王超 雷成威 鄭偉

1 概論

工程測量學科是一門應用學科,它是直接為國民經(jīng)濟建設和國防建設服務,緊密與生產(chǎn)實踐相結(jié)合的學科,是測繪學中最活躍的一個分支學科。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。有力地推動和促進工程測量事業(yè)的進步與發(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,對原有地圖進行數(shù)字化處理,在建庫工作中占據(jù)了相當大的工作量,各工程測繪部門都投入相當大的人力和財力。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,經(jīng)編輯、修補后生成相應的數(shù)字地圖。當前有手扶跟蹤數(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、勞動強度小、更新方便、便于保存管理及應用、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)在工程測量中的應用

20世紀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展到海洋和宇宙空間;定位方法已從靜態(tài)擴展到動態(tài);定位服務領域已從導航和測繪領域擴展到國民經(jīng)濟建設的廣闊領域。

在我國GPS定位技術(shù)的應用已深入各個領域,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域?qū)⒂袕V泛的應用前景。

4 工程測量中的地理信息(GIS)技術(shù)

GIS是集計算機科學、空間科學、信息科學、測繪遙感科學、環(huán)境科學和管理科學等學科為一體的新興學科。已成為多學科集成并應用于各領域的基礎平臺和地學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、預測預報和輔助決策功能。目前,GIS不僅發(fā)展成為一門較為成熟的技術(shù)科學,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)與國防建設等領域發(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)字攝影測量等技術(shù),為專業(yè)信息系統(tǒng)提供及時、準確、標準化、數(shù)字化的基礎空間信息,以建立各類專業(yè)信息系統(tǒng),從而實現(xiàn)管理的科學化、標準化、信息化。

5 攝影測量技術(shù)在工程測量中的應用

攝影測量技術(shù)已越來越廣泛地在城市和工程測繪領域中得以應用,由于高質(zhì)量、高精度的攝影測量儀器的研制生產(chǎn),結(jié)合計算機技術(shù)中的應用,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、文物保護和醫(yī)學上異物定位中都起到了一般測量難以起到的作用,具有廣泛的應用前景。由于全數(shù)字攝影測量工作站的出現(xiàn),為攝影測量技術(shù)應用提供了新的技術(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和應用。

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,還用立體坐標測圖儀與微機連接進行數(shù)據(jù)采集,經(jīng)微機數(shù)據(jù)處理輸入繪圖機自動繪圖。

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,為應用于工程測量領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)及其他相關技術(shù)有機地集成在一起。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、測量等。地基 3S集成:車載、艦載定位導航和對地面目標的定位、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)濟建設發(fā)展和社會進步的需要。擺在我們面前的任務是:大力促進工程測量技術(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)及地面測量先進技術(shù)設備,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;同時加強相關學科的研究,不斷拓寬工程測量服務新領域,開創(chuàng)工程測量發(fā)展新局面。

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