测绘新技术在工程测量中的应用研究.doc
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1、摘 要 :伴随空间技术 、计算机技术 、电子学 、激光技术等相关学科的不断发展 ,工程测量在其定义 、服务领域 、测量设备 、技术手段等方面都发生了根本性的变化 。首先探讨了工程测量的发展变化 ,并阐述了数字化成图 、GPS 、GIS 、RS 及3 S 集成等测绘新技术在工程测量方面的应用 ,最后对工程测量的发展进行了展望 。关键词 :工程测量 ; GPS ; GIS ; RS ;发展1 概述工程测量学是一门历史悠久的学科 1 ,近些年来 ,随着科学技 术的进步和生产力的发展 ,各国兴建了许多规模大 、内容复杂 、精 度要求高的工程 ,例如拦河大坝 、大型联合企业 、跨江大桥 、超长隧道 、城
2、市地下铁路网 、数百米高的电视塔 、精度要求非常高的自动化工业设备和科学实验装备如高速导轨 、离子加速器 、射电望远 镜 、通讯卫星地面接收天线等 ,工程测量也得到了迅速的发展 。工程测量通常是指在工程建设的 勘测设计 、施工和管理阶 段中运用的各种测量理论 、方法和技术的总称 2 。传统工程测量 技术的服务领域包括建筑 、水利 、交通 、矿山等部门 ,其基本内容 有测图和放样两部分 。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工 程建设服务的概念 ,它不仅涉及工程的静态 、动态几何与物理量 测定 ,而且包括对测量结果的分析 ,甚至对物体发展变化的趋势 预报 。在这样的背景下 , 工程测量学将与新兴的
3、信息技术相结 合 ,由传统意义上的测量学发展成为了工程实用 的地学信息科学 ,新的地学信息科学将可 用于城市规划 、土地利用 、房地产经营 、环境保护 、交通规划等方面 。工程测量已经远远超出传统服 务范围 ,将逐步扩展到包括城建 、地质 、铁路 、交通 、房地产管理 、 水利电力 、能源 、航天和国防等各种工程建设部门 。2 测绘新技术在工程测量中的应用2 . 1 地图数字化技术在建立各种 GIS 系统时 ,对原有地图进行数字化处理 ,在建 库工作中占据了相当大的工作量 , 各工程测绘部 门都投入相当 大的人力和财力 。对于已有纸制地图 ,若其现势性 、精度和比例 尺能满足要求 ,就可以利用
4、数字化仪将其输入计算机 ,经编辑 、修补后生成相应的数字地图 。当前有手扶跟踪数字化和扫描矢量化两大类仪器 ,手扶跟踪数字化仪工艺流程为硬 件连接 图形 定向 数据采集 图形编辑 图形输出 。扫描仪数字化仪的工 作流程为原图扫锚 图形纠正 图形定向 原图矢量化 图形 编辑 图形输出 。利用扫描矢量化技术进行地图数字化是提高数字化质量与速 度的必由之路 ,针对大比例尺地形图 ,大多数扫描矢量化软件能自 动提取多边形信息 ,高效 、便捷 、保真的对地图进行数字化处理 。 目前市面上流行的有清华大学的 EPSCAN 扫描矢量化软件 、南方 测绘开发的 CASS 系列软件 、武汉瑞得测绘自动化公司研制
5、的矢 量化系统 RDSCAN 、武汉大学吉奥信息工程技术有限公司推出的GIS 软件 Geo star 中的 Geo scan 模块都取得了满意成果 。2 . 2 数字化成图技术大比例尺地形图和工程图的测绘是工程测量的重要内容 ,常 规的成图方法的野外工作艰苦 ,同时还有繁琐的内业数据处理和绘图工作 ,成图周期长 ,产品单一 ,难以适应飞速发展的城市建设的需要 。20 世纪 90 年代以来 ,数字化成图技术得到了迅速的发 展 。它具有精度高 、劳动强度小 、更新方便 、便于保存管理及应用 、 易于发布等特点 ,目前有内外业一体化和电子平板两种模式 。内外业一体化是一种外业数据采集方 法 , 主要
6、设备 是全站 仪 、电子手簿等 ,其特点是精度高 、内外业分工明确 、便于人员分 配 ,从而具有较高的成图效率 。根据使用编码或者是画草图来描 述记录连接关系和地图实体的地理属性 , 可以分为有码 和无码 作业 3 。无码作业比较方便 、可靠 ,同时由于无码作业采用草图 的方式 ,使得数据采集工作直观 ,并且可以减轻测站观测人员的 压力 。当然 ,若观测人员经验丰富且能熟练的使用相应的数字化成图系统的编码 ,也可采用有码方式 。内外业一体化 (有码作业)作业流程为外业数据采集 ( 有码) 数据通讯 编码转换 ( 内外 码) 图形生成 图形编辑 图形输出 。内外业一体化 ( 无码作 业) 作业流
7、程见图 1 。图 1 内外业一体化 ( 无码作业)当前的成图软件有南方测绘研制的内外业一体化地形地籍图成图系统 CA SS 、武汉瑞得测绘自动化公司研制的数字化测图系统 RDM S 、中国地质大学研发的 Map GIS 、清华山维的数字测图成图 系统 EPSW 、美国 Bentley 公司的 Micro Statio n 系统等 。电子平板与全站仪相结合 ,在野外采集数据无需编码 ,测量数据直接进入电子平板绘图 ,现场修改编辑显示 ,最后由绘图仪 输出成果 ,基本上将所有工作放在外业完成的数字化成图方法 , 其特点是电子平板在测站代替常规测图板 ,实现了数据采集 、数2006 年第 6 期覃祖
8、雄 ,丁孝兵 :测绘新技术在工程测量中的应用研究103据处理 、图形编辑现场同步完成 。该模式精度高 ,现场成图实现了直观的“所见即所测”, 从 而可靠性好 , 作业流程如图 2 所示 。 典型的成图软件有清华山维公司研制的 EPSW 电子测图系统 。如今的数字化成图技术已发展为掌上电脑 ( PDA) 现场采集 数据并成图 ,携带更方便 ,操作更简洁 ,并实现了数据采集 、更新 、 管理的一体化和自动化 。总之 ,数字化成图技术在城市测量及中小范围工程测量中有广泛应用 。机科学 、空间科学 、信息科学 、测绘遥感科学 、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴边缘学科5 。从 20 世纪 60 年
9、代至今只有短短的 四十多年的时间 ,但已经成为多学科集成并应用于各领域的基础平 台 ,成为地学空间信息分析的基本手段与工具 。其技术优势不光在 于它的集地理数据采集 、存储 、管理 、分析 、三维可视化显示与成果输 出于一体的数据流程 ,还在于它的空间分析 、预测预报和辅助决策功能 。目前 , GIS 不仅发展成为一门较为成熟的技术科学 ,而且已经成为一门新兴的产业 ,在测绘 、地质矿产 、农林水利 、气象海洋 、环境监 测 、城市规划 、土地管理 、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重 要的作用 ,采用 GIS、数据库 、内外一体化测图 、扫描矢量化及全数字 摄影测量等技术 ,为专业信息系统
10、提供及时 、准确 、标准化 、数字化的基础空间信息 ,以建立各类专业信息系统 ,从而实现管理的科学化 、标准化 、信息化 。2 . 5 数字摄影测量技术数字摄影测量是基于数字影像与摄影 测量的基本原理 , 应 用计算机技术 、数字影像处理 、影像匹配 、模式识别等多学科的理 论与方法 6 。航空摄影测量是大面积 、大比例尺地形测图 、地籍测量的重要手段与方法 ,可以提供数字的 、影像的 、线划的等多种形式的地图产品 。全数字摄影工作站的出现 ,加上 GPS 技术在图 2 电子平板2 . 3 GPS 定位技术GPS( Global Po sition System ,全球定位系统) 是美国从 2
11、0 世纪70 年代开始研制 ,历时 20 年 ,耗资 200 亿美元 ,于 1994 年全面建成 , 具有海 、陆 、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导 航与定位系统4 。随着 GPS 定位技术的不断改进 ,软 、硬件的不断完善 ,长期使用的测角 、测距 、测水准为主体的常规地面定位技术 ,正在逐步被一次性确定三维坐标的高速度 、高精度 、费用省 、操作简单 的 GPS 技术所代替 。GPS 接收机的改进 ,广域差分技术 、载波相位差分技术的发展 ,加之美国 SA (Selective Availability) 技术的解除 , 使 得 GPS 技术在导航 、运载工具实时监控 、
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- 关 键 词:
- 测绘 新技术 工程 测量 中的 应用 研究
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