多年來，航道工程圖的野外測量一直沿用平板儀作業(yè)方法。這種方法野外時間長、工作量大、精度低、成本高，對工程進度、工程質(zhì)量以及經(jīng)濟效益等都有不同程度的影響。目前，數(shù)字化測圖已廣泛應(yīng)用于各個測繪領(lǐng)域，我省航道系統(tǒng)也在逐步推廣使用。它具有精度高、時間短、操作簡便易學(xué)等優(yōu)點，簡化了傳統(tǒng)的作業(yè)方法，大大縮短了作業(yè)時間，減少了野外勞動強度，對于提高作業(yè)速度和成果精度具有廣泛的應(yīng)用前景。其高度靈活、自動化程度高等優(yōu)點，是傳統(tǒng)的作業(yè)方法無法比擬的。
1997年，我站在淮沭新河口門疏浚工程中，在野外采用數(shù)字化測圖的方法測繪該工程的工程圖，收到了十分明顯的效果。
1 方法和步驟
(1)根據(jù)需要首先在測區(qū)內(nèi)布設(shè)導(dǎo)線點或控制點，當(dāng)測圖比例為1∶1000時，按規(guī)范規(guī)定，導(dǎo)線點、控制點的個數(shù)每km2不少于40個，每幅圖50×50cm不少于10個。用全站儀(無全站儀也可用2″級經(jīng)緯儀，3030型紅外測距儀配合使用)，分別測出各導(dǎo)線點所需水平角、垂直角、斜距，量取儀器高、覘標(biāo)高，按規(guī)范要求進行閉合。
(2)在導(dǎo)線點(控制點)上架設(shè)儀器，用同樣方法測出所需各地物點、高程注記點、碎部點的角度和距離。
(3)實地繪出草圖，標(biāo)注導(dǎo)線點、斷面點、圖根點以及地物地貌、特征點的相關(guān)位置和主要特征。
(4)內(nèi)業(yè)計算，將野外測得的已知數(shù)據(jù)(角度、距離)輸入計算器或微機，對導(dǎo)線點進行平差改正(方位角閉合差、邊長閉合差、高程閉合差必須滿足《內(nèi)河航道測量規(guī)范》的要求方可進行平差)，分別求出各導(dǎo)線點的平面位置和高程。
(5)用極坐標(biāo)法求出各控制點、地物點、特征點等所需點位的坐標(biāo)和高程。
(6)將計算出的平面位置用展點器精確地展繪到聚脂薄膜上。
(7)參照草圖繪出一底圖。
(8)通過一底圖到實地檢核，防止遺漏，確保準(zhǔn)確、逼真。
(9)清繪曬藍(lán)(印刷)。
其方法和步驟的流程圖見圖1。
2 兩種測圖方法的精度比較
野外大比例尺數(shù)字化測圖的全過程幾乎都是用解析法進行的。雖然最后成果仍表現(xiàn)為圖解的線劃圖，但與傳統(tǒng)的平板儀測圖相比，有著本質(zhì)的差別。數(shù)字化測圖不僅在效率上有很大提高，而且大大減輕了野外的勞動強度，更為突出的是地形圖數(shù)學(xué)精度的提高�，F(xiàn)對平板儀測圖與野外數(shù)字化測圖測站點、地物點的平面位置及高程精度進行分析比較。
2.1 平板儀測圖
(1)以1∶1000比例尺為例，平板儀測圖地物點、測站點的平面位置主要取決于測站、視距、描繪方向、刺點等方面的誤差來源：
�、贉y站點誤差：±0.18mm；
②視距誤差：±0.2mm；
③描繪方向誤差：±0.1mm；
④刺點誤差：±0.14mm。
根據(jù)以上誤差來源，按照公式計算求得地物點的平面位置中誤差為±0.32mm。
(2)平板儀高程精度主要取決于測量高程時的測量誤差，主要有：
�、僖暰嗾`差：±0.2mm(當(dāng)視距為100m時)；
②垂直角觀測誤差：±1′；
�、蹆x器高覘標(biāo)高的量測誤差：±0.01m。
在不考慮起始點高程誤差的情況下，根據(jù)公式可求得各高程點的中誤差為±0.04m。
2.2 數(shù)字化測圖
(1)由于紅外測距儀和全站儀等高精度儀器的逐步應(yīng)用，使外業(yè)的所有測站點、地物點全部采用經(jīng)緯儀導(dǎo)線方法完成。在已知等級點的控制下，只要布設(shè)兩級導(dǎo)線即可滿足測圖的要求。假如各級導(dǎo)線都采用直線等邊附合導(dǎo)線的形式施測，根據(jù)有關(guān)規(guī)范和實際作業(yè)中的最不利情況，按點位中誤差估算公式計算出測站點的點位中誤差為±0.03mm。
(2)地物點的平面位置野外測量方法有極坐標(biāo)法、導(dǎo)線法、對稱點法，而在實際工作中采用極坐標(biāo)法測設(shè)地物點比較方便，一般是將經(jīng)緯儀(全站儀)設(shè)置于測站點A上，對置于地物點上的樓鏡進行水平角和距離的測定，如圖2所示。
水平角觀測一測回，故其測角中誤差為5″，而測距誤差由于棱鏡比中桿的半徑約大2cm左右，故使對中桿靠緊垂直地物點(房角、電桿等)位置的誤差一般可達1.5～2cm，若考慮其他測距誤差，則可取0.02m。以邊長100m計算，根據(jù)計算公式可得出地物點的平面位置中誤差為±0.02mm。
(3)高程點的測定和地物點的測定方法完全一樣，垂直角只觀測半測回。以距離100m為例，根據(jù)公式求出高程站點、地物點的高程測量中誤差為±0.02m，按規(guī)范要求1∶1000測圖時，高程注記點的中誤差一般地原為±0.05m。另外，等高線(等深線)的高程精度，實際是數(shù)字高程橫型插求點的高程中誤差。一般認(rèn)為影響數(shù)字高程模型主要因素有：地形類別、內(nèi)插方法、采樣點密度和采樣方法、粗差剔除程度等4個方面。通過試驗，其等高線精度通常可以達到±0.3～±0.4m，可以滿足1∶1000測圖時的高程精度，即滿足1/2～1/3基本等高距的要求。
野外數(shù)字化測圖，最好采用增加高程注記點和縮短斷面間距的辦法，以提高整個圖幅的高程精度，所需高程點可通過高程注記點和斷面點內(nèi)插求得。等高線(等深線)精度對工程質(zhì)量、土方計算、工程預(yù)算有直接關(guān)系，務(wù)必慎重。綜上所述，野外采取數(shù)字化測圖的高程精度比規(guī)范規(guī)定有較大幅度的提高。
兩種測圖精度的分析結(jié)果見表1。
表１ 項目 比例尺 測站點平面位置精度 (圖上mm) 高程精度(m)
測圖方法
平板儀測圖 1：1000 ±0.5 ±0.4 ±0.04
數(shù)字化測圖 1：1000 ±0.03 ±0.02 ±0.02
3 幾點體會
經(jīng)過對平板儀測圖和數(shù)字化測圖的精度比較，可以看出野外數(shù)字化測圖具有以下優(yōu)點： (1)成圖精度高：野外數(shù)字化測圖比傳統(tǒng)的平板儀測圖，在平面、高程精度方面提高的幅度較大，其中測站點平面位置提高16倍，地物點提高20倍，高程精度提高50％，這對地圖的使用具有重要價值，對航道工程測量同樣有不可估量的作用。
(2)減少野外工程量，提高工作效率。過去使用平板儀測圖需儀器設(shè)備多，而且笨重、操作繁瑣，每臺平板儀需6～7人配合才能工作。而野外采用數(shù)字化測圖采用高精度儀器，雖然全站儀在航道系統(tǒng)尚不普及，但目前普遍使用的J2經(jīng)緯儀和常州產(chǎn)的3030型紅外測距儀精度高、體積小、重量輕、操作方便、速度快，僅3～4人就可工作。過去每逢夏季陰雨天就要停工，現(xiàn)在因外業(yè)時間少，利用雨停的間隙或短時間速戰(zhàn)速決便可完成工作。筆者經(jīng)過調(diào)查，平板儀1∶1000比例尺測圖時，以蘇北平坦地區(qū)(一般地區(qū))為例，每km2需30～40d/臺才能完成，需資金1.4萬元。野外采用數(shù)字化測圖每km2僅需20～30d/臺就可完成，只需資金0.5萬元左右；同時把大量的野外工作轉(zhuǎn)移到室內(nèi)來，野外工作量減少了1/3，每km2可節(jié)約資金近萬元。不僅降低了勞動強度，而且提高了工作效率，減少了成本，為提前完成工期打下了基礎(chǔ)、贏得了時間。
(3)可任意制作不同比例尺地圖。平板儀測圖是根據(jù)比例尺在實地一次性完成，如比例尺不同則需野外重測；而野外數(shù)字化測圖是利用野外采集的已知數(shù)據(jù)，由內(nèi)業(yè)計算出各點的平面位置和高程，適合各種比例尺的需要。如比例尺更換，僅在室內(nèi)重新展點繪制即可，無需野外重測，避免了重復(fù)勞動，縮短了成圖周期。
(4)容易保存。我省航道系統(tǒng)微機已基本普及，野外采集的數(shù)據(jù)和計算成果，由內(nèi)業(yè)編好程序輸入微機，隨時調(diào)用，便于檔案管理，還可為建立數(shù)據(jù)庫打下基礎(chǔ)，不再保存原始手薄和用地圖存檔，一旦需要隨時從微機中把數(shù)據(jù)調(diào)出，制版曬藍(lán)即可。
4 結(jié)束語
野外大比例尺數(shù)字化測圖對航道管理、養(yǎng)護、航道工程是最有效的手段，它不僅精度高、成圖周期短，而且大大提高了工作效率和經(jīng)濟效益。數(shù)字化測圖必將取代傳統(tǒng)的測繪方式，為我省的航道建設(shè)提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。
