数字化测图的硬件环境

数字化测图系统（如图9．1）以计算机为核心，系统由计算机、全站仪、GPSRTK、电子手簿、打印机、绘图仪、数字化仪、扫描仪以及其他输入输出设备组成。全站仪采集的野外数据通过数据记录器（电子手簿、PC卡）输入到计算机或直接传输给计算机；数字化仪、扫描仪可以将现有的地图数字化后输入计算机，计算机处理后数据可以保存在磁盘、磁带或光盘上，也可以通过打印机或绘图仪输出纸质成果。

9．2．1　计算机

计算机的硬件主要包括中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备等几部分。输入设备包括键盘和鼠标等；输出设备包括显示器、打印机、绘图机。

9．2．2　全站仪

全站仪的优势在于它采集的全部数据能自动提供给记录卡、电子手簿到室内成图，也可以传输给电子平板，在现场自动成图，再经过一定的编辑即可由电子平板（或台式计算机）控制绘图仪出图。随着全站仪技术的不断发展，在全站仪上就可进行计算机操作，在现场自动成图。

全站仪与计算机的通信主要有两种方式：一是利用全站仪本身配置的PCMCIA卡（PC卡）。目前推出的全站仪多数设有PC卡接口，只要插入PC卡，全站仪所测得的数据就按规定格式保存到PC卡上，需要时就可将该卡取出，插入到带PC卡接口的计算机上进行数据传输；另一种是利用全站仪的输出接口，通过电缆传输数据。这种方式需要使用传输软件，在数据通信前，必须将全站仪和传输软件的数据通信参数设置一致，才能进行数据传输。主要的数据通信参数有波特率、通信口、数据位、停止位、奇偶校验等。

9．2．3　GPSRTK

GPSRTK（Real Time Kinematic）能够实时获得测站点在指定坐标系中的三维定位结果，且具有厘米级的定位精度。随着RTK技术的不断发展和价格越来越低的RTK系列化产品的不断出现，GPSRTK逐步在开阔地区取代全站仪进行数字化测图。用RTK测定点位不要求点间通视，仅需1～2人操作，便可完成测图工作，而且定位速度快，一般1～2 s就能测定一个点位，大大提高了测图的工作效率。

9．2．4　电子手簿

全站仪一般都有与之匹配的电子手簿，能以各自设计的格式记录、存储观测数据和其他信息并加以处理。电子手簿既可以通过标准接口与全站仪、测距仪和电子经纬仪连接，也可以与计算机进行数据传输。电子手簿通常可分为固有程序和可编程序两种类型。固有程序是指电子手簿中已由厂家提供了测量程序，用户只需要按自己的需要调用即可。在进行各种野外测量（如导线测量、后方交会、碎部测量、放样测量等）时，都按电子手簿事先编好的测量操作程序进行，就可得到点的坐标和高程。可编程序型电子手簿除了具有获取和存储观测值功能外，没有包含编制好的测量程序，而是提供计算机高级语言模块，用户可根据需要自行编制测量程序，在测量时选择调用。这种方式更为灵活，但要求用户具有一定的计算机编程能力。也有一些复合型电子手簿，既有固定程序，也可以自行编程。

目前，我国的电子手簿多数是以袖珍计算机（主要有PC—E500）或掌上电脑为依托进行开发。这些电子手簿容量大，功能全，价格低，符合我国的测量习惯，并采用汉字提示，使用灵活方便。但各厂家生产的专用电子手簿功能和操作方法有所不同，使用前必须仔细阅读使用说明书，才能掌握使用方法。

9．2．5　扫描数字化仪

图9．2　CCD阵列式扫描仪

扫描数字化仪简称扫描仪。扫描仪种类繁多，目前使用的扫描仪多数为CCD阵列（Charge Couple Device，电荷耦合传感器阵列）式扫描仪，如图9．2所示，主要由驱动滚筒、激光源和传感器阵列组成。其基本工作原理是用激光源经过光学系统照射原稿，使反射光反射到CCD阵列，CCD将光带转变为模拟电子信号，此信号又被变换器转变为数字电子信号。CCD感光阵列装置被分成数千个小单元，每个单元里积聚着一个小电荷，这个电荷会根据反射光落在单元里的多少而发生变化，在一个极短暂的时间内，以百万分之一秒的速度完成测量后，扫描仪从传感器阵列的每个单元里收集电荷，并将它们转换成数字信号。扫描仪把数据组织成扫描线，这些扫描线就再现了被CCD阵列捕获的那些数据。

扫描仪的技术指标主要是分辨率、扫描速度和工作幅面。一般扫描仪的光学分辨率为300～800 dpi，高的可以达1 200 dpi以上。扫描速度与扫描分辨率有关，扫描分辨率设定越高，扫描速度越慢。扫描仪的幅面一般为A4—A0。扫描仪扫描的图像为栅格数据，而数字地图通常使用矢量数据，因此，还要在计算机内对扫描的图像进行屏幕矢量化。由于在矢量化过程中，可以对屏幕上的图形局部任意放大，因此，可以获得较跟踪数字化更高的精度，作业效率也要高出2～3倍。因此，目前图形数字化通常采用扫描数字化的方法。

9．2．6　数控绘图仪

数控绘图仪简称绘图仪，它是数字化测图系统常用的输出设备。绘图仪可将计算机中绘制的数字地图绘在图纸上。绘图仪种类很多，按其工作原理可分为矢量绘图仪和栅格绘图仪。

1）矢量绘图仪

矢量绘图仪按其外型可分为平台式绘图仪和滚筒式绘图仪。平台绘图仪的一般形状如图9．3所示，由绘图平台、绘图笔架、导轨、滑轨（横梁）、驱动装置和控制电路组成。绘图平台通常水平放置，以静电吸附或真空吸附固定图纸。横梁沿X向导轨运动，而笔架沿Y方向在横梁的导轨上移动。横梁和笔架在控制系统的控制下，由各自的驱动电机驱动，在X，Y方向的移动产生矢量绘图。绘图笔在绘图时落下接触图纸，它的起落也由控制电路控制。平台式绘图仪速度较慢，但精度高。

图9．3　平台式绘图仪