2023年数字测图技术讲义

第一章数字测图概述

随着电子技术和计算机技术日新月异的发展及其在测绘领域的广泛应用，20世纪80年代产生

了电子速测仪、电子数据终端，并逐步地构成了野外数据采集系统，将其与内业机助制图系统结合，

形成了一套从野外数据采集到内业制图全过程的、实现数字化和自动化的测量制图系统，人们通常称

作为数字化测图（简称数字测图）或机助成图。广义的数字测图主要包括：全野外数字测图（或称地

面数字测图、内外一体化测图）、地图数字化成图、摄影测量和遥感数字测图。狭义的数字测图指全

野外数字测图。本书主要介绍全野外数字测图技术。

1.1数字地形表达

一.地形表达的方法

人们生活在地球上并与地球表面处处发生联系：建筑师在地表设计、构筑楼房；地

质学家研究地表结构；地质生态学家想了解地表形态和地物形成的过程；测绘工作者则

对地形起伏进行各种测量，并用各种方式如地图和正射影像图等描述地形。尽管专业领

域不同，研究的侧重点各异，但所有的工作都希望能用一种既方便又准确的方法来表达

实际地表现象。

人类在很早以前就开始想方设法来描述自己所熟悉的地表现象，绘图是最古老的一

种，但仅是很粗略地反映所见到的地形景观，但这些信息反映的主要是对象的形态特征

和色彩特征，定量的描述则非常有限。

另外一种古老而有效并一直沿用至今的精确表达地表现象的方式是呦图。地图对人

类社会发展的作用如同语言和文字对社会发展的作用一样，具有不言而喻的重要性。地

图是记录和传达关于自然世界、社会和人文的位置与空间特性信息最卓越的工具。早期

地图用半符号、半写景的方法来表示地形，实现了在各种二维介质平面上对实际的三维

地形表面的表示和描述。现代地图按照一定的数学法则，运用符号系统概括地将地面上

各种自然和社会现象表示在平面上。地图具有三个基本的特性：数学法则性、制图综合

性和内容符号性。现代地图的最大优点在于具有可量测性。

在各种地图中，用来准确描述地貌形态的是等高线地图。用等高线来表达地形表面

起伏可追溯到18世纪，它的方便性和直观性使得人们认为在制图学的历史上等高线是一

项最重要的发明。在等高线地形图上，所有的地形信息都正交地投影在水平面上，用线

划或符号表示成比例缩小后的地物，而地物高度和地形起伏的信息则有选择地用等高线

进行表达。

与各种线划图形相比，彩辞无疑具有更大的优点，如细节丰富、成像快速、直观逼

真等，因此摄影术一出现就被广泛用于记录我们生活的这个世界。1849年出现了利用地

面摄影相片进行地形图的编绘，而航空摄影由于周期短、覆盖面广、现势性强而广泛采

用。利用多张具有一定重迭度的像片还能重建实际地形的立体模型，并可以进行精确进

行三维定位。

20世纪60年代初，遥感技求随着空间科学的发展面兴起。70年代美国地球资源卫

星上天后，遥感技术获得了极为广泛的应用。在遥感技术中除了使用对可见光摄影的框

幅式黑白摄影机，还使用彩色或彩红外摄影机、全景摄影机、红外扫描仪、雷达、CCD

推扫式行扫描仪和矩阵数字摄影机等，它们能提供比原先黑白像片更丰富的影像信息。

从本质上讲，地图是对客观存在的特征和变化规则的一种科学的概括和抽象。对于

地图中最典型也是最重要的地形图而言，由于其描述的客观世界是丰富多彩、千姿百态

的三维空间实体，其二维空间的表达与所表示的三维现实世界之间有着不可逾越的鸿沟。

因此，地图学者们一直致力于地形图的立体表示，试图寻求一种既能符合人们的视觉生

理习惯，又能恢复真实世界的表示方法。在此过程中先后出现了写景法、地貌晕翁法、

地貌晕渲法、分层设色法等，但由于这些方法缺乏严密的数学理论以及绘制复杂等而使

其受到了很大局限。

20世纪中叶后，伴随着计算机科学、现代数学和计算机图形学等的发展，各种数字

的地形表达方式也得到迅猛的发展。电子计算机为自然科学的发展提供了进行严密计算

和快速演绎的工具。使用计算机和计算机技术是当今信息时代的一个重要标志，其在测

绘方面的应用使得测绘学科逐步向数字化与自动化、实时处理与多用途的方向发展。计

算机技术在很大程度上改变了地图制图的生产方式，同时也改变着地图产品的样式和用

图概念。借助于数字地形表达，现实世界的三维特征得到充分而真实的再现。

总之：数字地形表达的方式可以分为两大类，即数学描述和图像描述。使用傅立叶

级数和多项式来描述地形是常用的数学描述方法。规则格网、不规则格网、等高线、剖

面图等则是图像描述的常用方式。

数字地面模型

模型是用来表现其它事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变到我们能够理解

的形式的事物本体。建立模型可以有许多特定的目的，如预测、控制等。在这种情况下，

模型只需要具备足够重要的细节来满足即可。同时，模型也可以用来表现系统或现象的

最初状态，或者用来表现某些假定或预测的情况等。一般说来，模型可以分为三种不同

的层次，即概念模型、物质模型的数学模型。概念模型是基于个人的经验与知识在大脑

中形成的关于状况或对象的模型，概念模型往往也形成了模拟的初级阶段。然而，如果

事物非常复杂难于描述，则模拟也许只能停留在概念的形式上。物质模型通常是一个模

拟的模型，如用橡胶、塑料或泥土制成的地形模型等。数学模型一般是基于数字系统的

定量模型，根据问题的确定性和随机性数学模型又有函数模型和随机模型之分。采用数

学模型具有以下明显的优点：

1.理解现实世界和发现自然规律的工具；

2.提供了考虑所有可能性、评价选择性和排除不可能的机会；

3.帮助在其它领域推广或应用解决问题的结果；

4.帮助明了思路，集中精力关注问题重要的方面；

5.使问题的主要成分能被更好地观察，同时确保交流、减少模糊，并提供关于问题

一致看法的机会。

评价数学模型的标准：

精确性：模型的输出是正确的或是非常接近正确；

描述的现实性：基本正确的假设；

准确性：模型的预测是确定的数字、函数或几何图表等；

可靠性：对输入数据中的错误具有相对免疫力；

一般性：适用大多数情况；

成效性：结论有用，并可以启发或指导其它好的模型。

麻省理工学院教授米勒将计算机和摄影测量技术结合在一起，比较成功地解决了道

路工程的计算机辅助设计问题。

测绘学从地形测绘的角度来研究数字地面模型，一般仅把基本地形图中的地形要素、

特别是高程信息，作为数字地面模型的内容。测绘学家心目中的数字地面模型是新一代

的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而是通过储存在磁

介质中的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。其它非测

绘应用的课题，通常根据各自的具体需要，将某些地形的特性信息与地形信息结合在一

起，构成数字地面模型。20世纪60年代出现了地理信息系统，由于具有众多用户共享的

特点，它的数字地面模型中所包含的地面特性信息类型就更加丰富。一般可分为下列四

组：

1.地貌信息：高程、坡度、坡向、坡面形态及描述地表起伏情况的更为复杂的地貌

因子；

2.基本地物信息：水系、交通网、居民点和工矿企业及境界线；

3.主要的自然资源和环境信息：土壤、植被、地质、气候；

4.主要的社会经济信息：人口分布、工农业产值、国民收入。

1.2数字高程模型

数字高程模型的含义

从最一般的形式上看，数字地面模型包括平面和地形起伏两种数据，并且从其本身

导出的数据如坡度、坡向、可视性也包含其中。

Miller于1958年提出：数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、

Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM是地形表面简单的数

字表示。

数字地面模型更通用的定义是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列,

从数学的角度，可能用二维函数系统取值的有序集合来概括地表示数字地面模型的丰富

内容和多样形式。

地理空间实质是三维的，但人们往往在二维地理空间上描述并分析地面特性的空间

分布，如专题图大多是平面地图。数字地面模型是对某一种或多种地面特性空间分布的

数字描述，在迭加在二维地理空间上的一维或多维地面特性向量空间，是地理信息系统

空间数据库的某类实体或所有这些实体的总和。数字地面模型的本质共性是二维地理空

间定位和数字描述。

数字高程模型是数字地面模型中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离

散的数字表达，是表示区域D上的三维向量有限序列。

二.数字高程模型的特点

与传统的地形图相比，数字高程模型作为地表的一种数字表达形式有如下特点：

1.容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理后，产生多种比例

尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后，比例尺不易改变，

改变或绘制其它形式地形图则需要人工处理。

2.精度不会损失。常规地图随着时间的推移，图纸将会变形，失掉原有的精度。而

DEM采用数字媒介，因而能保持精度不变。另外，由常规的地图用人工的方法制作其它

种类的地图，精度不会受到损失。

3.容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序，劳动

强度大而且周期长，不利于地图的实时更新。而DEM由于是数字形式的，所以增加和改

变地形信息只需要将修改信息直接输入计算机，经软件处理后立即可产生实时化的各种

地形图。概括起来，数字高程模型具有以下显着特点：便于存储、更新、传播和计算机

自动处理；具有多比例尺特性；特别适合于各种定量分析与三维建模。

三.数字高程模型的分类

1.根据大小和覆盖范围分类：

①局部的DEMs(Local)：建立局部的模型往往源于这样的前提，即待模拟的区域非

常复杂，只能对一个局部的范围进行处理。

②全局的DEMs(Global)：全局性的模型一般包括大量的数据并覆盖一个很大的区域,

并且该区域通常具有简单、规则的地形特征。或者为了一些特殊的目的如侦察，只需要

使用地形表面最一般的信息。

③地区的DEMs(Regional)：界于局部和全局两种模型之间的情况。

2.根据模型的连续性分类

①不连续的DEMs(Discontinuous)：一个不连续的模型表面源于这样的考虑，每一

个观测点的高程都代表了其邻域范围内的值。基于这样的观点，任何待内插的点的高程

都可以利用最邻近的参考点近似。这时，一系列局部的表面被用来表示整个地形。

②连续的DEMs(Continuous)：与不连续的DEMs相反，连续的模型表面基于这样

的思想，即每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值，而表面的一阶导数可以是

连续的也可以是不连续的。但这里的定义还是限定于一阶导数不连续的情况，因为任何

一阶导数或更高阶导数连续的表面将被定义为光滑表面。

③光滑的DEMs(Smooth)：光滑DEMs指的是一阶导数或更高阶导数连续的表面，

通常是在区域或全局的尺度上实现。创建这种模型一般基于以下假设：模型表面不必经

过所有原始观测点，待构建的表面应该比原始观测数据所反映的变化要平滑得多。

四.数字高程模型的应用范畴

1.相关学科和技术

①基础理论与技术支持

计算机科学是数字高程模型产生和发展的最重要的基础之一，计算机科学的技术突破必将对数字

高程模型的技术理论体系产生深远的影响。数值逼近、计算几何、图论和数学形态学等数学分支的有

关理论和方法则奠定了数字高程模型的数学基础。各种数字技术如编码、数据压缩、数据结构和数据

库技术等则是数字高程模型数据的理论依据。地形的三维逼真显示技术，一直是计算机图形学的重要

研究内容。数字高程模型的可视表现更是依托于计算机图形的发展。

②测绘学

数字高程模型的原始数据采集主要依靠测绘学的支持。对不同的数据源，可分别借助摄影测量

与遥感（RS）、GPS、机助地图制图的图形数字化输入和编辑以及野外数字测图等技术，进行数字高

程模型原始数据的采集工作。特别是摄影测量领域，DEM已经成为主要的新产品形式和正射影像生

产的基础。DEM辅助遥感影像的处理，则可提高影像分类及解译的成功率。

③地理信息系统

地理信息系统（GeographicInformationSystem）出现于20世纪60年代，它是在计算机软硬

件支持下，对空间信息进行管理、分析、表示和应用的技术系统或系统实体。DEM作为地球空间框

架数据的基本内容和其它各种地理信息的载体，是各种地学分析的基础数据，自然也是GIS的基本内

容。特别是GIS中的三维可视化和虚拟现实更是离不开DEM。

2.应用

数字高程模型既然是地理空间定位的数字集合，因此凡牵涉到地理空间定位，在研究过程中又

依靠计算机系统支持的课题，一般都要建立数字高程模型。在这个角度看，建立数字地面模型是对地

面特性进行空间描述的一种数字方法途径，数字高程模型的应用可遍及整个地学领域。在测绘中可用

于绘制等高线、立体匹配片、立体地形模型及地图的修测。在各种工程中可用于体积和面积的计算、

种剖面图的绘制及线路的设计。军事上可用于导航、通讯、作战任务的计划等。在遥感中可用作为分

类的辅助数据。在环境与规则中可用于土地现状的分析、各种规划及洪水险情预报等。

随着各种相关技术的发展，数字高程模型经历了一个循序渐进的发展过程。20世纪50年代中

期到60年代初，多局限于土木水利工程和地图测绘中。DEM的建立都只是为了某种特定的应用，如

高速公路设计中的体积计算，遥感影像的几何纠正和正射影像生产等，这些DEM只能满足特定的行

业和专业部门的应用需求，未成为一种像地图那样的标准产品。从60年代中期开始，随着数据库和

环境遥感技术的迅速发展，一些发达国家在机助制图的基础上，逐步建立起国家范围和区域范围的地

理信息系统，DEM作为标准的基础地理信息系统产品开始大规模的生产。如加拿大环境部的“加拿

大地理信息系统（CGIS）”美国地质调查局的“地理信息检索和分析系统（GISAS）”。数字高程模型

开始作为数据库的实体，为地理信息系统进行空间分析和辅助决策提供充实而便于操作的数据基础，

同时与地理信息系统的结合也愈来愈紧密.近年来，随着空间数据基础设施的建设和“数字地球

（DigitalEarth）”战略的实施，更加快了DEM与地理信息系统、遥感等的一体化进程，为DEM的

应用开辟了更广阔的天地。

1.3数字测图概念

一、数字测图的基本思想

传统的地形测图（白纸测图）实质上是将测得的观测值（数值）用图解的方法转化为图形。这一

转化过程几乎都是在野外实现的，即使是原图的室内整饰一般也要在测区驻地完成，因此劳动强度较

大；再则，这个转化过程将使测得的数据所达到的精度大幅度降低。特别是在信息剧增，建设日新月

异的今天，一纸之图已难载诸多图形信息；变更、修改也极不方便，实在难以适应当前经济建设的需

要。

数字测图就是要实现丰富的地形信息和地理信息数字化和作业过程的自动化或半自动化。它希望

尽可能缩短野外测图时间，减轻野外劳动强度，而将大部分作业内容安排列室内去完成。与此同时，

将大量手工作业转化为电子计算机控制下的机械操作，这样不仅能减轻劳动强度，而且不会降低观测

精度。

数字测图的基本思想是将地面上的地形和地理要素（或称模拟量）转换为数字量，然后由电子计

算机对其进行处理，得到内容丰富的电子地图，需要时由图形输出设备（如显示器、绘图仪）输出地

形图或各种专题图图形。将模拟量转换为数字这一过程通常称为数据采集。目前数据采集方法主要有

野外地面数据采集法、航片数据采集法、原图数字化法。数字测图的基本思想与过程如图所示。数字

测图就是通过采集有关的绘图信息并及时记录在数据终端（或直接传输给便携机），然后在室内通过

数据接口将采集的数据传输给电子计算机，并由计算机对数据进行处理，再经过人机交互的屏幕编辑,

形成绘图数据文件。最后由计算机控制绘图仪自动绘制所需的地形图，最终由磁盘、磁带等贮存介质

保存电子地图。数字测图虽然生产成品仍然以提供图解地形图为主，但是它以数字形式保存着地形模

型及地理信息。

二、地图图形的描述

一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素，其中点是最基本的图形要素。这是因为一

组有序的点可连成线，而钱可以围成面。但要准确地表示地图图形上点、线、面的具体内容，还要借

助一些特殊符号、注记来表示。独立地物可以由定位点及其符号表示，线状地物、面状地物由各种线

划、符号或注记表示，等高线由高程值表达其意义。

测量的基本工作是测定点位。传统方法是用仪器测得点的三维坐标，或者测量水牛角、竖直角及

距离来确定点位，然后绘图员按坐标（或角度与距离）将点展绘到图纸上。跑尺员根据实际地形向绘

图员报告测的是什幺点（如房角点），这个（房角）点应该与哪个（房角）点连接等等，绘图员则当

场依据展绘的点位按图式符号将地物（房屋）描绘出来。就这样一点一点地测和绘，一幅地形图也就

生成了。

数字测图是经过计算机软件自动处理（自动计算、自动识别、自动连接、自动调用图式符号等），

自动绘出所测的地形图。因此，数字测图时必须采集绘图信息，它包括点的定位信息、连接信息和属

性信息。

定位信息亦称点位信息，是用仪器在外业测量中测得的，最终以x,Y,Z（H）表示的三维坐

标。点号在测图系统中是唯一的，根，据它可以提取点位坐标。“连接信息是指测点的连接关系，它

包括连接点号和连接线型，据此可将相关的点连接成一个地物。上述两种信息台称为图形信息，又称

为几何信息。以此可以绘制房屋、道路、河流、地类界、等高统等图形。

属性信息又称为非几何信息，包括定性信息和定量信息。属性的定性信息用来描述地图图形要素

的分类或对地图图形要素进行标名，一般用拟定的特征码（或称地形编码）和文字表示。有了特征码

就知道它是什幺点，对应的图式是什幺。属性的定量信息是说明地图要素的性质、特征或强度的，例

如面积、楼层、人口、产量、流速等，一般用数字表示。

进行数字测图时不仅要测定地形点的位置（坐标），还要知道是什幺点，是道路还是房屋，当场

记下

该测点的编码和连接信息，显示成图时，利用测图系统中的图式符号库，只要知道编码，就可以

从库中调出与该编码对应的图式符号成图。

三、地图图形的数据格式

地图图形要素按照数据获取和成图方法的不同，可区分为关量数据和珊格数据两种数据格式。矢

量数据是图形的离散点坐标（X,Y）的有序集合；栅格数据是图形像元值按矩阵形式的集合，对应

的图形表示法如图所示。由野外采集的数据、由解析测图仪获得的数据和手扶跟踪数字化仪采集的数

据是关量数据；由扫描仪和遥感获得的数据是柳格数据。据估计，一幅1：1000的一般密度的平

面图只有几千个点的坐标对，一幅1。工000O的地形图矢量数据多则可达几十万甚至上百万个的

坐标对。矢量数据量与比例尺、地物密度有关。而一幅地形图（50X50cm）的栅格数据，随栅格

单元（像元）的边长（一般＜0.02mm）而不同，通常达上亿个像元点。故一幅地图图形的栅格

数据量一般情况下比矢量数据量大得多。矢量数据结构是人们最熟悉的图形表达形式，从测定地形特

征点位置到线划地形图中各类地物的表示以及设计用图，都是利用矢量数据。计算机辅助设计（CA

D）、图形处理及网络分析，也都是利用矢量数据和矢量算法。因此数字测图通常采用矢量数极结构

和画矢量图。若采集的数据是柳梢数据，必须将其转换为矢量数据。再则由计算机控制输出的关量图

形不仅美观，而且更新方便，应用非常广泛。

四、数字测图需要解决的问题

归纳起来，数字测图所要解决的问题是：

①使采集的图形信息和属性信息为计算机识别。

②由计算机按照一定的要求对这些信息进行一系列的处理。

③将经过处理的数据和文字信息转换成图形，由屏幕输出或绘图仪输出各种所需的图形。

④按照一定的要求自动实现图形数据的应用问题。

能自动地给制地图图形是数字测图的首要任务，但这只是最基本的任务。数字测图还解决电子地

图应用问题，尤其要使数字测图成果满足地理信息系统（GIS）的需要。数字测图的最终目的是实

现测图与设计和管理一体化、自动化.

1.4数字测图系统

数字测图系统是以计算机为核心，在外连输入、输出设备硬件和软件的支持下，对地形空间数据

进行采集、输入、成图、处理、绘图、输出、管理的测绘系统。数字测图系统主要由数据输入、数据

处理和数据输出三部分组成，如图。

地形数据采集I—►I数据处理与成画—►I成果与图形输由

围绕这三部分，由于硬件配置、工作方式、数据输入方法。输出成果内容的不同，可产生多种数

字测图系统。接输入方法可区分为：原图数字化数字成图系统，航测数字成图系统，野外数字测图系

统，综合采样（集）数字测图系统；按硬件配置可区分为：全站仪配合电子手簿测图系统，电子平板

测图系统等。校输出成果内容可区分为：大比例尺数字测图系统，地形地籍测图系统，地下管线测图

系统，房地产测量管理系统，城市规划成图管理系统等等。不同的时期，不同的应用部门，如水利、

物探、石油等科研院校，也研制了众多的自动成图系统。

目前大多数数字化测图系统内容丰富，具有多种数据采集方法，具有多种功能和多种应用范围，

能输出多种图形和数据资料，其结构如图1—4。数字测图系统需有一系列硬件和软件组成。用于野

外采集数据的硬件设备有全站式或半站式电子速测仪；用于室内输入的设备有数字化仪、扫描仪、解

析测图仪等；电子手簿、PC卡用于记表数据：用于室内输出的设备主要有磁盘、显示器、打印机和

数控绘图仪等；便携机或微机是数字测图系统的硬件控制设备，既用于数据处理，又用于数据采集和

成果输出。最基本的软件设备有系统软件和应用软件。应用软件主要包括控制测量计算软件、数据采

集和传输软件、数据处理软件、图形编辑软件、等高线自动绘制软件、绘图散件及信息应用软件等。

在计算机自动化成图过程中，主要采用野外数据采集然后由计算机自动进行数据处

理，而随着计算机的袖珍化和软件功能的内外业一体化，内外业设备已没有明显的界限，

就一般而言，主要由以下几部分组成。

1.地面测量仪器

地面测量仪器是获取地面信息的基本设备，它包括电子速测仪（全站仪）、电子（或

光学）经纬仪、测距仪等。目前一些传输的机助成图系统都适用各种地面测量仪器进行采

集，如CASS系统设有速测仪、经纬仪加测距仪、视距、量距等各种采集模式，能充分的

利用现有的仪器设备。

2.电子计算机

电子计算机是进行数据采集、储存、处理的基本设备。对于机助成图一般包括两个

部分即外业数据采集的计算机和内业数据处理所用计算机。外业数据采集所用的计算机

要求计算机袖珍化，便于野外携带和使用，常用PCT500、PC-E500及便携机。内业处理

所用的计算机一般采用微型计算机，要求计算机有足够的贮存容量和运算速度。

3.图形输入设备

用于将地图几何图形转换为数据的专用设备称为图形输入设备。常用的图形输入设

备有数字化仪。数字化仪的类型按不同指标或性能有不同的分类，如：

①自动化程度分：手扶跟踪式、半自动跟踪式和自动扫描式；

②按数据格式分：矢量式和栅格式；

③按坐标系分：直角坐标式和极坐标；

④按数字化台面形状分：平台式和滚筒式。

目前通常指的数字化仪都是指手扶跟踪式直角坐标数字化仪，由于手扶跟踪数字化

仪操作简单、价格低，其图形输入的精度能够满足地图精度的要求，因此这一类型数字

化仪在机助成图中广泛使用。半自动跟踪数字化仪精度高、速度快，但价格昂贵，尚未

得到普及应用；自动扫描数字化仪（亦称扫描仪）虽然速度快，但由于其精度和矢量化等

问题，在精度要求较高的大比例尺成图方面，还有待进一步研究。

4.图形输出设备

实施制图数据到图形的设备称为图形输出设备，主要有打印机、图形显示器和自动

绘图机等。

打印机具有图形输出速度快的特点，虽然打印的图形不精致，但能为制图人员提供

概略的样图以供检查。

图形显示器通常把它归属于计算机设备，而不是一个单独的图形输出设备。

自动绘图仪的种类很多，功能各异，没有严格的分类标准。有喷墨式、激光式。

1.5数字测图的优点

大比例尺数字测图有力地冲击着传统的平板仪或经纬仪的白纸测图方法，大有取代白纸测图之势,

这是因为数字测图具有诸多的优点.

一.测图用图自动化

传统测图方式主要是手工作业，外业测量人工记录，人工绘制地形图，在图上人工量算所需要的

坐标、距离和面积等等。数字测图则使野外测量自动记录，自动解算，使内业数据自动处理，自动成

图，自动绘图，并向用图者提供可处理的数字地（形）图软盘，用户可自动提取图数信息。

二.图形数字化

用软盘保存的数字地（形）图，存储了图中具有特定含义的数字、文字、符号等各类数据信息，

可方便地传输、处理和供多用户共享。数字地图不仅可以自动提取点位坐标、两点距离、方位以及地

块面积等，还可以供工程、规、CAD（计算机辅助设计）使用和供GIS（地理信息系统）建库使

用。数字地图的管理，即节省空间，操作又十分方便。

三.点位精度高

传统的经纬仪配合小平板、半圆仪白纸测图，地物点平面位置的误差主要受解析图根的测定误差

和展绘误差、测定地物点的视距误差、方向误差、地形图上的地物点的刺点误差等影响，综合影响使

地物点平面位置的测定误差图上约为士0.5mm（1：1000比例尺），主要误差源为视距误差和刺点

误差。经纬仪视距高程法测定地形点高程时，即使在较平坦地区（0-6）,视距为150m。，地形点高

程测定误差也达土0.06m,而且随着倾斜角的增大，高程测定误差会急剧增加。

用全站仪采集数据，测定地物点的误差在450m内约为主22mm,测定地形点的高程误差在

450m内约为士21mm,若距离在30omm以内，则测定地物点误差约为全15mm,测定地形

点的高程误差约为士18mm。在数字测图中，野外采集的数据的精度毫无损失，也与图的比例尺天

关。数字测图的高精度为地籍测量、管网测量、房产测量、工程规划设计等工作提供了保证。

四.便于成果更新

数字测图的成果是以点的定位信息和属性信息存入计算机，当实地有变化时，只需输人变化信息

的坐标、代码，经过编辑处理，很快便可以得到更新的图，从而可以确保地面的可靠性和现势性，数

字测图可谓“一劳永逸二

五.避免因图纸伸缩带来的各种误差

表示在图纸上的地图信息随着时间的推移，会因图纸的变形而产生误差。数字测图的成果以数字

信息保存，避免了对图纸的依赖性。

六.能以各种形式输出成果

计算机与显示器、打印机联机时，可以显示或打印各种需.要的资料信息，如用打印机可打印数

据表格，当对绘图精度要求不高时，可用打印机打印图形。计算机与绘图议联机，可以绘制出各种比

例尺的地形图、专题图，以满足不同用户的需要。

七.方便成果的深加工利用.

数字测图分层存放，可使地面信息无限存放（这是模拟图无法比拟的优点），不受图面负载量的

限制，从而便于成果的深加工利用，拓宽测绘工作的服务面，开拓市场。比如CASS软件中共定义

26个层（用户还可根据需要定义新居），房屋、电力线、铁路、植被、道路、水系、地貌等均存于

不同的层中，通过关闭层、打开层等操作来提取相关信息，便可方便地得到所需的测区内各类专题图、

综合图，如路网图、电网图、管线图、地形图等。又如在数字地籍图的基础上，可以综合相关内容，

补充加工成不同用户所需要的城市规划用图、城市建设用图、房地产图以及各种管理用图和工程用图。

A.可作为GIS的重要信息源

地理信息系统（GIS）具有方便的空间信息查询检索功能、空间分析功能以及辅助决策功能,

这些功能在国民经济、办公自动化及人们日常生活中都有广泛的应用。然而，要建立一个GIS,花

在数据采集上的时间和精力约占整个工作的80%；GIS要发挥辅助决策的功能，需要现势性强的

地理信息资料。数字测图能提供现势性强的地理基础信息，经过一定的格式转换，其成果即可直接进

入GIS的数据库，并更新*IS的数据库。一个好的数字测图系统应该是*IS的一个子系统。

1.6数字测图的基本过程

数字测图的作业过程与使用的设备和软件、数据源及图形输出的目的有关。但不论是测绘地形图，

还是制作种类繁多的专题图、行业管理用图，只要是测绘数字图，都必须包括数据采集、数据处理和

图形输出三个基本阶段。

一、数据采集

地形图、航空航天遥感像片、图形数据或影像数据、统计资料、野外测量数据或地理调查资料等，

都可以作为数字测图的信息源。数据资料可以通过键盘或转储的方法输入计算机；图形和图像资料一

定要通过图数转换装置转换成计算机能够识别和处理的数据。

数据采集主要有如下几种方法：

①GPS法，即通过GPS接收机采集野外碎部点的信息数据；

②航测法，即通过航空摄影测量和遥感手段采集地形点的信息数据；

③数字化仪法，即通过数字化仪在已有地图上采集信息数据；

④大地测量仪器法，即通过全站仪、测距仪、经纬仪等大地测量仪器实现碎部点野外数据采集。

目前我国主要采用数字化仪法、航测法和大地测量仪器法采集数据。前两者主要是室内作业采集

数据，大地测量仪器法是野外采集数据。

1.野外数据采集

野外常规数据采集是工程测量中，尤其是工程中大比例尺测图获取数据信息的主要

方法。而采集数据的方法随着野外作业的方法和使用的仪器设备不同可以分为下面三种

形式。

①普通地形图测图方法

使用普通的测量仪器，例如经纬仪、平板仪和水准仪等，将外业观测成果人工记录

于手簿中，再进行内业数据的处理，然后输入到计算机内。

②使用测距经纬仪和电子手簿方法

用测距经纬仪进行外业观测距离，水平方向和天顶距等，用电子手簿在野外进行观

测数据的记录及必要的计算并将成果贮存。内业处理时再用电子手簿中的观测数据或经

处理后的成果输入计算机中。

③野外使用全站仪方法

用全站仪进行外业观测，测量数据自动存入仪器的数据终端，然后将数据终端通过

接口设备输入到计算机。采用这种方法则从外业观测到内业处理直至成果输出整个流程

实现自动化。

大比例尺地面数字测图与传统白纸测图相比，有如下避：

1.白纸测图通常是在外业直接成图，除在1：500的地形图上对主要建筑物轮廓点

注记外，其余碎部点坐标是不保留的。外业工作处观测数据外，地形图的现场绘制、清

绘占地形测量很重的比例。数字测图在外业是记录观测数据或计算的坐标。在记录中，

点的编号和特征码是不可缺少的信息，特征码的记录可在该测时输入记录器或在内业根

据草图输入。数字测图对于数据记录要有一定的格式，这种格式应被数字测图软件所识

别，能和数据库的建立统一起来。

2.数字测图中，电子手簿应具有测站点坐标计算功能，可以自由设站。同时测距仪

在几百米距离内测距精度较高，可达1厘米。因此，一般来说地图图根点的密度相对于

白纸测图的要求可减少。碎部测量时可较多采用自由设站的方法建立测站点。

3.碎部测量时不受图幅边界的限制，外业不再分幅作业，内业图形生成时由软件根

据图幅分幅表及坐标范围自动进行分幅和接边处理。

4.白纸测图是在图根加密后进行碎部测量。数字测图的碎部测量可在图根控制加密

后进行，也可和图根控制的观测同时进行，然后在内业计算图根点坐标后再进行碎部点

坐标计算。

5.数字测图由数控绘图机绘制地形图，所有的地形轮廓转点都要有坐标才能绘出地

物的轮廓点来。对必须表示的细部地貌也要按实测地貌点才能绘出。因此数字测图直接

测量地形点的数目比白纸测图要多。

2.原图数字化采集

不论从哪种比例尺的地形图上采集DEM数据，最基本的问题都是对地形图要素如等

高线进行数字化处理，如手扶跟踪数字化或者半自动扫描数字化，然后再用某种数据建

模方法内插DEM。而关于地形图要素的数字化处理特别是半自动扫描数字化技术已经很成

熟并已成为地图数字化的主流。

①手扶跟踪数字化

将地图平放在数字化仪的台面上，用一个带十字丝的游标，手扶跟踪等高线或其它

地物符号，按等时间间隔或等距离间隔的数据流模式记录平面坐标，或由人工按键控制

平面坐标的记录，高程则需由人工从键盘输入。这种方法的优点是所获取的向量形式的

数据在计算机中比较容易处理；缺点是速度慢、人工劳动强度大。

②扫描数字化或称屏幕数字化

利用平台式扫描仪或滚筒式扫描仪将地图扫描得到栅格形式的地图数据，即一组阵

列式排列的灰度数据（数字影像）。将栅格数据转换成矢量数据可以充分利用图像处理的

先进技术进行曲线自动跟踪和注记符号的自动识别等，因此效率很高。目前主要采用半

自动化跟踪的方法，即先由计算机自动跟踪和识别，当出现错误或计算机无法完成的时

候再进行人工干预，这样既可减轻人工劳动强度，又能使处理软件简单易实现。国内已

有许多优秀的半自动矢量软件如GeoScan等。数字化后的等高线数据通过一定的处理如

粗差的剔除、高程点的内插、高程特征的生成等便可产生最终的DEM数据。

3.航片数据采集

涉及DEM数据采集的摄影测量采样方法包括等高线法、规则格网点法、选择采样点、

渐进采样法、剖面法、混合采样法等，这些方法可以是人机交互的或自动化的。

①沿等高线采样

在地形复杂及陡峭地区，可采用沿等高线跟踪的方式进行数据采集，在平坦地区，

则不宜采用此方式。沿等高线采样可按等距离间隔记录数据或按等时间间隔记录数据。

采用等时间间隔记录数据时，由于等高线曲率大的地方跟踪的速度较慢，因而采集的点

较密集，而在曲线较平直的地方跟踪速度较快，采集的点较稀疏，故只要选择恰当的时

间间隔，所记录的数据就能很好地描述地形，又不会有太多的数据冗余。

②规则格网采样

确保采集的数据具有规则的格网形式。通过固定某一方向（如X方向），而在另一方

向（如Y方向）以等间隔移动测标，同时对每一点测量其高程值，便可获得规则格网数据。

在这样测量方法中，量测点在X或Y方向的移动由微处理器自动控制，不需要手工的操

作。这各方法非常适于自动或半自动的数据采集。

③剖面法

与规则格网法类似，它们之间的惟一区别是在格网中量测点在格网的两个方向上都

是均匀采集，而在剖面法中，只是在一个方向即剖面方向上均匀采样。在剖面法中，通

常情况下点以动态方式量测，而不像规则采样中以静态方式进行。因此从速度方面具有

较高的效率。但其精度将比以静态方式量测的规则格网点的精度低。另外这种方法固有

的缺点是如果要保持较小而且重要的地形特征，那就必须保证采样数据有较高的冗余度。

大多数情况下，剖面法并非主要为了采集DEM数据，而是正射影像的生产联系到一起的，

从这一方面来说，DEM数据更像剖面法的副产品，而不是主要产品。

④渐进采样

为了使采样分布合理，即平坦地区样点较少，地形复杂地区的样点较多，采用渐近

采样方法。此方法中，小区域的格网间距逐渐改变，而采样也由粗到精地逐渐进行。优

点：渐近采样能解决规则格网采样方法所固有的数据冗除。缺点：地表突变邻近区域内

的采样仍有较高的冗除度，有些相关特性在第一轮粗略采样中有可能丢失，并且不能在

其后的任一轮采样中恢复；跟踪路径太长，导致时间效率降低。

⑤选择性采样

为了准确反映地形，可根据地形特征进行选择性的采样，例如沿山脊线、山谷线、

断裂线以及离散特征点进行采集。这种方法的突出优点在于只需要少量的点便能使其所

代表的地面具有足够的可信度。缺点：因为它需要受到专业训练的观测者对立体模型进

行大量的内插，故并非高效的采样方法，实际上，没有一种自动采样程序是基于这种策

略的，因此这种方法并不常用。

⑥混合采样

混合采样是一种将选择采样与规则格网采样相结合或者是选择采样与渐近采样相结

合的采样方法。这种方法在地形突变处以选择采样的方式进行，然后这些特征线和另外

一些特征点如山顶点、谷底点等，被加入规则格网数据中。实践证明：使用混合采样能

解决很多在规则格网采样和渐近采样中遇到的问题。混合采样可建立附加地形特征的规

则矩形格网DEM,也可建立沿特征附加三角网混合形式的DEM,但显然其数据的存贮管理

与应用均较复杂。

⑦交互式采集

上述的①③⑤⑥等方法适用于利用解析测图仪或机助测图仪进行半自动的交互式数

据采集。特别是在数字摄影测量工作站中，混合采样的方法既能达到较高的作业效率，

又可取得较好的数据质量。这种方法首先使用计算机自动生成粗格网DEM,然后在立体模

型上加测地形特征线，在此基础上内插细格网DEMo

⑧自动采集

这也是数字摄影测量系统最主要的特征。自动采集方法按照像片上的规则格网利用

影像进行数据采集，若利用高程直接求解的影像匹配方法，也可按模型上的规则格网进

行数据采集。全数字化摄影测量系统在市场上已有成熟的产品。这种方法的优点：许多

操作是自动化的，用户不需要做太多的干预。缺点：在自动相关生成DEM时仍需要采集

地貌特征点线，才能保证DEM的高保真度。特别是在平坦地区、森林覆盖地区和房屋密

集的城区，仍需要相当多的人工干预和编辑工作，否则，DEM的精度将难以保证。

4.关于DEM采集的几点结论

1.对DEM的采集方法可以从性能、成本、时间、精度等方面进行评价。应当指出,

各种采集方法都有各自的优点和缺点，因此选择DEM采集的方法要从目的需求、精度要

求、设备条件、经费条件等方面考虑选择合适的采集方法。

获取方式DEM的精度速度成本更新程度应用范围

地面测量非常高(cm)耗时很高很困难小范围区域、特别的工程项目

大的工程项目、

摄影测量比较高(cm~m)比较快比较高周期性国家范围内的数据收集

国家范围乃至

立体遥感低很快低很容易全球范围内的数据收集

GPS比较高(cm~m)很快比较高容易小范围、特别的项目

手扶跟踪数比较低(图上精度比较耗

字化0.2~0.4mm)时低周期性国家范围内以及军事上的数据

地形图比较低(图上精度采集，中小比例尺地形图的数

屏幕数字化0.1~0.3mm)非常快比较低据采集

激光扫描

干涉雷达非常高(cm)非常高很快容易高分辨率、各种范围

2.摄影测量是DEM重要的数据源，采用解析测图仪或经数字化改造的精密立体测图

仪在使用摄影测量方法对DEM的采集中仍占有很重要的地位。由于交互式数字摄影测量

自动化程度较高，并可顾及地形特征，同时生成的DEM精度也较高，因此是进行数据库

更新的最有效的方式之一。

3.现在地形图是DEM的另一重要数据源，经过大量的实践证明，从等高线地形图生

产DEM的方法已经相当成熟，可以广泛用于生产。

4.使用全球定位系统GPS、激光扫描、干涉雷达等新型技术进行DEM数据采集是很

有发展前景的采集方式，不应当忽视。

5.不论从何种数据源获取DEM数据，在采集等高线或规则格网点的同时采集重要的

地形特征点线是保证DEM质量和提高作业效率的重要的措施。

6.利用基于不规则三角网TIN的方法进行数据建模和随机栅格转换，是快速可靠地

生产高精度格网DEM切实可行的方案。

二、数据处理

实际上，数字测图的全过程都是在进行数据处理，但这里讲的数据处理阶段是指在数据采集以后

到图形输出之前对图形数据的各种处理。数据处理主要包括数据传输、数据须处理、数据转换、数据

计算、图形生成、图形编辑与整饰、图形信息的管理与应用等。数据预处理包括坐标变换、各种数据

资料的匹配、图比例尺的统一、不同结构数据的转换等等。数据转换内容很多，如将野外采集到的带

简码的数据文件或无码数据文件转换为带绘图编码的数据文件，供自动绘图使用；将AutoCAD的图形

数据文件转换为GIS的交换文件。数据计算主要是针对地貌关系的。当数据输入到计算机后，为建

立数字地面模型绘制等高线，需要进行插值模型建立、插值计算、等高线光滑处理三个过程的工作。

在计算过程中，需要给计算机输入必要的数据，如插值等高距、光滑的拟会步距等。必要时需对插值

模型进行修改，其余的工作都由计算机自动完成。数据计算还包括对房屋类呈直角拐弯的地物进行误

差调整，消除非直角化误差等。

经过数据处理后，可产生平面图形数据文件和数字地面模型文件。要想得到一幅规范的地形图，

还要对数据处理后生成的“原始”图形进行修改、编辑、整理；还需要加上汉字注记、高程注记，并

填充各种面状地物符号：还要进行测区图形拼接、图形分幅和图廓整饰等。数据处理还包括对图形信

息的全息保存、管理、使用等。

数据处理是数字测图的关，键阶段。在数据处理时，既有对图形数据进行交互处理，也有批处理。

数字测图系统的优劣取决于数据处理的功能。

三、成果输出

经过数据处理以后，即可得到数字地图，也就是形成一个图形文件，由磁盘或磁带作永久性保存。

也可以将数字地图转换成地理信息系统所需要的图形格式，用于建立和更新GIS图形数据库。输出

图形是数字测图的主要目的，通过对层的控制，可以编制和输出各种专题地图.（包括平面图、地籍

图、地形图、管网围、带状图、规划图等等），以满足不同用户的需要•可采用矢量绘图仪、栅格绘

图仪、图形显示器、缩微系统等绘制或显示地形图图形。为了使用方便，往往需要用绘图仪或打印机

将图形或数据资料输出。在用绘图仪输出图形时，还可按层来控制线划的粗细或颜色，绘制美观、实

用的图形。如果以产生出版原图为目的，可采用带有光学绘图头或刻针（刀）的平台矢量绘图仪，它

们可以产生带有线划、符号、文字等高质量的地图图形。

1.7数字测图作业模式

由于软件设计者思路不同，使用的设备不同，数字测图有不同的作业模式。归纳而言，可区分为

两大作业模式，即数字测记模式（简称测记式）和电子平板测绘模式（简称电子平板）。数字测记模

式就是用全站仪（或普通测量仪器）在野外测量地形特征点的点位，用电子手簿（或PC卡）记录测

点的几何信息及其属性信息，或配合草图到室内将测量数据由电子手簿传输到计算机，经人机交互编

辑成图。测记式外业设备轻便，操作方便，野外作业时间短。由于是“盲式”作业，对于较复杂的地

形,通常要绘制草图。电子平板测绘模式就是全站仪十便携机十相应测图软件，实施外业测图的模式。

这种模式将便携机的屏幕模拟测板在野外直接测图，可及时发现并纠正测量错误，外业工作完成，图

也就出来了，实现了内外业一体化。

从实际作业来看，数字测图的作业模式是多种多样的。不同软件支配不同的作业模式，一种软件

可支配多种测图模式。由于用户的设备不同，要求不同，作业习惯不同，细分目前我国教宗潮图作必

德式大致有如下几种：

①全站仪十电子手簿测图模式；

②普通经纬仪十电子手簿测图模式；

③平板仪测图十数字化仪数字化测图模式；

④旧图数字化成图模式；

⑤测站电子平板测图模式：

③镜站遥控电子平板测图模式；

⑤航测像片量测成图模式。

各种作业模式的硬件连接方式和数据传输方式如图所示

第一种作业模式是测记式，为绝大部分软件所支持。该模式使用电子手簿自动记录观测数据，作

业自动化程度较高，可以较大地提高外业工作的效率。在采用这种作业模式时的主要问题是地物属性

和连接关系的采集。由于全站仪的采用，测站和镜站的距离可以拉得很远，因而测站上就很难看到所

测点的属性和与其它点的连接关系。属性和连接关系输入不正确，会给后期的图形编辑工作带来极大

的困难。解决的方法之一，是使用对讲机加强测站与立镜（尺）点之间的联系，以保证测点编码（简

码）输入的正确性。也可以为采集系统配置一个袖珍绘图仪（A3/A4）现场按坐标实时展点绘草

图。解决的方法之二，将属性和连接关系的采集移到镜站用手工草图来完成，测站电子手簿只记录定

位数据（坐标），在内业编辑时用“引导文件”导人属性和连接关系。这样，既保证了数据的可靠性

又大幅度地提高了外业工作的效率，可以说是一种较理想的作业模式。

第二种作业模式适合暂时还没有条件购买全站仪的用户，它采用手工键人观测数据到电子手簿,

其它与第一种作业模式相同。由于用手工键人数据，其数据可靠性和工作效率显然都存在一定的问题。

然而，由于它对仪器设备的要求较低，也有一些单位仍在采用。

第三种作业模式也几乎被所有的数字测图软件所支持。该模式的基本作法是先用平板测图方法测

出白纸图，可不清绘，然后在室内用数字化仪将白纸图转为数字地图。就我国的基本国情和目前测绘

行业的现状（设备条件、技术力量）而言，平板测图仍然被大部分测绘单位所钟爱，而某些工程项目

却又需要数字地图（例如用计算机作城市规划等），这时可采用这种折衷方式的作业模式。然而，这

种作业模式所得到的数字地图的精度较低，特别是数字地图用于地籍管理等精度要求较高的工作时，

精度问题就突出了。对于测绘数字地籍图，可以用第一种作业模式测量界址点，用平板仪测绘房屋、

道路等平面图（不清绘），再用数字化仪将平面图数字化装绘到界址点展点图（数字图）上，即可得

到实用的数字地籍图。

第四种作业模式是我国早期（80年代末、90年代初）的数字测图的主要作业模式。由于大多

数城市都有精度较高、现势性较好的地形图，要制作多功能的数字地图，这些地形图是很好的数据源。

1987~1997年主要用手扶跟踪数字化仪数字化旧图。近年来随着扫描矢量化软件的成熟，扫

描仪逐渐取代数字化仪数字化旧图。先用扫描仪扫描得到柳格图形，再用扫描矢量化软件将栅格图形

转换成矢量图形。这一扫描矢量化作业模式，不仅速度快，劳动强度小，而且精度几乎没有损失。

第五种作业模式即电子平板，它的基本思想是用计算机屏幕来模拟图板，用软件中内置的功能来

模拟铅笔、直线笔、曲线笔，完成曲线光滑・、符号绘制、线型生成等工作。具体作业时，将便携机移

至野外，现测现画，且也可不需要作业人员记忆输入数据编码。这种模式的突出优点是现场完成绝大

部分工作，因而不易漏测，在测图时观念上也不需大的改变。这种作业模式对设备要求较高，起码要

求每个作业小组配备一台档次较高的便携机，但在作业环境较差（如有风沙）的情况下，便携机容易

损坏。由于点位数据和连接关系都在测站采集，当测、镜站距离较远时，属性和连接关系的录入比较

困难。这种作业模式适合条件较好的测绘单位，用于房屋密集的城镇地区的测图工作。

第六种作业模式将现代化通讯手段与电子平板结合起来，从根本上改变了传统的测图作业概念。

该模式由持便携式电脑的作业员在跑点现场指挥立镜员跑点，并发出指令遥控驱动全站仪观测（自动

跟踪或人工照谁），观测结果通过无线传输到便携机，并在屏幕上自动展点。作业员根据展点即测即

绘，现场成图。由于由镜站指挥测站，能够“走到、看到、绘到”，不易漏测；能够同步地“测、量、

绘、注”，以提高成图质量。镜站遥控电子平板作业模式可形成单人测图系统，只要一名测绘员在镜

站立对中杆，遥控测站上带伺服马达的全站仪瞄准镜站反光镜，并将测站上测得的三维坐标用无线电

传输入电子平板仪并展点和注记高程，绘图员迅速实时地把展点的空间关系在电子平板仪上描述（表

示）出来。这种作业模式现已实现无编码作业，测绘准确，效率高，代表未来的野外测图发展方向。

但该测图模式由于需数据传输的通讯设备，需高档便携机及带伺服马达的全站仪（非单人测图时可用

一般的全站仪），设备较贵。

第七种作业模式的基本方法是：用解析测图仪或经过改造的立体坐标量测仪量测像片点的坐标，

并将量测结果传送到计算机，形成数字化测图软件能支持的数据文件。经验证明，这种作业模式能极

大地减少外业工作量，对于平坦地区的数字化测图显然是一种可行的方法。然而，由于受航测方法本

身的局限和精度方面的限制，这种作业模式对于大比例尺成图来说其应用范围会受到一定的限制。该

作业模式会逐渐被全数字摄影测量所取代。

1.8数字测图的发展与展望

数字测图首先是由机助地图制图（亦称自动化制图、机助制图）开始的。机助地图制图技术酝酿

于20世纪50年代。1950年第一台能显示简单图形的图形显示器作为美国麻省理工学院旋风1

号计算机的附件问世。1958年美国C。1mP公司将联机的数字记录仪发展为滚筒式绘图机，

Greber公司把数控机床发展成平台式绘图仪。50年代末，数控绘图仪首先在美国出现，于此

同时出现了第二、第三代电子计算机，从而促进了机助制图的研究和发展，很快就形成了一种“从图

上采集数据进行自动制图”的系统。1964年第一次在数控绘图仪上绘出了地图。1965-19

70年第一批计算机地图制图系统开始运行，用模拟手工制图的方法绘制了一些地图产品。1970

一1980年，在新技术条件下，对机助制图的理论和应用问题，如地图图形的数字表示和数学描述、

地图资料的数字化和数据处理方法、地图数据库、制图综合和图形输出等方面的问题进行了深入的研

究，许多国家建立了硬软件结合的交互式计算机地图制图系统，进一步推动了地理信息的发展。80

年代进入推广应用阶段，各种类型的地图数据库和地理信息系统相继建立起来，计算机地图制图，尤

其是机助专题地图制图得到了极大的发展和广泛的应用。70年代末和80年代初自动制图主要包括

数字化仪、扫描仪、计算机及显示系统四个部分，数字化仪数字化成图成为主要的自动成图方法。

20世纪5。年代末，航空摄影测量都是使用立体测图仪及机械连动坐标绘图仪，采用模拟法测

图原理，利用航测像对测绘出线划地形图。到60年代就有了解析测图仪，它是由精密立体坐标仪、

电子计算机和数控绘图仪3个主要部分组成，将模拟测图创新为解析测图，其成果依然是图解地形图。

威特（Wi1d）公司生成的BCZ、BC3,欧波同（OPton）公司的PZ、P3等都是后来

生产的先进的解析测图仪，我国也研制和生产了解析测图仪。后来在解析测图仪直接量测并自动解算

测图点坐标的基础上，再键人相关信息，经过人机交互的编辑工作，由计算机处理，便可生成数字地

形图。SD年代初，为了满足数字测

图的需要，我国在生产、使用解析测图仪的同时，对原有模拟立体测图仪和立体坐标量测仪，逐

渐地改装成数字测图仪。将量测的模拟信息经编码器转换为数字信息，由计算机接受并处理，最终输

出数字地形图。80年代末、90年代初，又出现了全数字摄影测量系统。我国武汉测绘科技大学张

祖勋教授主持研制出了具有世界先进水平的全数字摄影测量系统。全数字摄影测量系统大致作业过程:

将影像扫描数字化，利用立体观测系统观测立体模型（计算机视觉），利用系统提供的一系列进行量

测的软件一一扫描数据处理、测量数据管理、数字走向、立体显示、地物采集、自动提取（或交互采

集）DTM（数字地面模型）、自动生成正射影像等软件（其中利用了影像相关技术、核线影像匹配

技术）使量测过程自动化。全数字摄影测量系统在我国迅速推广和普及，目前已基本上取代了解析摄

影测量。

大比例尺地面数字测图，是20世纪70年代在轻小型、自动化、多功能的电子速测仪问世后，

在机助地图制图系统的基础上发展起来的。80年代全站型电子速测仪（电子速测仪十电子记录器，

简称全站仪）的迅猛发展，加速了数字测图的研究与应用。我国从8。年代初开始开展大比例尺数字

测图的研究与实践，有的偏重于城市大比例尺平面图的自动测绘；有的则着眼于城市及其郊区大比例

尺地形图的自动测绘；有的侧重于数据采集的编码研究；有的侧重于自动化仪器的开发。现已开发出

数十套从数据采集到图形编辑功能较完善的数字化测图系统。有人预测：在我国平板仪测图的时代将

要结束，数字化测图设计思想和作业方法，研制出一套既能适合各种地形地物，又简单易学，易于被

用户接受的数字化测图系统。这期间又有人提出了一些新的数字化测图方法，如野外数字装图法、“电

子平板”法、测算法、多种编码方案采集法等。开发的比较受用户欢迎的数字化测图系统主要有：南

方测绘仪器公司的“cASS南方内外业一体化成图系统”、武汉瑞得公司的“RDMS数字测图系

统”、清华山维公司的“EPSW电子平板测图系统”等。“八五”期间我国建立了四川、陕西、黑龙

江、北京、上海、广东、湖北等七个数字化测绘生产示范基地。其间在我国南方、沿海以及内陆部分

经济发达地区，已较普遍应用数字化测图手段测绘地形图、地籍图。从1997年后为数字测图技术

全面成熟阶段。数字测图系统已跳出“测图”框框，向测图与设计一体化、自动化和数据采集与数据

管理一体化、自动化发展，使数字测图系统将取代白纸测图。

我国开发大比例尺数字化测图系统研究和实验，主要经历了四个阶段。8