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地形图修测与补测
摘要
地形图是社会建设必需的基础资料。
随着社会的快速发展，对地形图的要求也越来越高，不仅要有较高的精度，而且还要具有极强的现势性。
即充分反映地形地貌以及各种设施。
为了保持地形图的现势性，满足社会发展建设的要求。
必须对地形图进行经常性的补测与修测。
因此，研究地形图的补测与修测方法具有重要理论意义和现实意义。
本文总结并介绍了传统的地形图补测修测方法，主要有距离交会法、支距法、设站法和透绘法。
但这些方法不仅耗费大量的人力物力，而且成图周期长，难以满足建设规划用图的要求。
所以又总结了地形图补测修测的新方法，包括利用实时动态（RTK）定位系统修测地形图、数字摄影测量在地形图补测修测中的应用。
它可以及时反映地形地物的变化，保持地形图的现势性。
关键词：
地形图、补测、修测、RTK、数字摄影测量
Abstract
Topographicmapisthenecessarybasicdataofthesocialconstruction.Withtherapiddevelopmentofthesociety，Onthemapareincreasinglyhighrequirements，Notonlyhavehighaccuracy，hasaverystrongreality.Thatfullyreflectthetopographyofthelandandfacilities.Inordertokeepthecurrencyoftopographicmap，Tomeetthesocialdevelopmentdemand.Mustbesupplementmeasurementandsurveyingonthemapforrecurrent.So，Studyoftopographicmapsupplementmeasurementandsurveyingmethodhasimportanttheorysignificanceandthepracticalsignificance.
Thispaperintroducesthetraditionaltopographicmapsupplementmeasurementsurveyingmethod.Mainlywithdistanceintersectionmethod,offsetmethod,stationmethodandthroughdrawingmethod.Butthesemethodsnotonlyspendalotofmanpowerandmaterialresources.Andthelongperiodofmapping.Itisdifficulttomeettherequirementsofconstructionplanningmap.Italsosummarizedthetopographicmapsurveyingofthesupplementmeasurementmethod.Includingtheuseofreal-timedynamic（RTK）GPSSurveyingoftopographicmap，Digitalphotogrammetryintopographicmapsurveyingsupplementmeasurementapplication.Itcanreflecttheterrainchanges,keepthecurrenttopographicmap
Keywords：
Topographicmap、Supplementmeasurement、Surveying、Method、
Basictechnology、RTK、Digitalphotogrammetry.
地形图的补测与修测方法的探讨
第一章绪论
1.1研究背景与目的
地形图补测修测技术是利用最新资料更新原有地形图数据的一种方法。
地形图是工程设计的原始资料。
对工程设计质量起着非常重要的的作用。
随着时间的推移，已有的数字地形图的现势性会变的越来越不好。
数字地形图数据是依照测制时的测绘标准表示的当时地面状况，受工程建设等生产活动和自然变迁的影响，地形图上的内容与实地现状的偏差会逐渐变大。
还有，测绘标准的修订以及科学技术的发展，也会使数字地形图的精度、表示的内容和形式与现时要求不相适应或者达不到要求。
因此要提高其使用价值则需要保持和提高数字地形图的现势性。
随着我国改革的深入,国家加大了基础设施建设的力度,用于城市规划、工程设计、施工放样、军用方面等的地形图需求量增多,且现势性要求高。
为了满足城乡发展建设的需要,提高地形图现势性,地形图更新问题就显得尤为重要。
然而,地形图的更新情况不很乐观。
据联合国1993年的统计数字表明,全球地形图的更新速率远远落后于其生产速率,见表1。
从我国情况来看,国家基础地理信息中心已经建成的1：
100万,1：
25万基础地理信息数据库的现势资料截止到1997年,部分地区到1998年,为保证两数据库的现势性,也存在数据更新的问题。
因此,为了适应当前发展的需要,地形图更新已迫在眉睫。
表1世界基础地图生产与更新情况（%）
地图比例尺
世界生产情况
亚洲生产情况
世界更新率
1:
25000
1:
50000
1:
100000
1:
250000
33.5
65.5
55.7
95.1
15.2
84.0
66.4
100
2.8
1.1
0.0
0.9
地形图补测修测技术就是利用最新资料更新原有地形图数据的方法之一。
数据更新前先要依据新资料和新标准对原有地形图数据进行检测并判定需要更新的内容，然后利用地形图修测手段进行数据更新。
如果在检测和修测的过程中引入自动化、半自动化技术和其他先进的技术，必定会加快数据检测、数据采集的速度和提高检测和采集的准确度。
因此，对地形图补测修测技术进行深入研究是非常必要的。
1.2地形图补测修测技术研究现状
随着数字地形图用户的逐步增多，测绘工作者对地形图补测修测技术的研究也越来越重视。
测绘研究所、大学测绘学院和地方有关研究单位，在这方面都做了不少研究工作。
研究主要集中在如何提高人工修测的速度、准确度以及修测作业中操作的方便性等方面，重点是在人工的基础上加入一定程度的自动算法。
国外一些公司和大学的研究机构已研制出多种机动测图系统,如GeospanCorp（美国）的GeoVAN,俄亥俄州立大学的GPSVan,RoadwareCorp（加拿大）的ARAN,LambdaTech.Int.Inc（美国）的GPSVision,慕尼黑国防军与数字地理大学的Kiss,TansMapCorp（美国）的ON-SIGHT,RoweSurveyingandEngg,Inc（美国）的RGIAS,JohnE.ChanceandEngg,Inc（美国）的TrucKMAP,TheUniv.OfCalgaryandGeofitInc.（加拿大）的VISAT。
其中加拿大卡尔加里大学和Geofit公司联合研制的VISAT机动测图系统,系统在一辆汽车上集成安装了一台INS,两台双频GPS接收机,一组（8个）B/WCCD相机,一套ABS系统,一套影像控制单元和一台彩色SVHS摄像机。
根据差分GPS技术确定平台参考中心（摄像机中心）的位置,INS获取相机的姿态信息,ABS通过控制器以等距离间隔触发相机对地面目标进行拍照,获取地面目标影像。
1.3地形图的补测与修测内容和目的意义
地形图补测修测技术是利用最新资料更新原有地形图数据的一种方法。
它的目的就在于保持其真实性和现势性。
数据更新前先要依据新的资料和标准对原有地形图数据进行检测并判定需要更新的内容,然后利用地形图补测修测手段进行数据更新。
这样的处理可以充分利用已有数据的信息,大大减少重复采集的工作量,缩短地形图更新的周期修测,是各地基本用图完成以后,测绘工作中的一项重要任务。
地形图补测修测是城市规划部门、城市勘测部门经常性的工作之一。
是城市规划、土地管理、市政和工程建设等工作的基础资料，是基础地理信息系统的基础数据，它的现势性直接影响到这些工作的效果、质量和进度。
地形图补测修测是指对原有地形图上有变动的地物、地貌及其属性进行修改和补充的测量工作。
城市的发展已进入信息化时代,城市的现代化发展水平与信息化程度息息相关,城市信息化建设对基础地理信息的需求愈来愈迫切要求也愈来愈高。
随着时间的推移和城市的不断发展,基础测绘产品的时效性滞后于城市发展变化的矛盾日益突出,这些矛盾如果不能较好地解决势必影响基础地理信息系统的多元化和现势性。
制约着基础地理信息的应用领域和拓展空间、阻碍城市信息化建设的步伐。
城市基本地形图的补测修测根据本城市用图的需要,合理制定城市地形图修测的长、中、远期和年度工作目标。
保障基础测绘成果步入及时维护、定期修测、不断扩大的良性循环的轨道。
作为城市建设规划、土地管理等必需的基础图件,它要求各类地理要素和属性内容表示详细,其补测修测的主要内容为新增的地形、地貌及地理名称以及改建、消失的地物。
由于地物的变化比地貌的变化要大得多。
因此，补测修测地形图主要是补测修测地物部分，同时对变化的地貌也应加以补测修测，特别是以前测量时表现得不完全的地貌。
所以地形图补测修测的主要内容包括下面几个部分:
（1）从旧图上去掉在实地已改变了的或地面上已不存在的各种地物符号。
如改建的房子、道路、填平的土坑等。
（2）在旧图上用相应的符号，描绘出地面上新增加的地物。
如新建的工厂、发电站、道路、水渠、新架设的高压输电线等。
（3）位置未改变但实质已改变的地物，用新符号描绘在地形图上。
如旧图上的草地已变成树林，土路已改建成公路，人行桥改建成了车行桥等。
（4）检查和改正所有的说明注记以及地物名称。
如土路改成了公路，则应加注铺面材料以及路面和路基的宽度。
（5）地貌改变较大的地方，旧图上的地貌部分也应进行修测。
修测前
修测后
图2所示为基湖路重划区之地形变化
1.4地形图补测修测的要求
各种比例尺的地形图都是按测图时地面上的地物、地貌的现状测绘的，但随着社会建设的迅速发展，地物、地形变化很快，特别是城市建设，更是日新月异。
这种变化使已有地形图上的地物、地貌与实际地形情况产生了一定的差别，尤其是对大比例尺地形图，这种差别更是如此。
为了不断地提供符合现状的图纸，对已有地形图纸必须进行经常性的补测修测和修绘，以满足用图的需要。
补测修测时对原图的图廓线、方格网应进行检查，其误差在土0.3mm以内时，可视为合格，有部分超过时，应注意加以适当的配赋。
对补测修测的地物点的精度，根据有关单位的经验，平面位置的中误差可在原来中误差的基础上放大0.5倍。
高程中误差可仍按有关规范规定进行衡量。
经过补测修测和修绘的地形图中，新老内容的衔接要妥当合理。
凡经过补测修测和修绘的内容一律用新图式表示，以使地形图逐步更新和统一。
位于每幅图中的小三角点，II级导线点，四等水准点和更高级的控制点，在补测修测过程中均应查明落实，必要时应加以维护，或重新布设，以维持控制网的完整性。
这些控制点均可作为补测修测地形图的根据。
第二章地形图补测修测方法基础技术
2.1地形图的概念、特征、功能与分类
2.1.1定义
地形图（topographicmap）指的是地表起伏形态和地物位置、形状在水平面上的投影图。
具体来讲，将地面上的地物和地貌按水平投影的方法（沿铅垂线方向投影到水平面上），并按一定的比例尺缩绘到图纸上，这种图称为地形图。
指比例尺大于1∶100万的着重表示地形的普通地图（根据经纬度进行分幅，常用有1：
100万，1：
50万，1比25万，1：
15万，1：
10万，1：
5万等等）。
由于制图的区域范围比较小，因此能比较精确而详细地表示地面地貌水文、地形、土壤、植被等自然地理要素，以及居民点、交通线、境界线、工程建筑等社会经济要素。
地形图是根据地形测量或航摄资料绘制的，误差和投影变形都极小。
地形图是经济建设、国防建设和科学研究中不可缺少的工具；也是编制各种小比例尺普遍地图、专题地图和地图集的基础资料。
不同比例尺的地形图，具体用途也不同。
2.1.2.基本特征
2.1.2.1.地理信息的载体
地图能够存储数量巨大的地理信息，以表达它的空间结构和时间序列变化，以及各现象间的相互联系。
空间结构指地理信息的分布规律，包括它的数量指标、质量特性和动态变化。
时间序列反应了制图对象的历史进程、现代发展和未来趋势。
地图不仅能积累、复制、组合、传递地理信息，还能为用图者根据需要加以理解、提取和应用。
2.1.2.2数学法则的结构
地图总是以缩小的图形反映远大于视野的地理信息，它通常需要将地球曲面上的景象和事物转换为平面状态表示，并且要准确的反映它与实体在位置、属性间的关系。
因此地图投影、坐标系统和比例尺是构成地图的数学法则。
随着对地图特征的认识深化，地图被认为是特定的数学模型，它不仅具有欧氏几何长度、面积的尺度，而且还具有拓扑的比例概念，还可以用数学形式加以存储。
2.1.2.3有目的的图形概括
缩小了的地图不可能容纳空间所有现象。
地图所表示的，仅是大量的地理信息中选择某些信息加以分析和处理，经过人们的思维与加工形成地图。
这种经过分类、简化、夸张和符号化，从地理信息形成地图信息的过程，称为地图概括。
地图的概括程度是由编制地图的目的决定的，它还包含了多种制约的规则。
至今地图概括的机理还在探究，图形的形状变化和尺度变化规律正在应用现代的数学方法进行实验。
2.1.2.4符号系统的运用
地理信息的图形表达借助地图符号，它便于空间定位以显示各种现象及其属性的相互关联。
地图符号既能将比它大多少倍的地物缩小表示，又能将缩微以后的地物夸张表示；它既能表示地球空间的物理现象，又能使物流的相互联系可视化。
地理信息可视化拓展了静态地图的符号系统，动画技术制作了动态地图，虚拟现实进行了地形仿真，但“地图是符号的模型”的性质并没有改变
2.1.3功能
2.1.3.1地图信息的载负功能
地图内容和地图信息一词是有区别的，地图内容指我们在地图上所能看到的图形要素的总和，而地图信息是指地图上的每个符号和符号组合后所代表的内容、意义和观念
地图信息由直接信息和间接信息组成，直接信息是地图上用图形符号直接表示的地理信息，如水系、居民点等；间接信息是经过解译、分析而获得的有关现象或实体规律的信息，如通过对等高线的量测而获得有关坡度、切割密度的数据和图形
2.1.3.2地图的传递功能
信息的重要特征是可传递性，地图也是地理信息良好的传递工具。
地图信息传递的基本过程是：
客观事物通过制图者的认识，形成概念，使用地图语言加工成地图，用图者读懂了地图语言，形成了用图者对客观事物的概念。
地图的这个功能是将制图者和用图者联系起来，统一在地图信息的传递过程中。
2.1.3.3地图的模拟功能
模型与它所表示的对象具有相似性。
模型可以有物质模型和概念模型之分，显示各种地理要素的普通地图，可以直观地感受到是制图区域的物质模型，在作为物质模型的地图上，还可以代替实地的调查与量测做各种模拟分析，这种概念模型是对实体的一种抽象与概括。
由于地图所具有的模拟功能，能够对所需要表示的对象，在众多特征中抽取内在的、本质的特征与联系，即经过地图概括成地图。
因此，地图所具有概念模型的特征，使它在表示各专题现象的分布规律时空差异和变化特征时，是任何文字描述或语言所无法比拟的，专题地图就是概念模型的一种实例。
作为时空的模型，地图还在科学预报中发挥作用。
2.1.3.4地图的认知功能
地图不仅反映客观世界，而且能够认识客观世界，因为它具备空间认知和图形认知的功能。
空间认知帮助建立地图信息的空间概念，即空间的位置、范围、空间格局、相互关系和随时间的空间变化。
图形认知帮助运用图形思维和地图语言，形成对地图信息的质量特征和数量特征，在分布规律与区域差异上的认识。
用图者也可以根据自己的知识与经验，对图形的认知进行联想与推演。
所以对地图的认知，也是地图应用的理论基础。
2.1.4地图的类型
地图有许多成图方法和丰富的表现形式，随着科技技术的进步和应用领域的扩展，新颖的地图成果层出不穷，因此可以从不同的角度对地图进行分类。
2.1.4.1按尺度划分
（1）大于比例尺1:
10万的的地图，称大比例尺地图;
（2）比例尺1:
10万—1：
100万的地图，称中比例尺地图；
（3）小于比例尺1:
100万的地图，称小比例尺地图。
2.1.4.2按区域范围划分
（1）星球图、地球图
（2）世界图、半球图、大洲图、大洋图
（3）国家图、下属行政区地图
（4）局部区域，如海湾图、流域图
2.1.4.3按地图的图型划分
（1）普通地图
普通地图是表示自然地理和社会经济一般特征的地图，它并不偏重于哪一个要素。
（2）专题地图
专题地图是着重表示一种或几种主题要素及它们相互关系的地图。
2.1.4.4按地图的维数划分
可以有平面地图和立体地图
平面地图是常见的地图类型，立体地图是利用视差原理形成立体视觉，如互补色地图和光栅地图。
2.1.4.5按其他指标的分类
（1）按用途
可分为国民经济与管理地图、教育与科学技术地图、文化地图。
（2）按语言种类
可分为汉字地图、外文地图、各少数民族文字地图、盲文地图
（3）按历史年代
可分为古地图、历史地图、近代地图、现代地图。
（4）按出版和使用方式
可分为桌图、挂图、折叠图、地图集。
2.1.5历史
0出来。
地图通过在在纸或羊皮上等其它材料上绘制道路、居民点和自然要素等。
如此，便得到了用以描述真实世界的平面图。
随着地图学实践的发展，人类学会了使用种类繁多并且富有创造性地使用多个图层来表达现实世界。
地图学也积累了很多描述要素的方法，用以要素分类、标识识别、地球表面的形状或者资源与商品的流动。
现代地图中仍然沿用了许多古代地图的表达方法，如，用双线表示道路、用文字作注记、用蓝色表示水体等。
随着计算机的普及和地理信息系统（GIS）技术的发展，地图现在已成为人们非常熟悉的印刷品，并且地图也能在计算机上交互地可视化显示。
GIS进一步加强了人类与地图之间的相互作用。
在GIS中，可以非常容易地确定信息在地图上的表达方式，也可以很方便地通过查询和分析选择位置或目标。
2.2地形图的补测与修测方法与技术
补测修测地形图的工作中，事先应对控制点和拟作测站点的地物点作适当的实地检核，以免因依据点不可靠而引起新补测修测内容的精度达不到要求。
原有的导线点、图根点以及能在实地准确判定位置的墙角、电杆等均可作测站点，在特别困难的情况下，还可以用极坐标法或交会法来决定新的测站点，必要时也可采用导线的办法来补测一定数量的图根控制点。
2.2.1距离交会法
为了测定新地物点，利用附近2～3个旧地物点，量新旧地物距离，然后在图上用图规进行距离交会。
2.2.2支距法
当新旧地物距离较近时，可以利用支距法。
2.2.3设站法
当直接利用旧地物测设新地物有困难时，需用各种方法增设测站点，设站的方法有：
利用旧地物点距离交会法，平板仪后方交会法，经纬仪后方交会法、前方交会法、侧方交会法以及全站仪法等。
根据地形条件和设备状况选用。
后方交会法是比较方便的一种方法，首先将透明纸固定在平板上，把测站点标在透明纸上，然后，过测站点向选择的3个地面目标画3条方向线，最后将透明纸蒙在地形图上，使3个方向线通过3个相应的地物，用针将交点刺入地形图，即为所求测站点。
如果用经纬仪观测的后方交会角，用量角器和直尺画在一张透明纸上，然后用相同方法求得测站点。
2.2.4透绘法
当某区域内地物变化很大，则可以在测区内选一测站，将新旧地物一并观测。
外业结束后，将观测结果绘在一张透明纸上，将透明纸蒙在原图上，使旧地物完全重合，然后将新地物透绘到原图上。
2.3地形图的补测与修测新方法新技术
地形图补测修测是城市规划部门、城市勘测部门经常性的工作之一。
常规的补测修测方法及补测修测技术测绘速度较慢、测量精度也不够理想。
为此，本人查找了些资料，总结前辈的经验，并经过验证。
给出了以下几点：
利用原有地形图数据回放的纸图在野外进行全面巡视，可用数字装图法、全站仪极坐标法或RTKGPS动态法在野外获取地物、地貌数据，标注在纸图上，经内业传输、编辑整饰成图。
修测前应对原图施测质量和情况进行了解，并到实地进行全面巡视，制定修测方案。
地物补测可采用数字距离．交会法、直角法、解析法（经纬仪、全站仪）测图等方法补测地物实体。
补测面积不大，且参照地物较多的情况下，可利用经过校核、位置准确的地物点，采用数字装图法（数字距离交会法，直角法等）。
补测数据应有多余观测以检核补测精度，补测地物与周围相关地物间距的最大较差不应大于0．4m。
补测面积较大或参照地物不多的情况下，采用解析法。
下列情况也应补设图根控制点进行设站修测：
①补测新建的住宅楼群或独立的高大建筑物；
②新增和改建的道路边线；
③新增的绿化地（带范围线；
④铺装路面高程和变化面积较大的高程，修测丘陵地的地貌。
解析法使用全站仪或经纬仪配备测距仪施测，在已知点上设站，水平角、垂直角各观测半测回，斜距一次读数。
旋测过程中，应随时进行归零检查，归零差不得超过±|24"，测站至补测地物的距离1：
500图不大于300m，1：
1000图不大于600m。
对于高程注记点的补测，可采用直接水准和三角高程测量。
2.4地形图的补测与修测基础技术
地形图补测修测技术是利用最新资料更新原有地形图数据的一种方法。
数据更新前先要依据新的资料和标准对原有地形图数据进行检测并判定需要更新的内容,然后利用地形图修测手段进行数据更新。
这样的处理可以充分利用已有数据的信息,有目的性，大大减少重复采集的工作量,缩短地形图更新的周期。
2.4.1地形图补测修测过程
地形图补测修测可分为地貌补测修测和地物补测修测。
地物补测修测根据原有地形图的不同又可以细分为对栅格地形图的补测修测和对矢量地形图的补测修测两大类。
根据补测修测资料的不同,可以灵活地选择相应的补测修测方法。
2.4.1.1地貌补测修测
补测修测前要利用自动或人工交互的方法对原有地貌数据进行检测以确定需要进行补测修测的区域。
补测修侧时,将需要补测修测的地貌数据叠合到相应立体像对的左、右像片影像上,通过立体观测可以看出地貌数据与影像的套合情况,然后采集变更和增加的地貌元素或等高线数据并对原有地貌数据进行编辑。
这种人工的方法效率很低,可以考虑将原有的数据作为初值,重新对立体像对进行匹配,然后将匹配的结果与原来的数据比较,差别大的则自动进行更新。
我们知道立体像对匹配的关键:
一个是速度,一个是准确度。
对于加佚匹配的速度,人们想出了种种方法,如核线排列、金字塔分层等。
这些方法可以提供较好的初值,减少不必要的匹配运算。
而我们要修测的地貌数据所发生变化一般是局部的、少数的,因此可以看作是相当好的初值,这种情况,可以做到加快匹配速度和大大降低误匹配率,所以对等高线的检测完全可以实现自动化。
2.4.1.2地物补测修测
（1）基于立体量测的
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