10°;

山地:10≤α ＜25°;

高山地:α≥25°。

地形图的基本等高距，应按表2选用。

表2 地形图的基本等高距 m

3)地形测量的区域类型，可划分为一般地区、城镇居住区、工矿区和水域。

4)图根点的精度，相对于邻近等级控制点的点位中误差，不应大于图上0.1 mm;高程的中误差，不应大于测图基本等高距的1/10。

5)图根平面控制点的布设，可采用图根三角、图根导线、电磁波测距仪用极坐标或交会点等方法。当在等级点下加密时，图根控制不宜超过2次附合。当测区较小时，图根三角、图根导线可作为首级控制。在难以布设闭合导线的狭长地区，可布设成支导线。

6)测区内解析图根点的个数，一般地区不宜小于表3的规定。

4 地形图测绘前的准备工作

测区控制网建立后，就可以根据控制点进行碎部测量。碎部测量的目的，就是将测区内的地形如实地反映到图纸上，勾绘成一张地形图。

表3 一般地区解析图根点的个数

4.1 地物、地貌的表示方法

地物与地貌通常用符号表示在地形图上，惯用符号分地物符号、地貌符号和注记3类。其大小和形状根据不同的测图比例尺有不同的格式，总称为地形图图式。地形图的图式，应符合现行国家有关标准的规定，国家标准图式中没有规定的地物、地貌可自行补充，但应在技术报告书中注明。

4.2 控制点的展绘

地形图的图幅一般有40 cm×40 cm、40 cm×50 cm、50 cm×50 cm共3种，图纸应事先裱糊在铅板或三合板上或直接裱糊在平板上。为了减少图纸的伸缩和有利于长期保存，可采用聚脂薄膜代替图纸。

在图纸上展绘各级控制点时，应先精确的绘制坐标方格网，然后按方格网展绘控制点。

4.2.1 方格网的绘制

现以50 cm×50 cm的图幅为例，介绍方格网的画法如下。

首先在长方形或正方形的图纸上，绘两条对角线，见图1。以交点O为圆心用圆规截取等长的线段OA、OB、OC和OD得A、B、C、D4个点。连接此点即成一矩形。以AC及AD方向每隔10 cm截取一点，分别为 1、2、3、4、5 和 1'、2'、3'、4'、5'各点。然后，在其相对的边上同方向截取 1、2、3、4、5 和 1'、2'、3'、4'、5'各点。分别将各个相应点连接起来，既得坐标方格网。

图1 方格网画法

方格网画好后，应认真进行检查。可用直尺沿方格网对角线方向检查各方格的顶点是否在一条直线上，还可以量方格各边及对角线的长度来检查。其误差不得超过0.2 mm。如果超过，应进行修正或重绘。

4.2.2 导线点的展绘

坐标方格网画好后，在方格网的每条竖线和横线旁都要注记坐标值，这些注记值应根据测图比例尺及导线点的坐标值及导线点的最大最小坐标值来确定。

5 等高线的勾绘和地形图的拼接、整饰

5.1 等高线的勾绘

当图纸上测得一定数量的地貌特征点后，即可勾绘等高线，由于相邻两地貌特征点选在地面坡度变化处，可以认为相邻两个地貌点的坡度是均匀的，因此在图纸上勾绘等高线时，各等高线的位置可以根据点的高程和图上两点间的平距用比例内插法来确定。

5.2 地形图图幅的拼接与整饰

当测区较大，采用分块、分幅测图时，所测的几幅图就需要进行拼接。为了拼接方便，测图时每幅图的西南两边应测出图框以外2 cm左右。

拼接的方法是，将相邻两幅图衔接边处的地形分别绘于一张透明纸条上，将两张纸条拼接起来，就可以看出相应地物与等高线衔接的情况。若地物位置相差不到2 mm、等高线相差不大于相邻等高线的平距时，则可在透明纸上作合理的修正，使图形衔接，然后按透明纸上衔接好的图形转绘到相邻的图纸上去。如发现漏测或有错误，必须补测或重测。

每幅图拼接好以后，擦去图上不需要的线条与注记，修饰地物轮廓线与等高线，使其清晰、明了。最后整饰图框并注记图名、图号、比例尺、测图单位、测图时间等。

6 地形图的数字化

地形图测绘完成后，首先用扫描仪进行扫描。由于大平板仪所测地形图图幅为50 cm×50 cm，而常用的扫描仪只能扫A3和A4纸范围，因此扫描前首先需把地形图用横线和竖线分成小于A3可A4纸的若干块，然后对每块进行扫描。

把扫描所得的每块图片导入photoshop，进行校正，使每块图片上所画横线水平、竖线竖直。用裁剪工具沿横线和竖线进行裁剪，然后重新保存。新建一块60 cm×60 cm的画布，将同一幅地形图扫描所得的图片均拖入拼接并合成一张图片，再进行微调后保存。

启动AutoCAD软件，打开“图层特性管理器”，接“新建”按钮，新建“图片图层”，并将“图片图层”设为“当前图层”。在文件菜单中选择“插入－图像管理器或光栅图像－附着－选择图像文件－打开”，在出现的图像对话框中“插入点”选择“在屏幕上指定”，“缩放比例”选择“1”，“旋转角度”选择“0”后，按确定。在屏幕上点击，即完成插入图片。将其他“图层”设为“当前图层”，在“当前图层”中描绘地形图。通过控制“图片图层”的“开/关”或“冻结/解冻”，控制图片可见或不可见，以便查看描图效果，并控制是否打印。描绘完毕后，可删除图片以减少图片大小。

值得注意的是，在原地形图扫描，用photoshop处理图片时，保存图片时均采用TIFF格式。这种格式的好处是:图片插入AutoCAD后，所描出的地形图与扫描前的地形图是1∶1的关系，其它格式比例变化不大;缺点是这种格式的文件较大。