[摘要]：九八年美国副总统戈尔第一次提出了数字地球的概念，引发了全球范围内的大讨论。而在我国测绘行业内，人们更关注的是数字地球的概念与现代测绘的紧密联系，尤其是如何在构建数字地球的同时发展现代测绘业。而我们基层测绘工作者，是空间数据采集的直接作业者，更应该从我们的基本工作做起，使之逐渐数字化，跟上现代测绘业的发展。由此，我们提出了数字测绘的概念。
对于城市工程测量来说，数字测绘包括空间数据外业采集（数字测图）；空间数据内业建模（数字成图）；数据管理与分发；数据共享与交流；测绘管理等等。本文着重点于数字测图和数字成图方面的几点体会和应注意的问题。
[关键词]：数字地球;现代测绘;数字测绘;数字测图
一九九八年一月三十一日，美国副总统戈尔在美国加利福尼亚科学中心发表了《数字地球：认识21世纪的星球的方式(TheDigitalEarth:UnderstandingOurPlanetinthe21stCentury)》的讲演，由此引发了全球范围内关于构建数字地球的畅想，各国也纷纷提出自己的数字国家概念。而在我国，随着二零零八年奥运会即将在北京举行，各行各业正在全力建设数字北京和数字奥运，尤其是测绘行业，正是抓住这一契机，提升技术含量，发展现代测绘的大好时机。
戈尔的数字地球可以表述为是一个嵌入海量地理数据的、多分辨率的、真实地球的三维表示。它是以信息高速公路为基础，以空间数据基础设施（SDI）为依托，以虚拟现实为特征的一个广泛的概念，是一个庞大而复杂的系统。数字地球是对现实地球的数字虚拟，是地球的数字模型，但不是地球的拷贝。通俗地说，数字地球就是一个基于因特网的真三维网络地理信息系统。这其中空间数据基础设施的核心是空间数据框架，主要包括空间定位控制、数字高程模型、土地利用覆盖、地籍数据、行政界线、道路交通、水系、地名注记及数字正射影象等。很显然，这里的空间数据与测绘业获得的空间数据是一致的，也就是说，测绘业的核心内容与空间数据基础设施建设的核心内容是相同的。但是，如果以传统测绘所得到的数据来构建空间数据基础设施，无论从数据的精确度、兼容性、拓展性还有工作效率等方面来讲，都是远远不够的。随着科学与技术的进步，传统的大地测量、航空摄影测量和地图制图技术逐步发展为全球定位系统(GPS)、遥感(RS)、地理信息系统（GIS）技术，统称为3S技术。尽管到目前为止，对于“现代测绘”的定义还没有一个准确的表达，但是3S技术的发展已经为现代测绘的概念提供了基本的雏形，即以全球定位系统、遥感、地理信息系统等空间信息技术为主要内容，以计算机和通讯技术为支撑，用于采集、量测、分析、存储、管理、显示、传播和应用与地球和空间分布有关数据的科学和技术。这个概念与传统的测绘相比，在业务内容、技术手段、成果的表现形式等各个方面都发生了根本性变化。很显然，现代测绘的发展将为数字地球建设提供重要内容。
而我们基层测绘工作者，是空间数据采集的直接作业者，更应该从我们的基本工作做起，使之逐渐数字化，跟上现代测绘业的发展。由此，我们提出了数字测绘的概念。对于城市工程测量来说，数字测绘包括空间数据外业采集（数字测图）；空间数据内业建模（数字成图）；数据管理与分发；数据共享与交流；测绘管理等等。本文着重点于数字测图和数字成图方面的几点体会和应注意的问题。
一、数字测图的发展
以往传统的测量方法是经纬仪加半圆仪极坐标法成图，每一步工作都需要人工来完成，误差的积累比较大。随着全站仪及计算机的普及，地形图的成图方法正在逐步地由传统的白纸法成图向数字测图方向发展。这样，大部分的工作可以用机器自动完成。在我国的东南部沿海发达地区，数字测图几乎已占据了大部分的地形图测绘市场。然而，在内地的大部分地区，数字测图刚刚起步，而且还有很多不尽完善的地方。
二、作业方法
目前在我国，获得数字地图的主要方法有三种：原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。但不管哪种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集、数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。
1．原图数字化
当一个城市（地区）需要用到数字地形图而一时因经费困难、或受到时间等原因的限制时，该方法是再适宜不过的了。它能够充分地利用现有的地形图，仅需配备计算机、数字化仪、绘图仪再配以一种数字化软件就可以开展工作，并且可以在很短的时间内获得数字的成果。如一时连购买设备的经费也难以落实，也可让具备有图纸数字化能力的测绘单位代而为之。它的工作方法有两种：手扶跟踪数字化及扫描矢量化后数字化，其中后一种要比前一种的精度高、效率高。
但是，利用该方法所获得的数字地图其精度因受原图精度的影响，加上数字化过程中所产生的各种误差，因而它的精度要比原图的精度差。而且它所反映的只是白纸成图时地表上各种地物地貌，现势性不是很好。所以它仅能作为一种应急措施而非长久之计。
为了可充分利用该法得到数字地图，可通过修测、补测等方法，实测一部分地物点的精确坐标，再用这些点的坐标代替原来的坐标，通过调整，可在一定的程度上提高原有图的精度。而随着地图的不断更新，实测坐标的增加，地图的精度也就会相应地得到了提高。
2．航测数字成图
当一个地区（或测区）很大时，就可以利用航空摄影机在空中摄取地面的影像，通过外业判读，在内业建立地面的模型，通过计算机用绘图软件在模型上量测，直接获得数字地形图。随着测绘技术的发展，数字摄影测量已在我国的某一地区取得了试验性的成功，在不久的将来将会得到推广。它是通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像，内业通过专门的航测软件，在计算机上对数字影像进行像对匹配，建立地面的数字模型，再通过专用的软件来获得数字地图。可以说，这将是我们今后数字测图的一个重要发展方向。
该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成，它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低，不受气候及季节的限制等优点。它特别适合于城市密集地区的大面积成图。但是该方法的初期投入较大，如果一个测区较小，它的成本就显得较高。所以现在基本上由一些较大的单位来承担。
3．地面数字测图
在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区的测绘经费比较充足，可直接采用地面数字测图的方法，该方法也称为内外业一体化数字测图，是我国目前各测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相对于邻近控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。
三、测绘软件的选择
对于一个测绘单位而言，数字测图的一个重要问题是选择好适合于本单位使用的绘图软件。因为往往这个单位用起来很好的软件，到了别的单位却不一定适用，所以每个单位对于软件的选择问题应具体问题具体分析，不能人云亦云。
衡量一个成图软件的标准，首先要看该软件是否适合本单位的实际情况；二要看其可操作性，是否界面友好，简便易学等等；三要看其的提供的功能是否有利于数字地图的拓展。
目前各测绘单位所使用的软件，可谓五花八门，林林总总。但基本上为两种类型，一是本系统（单位）自行开发的，另一种是由专门的测绘软件开发商开发，而以商业目的提供给广大用户使用的，也是各测绘单位用得比较多的。
现在市场上的测绘软件用得最多的主要有四种：一是以清华山维公司与清华大学土木系联合开发的测霸EPSW（ElectronicPlane-tableSurveyingandMappingsystem）系列；二是武汉瑞得测绘自动化公司的RDMS系列；三是广州南方测绘仪器公司与广州开思公司的CASS系列与SCS系列；四是北京威远图公司的SV300测量绘图软件系统。下面简单作一比较分析。
EPSW系列主要用于实测与自动绘制各种大比例尺数字地形图、地籍图、管线图、地物平面图、断面图等，但它的这几个功能是在不同的专门软件中的。它的主要特点如下：1实时成图充分发挥了原来的平板测图优势，即测即显，所显即所测，在接生场地形图，真正达到了内外业一体化；2具有多种碎部测量方法；3界面友好，操作方便快捷，简单易学。4独创的一步测量法，可以一边测图根，一边测碎部，最后再平差。
该软件的最大优点是既符合老测绘工作人员的工作经验与习惯，又能高效地完成工作，应该说是我国现在电子平板测图系统中做得最好的，因此，深受广大测绘人员的喜欢，也占据了大部分的电子平板测图市场。它开创了数字测图的新局面，对我国数字测图技术的推广起到极大的推动作用。但是，尽管该软件也提供了诸如图形缩放、开窗、移动、删除等功能，但从内业的角度来考虑，这些功能还不能满足内业编缉的需要，而且，它将原来在外业的工作依旧在外业完成，似乎有悖于数字测图减轻外业工作的初衷，并且外业用的便携计算机很容易损坏。
RDMS系列是在GIS图形平台上开发的一个专门测绘用软件，也提供了电子平板方式，亦可利用电子手簿或全站仪所存储的测量数据传到计算机上再以交互编缉的方式成图。它提供的功能与原来的测量习惯基本上能保持一致，比较简单易学，测量人员可以很快的熟悉并上手操作，提供了地籍测量的相关内容，对于地籍表格的处理方便快捷。所以，许多从事地籍测量的单位选择了它。
而对于已经熟悉AUTOCAD的用户而言，CASS系列与SCS系列则是一个不错的选择，因为它们是基于AUTOCAD平台开发的，AUTOCAD的所有功能它都可以用，而AUTOCAD则是世界上大家所共认的绘图平台，其编辑功能是有目共睹的。CASS与SCS的功能差不多，各有所长与所短。它们均提供三种作业方式：电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。在CAD的基础上，开发了许多功能，如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外，还提供了地籍表格绘制与图纸管理等功能。对于哪些既想用电子平板方式作业，又能在室内编辑成图的单位而言，可以选择它。
而SV300测量绘图软件系统（以下简称为SV300）不同于其它同类产品的突出之处有两点，一是用面向对象的编程技术，改变了传统的地形地物图例符号的程序设计方法；二是开发了ODBC（一种应用软件与数据库的接口）数据接口，使SV300能对用户采集的地理空间数据和属性数据用数据库进行管理。以上两大特点，解决了传统的机制地图不能满足GIS工程需求的主要矛盾。
四、数字测图外业工作的实施
1．控制测量
在数字测图工作中，控制测量的工作与传统的控制测量相比，应该更简便，当然，在新的规范中，对这一方面的要求没有多大的改动，但根据本人的实际工作经验及积累，有一些限制条件是可以放宽的，特别是图根控制，随着GPS技术的发展成熟及全站仪的普及，三角测量现在已基本上淡出了控制测量这个舞台。所以对大多数的人员而言，无疑大大地减轻了工作的强度。去掉了三角测量的种种枷锁的限制，取而代之的是更为灵活的GPS网及导线（网）测量。下面就图根测量及图根加密作一探讨。
现在各测绘单位所使用的全站仪的精度一般为6″、3＋5ppm以下，加上是电子自动读数，所以它的实际精度要较其标称精度高，相对于光学经纬仪而言，就更具优势。
众所周知，在传统测图中，地面点平面位置的误差M物受下列误差的影响：
1．图根点的展绘误差M控
2．测定地物点的距离误差M距
3．测定地物点的方向误差M向
4．地形图上地物点的展绘误差M展
5．清绘时所造成的误差M绘
以1：1000比例尺，最大视距为100米为例，根据经验，有下表：
则M物为0.51mm。而在数字测图中，因为是计算机自动展点，所以图根点与地物点的展绘误差及清绘误差可忽略不计，看作0。则剩下的为M距、M向。取方向中误差为标称精度的3倍极限，所以方向的误差为18″，取碎部点至测站的距离为300m，则M向＝18／206265X300＝0.026m,测距仪的标称精度取3＋5ppm。顾及测量中棱镜不到位等各项因素的影响，取经验值0.020m。则实测得的该平面点相对于图根点的误差为0.033m。由上可见，在视线良好的情况下，由于全站仪相对于经纬仪测角、测距精度的提高及计算机的应用，测量碎部点的距离可以放大，图根点的密度可作相应地降低，边长可放宽至100至300米。对于支站，也可不受2站的限制，根据本人的实践，支3到4站的精度还是可以达到要求的。当然，在城市密集建筑区和通视不好的条件下，顾及以后地形图修测或工程放样的要求，图根点的密度应增加。
2．碎部测量
数字测图中，碎部测量的主要方法为极坐标法，在实测得多数碎部点的坐标后，可利用软件中的方向交会、距离交会、十字尺测量法或量算定点等方法来取得其余各点的坐标，再辅以软件中的偏移、拷贝、延伸等功能，得到最后的图形。
在非电子平板数字测图中，很多单位所采用的方法为外业草图＋室内交互编缉来完成测图工作。但这样一来，势必会降低外业的工作效率，操作也比较繁琐。在测量的运作中，绘制草图并不简单，加上内业编辑成图，特别是在建筑物多时，相当麻烦，在人力上也是一种浪费。所以在外业测绘过程中，一定要尽可能多的采用编码测图。编码的方式各单位根据实际应用有自己的约定，但一般情况应遵循几个原则：（1）遵从国家和行业标准。（2）方便应用。（3）适应不同用户的需求，分层和按专题要素提取基础地形要素信息，随意定制专题显示及输出。（4）系统实现便利。在实际进行设计时，可在《国家基础地形要素编码》的基础上加以扩充，以满足系统的实际需要。
当然，数字测绘涉及到测绘行业各个部门及其他相关行业，本文仅仅简单介绍了数字测绘与数字地球建设的关系和数字测图在数字测绘中的重要性，有不足之处，希望多多指正。
参考文献：
［1］ 徐冠华.全社会要高度关注“数字地球”［N］.北京:中国测绘报,1999-04-27(1).
［2］ 杨崇俊.“数字地球”周年综述.北京:测绘世界,1999-02-01.
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