测量新技术(3S)在工程测量中的运用及展望

2010-01-01李洪早

中国新技术新产品 2010年15期

李洪早

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局二总队，贵州六盘水 553001）

1 工程测量中的测绘新技术

1.1 数字化成图手段

大比例尺地形图和工程图的测绘是工程测量工作的重要内容,常规的成图方法的野外工作十分艰苦,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。上世纪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。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。

由于历史条件局限的原因,之前我们的地形图测绘成果基本上是以纸质资料保存的。因而,要对原有的纸质地形测绘资料进行数字化的编辑采用、建立数据库保存时,需要对原有纸质地形图进行数字化处理。纸质成果转为数字化成果,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:①硬件连接②分图形定向③数据采集④图形编辑⑤图形输出。扫描仪数字化仪的工作流程为:①原图扫描②图形纠正③图形定向④原图矢量化⑤图形编辑⑥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。

1.2 3S技术

1.2.1 全球卫星定位技术

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。随着GPS接收机的改进,广域差分技术、载波相位动态实时差分(RTK)技术的发展,加之美国SA(SelectiveAvalibility,选择可用性)技术的解除,使得GPS技术在导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域有了更为广泛的应用。

常规性GPS测量测量技术的迅猛发展给工程测量带来了革命性的变革,而采用实时动态定位的RTK(RealTimeKine-matics)技术更是是GPS发展的一个里程碑,RTK技术的出现,极大的提高了工程测量外业作业的效率。

RTK(RealTimeKinematics)测量是将GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测,将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上,再通过基准站电台发射出去;流动站在对卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时,也接收由基准站电台发射的信号,经解调得到基准站的载波相位观测量：流动站的接收机再利用OTF(求解整周模糊度)技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度,最后求出厘米级精度流动站的位置。它可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度、快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标,利用测图软件可以在野外一次生成电子地图,然后通过绘图仪、打印机等设备输出各种比例尺的图件或是直接将观测成果输入到地理信息系统的数据库中。因此,RTK近年来被广泛应用于图根控制测量,地籍、房地产测绘及施工放样等工作中。

1.2.2 GIS技术

GIS(地理信息系统)是集计算机科学、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。从20世纪60年代至今只有短短的40多年的时间,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料示的基本手段与工具。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,还在于它的空间提示、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、城市规划士地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用。采用电子平板测绘模式、内外一体化测图GlS数据库、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术,为专业信息系统提供及时、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。

1.2.3 RS技术

RS(RemoteSensing),即遥感技术。遥感技术包括传感器技术,信息传输技术,信息处理、提取和应用技术,目标信息特征的分析与测量技术等。RS技术具有大面积的同步观测、时效性强,数据的综合性和可比性及经济性具有教高的优势,得到快速的普及,多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取,为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。

1.2.4 3S集成技术

3S技术的结合,技术的结合,取长补短,是一个自然的发展趋取长补短,是一个自然的发展趋势,三者之间的相互作用行成了“一个大脑,两只眼睛”的框架,即GPS与RS为GlS提供区域信息及空间定位信息,而GlS进行相应的空间分析以便从GPS和RS提供的海量数据中提取有用的信息并进行综合集成,使之成为科学的决策依据。

随着GPS、GIS、RS技术近年的迅猛发展,尤其是“3S”集成技术的出现,使我国的工程测量的发展与应用迈上新的台阶。随着国家数字化测绘的进一步发展和3S技术在工程测量上的进一步应用,3S技术必将在工程测量领域得到更广泛的应用。

1.3 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。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,GPS技术在摄影测量中的应用使得摄影测量向自动化、数字化方向迈进。随着全数字摄影测量系统的应用,摄影测量产品已经从影像图等向4D产品转化(GIS数字高程模型DSQ,数字正射摄影图DLG,数字线划图DRG,数字栅格图),为建立各类专业的信息系统和基础地理信息平台提供了可靠的数据保证。

2 对工程测量发展的展望

我国国民经济持续快速增长,各项重大工程建设的蓬勃开展,为工程测量发展带来了严峻的挑战的同时也提供了良好的机遇。同时,伴随着测绘新技术的不断进步,现代工程测量必将朝着测量内外作业一体化,数据获取及处理自动化,测量过程控制和系统行为智能化,测量成果和产品数字化,测量信息管理可视化,信息共享和传播网络化的趋势发展,其发展特点可概括为精确、可靠、快速、简便、连续、动态、遥测、实时。