地形测量和测绘技术自动化技术研究

朱映

江苏省基础地理信息中心 江苏 南京 210000

引言

地形测量学主要研究地形图测绘与测量工作的应用型学科，能够为开采矿区、城市建设、工程开展提供地形图，以满足规划、决策需求，具有较强综合性，需保证地形测量的精度。特别是“十三五”规划中，基础测绘对于快速更新、全域更新数据与动态管理提出了新的要求，应当积极采取测绘自动化技术，优化测绘生产作业流程，从而满足地区海量基础测绘数据要求。

1 地形测量概述

地形测绘目的是了解地表大小、形状等特性，以此为基础的测量结果通过加工可制作为地形图。在地形测量中，可将其分为控制测量与碎步测量两种方式，前者以高程、平面控制点为依据，后者以地形地物为测量对象。测量过程中，两种方式的前提均为全面测定地面，设定好高程点与平面位置，立足于数据整合开展综合处理，按照特定绘制方法将数据比例缩小，标注于地形图中[1]。现阶段，多个行业发展中均采取此类地形资料，社会价值较高，采集数据作为其中的重要环节，原始资料对于测量准确性具有直接影响。因此，应当采取现金测量技术，实现自动化测绘，保证绘制地形图工作顺利开展。

2 地形测量中测绘自动化技术应用意义

2.1 保证数据精准

传统地形测量技术中，通常采取人工测量的方式，应用设备有限，加上设备精确度有限，难以获得准确地性数据，需确保人员操作技术不会产生差错，也避免受到天气、环境等因素影响。而在现代社会发展下，各种高新技术的涌现，推动测绘也逐渐向自动化方向发展，应用诸多精准测量设备与先进科学技术，能够通过系统管控的方式优化测量流程，最大程度避免外界与人为误差的干扰，可提高地形测量准确性。

2.2 简化地形测量

在传统测量地形中，通常投入较多人力、物力与财力支持，现场安装测量工具开展测绘，操作流程较为繁复，处理数据难度较，降低了工作效益。而引入现代测绘自动化技术，人员仅需室内操作电子设备，即可避免人员深入现场勘查，有效保障了人员生命财产安全的同时，系统还能够针对性处理数据，分析与输出结果，提高工作效益，减少测绘成本。

2.3 保障测量安全

我国由于幅员辽阔，各地区地形地貌有所不同，以往为获得更为准确的地形信息，通常需要派遣诸多测量人员开展实地测量，很多情况即便面对复杂的地形地矿，也要采集数据，难以保障人员安全。通过应用测绘自动化技术，可改善该情况，提高工作安全性的基础上，减少了人员工作量，系统能够自动分析、筛选与处理数据，人员做好把关即可，改善了传统测量局限性，整体地形测量更为安全、简化与精准。

3 测绘自动化技术的应用

3.1 惯性测绘技术

该技术作为通过定位导航开展测绘操作的技术，有效丰富了地形测量技术途径，测量结果较为准确，利用价值高。实践操作中，应用惯性测绘技术操作更为灵活，能够满足人员作业要求，且通过捷联式与平台式系统的配合，有助于扩展雷达观星测绘应用范围，提高技术优势，以满足控制点合理控制、竖直管道精细测量的要求。通过惯性测绘与GPS技术结合，能够丰富测量内涵，掌握工程区域实际情况的同时，获得三维地形图测量效果，以满足地形测量中超高精度与定位要求，推动测绘自动化发展。

3.2 全站式测绘技术

整合利用精密测量设备与光电结合测量方式，可合理应用全站仪测绘技术，用于地形测量中获得良好效果，具有较大应用潜力，通过对技术融合、多学科融合的思考，能够提高测绘技术自动化程度。并且，应用中可综合考量测量角度、距离等，突出了灵活测绘的特性，有助于人员完成作业计划，还要考虑内存卡、存储器等存储设备，提高全站仪存储测绘数据效率，对比类型不同的数据，保证精准存储。结合地形测量测绘要求，应用全站仪需要考虑地形覆盖面及其他特点，以信息技术为辅助配合，构建功能数据库，通过设备收集的方式，完成采集数据工作，高效利用测绘资源。同时，随着测绘面积增加，全站仪也能拓展测量面积，将测量数据自动输入数据库内，以此实现数据的优化分析，保证测量工作科学、高效开展，保障结果准确性。

3.3 GIS技术

该技术作为先进测量技术，用于测量学与地理学领域，获得准确信息数据后，能够开展编辑处理，完成测绘地理信息工作，为人员提供数据支持。在数据库处理中，GIS技术能够与信息技术融合，借助计算机输入测绘信息，完成数据的筛选与分析，还能保存储错误信息，便于人员后续整合规划。通过数据管理系统，能够及时传递、查询数据，完成建模、制图、调配工作，完善数据管理。并且，立足于数据库建设，GOS技术拥有完善制图功能，能够结合实体数据与属性数据，丰富数据库内容，完善涵盖形式，有助于用户管理。还能借此生成表格与图片，根据规律划分测量信息，满足不同用户要求，或是划分特定区域，对其详细地形加以描绘，完成绘制工作。人员在测量工作中，可参考GIS模型，对比多方数据，提高数据准确性。

3.4 GPS技术

GPS作为常用测量技术，主要是通过网络平台完成测量工作，以优化操作与定位，广泛用于航天、军事等领域。在地形测量中，应用GPS技术能够完善系统功能，对不同区域合理划分，分为不同点，实现数字化测量，以数字形式在人员面前展示地形地貌[2]。在GPS技术应用中，高程式模型具有重要作用，能够转化点、线、面数据，得到准确、直观数据，模型即可展现数据波动。并且，在地形测量中，易受到位置、环境、气候影响，导致出现数据误差，应用GPS技术，即可保证数据精度，其抗感染力强，面对复杂地貌地形，也能稳妥处理数据，调整与完善测量数据。例如，精度定位大于50km，能够获得8m的相对精度，精度定位100～150km，可后的7～9m精度。因此，应用GPS技术，能够提高坐标准确性，以获得相应地形数据与工程定位。

3.5 RS技术

传统测量技术中，人员优化升级遥感技术，进而研发了RS技术，通过测量技术与遥感计算的结合，能够提高测量效率与精度。RS技术原理是采集迪巧表面电磁波，经过扫描后，高层空间即可完成数据收集工作，利用数字化技术，处理与传输空间数据，获得准确信息。人员可结合RS技术与航空摄像技术，航拍中先制定航拍线路，获取航拍信息，对图像进行处理分析，构建模型图案，实现立体测绘[3]。模型图案分析中，应利用整体测绘与地形分析技术，特别是完善飞行器技术后，还可应用无人机直接测量地面，促进测量效率提高。同时，还可应用卫星遥感技术，具有操作便捷的特点，广泛用于气象、水温、防灾领域，可为地形测量提供保障。遥感技术也从原本的空间维度、单波段、可见光、静态分析，发展为时空维度、多波段、红外微博、动态监测，拓展应用范围，能够达到良好测绘效果。

4 应用实例

以江苏省基础测绘数据库管理系统为例，基于云GIS平台开发，由数据服务层、基础设施层、应用层与平台层构成（见图1）。

图1 系统架构

在基础设施层中，能够为系统运行提供支撑环境，包含网络环境、软件环境、标准规范、硬件环境及安全保障措施；平台层基于基础设施层，以完整地理信息系统平台为服务，其作为系统重要部分，应用并行计算技术、分布式存储技术等，通过分布式存储与高性能并行框架，为系统提供并行计算功能；数据服务层，通过云GIS平台、分布式质检、入库子系统处理与检查基础测绘数据，形成交汇库、工作库、变更库、交汇库、下发库、现势库这几种数据库，利用管理系统集成管理DLG、DEM、DOM数据成果，为系统提供数据基础服务；应用层根据测绘业务逻辑，调用基础数据，统一管理数据，采取Hadoop并行计算框架、虚拟化技术、GIS平台与标准OGC服务接口技术实现[4]。

技术实现路线如下：

数据分发和交汇入库。数据库管理系统中，数据分发和交汇入库作为操作开端与结束点，技术实现中，底层通过HighGIS core引擎与提取数据引擎，通过质检对比入库与下发模块实现。下发数据根据行政区、要素、标线、图幅等集合对象分发提取，调用HighGIS提取接口，产生提取任务，应用getJob接口轮询任务后，达到100%任务返回下载路径，下发提取文件，修改后提交；质检对比入库则是利用质检数据模块检查数据，通过检查后，采取增量包方式更新数据至现势库。

增量统计和现势性分析。在增量统计中，更新底层数据引擎与HighGIS数据管理引擎，即可支持数据增量统计[5]。通过BizServer统计追溯土层数据，每次更新数据均缓存至业务库内，即可实时统计迅速获得结果，以地图API展示热力图、散点，以表格与Echarts展示列表信息；在现势性分析中，根据底层服务分析、查询、统计接口获取显示数据库最新事件，利用BizServer调用HighGIS接口，通过时间字段，根据图幅范围、行政区划对现势库数据进行统计，缓存最新数据至业务数据库，且利用缓存方式展示查询。

历史回溯管理技术。根据更新底层数据，通过HighGIS控制引擎追溯与管理要素历史图层，更新数据中，能够利用日志在底层平台上记录更新操作，HighGIS平台分析日之后，生成历史追溯图层与历史版本图层。并且，BizServer立足于HighGIS历史追溯接口与版本归档实现二次封装，可在历史数据查询、提取、恢复、增量更新中调用[6]。

通过以上技术实现方式，基础测绘数据库管理系统围绕升级数据库服务、应用、管理需求，实现基础测绘增量的完善与扩展，优化数据库设计，可支持基础测绘数据库要素动态更新、整体更新及增量更新，保障测绘数据质量及时效性。

5 结束语

综上所述，科学的蓬勃发展使得科研人员研究出更多测绘自动化技术，能够为地形测绘提供精准数据。地形测绘中，常用测绘自动化数据包含惯性测绘技术、全站式测绘技术、GIS技术、GPS技术、RS技术，技术应用中应当结合地形地貌、测绘要求及技术优缺点，合理选用测绘自动化技术，从而提高整体地形测量水平，从而推动地形测量向智能化、自动化方向发展。