我全程见证了地图生成(关注·我在科技一线⑤)

原标题：我全程见证了地图生成(关注·我在科技一线⑤)

李兴中摄

　　手机导航地图、旅游地图、行政区划图、地震断裂带分布图……我们经常接触各类地图。这些图的雏形都是地形图。

　　此前我一直认为，地形图是拍出来的。但事实上，获取高分辨率航空航天影像，仅仅是地形图绘制工作的开始。

　　一张张航空影像是如何变成可供应用的地形图的？地形图又是如何变成我们平时使用的各类地图的？日前，我跟随测绘队员走进一线，近距离体验了一张地图生成的全过程。

　　30多名内业人员，一半人在“钉图钉”、一半人在“摇轮子”

　　前不久，我来到位于成都市的四川省第二测绘地理信息工程院（以下简称“二院”），成为测绘队的一名临时队员，参与四川省广元市新村规划建设项目中地形图的制作。

　　“一张完整的地形图，需要内外作业配合完成。”二院副院长文学虎先向我科普流程：无人机获得航空影像后，由外业人员在实地布设控制点；内业在此基础上通过专业软件和测绘技术，在整个区域计算出更多的内业控制点，利用全数字测图系统，立体采集水系、道路、居民地、地形等高线等地图要素，制作出底图；随后，外业人员拿着底图在实地开展精准调绘，对内业采集的各项要素进行现状核查和修改，得到一幅初步的作业成果……

　　复杂的工序和抽象的术语，让我听得云里雾里。

　　“不要急，跟一遍自然就懂了。”文副院长看出我的困惑。他先带我走进院地理信息处理中心，学习内业对航空影像的处理。

　　两间宽敞的玻璃房里，30多名内业人员正专注地坐在电脑前。右侧房间里的人们用鼠标快速点击着屏幕，左侧房间里的人们戴着立体眼镜，双手摇着轮子，画出一道道流畅的曲线。

　　“一半人在‘钉图钉’，一半人在‘摇轮子’。”文副院长打趣道。

　　“无人机获取航空影像后，一张张分块、散列的影像，就像一块块拼图。要变成一幅完整的图画，首先就需要找到相邻影像的同名点。”文副院长解释道，像钉图钉一样，被刺住的两点是地面的同一位置，这样千百张影像之间就有了联系。接下来是校正影像，目的是使影像和大地之间建立对应关系，获取该区域的精确地理坐标。外业人员早在实地中布设了若干坐标控制点，内业人员在影像上也找到这些点，使两点重合，影像就可以归位。“就像用图钉把画钉在墙上，扎满了图钉，图和墙自然会严丝合缝。”

　　一进入“摇轮子”的房间，技术员张芳就给我戴上了厚厚的立体眼镜。我定睛一看，屏幕上从隔壁传过来的航空影像突然立体起来，像沙盘一样高低起伏、层次立现。“只有恢复立体模型，才能采集等高线、水系、交通、管线、植被等要素。”

　　说话间，张芳左右手以不同频率摇着桌角的轮子，顷刻便勾勒出一条完整闭合的550米等高线。

　　“你怎么能够看出哪里是550米高呢？”我惊呆了。

　　她没有立刻回答，而是在数据栏中输入“550米”，鼠标光标变成了红色的光点。之后，她把红点移动到半山腰，问我：“红点是浮在影像上的吗？”

　　我点点头，见这红点像飘在半空中，并没有贴着地面。

　　她又把红点移动到山的另一侧，问我：“你能感觉到红点‘贴’着山边了吗？”

　　我用力睁大双眼看了半天，实话实说：“没有。”

　　但她却能看出来。原来，只有感觉到红点“贴着”而不是浮着、陷进去的时候，才说明找到了设定的高程。

　　“为什么我感觉不出来？”我有点失落。

　　“这是基本功，我是经过了5个月的培训，才培养出立体感的。”张芳说，找到所有红点“贴着”地面的轨迹，就是等高线的轨迹。

　　我迫不及待地上手，试图也勾勒出这道轨迹，却发现左右手很难配合协调，一时手忙脚乱，急得满头大汗。

　　“从清晨做到深夜，他们要心到眼到，眼到手到，真是脑力活加体力活。”看着内业人员熟练的动作，我打从心眼里佩服他们。

西南山林里有毒蛇和野兽，在可可西里无人区，还常常遇到野狼和棕熊

　　“钉图钉”加“摇轮子”，模糊的航空影像上，山体、植被、河流、房屋都有了清晰的边界和轮廓，生成了一张底图。

　　底图上有白色道路、蓝色河流和绿色植被，可白色道路是公路还是土路、绿色植被是松树还是柏树，还不清楚。

　　“这就是下一步外业需要解决的问题。内业是给影像图定位，外业则是给影像图定性。”文副院长说。

　　没想到“外业”同样不容易，上山的路就给了我一个“下马威”。

　　距离成都近300公里的广元市，山体陡峻，峡谷险深。第一天的目的地是朝天区蒲家乡罗圈岩村，坐落于大山深处。山路狭窄，仅容一辆车身进出。透过车窗看，山脚下的村落越来越小，远处蜿蜒的嘉陵江宛如一条青碧的绸带。由于昨夜下过暴雨，山路泥泞不堪，车轮一直打滑，向悬崖倾斜，吓得我大气都不敢出。

　　经过数小时的跋涉，前方终于出现了一座村庄，这就是罗圈岩村。

　　测绘队成员们统一穿着橙色荧光服，面容黝黑，操着一口浓郁的四川口音，对我非常热情友善。今天测绘队的任务是要绘制出罗圈岩村的地形图，供政府参考安置贫困农户。

　　项目负责人李德兵安排我跟技术员张君学调绘，即通过实地勘察，把底图上所有要素的属性调查清楚，比如房子结构、道路分类、植物品种等；然后再学测量，把底图上没有的要素通过测量补充进去。

　　“有些航空影像拍摄得早，新修房屋的数据，就要通过实地测量加到底图上。”李德兵解释道。

　　跟着张君师傅，我开始了山路攀爬，一手捧着底图，一边观察视线范围内的所有物体。经过种着水稻的水田，张师傅就手捧着底图在对应区域写上“水田”两个字；路过两层竹木结构的民宅，张师傅立刻写上“竹2”……在他的指导下，我辨认出了更多的地理要素。

　　为了询问地名，张师傅走进一户农家，看门的大狗凶猛地叫个不停。“搞测绘，就不要怕狗咬。”张师傅笑着说。

　　我这才明白：为什么这句话在测绘队中广为流传。

　　两个小时过去了，在毒辣阳光的炙烤下，浑身汗透的我脸颊刺痛、头晕目眩，双腿像灌了铅。张师傅却神情镇定，顾不得擦汗，继续认真地比对底图。

　　接近晌午，回到集合地，测绘队员们掏出干粮匆匆啃了几口，就又投入到未完成的工作中。

　　他们把全站仪架在了一座房屋前，并把竹竿状的棱镜插在房屋底座一角。“全站仪坐标是已知的，测量出全站仪到棱镜的距离及角度，根据公式就能推算出房屋的高度。”技术员杨磊向我演示了获取房屋坐标的方式。

　　“要测山的坐标，难道还要把仪器架到山上吗？”我问道。

　　“那当然”，高级工程师李兴中说，如果是测绘需要，即使是山民都没上去过的山，他们也要抓着草根和树枝爬上去。“扛着仪器爬野山是非常危险的事，曾有队员失联过，全队举着火把在深山里找了一夜。”

　　夕阳西下，完成了既定任务后，测绘队员们扛起仪器下山了。

　　夜晚是测绘队最欢乐的时刻。结束了繁重枯燥的工作，队员们聚在一起，吃着火锅聊天。随着气氛越来越热烈，白天不善言辞的人都打开了话匣子。

　　“外业辛苦吗？”我问道。

　　“苦是当然苦。”李德兵说，“西南山林里有毒蛇和野兽，处处险象环生。在可可西里无人区，还常常遇到野狼和棕熊。发生地震时，人人从灾区往外跑，我们却要往里冲。因为只有掌握地震带来的地形变化，才能更好地救灾。”

　　“身体苦没啥子，主要还是心里苦。”技术员李智接过话茬，气氛有点凝重。外业人员一年中11个月都在测区，根本没有办法照顾家庭。

　　“可是，没得办法嘛，你要把外业当旅游和锻炼，就很快乐。”李智笑着说。

　　“对头对头！”这群天性乐观、心胸宽广的四川汉子们纷纷附和，欢声笑语瞬间充满了整个房间。

　把复杂的地形图变成常见的行政区划图、旅游图等，还有很繁琐的后期工作

　　第二天一早，我来到测绘队员居住的地方，跟进后续工作。测绘人员要把昨天调绘和测量的劳动成果，一点不落地添加到内业提供的底图上。

　　推开门，一股潮气扑面而来，狭小老旧的旅馆房间里挤满了床，最大的空间留给了摆放计算机的两张桌子，张师傅和杨磊等队员正在用桌上的电脑绘图。

　　张师傅把底图摊开，低头看了一眼图上的一座房屋影像，上面还有他昨天写下的“砖”字，代表着这是座砖房。他从计算机系统里拖动出一个长方形，覆盖到底图的房屋影像上。

　　“这个工序要格外仔细。”张师傅指着屏幕说，“比如，长方形代表实际房屋面积，它却不能完全覆盖住图上的房子影像。因为影像拍的是房檐，房檐遮住了房角，但根据房角计算的房屋面积才是真实的。”

　　我听完恍然大悟：原来绘图要求这么精确，连屋檐遮挡引起的计算误差也不放过。

　　我留意到，师傅们的手都非常快，但又很耐心，总是一寸一寸地在底图上排查每一个角落。为了能够尽早交工，他们白天外业回来后，还常常加班到凌晨，完成这道工序。

　　最后，李德兵对全部修改过的底图进行把关检查，得到作业成品。至此，一张地形图就完成了。

　　但我的疑问又来了：公众看到的地图可不是这样子——从一张复杂专业的地形图到公众能够看懂的行政区划图、旅游图等，还要经历怎样的过程？

　　我又回到成都的二院总部寻找答案。

　　文副院长带我来到地图制图中心，一张张为人们熟悉的地图整齐地铺在桌子上。

　　“从地形图到地图，基本上可以分为三个步骤，去要素、加要素和重新美工。”李维庆副总工程师一边介绍，一边在电脑上打开了一张拥有全部基础地理信息数据的图。这张图很像我看到的地形图，就是密密麻麻全是数字和标记，根本看不清楚。

　　“老百姓并不需要所有的地理信息要素”，他告诉我，根据用户需求，内业人员把相关要素留在图中。“比如想制作一幅行政区划图，就利用系统把等高线和植被等要素去掉，留下主要的道路、河流、村庄等。”

　　“为什么还要加要素？”我问。

　　李维庆回答说，如果想制作一幅地震断裂带分布图，就要把地震部门的断裂带数据，和这里的基础地理信息数据叠加在一起。依此类推，可以制作出生态环境评价图、泥石流分布图等。

　　最后一步，是要对地图进行处理，把每个要素用老百姓能够看懂的方式表达出来。“比如铁路，就是按照人们能看懂的黑白界进行处理。”李维庆说，在色彩上，也要考虑重新配色以便达到整体美观。

　　我捧着手中的地图，回想3天的体验，心中很是感慨。从内业开始，经历外业，又回到内业，我弄清了地形图、地图的生成过程，更真切地了解了测绘人：胆大心细是这群人的特点，苦中作乐是这群人的心胸。

　　感谢他们一笔笔的勾勒和一步步的丈量！正因为测绘人艰苦细致的工作，我们才能走得更远。