機助測圖是指由計算機輔助進行的測圖。在攝影測量中，是在與計算機相連線的立體測圖儀上，人眼進行立體觀測，由計算機協助進行測圖的方法。
基本介紹
- 中文名：機助測圖
- 外文名：computer-aided mapping
- 含義：由計算機輔助進行的測圖
- 方法：人眼進行立體觀測
- 協助：計算機協助進行測圖
概況,原理,特點,基本過程,發展歷程,
概況
傳統的地形測量是用儀器在野外測量角度、距離、高差，做記錄，然後在室內做計算、處理，繪製地形圖等。由於地形測量的主要成果——地形圖是由測繪人員利用量角器、比例尺等工具模擬測量數據，按圖式符號展繪到白紙或聚酯薄膜上，所以又俗稱白紙測圖。這種測圖方法的實質是圖解法測圖，數字精度由於受刺點、繪圖、圖紙伸縮變形等因素的影響而大大降低，而且工序多、勞動強度大、質量管理難，更新極不方便，難以適應資訊時代經濟建設的需要。
隨著電子技術和計算機技術日新月異的發展及其在測繪領域的廣泛套用，20世紀80年代產生了電子速測儀、電子數據終端，並逐步構成了野外數據採集系統，將其與內、外業機助製圖系統結合，形成了一套從野外數據採集到內業製圖全過程的、實現數位化和自動化的測量製圖系統，人們通常稱之為數位化測圖（簡稱數字測圖）或機助成圖。廣義的數字測圖包括利用全站儀或其他測量儀器進行野外數位化測圖，利用手扶跟蹤數位化儀或掃描數位化儀將紙質地形圖數位化，利用航攝、遙感像片進行數位化測圖等技術。實際工作中，數位化測圖主要指野外實地測量，即地面數字測圖，也稱野外數位化測圖。
原理
機助測圖是以計算機及其軟體為核心在外接輸入/輸出設備的支持下，對地形空間數據進行採集、輸入、成圖、繪圖、輸出的一項技術。其基本原理是將採集的各種有關的地物和地貌信息轉化為數字形式，通過數據接口傳輸給計算機進行處理，得到內容豐富的電子地圖，需要時由電子計算機的圖形輸出設備（如顯示器、繪圖儀）繪出地形圖或各種專題地圖。
特點
作為一種全解析機助測圖技術，與圖解法測圖相比，機助測圖以其特有的高自動化、全數位化、高精度的顯著優勢而具有廣闊的發展前景。目前許多測繪部門已經形成了機助測圖的規模生產，作為反映測繪技術現代化水平的標誌之一，機助測圖技術將逐步取代人工模擬測圖，成為地形測圖的主流。機助測圖技術主要具有以下幾個特點。
（1）點位精度高
機助測圖的數據作為電子信息可自動記錄、存儲、傳輸、處理和成圖。在此過程中，原始測量數據的精度毫無損失，從而可以獲得高精度（與儀器測量同精度）的測量成果。數字地形圖最好地體現了外業測量的高精度，也最好地體現了儀器發展更新、精度提高等高科技進步的價值。
（2）測圖過程自動化
機助測圖野外測量數據自動記錄，自動解算處理，自動成圖、繪圖，整個過程實現了測量工作的內、外業一體化和自動化。因而機助測圖具有自動化程度高，勞動強度小，錯誤幾率小，繪製的地形圖精確、美觀、規範等優點。
（3）圖形數位化
機助測圖的成果以數字信息保存，能夠使測圖用圖的精度保持一致，精度毫無損失，避免了對圖紙的依賴性，便於遠距離傳輸、處理和多用戶共享。
（4）便於成果更新
機助測圖的成果以點的定位信息和屬性信息存入計算機，當實地有變化時，只需輸入變化信息的坐標、編碼，經過數據處理即能方便地進行數據更新和修改，從而始終保持圖面整體的可靠性和現勢性（現勢性是指地圖提供的地理空間信息要儘可能地反映當前最新的情況）。
（5）成果套用靈活
數字信息分層存放，不受圖面負載量的限制，通過圖層操作可以方便地繪製各種比例尺的專題圖和綜合圖，便於測量成果的深加工利用，從而拓寬測繪工作的服務面。
（6）可作為GIS的重要信息源
地理信息系統具有方便的空間信息查詢檢索功能、空間分析功能以及輔助決策功能。GIS要發揮輔助決策的功能，需要現勢性強的地理信息資料。數字測圖能提供現勢性強地理基礎信息，及時更新GIS的資料庫。
基本過程
機助測圖系統是以計算機為核心，在外連輸入/輸出設備硬體和軟體的支持下，對地形空間數據進行採集、輸入、編輯、成圖、輸出和管理的測繪系統。機助測圖系統主要由數據採集、數據處理和數據輸出三部分組成。
機助測圖基本過程
機助測圖基本過程數據採集
各種機助測圖系統必須首先獲取測區野外圖形信息，地形圖的圖形信息包括所有與成圖有關的各種資料，如測量控制點資料、解析點（地形點）坐標、各種地物的幾何位置和符號，各種地貌的形狀以及相應的各類註記等，在機助測圖中獲取這些信息的工作稱為數據採集。
機助測圖是經過計算機軟體自動處理（自動計算、自動識別、自動連線、自動調用圖式符號等），自動繪出所測的地形圖。進行機助測圖時不僅要測定地形點的位置，還要知道是什麼點，當場記下該測點的編碼和連線信息，顯示成圖。利用測圖系統中的圖式符號庫，只要知道編碼，就可以從庫中調出與該編碼對應的圖式符號成圖。因此，機助測圖時必須採集繪圖信息，它包括點的定位信息、連線信息和屬性信息。
數據處理
機助測圖的全過程都是在進行數據處理，這裡所講的數據處理主要是指在數據採集以到圖形輸出之前對圖形數據的各種處理。數據處理主要包括數據傳輸、數據預處理、數據轉換、數據計算、圖形生成、圖形編輯與整飾、圖形信息的管理與套用等。
數據預處理包括坐標變換、各種數據資料的匹配、圖比例尺的統一、不同結構數據的轉換等。數據轉換的內容很多，如將碎部點記錄數據（距離、水平角、豎直角等）檔案轉換為坐標數據檔案；將簡碼的數據檔案或無碼數據檔案轉換為帶繪圖編碼的數據檔案，供計算機繪圖使用。數據計算主要是針對地貌關係的。當數據輸入計算機後，為建立數字地面模型繪製等高線，需要進行插值模型建立、插值計算、等高線光滑處理三個過程的工作。數據計算還包括對房屋類呈直角拐彎的地物進行誤差調整，消除非直角化誤差等。
圖形生成是在地圖符號的支持下利用所採集的地形數據生成圖形數據檔案的過程。
要想得到一幅規範的地形圖，還要對數據處理後生成的“原始”圖形，利用機助測圖系統提供的各種編輯功能進行修改、編輯、整理；還需要加上漢字註記、高程註記，並填充各種面狀地物符號等，即圖形處理。除此之外，圖形處理還包括測區圖形拼接，圖廓整飾，圖形信息保存、管理、套用等。圖形裁剪是保留給定區域內的圖形而除掉區域外的圖形的一種處理方法，主要用於圖形分幅。
數據處理是機助測圖的關鍵階段。機助測圖系統的優劣取決於數據處理的功能。在數據處理時，既有對圖形數據的互動處理，也有批處理。
數據輸出
輸出圖形是機助測圖的主要目的，通過對層的控制，可以編制和輸出各種專題地圖（包括平面圖、地籍圖、地形圖、管網圖、帶狀圖、規劃圖等），以滿足不同用戶的需要。可採用矢量繪圖儀、柵格繪圖儀、圖形顯示器、縮微系統等繪製或顯示地形圖圖形。為了使用方便，往往需要用繪圖儀或印表機將圖形或數據資料輸出。在用繪圖儀輸出圖形時，還可按層來控制線劃的粗細或顏色。
發展歷程
數位化成圖是由製圖自動化開始的。20世紀50年代美國國防製圖局開始研究製圖自動化問題，這一研究同時推動了製圖自動化配套設備的研製與開發。20世紀70年代，製圖自動化已形成規模生產，美國、加拿大及歐洲各國都建立了自動製圖系統。當時的自動製圖主要包括數位化儀、掃瞄器、計算機及顯示系統四個部分，數位化儀數位化成圖成為主要的自動成圖方法。當一幅地形圖數位化完畢後，由繪圖儀在透明塑膠片上回放出地圖，並與原始地圖疊置以檢查、修正錯誤。
20世紀80年代，攝影測量經歷模擬法、解析法發展為數字攝影測量。數字攝影測把攝影所獲得的影像進行數位化得到數位化影像，利用計算機視覺原理藉助立體觀測系觀測立體模型，利用系統提供的掃描數據處理、測量數據管理、數字定向、立體顯示、地物採集等軟體實現量測過程自動化，從而提供數字地形圖或專題圖、數字地面模型等各種數位化產品。
大比例尺地面機助測圖，是20世紀70年代在輕小型、自動化、多功能的電子速測儀問世後，在機助地圖製圖系統的基礎上發展起來的。20世紀80年代全站型電子速測儀的迅猛發展，加速了機助測圖的研究與套用。目前，機助測圖技術在國內已趨成熟，它已作為主要的成圖方法取代了傳統的圖解法測圖。其發展過程大體上可分為兩個階段。
第一階段：主要利用全站儀採集數據，電子手簿記錄，同時人工繪製標註測點點號的草圖，到室內將測量數據直接由記錄器傳輸到計算機，再由人工按草圖編輯圖形檔案，並輸入計算機自動成圖，經人機互動編輯修改，最終生成數字地形圖，並由繪圖儀繪製地形圖。
第二階段：仍採用野外測記模式，但成圖軟體有了實質性的進展。一是開發了智慧型化的外業數據採集軟體；二是計算機成圖軟體能直接對接收的地形信息數據進行處理。
20世紀90年代，RTK實時動態定位技術（載波相位差分技術）出現，能夠實時提供測點在指定坐標系的三維坐標成果，定位精度高。隨著RTK技術的不斷發展和系列化產品的不斷出現，GPS數字測量系統在開闊地區將成為地面機助測圖的主要方法。
