对工程测量技术的应用及发展探讨
摘要：测工程技术的发展不断地对工程测量提出新的要求,同时,现代科学技术和测绘新技术的发展,给直接为经济建设服务的工程测量带来了严峻的挑战和极好的机遇。测绘方式的多样化和集成化、测绘过程的自动化和实时化、测绘成果的数字化和可视化是其最主要的特点。本文对当前工程测量技术的发展与具体应用进行了探讨。
关键词：工程测量;技术应用;技术发展
一、控制测量技术
GPS已成为建立平面控制网的一种常用手段。可以说,GPS技术的发展和应用是本世纪测绘领域最辉煌的成就之一。随着差分GPS定位技术的发展与应用,不仅是高等级的首级网和加密网,就连图根点和航空摄影测量像控点的测定也广泛采用了GPS。在许多地形测量项目中,光电测距导线早已成为一种最基本的控制测量方法。特别是当使用全站仪时,可以将低
等级的图根控制与细部地形测量同步进行,从而提高总体作业效率。徕卡公司最新推出的全站仪与GPS完美结合,是集成了GPS功能的高性能全站仪(超站仪),无需控制点、长导线和后方交会等工作,直接使用GPS确定该点的三维坐标,然后就可以使用全站仪进行测图、放样等工作。高程控制测量过去一直沿用几何水准测量的方法,这种方法耗时费力,效率较低。本世纪六、七十年代以来,随着电磁波测距技术的发展,产生了电子测距三角高程测量,国内外在这方面均做了大量的理论研究和实验论证工作,目前电子测距三角高程测量已可以代替三、四等水准测量,大部分规范也已采纳了这些成果。电子测距三角高程测量无疑是几何水准测量很好的补充手段。同时,随着GPS在平面控制测量上日益广泛的应用,关于GPS在高程控制测量领域的应用研究也掀起了热潮。GPS拟合高程已可达到厘米级精度,许多单位已先后发表了相应的生产或试验成果。
二、工程测量中的测绘技术
2.1地图数字化技术。在建立各种GIS系统时，对原有地图进行数字化处理，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人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硬件连接分图形定向数据采集僵形编辑僵形输出。扫描仪数字化仪的工作流程为原图扫描僵形纠正僵形定向户原图矢量化僵形编辑僵形输出。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。
2.2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的重要内容，常规的成图方法的野外工作艰苦，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。20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。
三、地形图测绘技术
大比例尺地形图主要指的是1∶500~1∶10000比例尺的地形图。传统的地形图一般均是指线划图,这里不仅指线划图,而且还包括另一种极具应用潜力的图种:影像图(DEM、DOM、DTM等)。目前,数字地形图(包括数字线划图、数字正射影像图等)已取代传统的模拟地形图,成为地形测量的主要产品。
3.1全站仪野外数字测图全站仪大比例尺数字测图实现了从野外数据采集、处理到绘图过程的自动化和一体化。国内已研制和开发了许多各具特色的大比例尺野外成图软件,比较有代表性的包括清华山维公司的EPSW系统、南方测绘公司的CASS系统、广州开思测绘软件有限公司的SCSG系统。这些系统已在国内生产单位中得到比较广泛的应用。近年来测绘界提出的“高端全站仪”,要求它不仅能适用于各种测量工作,而且还能用作“单人全站仪”,即只需一人便可进行测图作业,而且在观测点处作业。在这种情况下,为获得高质量的观测成果,对仪器就要提出新的要求。
3.2摄影测量技术的发展及其在大比例尺地形图中的应用当测绘的面积较大或测区条件困难时,使用摄影测量技术(包括航空摄影测量和地面摄影测量)进行地形测绘是一种常用的方法。最近若干年来,摄影测量技术有了两个重大突破,第一是数字摄影测量技术趋于成熟并实际投入应用;第二是GPS的出现使得摄影测量的外业控制变得简单。它们都使得摄影测量方法的经济性和效率大大提高,竞争力和生命力进一步加强。数字摄影测量也称为软拷贝摄影测量,它从根本上改变了摄影测量对价格昂贵、光机结构复杂的专门测图仪器的依赖,是摄影测量领域的一次革命。基于微机的数字摄影测量系统目前可以高效率、高质量地完成自动定向、空中三角测量、自动数字地面模型生成、自动正射影像图制作和交互式数字测图以及三维景观模型采集等一系列作业,精度与通常的解析测图仪相当。虽然现在的系统尚存在不少缺陷,但数字摄影测量已成为摄影测量的技术主流。其代表的产品有:武汉适普工程系统公司和中国测绘科学研究院的国产数字摄影测量系统VirtuoZoNT和JX-4ADPW,这两个系统在国内都已有一定数量的用户,前者还有一批国外用户。应用数字摄影测量,除了获得数字线划图、三维景观模型外,还可以方便地获得数字地面模型(DTM)和数字正射影像图(DOM)。
3.3高分辨率遥感技术在大比例尺测图中的应用遥感技术在资源与环境、灾害监测、小比例尺制图等领域均有成功的应用。但由于遥感图像的分辨率较低,难以用于大比例尺制图。近年来,由于新型高分辨率卫星遥感图片的出现,为城市或区域大比例尺制图提供了一种新的数据源。IKONOS卫星于1999年9月24日发射成功,是世界上第一颗提供高分辨率卫星影像的商业遥感卫星。可以提供地面分辨率达1m的IKONOS数字图像,该图像可以用于制作1∶10000比例尺的数字正射影像图、数字地面模型和数字线划图。QuickBird是DigitalGlobel公司于2001年10月18日在美国发射成功的高分辨率商业遥感卫星,QuickBird在地面的分辨率为0.61m,能够满足更专业、更广泛应用领域的遥感用户,为用户提供更好、更快的遥感信息源服务。2007年9月18日,DigitalGlobel公司宣布在加州的范登堡空军基地成功发射了一颗0.5m级分辨率的商业卫星:WorldView-1,WorldView-1为当今世界最具敏捷性的一颗商业卫星,这是2007年波音航空公司为DigitalGlobel公司继QuickBird后成功发射的第二颗商业卫星,该图像完全满足制作1∶10000比例尺的数字正射影像图、数字地面模型和数字线划图,也可望在1∶5000地形图的修测中发挥积极的作用。
四、结束语
全球定位系统(GPS)、摄影测量与遥感(RS)、数字化测绘和激光雷达等先进技术的发展,使工程测量的手段、方法和理论产生了深刻的变化。工程测量的领域在进一步扩展,而且正朝着测量数据采集和处理的自动化、实时化和数字化方向发展。
参考文献:
[1]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.
[2]伍卫星.测绘新技术在工程测量中的应用[J].大众科学(科学研究与实践),2007,(22):29.169
