對(duì)工程測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展探討 摘要：測(cè)工程技術(shù)的發(fā)展不斷地對(duì)工程測(cè)量提出新的要求,同時(shí),現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和測(cè)繪新技術(shù)的發(fā)展,給直接為經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的工程測(cè)量帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)和極好的機(jī)遇。測(cè)繪方式的多樣化和集成化、測(cè)繪過(guò)程的自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化、測(cè)繪成果的數(shù)字化和可視化是其最主要的特點(diǎn)。本文對(duì)當(dāng)前工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展與具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。
一、
控制測(cè)量技術(shù) GPS已成為建立平面控制網(wǎng)的一種常用手段�？梢哉f(shuō),
GPS技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是本世紀(jì)測(cè)繪領(lǐng)域最輝煌的成就之一。隨著差分
GPS定位技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,不僅是高等級(jí)的首級(jí)網(wǎng)和加密網(wǎng),就連圖根點(diǎn)和航空攝影測(cè)量像控點(diǎn)的測(cè)定也廣泛采用了
GPS。在許多地形測(cè)量項(xiàng)目中,光電測(cè)距導(dǎo)線早已成為一種最基本的控制測(cè)量方法。特別是當(dāng)使用全站儀時(shí),可以將低
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變送器|
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有紙記錄儀|
無(wú)紙記錄儀|
等級(jí)的圖根控制與細(xì)部地形測(cè)量同步進(jìn)行,從而提高總體作業(yè)效率。徠卡公司最新推出的全站儀與
GPS完美結(jié)合,是集成了
GPS功能的高性能全站儀(超站儀),無(wú)需控制點(diǎn)、長(zhǎng)導(dǎo)線和后方交會(huì)等工作,直接使用
GPS確定該點(diǎn)的三維坐標(biāo),然后就可以使用全站儀進(jìn)行測(cè)圖、放樣等工作。高程控制測(cè)量過(guò)去一直沿用幾何水準(zhǔn)測(cè)量的方法,這種方法耗時(shí)費(fèi)力,效率較低。本世紀(jì)六、七十年代以來(lái),隨著電磁波測(cè)距技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了電子測(cè)距三角高程測(cè)量,國(guó)內(nèi)外在這方面均做了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)論證工作,目前電子測(cè)距三角高程測(cè)量已可以代替三、四等水準(zhǔn)測(cè)量,大部分規(guī)范也已采納了這些成果。電子測(cè)距三角高程測(cè)量無(wú)疑是幾何水準(zhǔn)測(cè)量很好的補(bǔ)充手段。同時(shí),隨著
GPS在平面控制測(cè)量上日益廣泛的應(yīng)用,關(guān)于
GPS在高程控制測(cè)量領(lǐng)域的應(yīng)用研究也掀起了熱潮。
GPS擬合高程已可達(dá)到厘米級(jí)精度,許多單位已先后發(fā)表了相應(yīng)的生產(chǎn)或試驗(yàn)成果。
二、
工程測(cè)量中的測(cè)繪技術(shù) 2.1地圖數(shù)字化技術(shù)。在建立各種GIS系統(tǒng)時(shí)，對(duì)原有地圖進(jìn)行數(shù)字化處理，在建庫(kù)工作中占據(jù)了相當(dāng)大的工作量，各工程測(cè)繪部門(mén)都投人相當(dāng)大的人力和財(cái)力。對(duì)于已有紙制地圖，若其現(xiàn)勢(shì)性、精度和比例尺能滿足要求，就可以利用數(shù)字化儀將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)編輯、修補(bǔ)后生成相應(yīng)的數(shù)字地圖。當(dāng)前有手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化兩大類儀器，手扶跟蹤數(shù)字化儀工藝流程為硬件連接分圖形定向數(shù)據(jù)采集僵形編輯僵形輸出。掃描儀數(shù)字化儀的工作流程為原圖掃描僵形糾正僵形定向戶原圖矢量化僵形編輯僵形輸出。利用掃描矢量化技術(shù)進(jìn)行地圖數(shù)字化是提高數(shù)字化質(zhì)量與速度的必由之路，針對(duì)大比例尺地形圖，大多數(shù)掃描矢量化軟件能自動(dòng)提取多邊形信息，高效、便捷、保真的對(duì)地圖進(jìn)行數(shù)字化處理。
2.2數(shù)字化成圖手段。大比例尺地形圖和工程圖的測(cè)繪是工程測(cè)量的重要內(nèi)容，常規(guī)的成圖方法的野外工作艱苦，同時(shí)還有繁瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長(zhǎng)，產(chǎn)品單一，難以適應(yīng)飛速發(fā)展的城市建設(shè)的需要。20世紀(jì)90年代以來(lái)，數(shù)字化成圖技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。它具有精度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、更新方便、便于保存管理及應(yīng)用、易于發(fā)布等特點(diǎn)，目前有內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內(nèi)外業(yè)一體化是一種外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法，主要設(shè)備是全站儀、電子手簿等，其特點(diǎn)是精度高、內(nèi)外業(yè)分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。根據(jù)使用編碼或者是畫(huà)草圖來(lái)描述記錄連接關(guān)系和地圖實(shí)體的地理屬性，可以分為有碼和無(wú)碼作業(yè)。無(wú)碼作業(yè)比較方便、可靠，同時(shí)由于無(wú)碼作業(yè)采用草圖的方式，使得數(shù)據(jù)采集工作直觀，并且可以減輕測(cè)站觀測(cè)人員的壓力。
三、
地形圖測(cè)繪技術(shù) 大比例尺地形圖主要指的是1∶500~1∶10000比例尺的地形圖。傳統(tǒng)的地形圖一般均是指線劃圖,這里不僅指線劃圖,而且還包括另一種極具應(yīng)用潛力的圖種:影像圖(DEM、DOM、DTM等)。目前,數(shù)字地形圖(包括數(shù)字線劃圖、數(shù)字正射影像圖等)已取代傳統(tǒng)的模擬地形圖,成為地形測(cè)量的主要產(chǎn)品。
3.1全站儀野外數(shù)字測(cè)圖全站儀大比例尺數(shù)字測(cè)圖實(shí)現(xiàn)了從野外數(shù)據(jù)采集、處理到繪圖過(guò)程的自動(dòng)化和一體化。國(guó)內(nèi)已研制和開(kāi)發(fā)了許多各具特色的大比例尺野外成圖軟件,比較有代表性的包括清華山維公司的EPSW系統(tǒng)、南方測(cè)繪公司的CASS系統(tǒng)、廣州市駿凱電子科技有限公司的SCSG系統(tǒng)。這些系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)單位中得到比較廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)測(cè)繪界提出的“高端全站儀”,要求它不僅能適用于各種測(cè)量工作,而且還能用作“單人全站儀”,即只需一人便可進(jìn)行測(cè)圖作業(yè),而且在觀測(cè)點(diǎn)處作業(yè)。在這種情況下,為獲得高質(zhì)量的觀測(cè)成果,對(duì)儀器就要提出新的要求。
3.2攝影測(cè)量技術(shù)的發(fā)展及其在大比例尺地形圖中的應(yīng)用當(dāng)測(cè)繪的面積較大或測(cè)區(qū)條件困難時(shí),使用攝影測(cè)量技術(shù)(包括航空攝影測(cè)量和地面攝影測(cè)量)進(jìn)行地形測(cè)繪是一種常用的方法。最近若干年來(lái),攝影測(cè)量技術(shù)有了兩個(gè)重大突破,第一是數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)趨于成熟并實(shí)際投入應(yīng)用;第二是
GPS的出現(xiàn)使得攝影測(cè)量的外業(yè)控制變得簡(jiǎn)單。它們都使得攝影測(cè)量方法的經(jīng)濟(jì)性和效率大大提高,競(jìng)爭(zhēng)力和生命力進(jìn)一步加強(qiáng)。數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量也稱為軟拷貝攝影測(cè)量,它從根本上改變了攝影測(cè)量對(duì)價(jià)格昂貴、光機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的專門(mén)測(cè)圖儀器的依賴,是攝影測(cè)量領(lǐng)域的一次革命。基于微機(jī)的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)目前可以高效率、高質(zhì)量地完成自動(dòng)定向、空中三角測(cè)量、自動(dòng)數(shù)字地面模型生成、自動(dòng)正射影像圖制作和交互式數(shù)字測(cè)圖以及三維景觀模型采集等一系列作業(yè),精度與通常的解析測(cè)圖儀相當(dāng)。雖然現(xiàn)在的系統(tǒng)尚存在不少缺陷,但數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量已成為攝影測(cè)量的技術(shù)主流。其代表的產(chǎn)品有:武漢適普工程系統(tǒng)公司和中國(guó)測(cè)繪科學(xué)研究院的國(guó)產(chǎn)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)VirtuoZoNT和JX-4ADPW,這兩個(gè)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)都已有一定數(shù)量的用戶,前者還有一批國(guó)外用戶。應(yīng)用數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量,除了獲得數(shù)字線劃圖、三維景觀模型外,還可以方便地獲得數(shù)字地面模型(DTM)和數(shù)字正射影像圖(DOM)。
3.3高分辨率遙感技術(shù)在大比例尺測(cè)圖中的應(yīng)用遙感技術(shù)在資源與環(huán)境、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、小比例尺制圖等領(lǐng)域均有成功的應(yīng)用。但由于遙感圖像的分辨率較低,難以用于大比例尺制圖。廣州市駿凱電子科技有限公司近年來(lái),由于新型高分辨率衛(wèi)星遙感圖片的出現(xiàn),為城市或區(qū)域大比例尺制圖提供了一種新的數(shù)據(jù)源。IKONOS衛(wèi)星于1999年9月24日發(fā)射成功,是世界上第一顆提供高分辨率衛(wèi)星影像的商業(yè)遙感衛(wèi)星�？梢蕴峁┑孛娣直媛蔬_(dá)1m的IKONOS數(shù)字圖像,該圖像可以用于制作1∶10000比例尺的數(shù)字正射影像圖、數(shù)字地面模型和數(shù)字線劃圖。QuickBird是DigitalGlobel公司于2001年10月18日在美國(guó)發(fā)射成功的高分辨率商業(yè)遙感衛(wèi)星,QuickBird在地面的分辨率為0.61m,能夠滿足更專業(yè)、更廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的遙感用戶,為用戶提供更好、更快的遙感信息源服務(wù)。2007年9月18日,DigitalGlobel公司宣布在加州的范登堡空軍基地成功發(fā)射了一顆0.5m級(jí)分辨率的商業(yè)衛(wèi)星:WorldView-1,WorldView-1為當(dāng)今世界最具敏捷性的一顆商業(yè)衛(wèi)星,這是2007年波音航空公司為DigitalGlobel公司繼QuickBird后成功發(fā)射的第二顆商業(yè)衛(wèi)星,該圖像完全滿足制作1∶10000比例尺的數(shù)字正射影像圖、數(shù)字地面模型和數(shù)字線劃圖,也可望在1∶5000地形圖的修測(cè)中發(fā)揮積極的作用。
四、
結(jié)束語(yǔ) 全球定位系統(tǒng)(
GPS)、攝影測(cè)量與遙感(RS)、數(shù)字化測(cè)繪和激光雷達(dá)等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,使工程測(cè)量的手段、方法和理論產(chǎn)生了深刻的變化。工程測(cè)量的領(lǐng)域在進(jìn)一步擴(kuò)展,而且正朝著測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和數(shù)字化方向發(fā)展。
業(yè)務(wù)：