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摘 要：本文论述了4D产品的产生及用途，着重给出了当今测绘技术中4D产品的生产现状以及对4D产品的质量控制。
Abstract: This article introduced the orgin and application of 4D production, depicted in detail the current production of 4D by survey technologies and the quality control of 4D.
关键词：4D产品 生产现状 数字测图
Key words: 4D production, Production status, Quality control
中图分类号：P231.5文献标识码：A文章编号：
本世纪50年代以来的信息革命中，传统测绘产业向地理信息产业转化。数字化测绘生产从最初的机助制图发展到现在的“3S”技术和“4D”产品，使数字化成为测绘生产的主要技术手段。数字化的生产力日益壮大，产品的种类和数量迅速增加，成果的应用越来越广泛，数字测绘产品的质量检查和质量控制工作也越来越重要。
1、 4D产品的种类和用途
目前的“4D”产品包括有：数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）、数字栅格地图（DRG）和数字线划地图（DLG）。这四种基本模式产品的组合，可以形成多种多样的复合产品。
“4D”产品的特点和用途如下：
（1）DEM
DEM是区域地形的数字表示，它由规则水平间隔处地面点的抽样高程矩阵组成。由于格网的规则性，其X、Y或B、L的交点坐标被省略，通过对应的Z值在矩阵中的行列号隐含表示。DEM数据通过一定的算法，能转换为等高线图、透视图、坡度图、断面图、晕渲图，以及与其他数字产品复合形成各种专题图产品；还可计算体积、空间距离、表面积等工程数据。
（2）DOM
DOM是利用扫描处理的数字化的航空像片或卫星遥感影像，经逐像元进行几何改正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像。它同时具有地图几何精度和影像特征。DOM具有精度高、信息丰富、直观真实等优点，可用作为背景控制信息，评价其他数据的精度、现势性和完善性；可从中提取自然资源和社会经济发展信息，或派生新的信息。
（3）DRG
DRG是现有模拟地形图的数字形式。它是由模拟地图经扫描、几何纠正及色彩归化后，形成在内容、几何精度和色彩等方面与地形图基本保持一致的栅格数据文件。本产品可作为背景，用于数据参照或修测其他与地理相关的信息，适用于DLG数据采集、评价和更新；也可与DOM、DEM等数据集成使用，派生新的可视信息，从而提取、更新地图要素；还可以绘制纸质地图，改变地图存储和印制的传统方式。
（4）DLG
DLG是地形图或专题图经扫描后，对一种或多种地图要素进行跟踪矢量化，再进行矢量纠正形成的一种矢量数据文件。其数据量小、便于分层，能快速生成专题地图。这种数据满足GIS进行各种空间分析要求，被视为带有智能的数据，可随机地进行数据选取和显示，与其他几种产品叠加，便于分析、决策。各种以矢量为基础的地图均可视为DLG。
2、4D产品生产
随着全数字摄影测量系统的普及，4D产品的生产着重体现在DEM生产与DLG产品的生产。有了DEM产品，可以利用已有的DEM生成DOM产品。下面着重介绍DLG的生产。
①数字测图系统
数字测图系统是以计算机为核心，连接测量仪器的输入输出设备，在硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、编辑、成图、输出、绘图、管理的测绘系统。数字测图系统的综合框图如图4-1所示。
用全站仪在测站进行数字化测图，称为地面数字测图。
由于用全站仪直接测定地物点和地形点的精度很高，所以，地面数字测图是几种数字测图方法中精度最高的一种，也是城市大比例尺地形图最主要的测图方法。
若测区已有地形图，则可利用数字化仪或扫描仪将其数字化，然后，再利用数字测图系统将其修测或更新，得到所需的数字地形图。
对于大面积的测图，通常可采用航测方法或数字摄影测量方法，通过解析立体测图仪或数字摄影测量系统得到数字地形图。
地面数字测图系统，其模式主要有两种，即数字测记法模式和电子平板模式。
数字测记法模式为野外测记，室内成图，即用全站仪测量，电子手簿记录，同时配以人工画草图和编码系统，到室内将野外测量数据从电子手簿直接传输到计算机中，再配以成图软件，根据编码系统以及参考草图编辑成图。使用的电子手簿可以是全站仪原配套的电子手簿，也可以是专门的记录手簿，或者直接利用全站仪具有的存储器和存储卡作为记录手簿。测记法成图的软件也有许多种。
电子平板模式为野外测绘，实时显示，现场编辑成图。所谓电子平板测量，即将全站仪与装有成图软件的便携机联机，在测站上全站仪实测地形点，计算机屏幕现场显示点位和图形，并可对其进行编辑，满足测图要求后，将测量和编辑数据存盘。这样，相当于在现场就得到一张平板仪测绘的地形图，因此，无需画草图，并可在现场将测得图形和实地相对照，如果有错误和遗漏，也能得到及时纠正。
②数字测图图形信息的采集和输入
各种数字测图系统必须首先获取图形信息，地形图的图形信息包括所有与成图有关的资料，如测量控制点资料、解析点坐标、各种地物的位置和符号、各种地貌的形状、各种注记等。对于图形信息，常用的采集和输入方式有以下几种：
1．地面测量仪器数据采集输入
应用全站仪或其他测量仪器在野外对成图信息直接进行采集。采集的数据载体为全站仪的存储器和存储卡，例如，全站仪SET2000即配备相应的存储器和存储卡；也可為电子手簿，如GRE3、GRE4等；或为各种袖珍计算机及便携机，如PCE-500等。采集的数据可通过接口电缆直接送入计算机中。
2．人机对话键盘输入
对于测量成果资料、文字注记资料等，可以通过人机对话方式由键盘输入计算机之中。
3．数字化仪输入
应用数字化仪对收集的已有地形图的图形资料进行数字化，也是图形信息获取的一个重要途径。数字化仪主要以矢量数据形式输入各类实体的图形数据，即只要输入实体的坐标。除矢量数据外，数字化仪与适当的程序配合也可在数字化仪选择的位置上输入文本和特殊符号。对原有地形图，可用点方式数字化的形式。点方式为选择最有利于表示图形特征的特征点逐点进行数字化。
4．扫描仪输入
对已经清绘过的地形图，可以利用扫描仪进行图形输入，由专门程序把扫描获得的栅格数据转换为矢量数据，以从中提取图形的点、线、面信息，然后再进行编辑处理。采用激光扫描仪扫描等高线地形图是最有效的方法，因为等高线地形图绘制精细，并且有许多闭合圈而没有交叉线，故用激光扫描仪扫描时，只要将激光束引导到等高线的起点，激光束会自动沿线移动，并记录坐标，碰到环线的起始点或单线的终点就自动停止，再进行下一条等高线的数字化。其最大优点是能很快地扫描完一条线，几乎是一瞬间就完成扫描。同时，扫描得到的数据直接变成符合比例尺要求的矢量数据。
5．航测仪器联机输入
利用大比例尺航摄相片，在航测仪器上建立地形立体模型，通过接口把航测仪器上量测所得的数据直接输入计算机；也可以利用数字摄影测量系统直接得到测区的数字影像，再经过计算机图像处理得到数字地形图及数字地面模型（DTM）。
6．由存储介质输入
对于已存入磁盘、磁带、光盘中的图形信息，可通过相应的读取设备进行读取，作为图形信息的一个来源。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
Abstract: This article introduced the orgin and application of 4D production, depicted in detail the current production of 4D by survey technologies and the quality control of 4D.
关键词：4D产品 生产现状 数字测图
Key words: 4D production, Production status, Quality control
中图分类号：P231.5文献标识码：A文章编号：
本世纪50年代以来的信息革命中，传统测绘产业向地理信息产业转化。数字化测绘生产从最初的机助制图发展到现在的“3S”技术和“4D”产品，使数字化成为测绘生产的主要技术手段。数字化的生产力日益壮大，产品的种类和数量迅速增加，成果的应用越来越广泛，数字测绘产品的质量检查和质量控制工作也越来越重要。
1、 4D产品的种类和用途
目前的“4D”产品包括有：数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）、数字栅格地图（DRG）和数字线划地图（DLG）。这四种基本模式产品的组合，可以形成多种多样的复合产品。
“4D”产品的特点和用途如下：
（1）DEM
DEM是区域地形的数字表示，它由规则水平间隔处地面点的抽样高程矩阵组成。由于格网的规则性，其X、Y或B、L的交点坐标被省略，通过对应的Z值在矩阵中的行列号隐含表示。DEM数据通过一定的算法，能转换为等高线图、透视图、坡度图、断面图、晕渲图，以及与其他数字产品复合形成各种专题图产品；还可计算体积、空间距离、表面积等工程数据。
（2）DOM
DOM是利用扫描处理的数字化的航空像片或卫星遥感影像，经逐像元进行几何改正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像。它同时具有地图几何精度和影像特征。DOM具有精度高、信息丰富、直观真实等优点，可用作为背景控制信息，评价其他数据的精度、现势性和完善性；可从中提取自然资源和社会经济发展信息，或派生新的信息。
（3）DRG
DRG是现有模拟地形图的数字形式。它是由模拟地图经扫描、几何纠正及色彩归化后，形成在内容、几何精度和色彩等方面与地形图基本保持一致的栅格数据文件。本产品可作为背景，用于数据参照或修测其他与地理相关的信息，适用于DLG数据采集、评价和更新；也可与DOM、DEM等数据集成使用，派生新的可视信息，从而提取、更新地图要素；还可以绘制纸质地图，改变地图存储和印制的传统方式。
（4）DLG
DLG是地形图或专题图经扫描后，对一种或多种地图要素进行跟踪矢量化，再进行矢量纠正形成的一种矢量数据文件。其数据量小、便于分层，能快速生成专题地图。这种数据满足GIS进行各种空间分析要求，被视为带有智能的数据，可随机地进行数据选取和显示，与其他几种产品叠加，便于分析、决策。各种以矢量为基础的地图均可视为DLG。
2、4D产品生产
随着全数字摄影测量系统的普及，4D产品的生产着重体现在DEM生产与DLG产品的生产。有了DEM产品，可以利用已有的DEM生成DOM产品。下面着重介绍DLG的生产。
①数字测图系统
数字测图系统是以计算机为核心，连接测量仪器的输入输出设备，在硬件和软件的支持下，对地形空间数据进行采集、输入、编辑、成图、输出、绘图、管理的测绘系统。数字测图系统的综合框图如图4-1所示。
用全站仪在测站进行数字化测图，称为地面数字测图。
由于用全站仪直接测定地物点和地形点的精度很高，所以，地面数字测图是几种数字测图方法中精度最高的一种，也是城市大比例尺地形图最主要的测图方法。
若测区已有地形图，则可利用数字化仪或扫描仪将其数字化，然后，再利用数字测图系统将其修测或更新，得到所需的数字地形图。
对于大面积的测图，通常可采用航测方法或数字摄影测量方法，通过解析立体测图仪或数字摄影测量系统得到数字地形图。
地面数字测图系统，其模式主要有两种，即数字测记法模式和电子平板模式。
数字测记法模式为野外测记，室内成图，即用全站仪测量，电子手簿记录，同时配以人工画草图和编码系统，到室内将野外测量数据从电子手簿直接传输到计算机中，再配以成图软件，根据编码系统以及参考草图编辑成图。使用的电子手簿可以是全站仪原配套的电子手簿，也可以是专门的记录手簿，或者直接利用全站仪具有的存储器和存储卡作为记录手簿。测记法成图的软件也有许多种。
电子平板模式为野外测绘，实时显示，现场编辑成图。所谓电子平板测量，即将全站仪与装有成图软件的便携机联机，在测站上全站仪实测地形点，计算机屏幕现场显示点位和图形，并可对其进行编辑，满足测图要求后，将测量和编辑数据存盘。这样，相当于在现场就得到一张平板仪测绘的地形图，因此，无需画草图，并可在现场将测得图形和实地相对照，如果有错误和遗漏，也能得到及时纠正。
②数字测图图形信息的采集和输入
各种数字测图系统必须首先获取图形信息，地形图的图形信息包括所有与成图有关的资料，如测量控制点资料、解析点坐标、各种地物的位置和符号、各种地貌的形状、各种注记等。对于图形信息，常用的采集和输入方式有以下几种：
1．地面测量仪器数据采集输入
应用全站仪或其他测量仪器在野外对成图信息直接进行采集。采集的数据载体为全站仪的存储器和存储卡，例如，全站仪SET2000即配备相应的存储器和存储卡；也可為电子手簿，如GRE3、GRE4等；或为各种袖珍计算机及便携机，如PCE-500等。采集的数据可通过接口电缆直接送入计算机中。
2．人机对话键盘输入
对于测量成果资料、文字注记资料等，可以通过人机对话方式由键盘输入计算机之中。
3．数字化仪输入
应用数字化仪对收集的已有地形图的图形资料进行数字化，也是图形信息获取的一个重要途径。数字化仪主要以矢量数据形式输入各类实体的图形数据，即只要输入实体的坐标。除矢量数据外，数字化仪与适当的程序配合也可在数字化仪选择的位置上输入文本和特殊符号。对原有地形图，可用点方式数字化的形式。点方式为选择最有利于表示图形特征的特征点逐点进行数字化。
4．扫描仪输入
对已经清绘过的地形图，可以利用扫描仪进行图形输入，由专门程序把扫描获得的栅格数据转换为矢量数据，以从中提取图形的点、线、面信息，然后再进行编辑处理。采用激光扫描仪扫描等高线地形图是最有效的方法，因为等高线地形图绘制精细，并且有许多闭合圈而没有交叉线，故用激光扫描仪扫描时，只要将激光束引导到等高线的起点，激光束会自动沿线移动，并记录坐标，碰到环线的起始点或单线的终点就自动停止，再进行下一条等高线的数字化。其最大优点是能很快地扫描完一条线，几乎是一瞬间就完成扫描。同时，扫描得到的数据直接变成符合比例尺要求的矢量数据。
5．航测仪器联机输入
利用大比例尺航摄相片，在航测仪器上建立地形立体模型，通过接口把航测仪器上量测所得的数据直接输入计算机；也可以利用数字摄影测量系统直接得到测区的数字影像，再经过计算机图像处理得到数字地形图及数字地面模型（DTM）。
6．由存储介质输入
对于已存入磁盘、磁带、光盘中的图形信息，可通过相应的读取设备进行读取，作为图形信息的一个来源。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。