王超 雷成威 鄭偉

1 概論

工程測量學(xué)科是一門應(yīng)用學(xué)科,它是直接為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)服務(wù),緊密與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的學(xué)科,是測繪學(xué)中最活躍的一個分支學(xué)科。工程測量有著悠久的歷史,近20年來,隨著測繪科技的飛速發(fā)展,工程測量的技術(shù)面貌發(fā)生了深刻的變化,并取得很大的成就。有力地推動和促進(jìn)工程測量事業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展。

2 工程測量中的數(shù)字化技術(shù)

2.1 地圖數(shù)字化技術(shù)

在建立各種GIS系統(tǒng)時,對原有地圖進(jìn)行數(shù)字化處理,在建庫工作中占據(jù)了相當(dāng)大的工作量,各工程測繪部門都投入相當(dāng)大的人力和財力。對于已有紙制地圖,若其現(xiàn)勢性、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,針對大比例尺地形圖,大多數(shù)掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息,高效、便捷、保真的對地圖進(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繪是傳統(tǒng)工程測量的重要內(nèi)容,常規(guī)的成圖方法野外工作量大,作業(yè)艱苦,作業(yè)程序復(fù)雜,同時還有繁瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作,成圖周期長,產(chǎn)品單一,難以適應(yīng)社會飛速發(fā)展的需要。而數(shù)字化成圖技術(shù)具有精度高、勞動強(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。目前,數(shù)字化成圖技術(shù)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,其特點是精度高、數(shù)字化成圖的過程,減輕了作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度,使生產(chǎn)周期大大縮短,能及時滿足用戶的要求。

3 GPS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

20世紀(jì)80年代以來,隨著GPS定位技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展完善,使測繪定位技術(shù)發(fā)生了革命性的變革,為工程測量提供了嶄新的技術(shù)手段和方法。長期以來用測角、測距、測水準(zhǔn)為主體的常規(guī)地面定位技術(shù),正在逐步被以一次性確定三維坐標(biāo)的、高速度、高效率、高精度的GPS技術(shù)所代替,同時定位范圍已從陸地和近海擴(kuò)展到海洋和宇宙空間;定位方法已從靜態(tài)擴(kuò)展到動態(tài);定位服務(wù)領(lǐng)域已從導(dǎo)航和測繪領(lǐng)域擴(kuò)展到國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的廣闊領(lǐng)域。

在我國GPS定位技術(shù)的應(yīng)用已深入各個領(lǐng)域,國家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)的建立與改造已普遍地應(yīng)用GPS技術(shù),在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監(jiān)測、山體滑坡、地震的形變監(jiān)測、海島或海域測量等也已廣泛的使用GPS技術(shù)。隨著DGPS差分定位技術(shù)和RTK實時差分定位系統(tǒng)的發(fā)展和美國AS技術(shù)的解除,單點定位精度不斷提高,GPS技術(shù)在導(dǎo)航、運載工具實時監(jiān)控、石油物探點定位、地質(zhì)勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領(lǐng)域?qū)⒂袕V泛的應(yīng)用前景。

4 工程測量中的地理信息(GIS)技術(shù)

GIS是集計算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)、測繪遙感科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)等學(xué)科為一體的新興學(xué)科。已成為多學(xué)科集成并應(yīng)用于各領(lǐng)域的基礎(chǔ)平臺和地學(xué)空間信息顯示的基本手段與工具。其技術(shù)優(yōu)勢不僅在于它的集地理數(shù)據(jù)采集存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數(shù)據(jù)流程,還在于它的空間提示、預(yù)測預(yù)報和輔助決策功能。目前,GIS不僅發(fā)展成為一門較為成熟的技術(shù)科學(xué),而且已經(jīng)成為一門新興的產(chǎn)業(yè),在測繪、地質(zhì)礦產(chǎn)、農(nóng)林水利、氣象海洋、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃土地管理、區(qū)域開發(fā)與國防建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。采用GIS、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)外一體化測圖、掃描矢量化及全數(shù)字?jǐn)z影測量等技術(shù),為專業(yè)信息系統(tǒng)提供及時、準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)空間信息,以建立各類專業(yè)信息系統(tǒng),從而實現(xiàn)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化。

5 攝影測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

攝影測量技術(shù)已越來越廣泛地在城市和工程測繪領(lǐng)域中得以應(yīng)用,由于高質(zhì)量、高精度的攝影測量儀器的研制生產(chǎn),結(jié)合計算機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用,使得攝影測量能夠提供完全的、實時的三維空間信息。不僅不需要接觸物體,而且減少了外業(yè)工作量,具有測量高效、高精度,成果品種繁多等特點。在城市和工程大比例尺地形測繪、地籍測繪、公路、鐵路以及長距離通訊和電力選線、描述被測物體狀態(tài)、建筑物變形監(jiān)測、文物保護(hù)和醫(yī)學(xué)上異物定位中都起到了一般測量難以起到的作用,具有廣泛的應(yīng)用前景。由于全數(shù)字?jǐn)z影測量工作站的出現(xiàn),為攝影測量技術(shù)應(yīng)用提供了新的技術(shù)手段和方法,該技術(shù)已在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進(jìn)和應(yīng)用。

攝影測量可以提供數(shù)字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖成果,最大比例尺為1/500。采用的儀器除利用高精度的模擬測圖儀和解析測圖儀成圖方法外,還用立體坐標(biāo)測圖儀與微機(jī)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,經(jīng)微機(jī)數(shù)據(jù)處理輸入繪圖機(jī)自動繪圖。

6 工程測量中的遙感(RS)技術(shù)

遙感(RS)技術(shù)由于大面積的同步觀測、時效性、數(shù)據(jù)的綜合性和可比性及經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢,得到快速的普及,多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛(wèi)星將成為對地觀測獲取基礎(chǔ)地理信息的重要手段(見表1)。各種中、小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來獲取,為應(yīng)用于工程測量領(lǐng)域的城市基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。

7 工程測量中的3S集成技術(shù)

3S集成(GPS,GIS,RS)技術(shù)是指將上述三種對地觀測新技術(shù)及其他相關(guān)技術(shù)有機(jī)地集成在一起。這里所說的集成,是英文Integration的中譯文,是指一種有機(jī)的結(jié)合,在線的連接、實時的處理和系統(tǒng)的整體性。GPS,RS,GIS集成的方式可以在不同技術(shù)水平上實現(xiàn)。3S集成包括空基3S集成與地基3S集成?？栈?S集成:用空─地定位模式實現(xiàn)直接對地觀測,主要目的是在無地面控制點(或有少量地面控制點)的情況下,實現(xiàn)航空航天遙感信息的直接對地定位、偵察、制導(dǎo)、測量等。地基 3S集成:車載、艦載定位導(dǎo)航和對地面目標(biāo)的定位、跟蹤、測量等實時作業(yè)。3S技術(shù)為大型工程提供了最有效的數(shù)據(jù)及信息采集、分析處理、表達(dá)決策的工具。

表1 幾種高分辨率衛(wèi)星遙感影像主要特征

8 結(jié)語

工程測量科技進(jìn)步很大,發(fā)展很快,取得了顯著成績;但是發(fā)展還很不平衡,尚跟不上國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展和社會進(jìn)步的需要。擺在我們面前的任務(wù)是:大力促進(jìn)工程測量技術(shù)方法與手段的更新?lián)Q代,積極推動新技術(shù)的推廣與應(yīng)用,充分利用 GPS技術(shù)、GIS

技術(shù)、數(shù)字化測繪技術(shù)、攝影測量技術(shù)、RS技術(shù)、3S集成技術(shù)及地面測量先進(jìn)技術(shù)設(shè)備,把傳統(tǒng)的手工測量向電子化、數(shù)字化、自動化方向發(fā)展;同時加強(qiáng)相關(guān)學(xué)科的研究,不斷拓寬工程測量服務(wù)新領(lǐng)域,開創(chuàng)工程測量發(fā)展新局面。

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