摘要：目的 在无控制点的情况下更新地形图。方法 充分利用城市管理中的地形图成果和先进的室内制图设，提出地形图更新解决方案--------埋设图根控制点、独立补测、补测图与原图以共有地物配准、形成更新图。结果 运用这种方法 可以实现在无控制点的情况下对地形图进行更断。结论 此方法灵活方便，易于操作，费用低，成图快，能够满足地形图更新的精度要求，具有一定的实用价值。
关键词：埋设图根控制点；独立补测；地物配准；更新图
随着我国改革开放政策的不断深人和科技兴国战略的不断深化，“3S”（GIS，GPS，RS）技术取得了令人瞩目的可喜成果，特别是新世纪以来，地理信息系统（GIS）在城市规划、建设、管理中的应用如火如荼。众所周知，数据是GIS的血液，数据的采集和建库不仅占一个GIS应用系统成本的80%，而且是决定该系统投资成败的关键。但是，目前多数单位只注重数据库的建立，却忽视了数据的动态更新。如果城市在不断地发展和建设，而系统的数据始终不变，那么这个系统无疑是一个失败的系统。因此，数据更新非常重要。数据包括空间数据和属性数据，属性数据包括各个方面的统计资料和政策法规等，可从相关部门收集；而空间数据的基础至少应该是1：1000大比例尺的不断更新的地形图。由于我国经济发展的地域差异，测绘工作和管理水平也参差不齐，特别是内地经济欠发达且管理落后的县级政府管辖区域，测量控制点毁损严重，测绘资料现势性很差。所以，如何更新这些区域基础地形图，实现GIS数据库的更新，显得尤为重要。
1 解决方案
如果政府全面出资，测绘单位按测量规范一次布点测图，测量控制点被委托保护，那当然再好不过，但不在此列。这里要说的情形是：（1）专项资金没有；（2）测区控制点毁损严重；（3）补测区域面积和数量有限；（4）1：I 000比例尺地形图底图基本齐全但现势性不强；（5）城市和工程建设中非常需要1：1 000，1：20 00或1：5000比例尺现势地图资料（至于1：10 000及其以下的中比例尺地图，是国家的基本图，由国家测绘部门负责，用航空、航天测绘技术及GPS定位技术测绘成图，亦不在此列）。在这种困难情况下，要实现地图的现势性，我们可以充分发挥：（1）城市管理中的地形图成果，如城市建设工程报建时提供的所在区域1：500比例尺现状地形图等；（2）现有先进的室内制图设备的作用，如电脑的大容量存储和易编辑功能、数据共享功能、AUTOCAD等制图软件及GIS系列软件的高精度配准等功能，来解决我们面临的实际问题。
由于1：1 000比例尺地形图是城市和工程建设中的基本图，而1：2 000，1：5 000比例尺地形图一般可通过其缩编而成，且因建筑区、平地及丘陵地比山区测绘精度要求高，所以这里只讨论建筑区、平地及丘酸地1：1 000比例尺地形图的更新问题。只要建筑区、平地及丘陵地1：1 000比例尺地形图通过下述方法更新后能满足用图要求，那么，通过该方法得到的山区或较小比例尺地形图亦就能满足实际需要。因高程更新不存在配准问题，所以，在此不予考虑。
该方法技术思路如下：
首先，把原有的城市 1：1000 比例尺地形图底图数字化（地形图底图变形误差和数字化误差这里不计）。同时，在建设工程审批之时，城市相应职能部门要求建设单位委托县级以上测绘单位根据（1）建设区域大小；（2）地物复杂程度；（3）地形图测量规范；（4）现有仪器状况；（5）现存地物点、线（如房屋墙角、墙线等）或点、线地物（如电线杆、水井.铁路线等，以下简称共有地物）按1：500比例尺地形图要求拟定测绘方案。其次，埋设图根控制点（至少两个，保护好，以备施工、竣工成图和日后补测地图以及联测条件成熟时，定测到城市平面及高程系统使用），对该建设区域进行测量，在电脑上用制图软件绘制成各个独立坐标系下的地形图（以下简称补测图）。然后，也就是这里讨论的关键问题--------利用相关电脑软件把这些补测图通过共有地物配准到原有地图的数字化图（以下简称原图）中去。最后，通过打印比例尺设置、输出，就可得到1：1000比例尺更新地形图（以下简称更新图）。同时，把各个独立坐标系下测绘的补测图复制件保存在专门的文件夹中，等条件成熟时，由建立的城市控制网联测各图根控制点，再把各个补测图用同样的方法通过图根控制点配准到控制网中，然后，利用绘图软件与原图经叠加、剪切等绘图软件功能操作，就得到了最终现势化地形图（以下简称最终现势图）。
下面介绍两种配准途径，过程和方法如下：
（1）用AUTOCAD软件
用AUTOCAD分层绘制补测图。绘制完成后，先删除数字化原图中补测区域范围内除配准须用的共有地物或图根控制点以外的线条，然后，把补测图复制、粘贴到数字化原图上，再经平移、旋转，与数字化原图以共有地物或图根控制点配准。最后，保存、输出更新图或最终现势图。
（2）用测绘软件或GIS软件
用测绘软件得到补测图后，应用 GIS软件中的坐标配准功能，通过TIC点实现配准。这种配准是利用函数根据最小二乘法原理拟合而成。因该配准过程比第一种情况更自动化，函数拟合又能最大程度消除测绘中的偶然误差，所以，对于同一幅补测图，通过这种途径配准得到的更新图或现势图应优于第一种情况。
2 精度分析
如果把经补测得到的现势图划分为原有部分和补测部分，通过此法得到的地形图原有部分精度及用途，众所周知。对于补测部分的精度，如果不考虑坐标系统的话，由于测绘手段的不断自动化、智能化，人和仪器产生的误差不断减小或削弱，应等于或高于该图原有部分。在这种情形下，整个图的精度高低就取决于补测部分配准到原有都分的精度实现程度。当配准后该图补测部分的点位误差能满足1：1000比的尺地形围的成图要求时，就认为配准成功。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
由于地物点测绘精度比图根控制点测绘精度要低，如果通过共有地物配准得到的更新图能满足用图要求，那么，通过图根控制点配准得到的最终现势图亦就能满足用图要求。所以，本文就只分折通过共有地物配准得到的更新图成图精度，其中，配准用的基本地物点、线应选取众多地物中最有定位和定向作用的两点或一条线（这一步也很重要，要根据实际情况灵活选取），其余共有地物作为配准检核。
分析如下：
2.1使用AUTOCAD配准
我们知道，在1：1比例尺数字地图中，AUTOCAD对点的捕捉精度可设置并达到0.1mm，距离量测精度可设置并达到0.1mm，量角精度可设置并达到0.1"。如果有两条线段，其长度相等而位置不同，当对其配准时我们会看到，其配准精度为零。
当把补测图用“编辑”菜单下的子菜单“带基点复制”命令复制并“粘贴”到原图文件时，两个图共有地物线段的一个端点或两地物点中的一个地物点（以下简称定位点）作为基点，其配准精度达到初始设置的点捕捉精度0.1mm。此时，只需旋转一定的角度就能使两个图共有的地物线或两地物点之间的连线（以下简称定向线）配准。为此，我们首先量出两线之间的夹角α.其可精确到0.1"，再把整个补测图旋转该角α，则两图在上述定位点和定向线配准上完全达到初始设置的精度。但是，通常我们会发现，另一配准点在方向线上存在点位误差a。从前述分析可知，相对于原图部分测绘精度，完全可以认为配准过程及用绘图软件绘制的补测部分没有误差，那么，配准后上述存在的点位误差，应是由配准用的原有地物点、线的绘图误差产生的。由于测量规范规定：测绘1：1000比例尺地形图时，建筑区、平地及丘陵地，一个地物点的点位中误差不大于图上0.5mm即实地误差0.5m，其拼图误差不大于上述规定的2√2倍，即实地误差1.4m。所以，我们可以这样处理，当a不大于0.5*2m时，把整个补测图沿上达方向线移动那-0.5a，那么，定向线两端点或两定向地物点每点的点位误差均达到1：1000比例尺地形图地物点的不大于图上0.5mm的点位误差要求。此时，检查其他地物配准误差，如有系统性，再反向移动旋转补测图，使其呈现随机性。如此反复，直到多数共有地物点点位误差不大于0.5m（个别点点位误差不大于1.4m）。最后，舍去原图部分点，保留新测定的点（因为相对原图点，可以认为新测定点没有绘制误差，点位相对精度更高），保存、输出。就能得到1：1000比例尺的满足原图精度要求的更新图。
2.2使用GIS软件配准
其配准过程只是比上述AUTOCAD软件更自动化，更严密，更能消除两部分地形图测绘中产生的偶然误差，以从而达到最佳配难。故不再陈
述。
众所周知，常规地形图测量必须遵循“从整体到局部，从控制到碎部”的原则，但究其原因，是因为若用测量的短边去控制长边，短边上的较小误差将会导致长边产生较大误差。如果不用图根点测定碎部点，就会产生累积误差，使部分碎部点点位误差严重超限。而通过以上分析可以看出，这里之所以能通过共有地物配准在小范围内更新地形图，就是因为这些软件精确的配准功能使原有误差不会累积和增加的结果。
3 实例
（用AUTOCAD配准。GIS软件自动矢量化和配准精度更高，这里省略）
对陕西省兴平市一幅原有1：1000比例尺地形图进行扫描后，通过“插人一一栅格图像”命令载人，输人基点坐标，再通过“修改一一缩放”命令进行比例尺调整，使图上长度与实地长度完全相等，得到扫描原图；对其矢量化，得到数字化图；再把此地的补测图复制、粘贴到该数字化图，通过平移、旋转使两图通过共有地物最大程度配准，所用的四个点的配准误差结果分别为0.055mm、0.23mm、0.4mm、0.39mm。其最大值为0.4m，满足原图精度要求。
4 结束语
根据以上分折可知：
通过这种方法得到的更新图能满足原图精度要求，可用来对GIS应用系统空间数据进行更新，有独特的使用价值。保守点说，它至少可用来编制城市总体规划，编绘各种中小比例尺地图，并可作为绘制各种专题地图等的底图。
补测时埋设的控制点既可用于当时的工程建设定、验线、施工，而且，日积月累，当条件成熟时，可与城市或国家控制网联测，得到城市或国家坐标系统下的图根控制点，指导城市建设。
一般情况下，这些地区发展缓慢，由这些日积月累的补测图不经或经少量补绘，就可用于最终现势图，为地形图及GIS数据库全面更新节省大量人力、物力、财力。
目前，我国落后、偏远、欠发达地区还有不少，所以说，此方法具有一定的现实意义。
参考文献：
[1]宋小冬，叶嘉安.地理信息系统及其在城市规划与管理中的应用[M].北京：科学出版社，2001.
[2]江宏军，马永生.地形图更新方祛初探[J].测绘通报，2004，54（3）：54-56.
[3]陈兵兵.在地形图更新测制中旧有调绘成果的利用[J].衡阳师范学院学报：自然科学版2000，21（3）：82.84.
[4]王锡贵，黄新.基于规划管理成果的城市基本比例尺地形图更新策略[J].城市勘测，2000，3：12-14.
论文作者:白巧霞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：地形图论文; 地物论文; 比例尺论文; 误差论文; 精度论文; 现势论文; 原图论文; 《基层建设》2019年第1期论文;