时间:2022-10-30 13:45:49
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇数字化测绘技术论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:测绘,新技术,工程测量,应用,研究
1.概论
传统工程测量技术的服务领域主要包括水利、交通、建筑等行业,随着计算机,网络技术的发展、测量仪器的智能化,数字化测绘技术得到了广泛的应用,而全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、摄影测量与遥感(RS)以及数字化测绘和地面测量先进技术的发展,测量数据采集和处理的逐渐自动化、实时化和数字化,工程测量的服务领域也应进一步延伸,以满足不断提高的社会需要。
2.工程测量中的数字化技术
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,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。论文格式。
2.2数字化成图手段
大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容,常规的成图方法野外工作量大,作业艰苦,作业程序复杂,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,难以适应社会飞速发展的需要。论文格式。而数字化成图技术具有精度高、劳动强度小、更新方便、便于保存管理及应用、易于等特点。目前,数字化成图技术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。论文格式。
3.数字测绘在数字地球中的应用
简言之,数字地球就是把经济和社会发展方方面面的信息,加载于一个统一的地理坐标框架中按数字的形式存贮于计算机,任何机构或个人均可通过网络通讯技术,足不出户便获取所需的信息做到“秀才不出门,全知天下事”。数字地球是一个十分庞大的系统工程,技术复杂,涉及部门多,没有任何一个部门或团体能单独承担,它需要地球科学、信息科学,空间技术才众多应用部门的配合。测绘作为地学和信息学的重要组成部分,在国家空间数据基础设施建设中具有不可替代的地位,空间基础信息的获取、处理,向信息高速公路提供内容丰富、形式多样的信息货物等工作已历史地落在测绘工作者肩上。可以说,数字地球始于测绘。我国测绘部门从20世纪八十年代初期开始,对传统测绘技术进行了大规模的数字化改造。传统的光学定位技术已被光电技术,GPS技术所取代,传统的白纸测图已被数字测图和地理信息系统所取代,以地面测量为主向以卫星定位(GPS)、卫星遥感(RS)测绘等高技术为主的对地观测方面转变,被动的静态测量向动态的实时测量方面转变测绘部门在数字地球基础框架建设方面做了大量工作,主要包括:建立了全国A级、B级GPS网;完成了全国1:100万、1:25万基础地理数据库和数据服务设施;建立了国情和省情综合地理信息系统,研制成功了从遥感立体影像自动建立数字地面模型的数字摄影测量系统;研制成功了数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字线划图(DLG)、数字栅格图(DRG)等“4D”产品生线。数字地球的雏形已经形成。
4.工程测量中的地理信息(GIS)技术
GIS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学科。已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台和地学空间信息显示的基本手段与工具。其技术优势不仅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、城市规划土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用。采用GIS、数据库、内外一体化测图、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。
5.工程测量中的数字摄影测量技术
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,加上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,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。
6.工程测量中的遥感( RS)技术
遥感(RS)技术由于大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势,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。
7.工程测量中的3S集成技术
3S(GPS、GIS、RS)技术的结合,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GIS提供区域信息及空间定位信息,而GIS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。诸如三峡工程、南水北调工程、西气东输、青藏铁路等工程,其施工范围大、物流量大、施工周期长等,而3S技术为该类大型工程提供了最有效的数据及信息采集、分析处理、表达决策的工具。
8.结语
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。
【参考文献】
[1]陈俊勇,胡建国.GPS技术的新进展[J].测绘工程,1996,(2).
[2]李建松.地理信息系统原理[M].武汉:武汉大学出版社,2006.
[3]李青岳.工程测量学[M].北京:测绘出版社,1995.
【关键词】数字地形图 地形测绘 数字化 数字测绘 测绘问题 测图
中图分类号:P24 文献标识码:A
一.引言
数字化测图是建立在传统的白纸测图基础之上的,是利用先进的测量仪器,采用全站仪、GPS接收机等设备,通过计算机和自动化成图处理软件,运用灵活的定位防护,以数字信息的形式来表示地图的信息,对地图信息进行收集获取、转变、传输、识别以及存贮及处理、显示等计算机数字化处理过程。同传统的测图方法相比,数字化测图不仅仅是测绘方法上的进步,更是测绘技术上的飞越。随着数字化地形测绘技术的快速发展,全数字化测绘模式正在取代传统的大平板地形测绘模式,并形成未来的主流测绘模式。
二.数字化地形测绘过程中存在的问题。
1.野外采集的数据不全面,不准确。
此类问题主要表现在以下方面:
(1)部分线状地物,如电力线、暗沟、河沟、电缆及通讯线及各种管线等在图内应该是有始有终,由于测绘人员的技术缺陷或责任心缺乏,导致在拾取地形点时经常被忽略。
(2)地形变化处的地形点不全面,沟或坎上有点,而下面少点或无点,造成绘制的等高线出现失真,难以准确的反映实际的地形情况。
(3)野外草图绘制不细、不全。在野外绘制草图的人员通常都是测绘现场最繁忙的人,而对技术性要求较高,即便是绘制草图,也应该是按照正规图的标准来进行绘制,草图绘制的好坏,是最后成图能否符合规范要求的重要依据。在绘制时,对地貌或地物的连线关系要保持同实际一致,各测点的顺序不能记错,更不能颠倒。现场绘制草图的人员要准确绘制表示地物的相关位置,并在草图中标注清楚。草图绘制过程中,绘制不详细、不全面都会造成成图后地形地物不全、不清,影响巨大。
2.等高线处理不合理。
在数字化地形测绘软件中,等高线基本上都是根据野外采集的地貌点的高程,运用等值内插法,按照基本等高距插绘等值点连接成曲线,之后按照不同的圆滑方式,进行圆滑而生成。在实际地形测绘中,并非是所有野外采集的地貌点之间都可以进行等高线内插,即依靠全自动建立的数字地面模型也有可能出现失真,因而在实际测绘时,需要采用必要的人工干预,通过人工删除自动组网中无法内插等高线的三角边,而人工干预对绘图人员的技术要求和经验要求较高。例如,在坎或沟上的点不能和远离坡下的点插绘等高线,一旦插绘,会导致生成的等高线出现穿入地下或悬空,导致局部的地形面目全非。等高线不能穿过建筑物或道路,有时需要在建立DTM模型时充分考虑,而有些需要在绘制好等高线后,进行局部删除或修剪,一旦这些工作未处理到位,所绘制的数字地形图都无法真实的反映实际的地形。
3.绘制过程中自检工作处理不到位。
同常规测图相比,在图纸审核过程中,数字化成图的过程中发现的缺陷要比传统测图多一些。除开野外采集数据不准确及等高线处理不合理外,绘图人员的自检工作也是影响的主要原因。在实际绘制过程中,如果注记或植被的符号压线或覆盖地物、沟或坎上的高程标注于坎下或是下面的高程标注于上部等现象,依旧图式符号使用不正确等,这些现象只要经过仔细检查,完全可以避免。类似问题的出现,都同绘制人员的职业责任心缺失有关。
三.提高数字地形测绘的相关措施。
1.全站仪测碎部点时避免发生错误的检查。
在全站仪测碎部点过程中,通常都是由于人为的原因,导致照准的起始方向上出现偏差,导致测的碎部点的坐标存在错误,而使用全站仪录入碎部点数据时,作业人员不能随时检查,给后续的成图带来了麻烦。为了避免出现类似错误,在测站点上,要先把全站仪对中、整平,输入后视点和测站点的坐标,用对中杆棱镜对准后视,之后在利用全站仪测量后视点的坐标。将测量的坐标和已知的后视点坐标相比较,检查的结果可以检查后视点点位和测站点的正确与否。全站仪测量时,在照准起始方向后,要在测区内寻找一个电视天线、避雷针等较高的明显目标,并在照准之后记下该方位角的读数。之后,测量一定数量的碎部点或是间隔一定时间后,都要照准此明显目标,来检查全站仪是否存在方向偏移,以此来减少全站仪测绘误差。
2.做好全站仪的检验及校正。
全站仪是高精度测量设备,其工作状态及测量误差对测量结果影响较大。全站仪虽然在出厂时通过了出厂检查,并经过严格的检验,但由于在实际使用过程中,需要搬动及运输等操作,导致可能造成仪器出现测量偏差。另外,由于全站仪在长时间使用后,难免会出现部分项目或条件发生不可避免的偏移,导致测量无法满足基本要求。为了避免仪器误差导致测量结果出现异常,要根据仪器的相关标准和要求,做好全站仪的作业前检验工作,一旦发现问题要及时进行解决。对全站仪的检验项目包括:仪器光轴的检验、仪器常数的检验、十字丝和望远镜水平轴保持垂直的检验、管水准轴和仪器竖直垂直的检验、光学对中器的检验及垂直角零基准的检验等项目。通过定期或不定期的检验,按照规定要求进行校正,保证设备的稳定性,来确保测量结果的准确性。
4.提高绘制测站草图水平。
在采集细部点的同时,也要在采集数据的现场,及时绘制测站草图。测站草图的具体内容包括:测站点点号、地物地形或底面的轮廓、细部点的标号和属性、测站起止细部点的编号、草图绘制人员及测量时间等相关信息。在绘制好测站草图后,要及时上交。在每天测完后,要及时将全站仪的坐标数据和数据处理软件进行直接通讯,和控制点一并展开测绘。在数字地形图测绘过程中,要注意提高绘制测站草图的水平,通过细处完善,来提高地形图的精度及测绘准确度。
5.提高等高线绘制的准确度。
一般在进行等高线注记时只注记曲线,而且注记字头应该指向高地或山顶。对于地貌复杂的地方,要注意配置并要保持地貌的完整。标注高程点一般选择标注在较为明显的地形点和地物点上。等高线修饰中,如遇到房屋及其他建筑物、路堤、双线道路、陡坎、湖泊、斜坡、坑穴、水库、双线河、池塘及双线渠等,标注要中断,在等高线的坡向无法判别时,还应增加示坡线。
四.CPS RTK测绘技术应用。
GPS RTK指载波相位实时动态差分( Rea-l time Kinematic) 定位, 它是GPS发展到现在的最新技术,是GPS测量技术发展的一个新突破。GPS RTK实时动态定位系统由基准站和流动站组成,建立无线数据通讯是实时动态测量的保证,其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置1台接收机作为参考站,对卫星进行连续观测。
GPS RTK实时动态定位技术应用于数字地形测绘中,具有精度高、速度快、不受气候条件及通视条件的限制等优点,并具备自动观测、信息自动接收、自动存储的能力, 减少了内外业的传递过程。GPS RTK优势十分明显,与传统方法相比,GPS RTK的使用在很大程度了解放了铁路作业人员的劳动强度,提高了测绘的效率,为数字地形测绘工作提供了精确的数据。
其优点主要有:
1.实时动态显示经可靠性检验可达厘米级精度的测量成果。
2.彻底摆脱了由于粗差造成的返工,提高了GPS作业效率。
3.作业效率高,每个放样点只需要停留2~4s,其精度和效率是常规测量所无法比拟的。
4.应用范围广,可用于厂区控制网测量、施工测量、竣工测量、建筑物变形观测、GIS前端数据采集等诸多方面。
5.如辅助相应的软件,GPS RTK可与全站仪联合作业,充分发挥GPS RTK与全站仪各自的优势。
五.结束语。
利用仪器进行全数字地形图测绘时,要保证测图地物点的精度,要能逼真的反应地貌形态,要反应出细小地物和地貌的形态,要根据地貌特征点线来绘制等高线,要熟知各种地形图符号,要保证地形图符号和定位线及定位点以及实物的位置要相匹配,同时要确保使用测量仪器的测量精度满足规定的要求,通过细节重视,技术提升,来减少测量误差,提高数字地形图测绘水平。
参考文献:
[1] 吕剑 论数字化地形测绘中几个常见问题 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年2期
【关键词】GPS定位技术工程测量加护分析数字化 摄影测量
中图分类号: P228.4 文献标识码: A 文章编号:
一.引言。
工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门,其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念,它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定,而且包括对测量结果的分析,甚至对物体发展变化的趋势预报。
二.工程测量实施的阶段性分析。
1.规划设计阶段。
主要是提供大比例尺地形图。采用的方法主要有地面人工测图和摄影测量成图两类。
(1). 地面人工测图。是根据由总体到局部的原则,先在测区内建立平面和高程控制网点(见工程控制测量),然后根据控制点测绘地物、地貌。近年来,随着电子速测仪和机助制图系统的发展,可以应用多功能整体式或组合式的电子速测系统取得地物和地貌特征点的三维坐标数据,输入制图系统自动成图。
(2). 摄影测量成图。是对地面进行摄影,对像片加以判读、量测和处理,以获得所需资料。最先应用的是地面摄影测量,即在地面上用摄影经纬仪摄取测区的像片,据以成图。后来发展为航空摄影测量,它已成为目前测绘地形图的最主要、最有效方法。
近年来,随着摄影器材和测图仪器的改进,除了模拟测图方式以外,发展了解析测图方式,即利用立体坐标量测仪对像片量测进行解析处理,获得地形的数据资料。解析测图仪除了与一般模拟立体测图仪一样测图外,还可进行区域网点加密和数字化测图,获得数字地图。地面形态的数字表达称为“数字地面模型”,它可用来解决工程设计中绘制断面图、计算土石方量等问题。
2.施工阶段工程测量工作。
主要是按照设计和施工的要求,先建立施工控制网点,然后根据控制网点,在实地上以适当的精度放样出建筑物与生产设备各部分的位置,作为施工和安装的依据。放样工作包括平面位置放样和高程放样。平面位置放样通常采用极坐标法、直角坐标法以及交会法等。高程放样通常是根据高程控制网点用水准测量方法进行。近年来,已在施工测量中应用了激光测量仪器,例如:激光准直仪、激光垂线仪、激光平面仪、激光经纬仪、激光水准仪等(见工程测量仪器)。这不仅提高了测量的精度和速度,而且有助于实现自动化。
3. 经营管理阶段的工程测量工作。
主要是为了监视工程建筑物的现状,保证安全运营所进行的建(构)筑物变形观测。包括垂直位移(沉降)、水平位移、倾斜、挠曲,以及风振、日照等变形观测项目,其特点是要求建立较高精度的变形观测控制网和稳固的基准点。对于观测的精度要求与所采用的方法,因各项工程的要求不同,差异较大。野外观测工作完成以后,经过平差计算和初步整理,应用统计检验的方法来分析变形观测成果的可靠性,应用回归分析的方法探讨变形的规律性。垂直位移(沉降)观测,通常采用精密水准测量方法。使用液体静力水准测量法,可将液面的高程变化转换成电感输出,有利于实现观测自动化。建筑物的水平位移观测,由于它本身受力条件的不同,位移的方向不同,观测方法也就不同。对于任意方向的位移观测,常采用角度前方交会法,对于发生在某一特定方向的位移观测常采用基准线法。基准面的建立,可应用经纬仪的视线、拉紧的钢丝或者激光束。观测点相对于基准面的偏离值,可以用人工观测,也可以利用光电传感技术,实现自动化。建筑物的位移、倾斜、挠曲和瞬时变形观测,除了采用大地测量方法外,也可以应用近景摄影测量技术。
三.工程测量技术的现状。
1. 地面测量仪器。
20 世纪 80 年代以来出现许多先进的地面测量仪器,为工程测量提供了先进的技术工具和手段,如:光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等,为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件,改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代;光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量;具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量;无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作;电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器;精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
2.GPS定位技术。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。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,正在逐步被以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技术代替。
在我国 G P S 定位技术的应用已深入各个领域,国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用 G P S 技术,在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用 G P S 技术。随着D G P S 差分定位技术和 R T K 实时差分定位系统的发展和美国 A S 技术的解除,单点定位精度不断提高,G P S 技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。
3. 数字化测绘技术。
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用,使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。
常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内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和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和 GEOMAP 系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。
4. 摄影测量技术。
摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用,由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产,结合计算机技术中的应用,使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体,而且减少了外业工作量,具有测量高效、高精度,成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用,具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现,为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法,该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。
六.结束语
在人类活动中,工程测量是无处不在、无时不用,只要有建设就必然存在工程测量,因而其发展和应用的前景是广阔的。
参考文献:
[1] 严召进 工程测量技术分析与探讨. [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年2期
[2] 王丽君 GPS RTK测量关键技术分析及在辽阳某工业区测量案例研究 [期刊论文] 《科技资讯》 -2011年6期
[3] 涂兴德. 土坝工程施工测量技术分析 [期刊论文] 《科技与生活》 -2010年16期
[4] 颜学华 张怀兴 王本奎 全站仪测量技术分析及应用 [期刊论文] 《科技与企业》 -2012年21期
[5] 张兆军工程测量技术的现状和发展方向 [期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2010年20期
关键字:工程测量技术 ;发展现状 ;发展趋势
Abstract: With the advancement of science and technology development and engineering construction, engineering measurement technology gradually developed, engineering measurement technology development is inseparable from the development of mapping technology, the development of more inseparable from the engineering construction, China's economic development engineering surveytechnology development opportunities, the current development of the Engineering Survey Technology major performance GPS technology, digitization surveying and mapping technology, the ground measuring instruments, photographic measurement technology, the use of these technologies makes the engineering survey technology development towards automation, digitization, intelligent direction. Engineering measurement technology for economic development and national defense construction services, and with the economic development and scientific and technological progress continue to reform and change, this paper summarizes the development status of the engineering survey, outlook engineering measurement technology trends.Keywords: engineering measurement techniques; development status; development trend
中图分类号:TB22 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2012)
工程测量是指在工程建设的设计、管理、施工等各个阶段中,开展测量工作的理论、方法和技术,属于综合性应用测绘科学技术,工程测量的应用范围十分广泛,对经济的发展和国防建设也有重要的贡献。
一、工程测量技术的发展现状
(一)数字化测绘技术的应用
随着城市化的发展和工程测量技术的进步,大比例尺工程图和地形图的测绘技术也在朝着信息化、数字化的方向发展,这依赖于数字化测绘技术的应用。传统的成图方法十分复杂,需要工作人员进行艰苦的野外工作,脑力劳动和体力劳动要结合,还要处理很多数据,成图的周期比较长,产品也比较单一,随着GEOMAP系统和电子经纬仪的应用,工作人员可以把采集到的数据和微机、数控绘图仪结合起来,形成一个自动化的测图系统,系统可以提供纸图或者软盘,有利于基础地理信息系统的自动化发展。
(二)GPS技术的应用
GPS技术首先在美国出现,于1994年正式建成,是一种卫星导航和定位系统,能够对海陆空进行全方位的导航和定位,GPS技术的出现使科学技术发展的重大突破,为科技的发展做出了重大贡献,随着各国对GPS技术的应用及创新,GPS技术也在不断完善和发展,能够一次性确定三维坐标高精度、高速度、省费用、易操作的技术逐渐取代了传统使用测距、测角、测水进行常规定位的技术。我国GPS技术应用的比较广泛,国家大地网、工程控制网等普遍进行了改造,应用了GPS技术,因此GPS技术渗透于高速公路、石油勘探、地下铁路、大坝监测、山体滑坡、通信线路、地震、海域检测等领域中,GPS技术的发展也使得定位的精度不断提高。
(三)摄影测量技术的应用
随着工程测量技术的发展,摄影测量技术逐渐往高精度、高质量方向发展,摄影测量仪器与计算机技术结合起来,能够提供更为全面的三维信息,能够大大减少户外的工作量,提高了测量的精度、质量,增加了成果的品种,能够有效解决大比例尺地形测绘、建筑物变形测绘、医学异物定位、文物保护等难以解决的问题。全数字摄影测量站为摄影测量技术提供了新技术和新手段,该技术得到广泛运用,发挥了重要作用。航空摄影测量应用与我国一百多个城市和工程测量单位中,用来进行工程勘测。
(四)地面测量仪的应用
地面测量仪的大量出现使工程测量的程序由繁到简,也为工程测量提供了精密测距仪、数字水准仪、电子经纬仪、激光扫平仪、全站仪等先进的测量工具,地面测量仪的应用促进了工程测量技术的现代化,有效节约了成本开支,提高了工程测量效率,地面测量仪还具有自动跟踪的功能,施工放样测量可以使用连续函数测距仪,不再需要棱镜,提高了工作效率,电子速测仪的应用能够提高测量的精密性,能够提供详细的测量数据,传统计量基准被取而代之。
二、工程测量技术的发展趋势
(一)三维测量系统得到发展
传统的一维、二维数据收集方法已经不适应现代社会的发展,三维甚至是四维的测量系统将取代一维、二维测量系统,测量的形式也将由现场交互式变为远程测控式。测量平台也会由静态转为动态,从固定地面转为机载、车载、卫星控制,提高测量灵活性。随着工业生产现代化水平的提高、大型建筑物和设备的重建和质量的控制、工程生产的过程控制、产品的质量检测要求提高等,都需要三维测量技术的发展,促进了三维测量技术从三维工业测量、土木工程测量深入到人体科学测量。
(二)数据分析技术的进步
在过去,工程测量中的数据分析主要是利用坐标运算、几何计算、平差计算等方式进行分析,运算的方法过于单一,精确度无法保障,工程测量技术的发展会促进数据分析技术的进步与发展,传统的数据分析方法逐渐被空间点处理、可视化处理、点云数据分析、逆向工程等方式取代,通过三维空间坐标的设计与设计模型的对比,实现测绘数据与理论数据库完美结合。传统的工程测量需要把收集到的数据带回去处理,工程测量技术的发展解决了空间数据测量、收集、存储、管理、分类等方面的问题,能够在进行工程测量的同时对图像进行编辑,能够使信息得到及时更新。
(三)测量领域的延伸
以往的工程测量技术偏重与宏观领域的测量,随着工程测量技术的不断发展,测量领域将突破宏观的限制,逐渐往微观世界的方向发展,测量的精确度也越来越高,在进行微观领域测量的同时,宏观领域的测量也不断深入和发展。在进行宏观领域的测量时,工程建设的难度和规模都有所增加,要想满足工程建设测量的需要,就必须提高工程测量的精确度,在进行微观领域的测量时,要充分结合计算机技术,促进微型计量方向的发展,缩小测量的尺度和维度,发展与微型测量技术相适应的图像处理技术等。对于大型工程建设和变形观测数据的处理,要在发展信息系统的同时,促进地理、物理、大地测量、水文地质、土木建筑等学科的结合,解决工程建筑中出现的各种问题。
(四)工程测量往网络化方向发展
科学技术的发展促进了工业生产往一体化、网络化的方向发展,工程测量离不开对计算机技术、网络技术、数据交换技术的运用,这就为网络化发展的方向提供了可能。社会节奏的加快要求工程测量的工序也要由繁入简,工程测量的网络化可以使大型机电设备、工程质量在检测时直接利用先进的测量仪器进行作业,提高了工程测量效率。
总 结:
本文从GPS技术、数字化测绘技术、地面测量仪器、摄影测量技术四个方面总结了工程测量技术的发展现状,说明了工程测量技术渗透在经济建设中的各个行业,并对经济发展发挥着重要的作用,因此,我们应该总结工程测量技术发展的现状,对工程测量技术的发展趋势做出一定的预测,促进工程测量技术往网络化、服务化、法制化方向发展,为社会做出更大的贡献。
参考文献:
[1]郑凤刚.吴瑕.ZHENG Feng-gang.WU Xia 后方交会法在泗南江电站洞室工程施工测量中的应用[期刊论文]-云南水力发电2009,25(z1)
[2]徐国斌.朱国成.邱王军水利水电施工项目风险识别管理分析[期刊论文]-城市建设理论研究(电子版)2011(23)
[3]李维兵 浅谈地下管线工程测量放样方法[期刊论文]-城市建设理论研究(电子版)2011(17)
【论文摘要】:GPS,即全球卫星定位系统,是美军于20世纪70年代初在"子午仪卫星导航定位"技术上发展起来的具有全球性、全能性(陆、海洋、航空与航天)、全天候性优势的导航、定位、定时、测速系统。随着GPS技术的进一步成熟,GPS系统广泛地应用于民用领域,并日益发挥了其卓越的技术优势,文章对GPS技术在数字化地形测量分析中的应用进行了分析,希望能对改善数字化地形测量有所帮助。
随着市政规划和工程建设的需要,地形测量的重要性日益提高,并受到了广泛的关注和重视,近两年来相关测绘技术的发展并先后应用于地形测量也为地形测量的准确性和科学性提供了保障,在此基础上开展GPS技术数字化地形测量应用研究对地形测量有着重要的意义。
一、GPS技术
GPS系统包括3大部分:空间部分-GPS卫星星座;地面控制部分-地面监控系统;用户设备部分-GPS信号接收机。空间卫星系统由均匀分布在地球6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成,卫星每2小时沿近圆形轨道绕地球一周,由星载高精度原子钟控制无线电发射机在"低噪声窗口"(无线电窗口中,至8区间的频区天线噪声最低的一段是空间遥测及射电干涉测量优先选用频段)附近发射L1、L2两种载波,向全球的用户接收系统连续地播发GPS导航信号。地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5个监测站、1个主控站和3个注入站构成。该系统的功能是:监控站用GPS接收系统测量每颗卫星的伪距和距离差,采集气象数据,并将观测数据传送给主控点。主控站接收各监测站的GPS卫星观测数据、卫星工作状态数据、各监测站和注入自身的工作状态数据,及时编算每颗卫星的导航电文并传送给注入站;控制和协调监测站间,注入时间的工作,检验注入卫星的导航电文是否正确以及卫星是否将导航电文发给了GPS用户系统;诊断卫星工作状态,改变偏离轨道的卫星位置及姿态,调整备用卫星取代失效卫星。注入站接受主控站送达的各卫星导航电文并将之注入飞越其上空的每颗卫星用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。
二、数字化地形测量的组织
数字化地形测量是工程施工与规划的基础,同时由于数字化地形测量需要较高的准确性和精确性,因而需要良好的组织。具体来说主要包括:
1. 测量工序
地形测量的工序主要分为两个环节:一是控制测量与计算机辅助平差计算;二是碎部数据采集与软件编图成图。两个环节间以数据传输为纽带,即可平行施工又可顺序施工,与传统地形测量相比,减少了大量的中间生产环节。
2. 测量方案
数字化地形测量项目的作业方案根据仪器设备条件确定,仪器设备条件不同,作业方案变化各异,一般可选用静态GPS网作基本控制,导线(网)!动态作加密控制,支导线(点)补充测站点,全站仪!动态碎部数据采集,进而计算机软件机助成图的作业方案。一定条件下,大比例尺数字化地形测量可以一次性全面布网至测站点,并且可以直接先测图而不受先控制后测图逐级加密等测量原则的约束。
3. 测量方法
在生产工序上,数字化地形测量不一定要遵守先控制、后测图的原则,控制测量、碎部测图可以同时进行,甚至可以是先测图后控制,只是后者需将碎部成图以控制点为基准借助成图软件进行测站纠正。在控制点点之记的制作上,数字化地形测量不一定要将其作为一个专门工作来进行,可依据最终成图编绘点之记"碎部测图在数字化地形测量中只是一个数据采集的过程成图大量的工作已从外业转移到了内业,目前,碎部成图作业方法较多,因人而异。 转贴于
三、GPS技术在数字化地形测量相关技术中的应用
1. GPS技术在数字化地形测量中的应用
1.1 常规测量方法的缺陷
(1) 测量范围不广。一般性的借助人力或一般机械进行测量的方法,由于其技术含量有限,操作起来不仅耗费人力、物力,而且测量范围有限。
(2) 搜集到的用于路线测量控制的起算点间一般很难保证为同一测量系统,国测、军测、城市控制点往往混杂一起,这就存在系统间的兼容性问题,如果用不兼容的起算点,势必影响测量质量。
(3) 国家大地点破坏严重,影响测量作业。由于国家基础控制点,大多为20世纪五六十年代完成,经过30多年,有些点由于经济建设的需要被破坏,有些点则由于人们缺乏知识遭人为破坏。在这些地区进行路线测量作业,往往在50km以上均找不到导线的联测点。这样路线控制测量的质量得不到保证。
(4) 地面通视困难往往影响常规测量的实施。一般地形的控制点要求布设300m范围内。但由于通视的原因,这一条件难以满足,甚至在大范围密林、密灌及青纱帐地区,根本无法实施常规控制测量。
2. GPS用于数字化地形测量的特点
(1) 测量范围广。GPS技术由于由高策低,测量范围可以很大。可按需布设控制网,简化加密级别,省去联测过渡点。
(2) 测量精度高。随着GPS技术的日益成熟和快速发展,现今,生产性作业精度可达1~Z10-6mm,国外可达零点几10-6mm,可建立比常规测量精度更高的控制网。
(3) 各个联测点之间不要求通视,不必建造高规标。
(4) 观测自动化程度高。外业用电纽操作,内业用计算机处理数据,作业时间短,效率高。
(5) 测量成果可得三维地心坐标,优于常规测量的平面坐标和高程系统分离状况,有利于宇航科学、导弹发射等空间科学的应用。
(6) 星座布置完成后,可24h观测,在雨、雾、雪等条件下亦可全天候作业。
GPS技术是现代科学技术的结晶,它是卫星技术、微电子技术、计算机技术和天文观测技术等高科技尖端技术的综合产物,GPS技术的出现与不断完善将会进一步推进地形测量技术的改进,完善和丰富地形测量方法。
参考文献
[1] 孟继红, 何秀珍. 《数字化地形测量的几个问题探讨》,载《地矿测绘》, 2005,3.
[2] 刘慧. 《论GPS在公路工程测量中的应用》,载《科技咨询导报》, 2007, 5.
摘 要:在构建“数字地球”过程中,测绘学科和测绘行业将会发挥非常重要的作用。同时也对承担测绘人才教育的高等院校提出了新的挑战和要求。承担测绘高级专门人才培养的高校测绘工程专业也应适应这种趋势,对测绘专业教育进行深入、细致的改革,改变传统的人才培养模式,培养更多能促进社会进步、发展测绘事业的专门人才,为“数字地球”、“数字中国”的建设做出贡献。
关键词:数字地球;测绘工程;教育改革
当今社会正步入信息时代,信息产业逐步成为经济增长的新的驱动力,信息资源的开发利用水平已成为一个国家综合国力的重要标志。几年前,美国为了自身经济发展和全球战略的需要,在大力发展信息高速公路的同时,又着重推进国家空间数据基础设施(National Spatial Data Infrastructure,NSDI)的建设,在此基础上,更进一步提出和实施“数字地球”战略。数字地球的概念一经提出,便立即引起全球各界人士的广泛关注,成为社会的热门话题。不论从科学技术角度,还是从国家利益角度考虑,中国必须迎接这一挑战,这已经成为共识。如今,“中国数字地球”或“数字中国”,以及各种规模的“数字城市”的建设正在逐步实施。在构建“数字地球”过程中,测绘学科和测绘行业,将发挥非常重要的作用。同时“数字地球”的构建也将为测绘学科和事业的发展提供新的机遇和发展前景。一方面,数字地球的构建依赖于基础测绘数据。在数字地球的概念中最基本的要素之一是地球的地理坐标框架,因此NSDI是数字地球的基础设施,它应能提供(地球)空间数据框架,包括大地测量控制框架(国家定位网和重力控制网)、数字正射影像、数字高程模型、道路、水系、行政境界、公共地籍等基础地理数据集。在此框架基础上再加载各类地球自然信息和人类社会经济活动等人文信为数字地球提供上述地球空间数据框架是测绘业本身的基本工作。另一方面,数字地球的构建又促进了测绘学科的发展,并对测绘技术提出了更高的要求。“数字地球”是从更高的层次,从系统论和一体化的角度,应用已有的理论、技术、数据和能力,在卫星遥感测地定位技术、计算机数字化技术、以及数字通讯和Internet网信息技术支持下,向社会提供全新的测绘信息产品,包括更多、更新和更精细的地球静态和动态信息。“数字地球”、“数字中国”为我国测绘事业发展提供了新的机遇和更高层次的发展前景,同时这一机遇也对承担测绘人才教育的高等院校提出了新的挑战和要求,如何培养适应现代技术要求的高级人才,是测绘教育工作者必须考虑的问题,所以,必须对传统的测绘工程专业进行深化改革,才能适应这一新任务。由于现代高等教育为了适应社会对不同层次人才的需求,对本科专业的基本要求是“宽口径为主,专业覆盖面广”。而作为培养测绘人才的测绘工程专业在专业知识面上应是覆盖整个测绘一级学科。这就要求在专业课程教学内容上不宜过深、过专,在有效时间内,只能讲授测绘领域最基本最重要的理论、业务知识,而具体的专门知识和技能,只能在未来的工作中根据需要继续学习、培训,进行补充和加深。在教学方法上,应改变传统的“填鸭式”、“满堂灌”的教学方法,教师在进行课堂教学时,关键是教会学生学习的思路、方法,而不是只注重具体的知识,把以教师为中心的教学模式转移到以学生为中心的教学模式上来。在教学过程中,培养学生学会学习,由被动继承性学习转变为主动创造性学习,多采用“启发式”、学生“参与式”和课堂“讨论式”的教学方法,着重培养学生的创新意识和能力。
在教学质量评价及课程考核中,除注重基本知识和综合能力的考察外,在专业课程考核时,可以更多地采用“开卷式”、“答辩式”、“撰写论文式”、“设计报告式”等多种方式,使对学生的评价更科学、更全面,把课程考核转变成为促进专业知识、综合能力、创新意识培养的驱动力。教学方式改革的另一措施是将现代化教育手段引入到教学过程中。现代化教学采用计算机辅助教学系统,利用多媒体技术、可视化技术和虚拟现实技术制作CAI软件和软件,以加速教学内容和教学方法的改革,增加信息量,增进教学效果。由于测绘工程专业本身与信息科学的密切关系,许多专业课程都可通过CAI软件来达到直观、形象、逼真的教学效果。因此,测绘工程专业应加大与课程配套的CAI软件的开发投入。
测绘学是一门实践性非常强的学科,实践教学环节在培养学生能力和创新意识上具有非常重要的作用。因此,各校测绘工程专业在制定教学计划时,对各专业基础课程和专业课程一般都安排了较大数量的实验、实习或课程设计学时。但就目前测绘工程专业的实践教学效果来看,存在着严重不足:(1)实习或实验主要是认识和验证型,而缺少综合性与研究创新型实习或实验;(2)在生产单位承担测绘产品生产的传统光学仪器已被数字化测图系统、全站仪、GPS接收机、数字摄影测量系统、数字遥感图像处理系统、GIS系统等先进设备所取代,而高校因受资金等因素的限制,无力批量购买这些先进设备和系统,致使实习或实验只能是参观性的,与生产实际严重脱节。因此必须推进现行测绘教育实践教学的改革,改善实践教学环境,具体措施是:(1)建立校园实习基地。测绘所处理的对象是地理空间信息,而校园及周边区域是学生非常熟悉的地理环境,因此,以校园为中心建立永久性实习基地,便于学生直观理解和掌握空间数据获取、处理、分析、表达、应用的途径和方法,这对测绘工程专业几乎所有课程的实习、实验都有益处;(2)开放实验硬、软件设备。改变传统的实验设备管理方式,除安排的实验、实习课时外,将所有设备、软件系统向学生开放,使学生能更多地应用和熟练掌握这些设备、软件系统;(3)鼓励学生参与教师的研究课题,使学生在科学研究活动中得到锻炼和提高;(4)创造条件,改善实习和实验平台。通过与测绘设备、软件生产厂商建立密切合作关系,使学校成为这些厂商设备、软件的培训基地,获得他们的支持,免费或以最优惠的价格获得所需的设备或软件产品;(5)将认识验证型实验转变为综合创新型实验。在教师的指导下,由学生自己根据检索的文献资料设计实验步骤、方法和数据整理、分析、制图;(6)建立永久、固定的校外实习基地。与技术先进的测绘企事业单位建立专业共建关系,利用他们的先进设备开展实践教学。如中国矿业大学测绘工程专业在西安煤田航测遥感局建立了教学实习基地,改善了摄影测量、遥感、地理信息系统、地图制图等课程的实习条件。
既然测绘行业在“数字地球”建设中起着至关重要的作用,而且测绘行业本身的任务和服务对象都发生了改变,那么承担测绘高级专门人才培养的高校测绘工程专业也应适应这种趋势,对测绘专业教育进行深入、细致的改革,走出传统的人才培养模式,培养更多能促进社会进步、测绘事业发展的专门人才,为“数字地球”、“数字中国”的建设做出贡献。(作者单位:辽宁工程技术大学)
关键词: 数字城市;地理空间;框架平台;建设;浅析
中图分类号: TU984.11+3 文献标识码:A 文章编号:
目前,我国已建成的数字城市,在数据执行标准上,缺乏统一指标体系,单纯考虑到本区域数据标准的统一性,没有考虑到对其他地区及国家、省市的相互关联,基础数据库与平台共享数据库的没有链接起来,难以适应高效率的信息化服务的需要。今后,在地理空间框架平台的应用模式上,应该建立统一的空间与时间坐标体系框架,实现各部门共建共享,使地理空间框架平台的数据规范、服务规范、应用规范和运行维护规范。在这套支撑体系的基础上,各级地方部门再根据自己的地方需求,随时进行平台调整、数据更新。只有这样相对完善的系统体系,才可以提供更优质的信息服务。
“数字城市”,即数字化的城市,是“数字地球”在城市的运用和发展。我们通常说的“数字城市”,是以计算机科学技术、多媒体技术和大量的储存科学技术为根本,以宽带网络为桥梁,使用3S科学技术(遥感RS、全球定位系统GPS、地理信息系统GIS)、遥测、仿真-虚拟技术等对城市实施多种多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述,有效的运用信息科学技术方法将城市的过往、目前状况及将来的所有内容,在网络上进行数字化虚拟实现。
数字城市地理空间框架平台的建设,是“数字中国地理空间框架”建设的关键性构成部分,为了推动地理信息的运用,胡总书记提出“推进数字中国地理空间框架建设,加快信息化测绘体系建设,提高测绘保障服务能力”,温总理也提出了“要加快构建数字中国地理空间框架,积极促进国民经济和社会信息化平台,全面提高测绘保障能力和服务水平”。 2006年国家测绘地理信息局启动了数字城市地理空间框架平台建设的试点工作,该项目现已完成并通过了验收。2010年国家测绘地理信息局颁布了《国家测绘局关于进一步加快推进数字城市建设的通知》,主要内容包括了2015年底前全面完成地级以上城市和具备条件的县级城市的“数字城市”建设。由此可以看出,加快推动数字中国地理空间框架平台的建设,是我国基础测绘“十二五”规划中一项非常重要的任务。
1 数字城市的体系结构
1.1 数据获取与更新体系
包括城市上空、地表及地下等自然地理数据的自动获取系统,城市基础设施数据的实时获取、维护、更新体系,城市人文、经济、交通、资源、政论等社会信息数据的变更与监控系统等。
1.2 数据处理储存体系
包括高密度高精度高效率的海量数据储存设备、多分辨率海量数据实时地编辑、压缩、存贮、元数据处理技术、空间数据仓库等。
1.3 信息提取与分机体系
包括数据之间的资源共享、多元数据集成、数据信息智能分析、海量空间数据的智能提取与编辑等技术和设备。
1.4 网络体系
网络技术在数字城市技术中有十分重要的作用,是确保数字城市信息畅通和共享的必要条件。包括计算机网络、互联网、智能化网络、支持基于网络的分析式计算操作系统,基于对象的分布式网络服务,分布处理和互操作协议等。
1.5 应用体系
包括城市规划、地籍管理、城市防灾、城市交通、通信管理、能源管理、生态管理等。同时,还包括城市网络生活方式等。
1.6 管理体系
包括专业技术人员小组、教育培训、安全管理、设备维护、标准与互操作规范、相关法律法规等。
2 数字城市构建的基本框架
2.1 通过推动信息化建设,使政府的宏观调控机制与培养竞争机制达到有机的统一,形成公平有序的市场秩序。
2.2 加强政策法规建设,体现管理意识,实现可持续发展。
2.3 加强地理信息系统基础数据平台建设,促进基础信息资源有效共享。
2.4 建立应急联动指挥系统和智能交通管理系统两个综合性应用体系,推动行业信息系统的建设。
2.5 推进基础教育信息化,培养科技化专业人才,为构筑数字城市服务。
3 数字城市地理空间框架的构成与各组成部分之间的关系
根据《地理空间框架基本规定》( CH/T 90032009),数字城市地理空间框架的构成,由五部分组成,分别为:基础地理信息数据体系、目录与交换体系、公共服务体系、政策法规与标准体系和组织运行体系。
图1表明了基础地理信息数据库的组成。图2表明了地理信息公共平台共享服务数据库的组成。
图1基础地理信息数据库
图2地理信息公共平台共享服务数据库
4 地理信息公共平台建设
地理信息公共平台软件体系是以共享服务数据库为基础,为政府部门、企业公司、事业单位和社会公众提供在线地理信息服务,形成唯一的、权威的数字城市地理信息公告平台,包括资源展示子系统、数据管理子系统、服务管理子系统和运维管理子系统等四个系统。依据每个子系统服务对象的不同,能够将其划分为两个部分,资源展示子系统面向外部用户,是外部用户了解平台数据资源的窗口,数据管理子系统、服务管理子系统及运维管理子系统面对内部用户,是平台维护单位的内部用户对数据进行编辑、维护和的核心。此外,依据平台部署网络环境的不同,可以分为基础版、公众版和政务版。在城市管理、公众服务和政府决策等方面都起到了非常重要的作用,为城市信息化建设提供了支撑和保障。
5 结束语
伴随着我们国家的城市化进程的飞速进步,城市的区域正在不断的扩展,之前较为保守的城市管理办法已经不能满足于当下城市管理的需求。“数字中国”理念的发展,以“数字城市”为标志的城市信息化建设在我国的各个区域蓬勃兴起,空间信息基础设施是“数字城市”建设中非常重要的基本设施,而地理空间框架是空间信息基础设施的关键性构成部分,是经济社会信息化进步的基本推动平台。
参考文献:
[1] 李果仁.关于数字城市讨论综述J.经济研究参考,2009(83):1720.
[2] 姚敏,赵燕霞.数字城市的基本问题J.城市发展研究,2011(1):2024.
[3] 姜爱林.数字城市:一种可供选择的城市信息化模式J.广东财贸管理干部学院学报,2010,17(1):13 16.
[4] 张宇,数字城管GIS平台的设计与开发,硕士学位论文,西南交通大学,2008.
[关键词]精密单点定位技术网络RTK技术RTK技术电力勘测
中图分类号:TM-9文献标识码:A文章编号:1671-7597(2009)1110018-01
目前,GPS静态相对定位和GPS RTK已广泛应用于测绘生产,成为当代测量的常用作业模式。随着GPS定位技术的不断发展,代表着GPS第三代定位技术的PPP技术和网络RTK技术成为了GPS研究的新热点。实时、高精度、高可靠性的方向发展,网络化、集中式的数据服务(Data Service)典型特征,使得PPP技术和网络RTK技术对促进测绘生产的信息化和现代化起着举足轻重的作用。本文介绍了这些新技术的基本概念和理论及其在电力测绘行业未来发展中的作用,为加快实现电力勘测的数字化、信息化进程,加强测绘新技术的理论交流与实践,提高电力测绘生产的效率,对电力测绘工作者是非常必要的。
一、精密单点定位技术的概念及技术特点
(一)概念
精密单点定位技术(Precise Point Positioning,简称为PPP)是利用这种预报的GPS卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据;同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS定位观测值方程中的卫星钟差参数;用户利用单台GPS双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2-4dm级的精度进行实时动态定位或以2-4cm级的精度进行较快速的静态定位,这一导航定位方法称为精密单点定位。
GPS的定位模式可分为单点定位、精密单点定位、单基准站相对定位及多基准站相对定位。目前,精密单点定位技术是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS定位方面的前沿研究方向。
(二)技术特点
1.处理非差伪距和相位观测值;
2.估计位置、接收机钟差、对流层延迟历元;
3.支持静态和动态定位;
4.支持全球定位;
5.与坐标框架直接联系;
6.无需基准站支持即可实现厘米级到分米级定位;
7.提高效益,降低成本。
二、网络RTK的概念及技术特点
(一)概念
在某一区域内建立多个(一般为3个或3个以上)的GPS基准站,对该地区构成网状覆盖,并以这些基准站中的一个或多个为基准,计算和发播GPS改正信息,对该地区内的GPS用户进行实时改正的定位方式,称为GPS网络RTK,又称为多基准站RTK。
按GPS的定位模式网络RTK属多基准站相对定位。目前,网络RTK技术按照差分信息生成方式主要有:虚拟参考站技术(VRS)、FKP技术、徕卡主辅站概念(MAC)和综合误差内插技术(CBI)。
(二)技术特点
1.覆盖范围更广;
2.成本更低;
3.精度和可靠性更高;
4.应用范围更广;
5.改进了OTF初始化时间。
三、常规RTK、PPP技术、网络RTK在技术要求、定位精度等方面的优缺点
(一)常规RTK
常规RTK技术目前已应用于电力勘测中,但还有一定的局限性。常规RTK采用双差观测模型,其重要优点是消除卫星钟差、接收机钟差的影响。对于短基线情况,可以进一步消除电离层和对流层延迟的影响,整周未知数具有整数特性。缺点是观测值减少且相关必须至少在一个已知站上进行同步观测才能求解测站坐标;工作距离短、定位精度随距离的增加而显著降低、单参考站模式可靠性差、大的区域内作业需要多次设站或设立多个参考站且受电台信号限制同时存在粗差。
(二)PPP技术
PPP技术主要是结合广域差分和单点定位技术,采用非差观测值模型,可用观测值多,保留了所有观测信息;能直接得到测站坐标;不同测站的观测值不相关,显然误差也不相关,测站与测站之间无距离限制。其技术要求为精密卫星轨道、卫星钟参数;其不利之处是未知参数多;无法采用站间或星间差分的方法消除误差影响,必须利用完善的改正模型加以改正。整周未知数不具有整数特性。
(三)网络RTK
网络RTK技术是利用连续运行GNSS(全球卫星导航系统)参考站网络、计算机网络通讯、无线通讯、GNSS高精度定位技术等,为覆盖范围内的流动站用户实时提供高精度的GNSS定位结果的一系列技术总称。其主要是结合RTK和基准站技术,要求在区域内架设多个基准站,定位精度高、精度均匀、稳定性好,目前正向着网络RTK系统CORS系统方向发展。完善的CORS系统的建立将实现全国范围的无缝测绘梦想。
四、PPP技术和网络RTK技术在电力勘测应用中的技术特点
(一)有利于实现坐标系统的统一
中华人民共和国测绘法规定“国家设立和采用全国统一的大地基准、高程基准、深度基准和重力基准,国家建立全国统一的大地坐标系统、平面坐标系统、高程系统、地心坐标系统和重力测量系统,确定国家大地测量等级和精度以及国家基本比例尺地图的系列和基本精度”。目前,鉴于我国1954年北京坐标系存在着缺点和问题,而1980西安坐标系虽为我国严密的国家坐标系统,但限于各级网点分布及区域加密点数量不足和标志破坏严重等问题;我国测绘现状限于技术发展和区域城市规划建设发展的实际,由于各地区城市建设多年来多坐标系统下的已有测绘成果资料积累,还不能够实现所有测绘资料和测绘生产在国家坐标系统下的完全统一。而电力勘测由于测设的站、厂(场)及输电线路通常为城区与城区间乃至全国范围内的网络连接,电力测绘生产和电力基础设施信息化恰需要在统一的坐标基准上,这就给电力勘测工作带来了一定的困难,既要考虑当地城市规划建设,又要顾及电力基础设施的信息化建设。目前常规的单基准站RTK测量尚不能完全满足生产,精密单点定位技术及网络RTK技术的发展为解决这一问题提供了方法和途径,ITRF框架下的测量成果,既可方便坐标系统间的联测与互换,实现坐标系统在某一区域内的统一也可实现全国范围内的坐标系统统一。
(二)保证勘测精度的同时提高勘测效率
目前,由于国家坐标系统区域加密点的分布不均,且大部分国家控制点位(平面、高程)遭到破坏,使得电力勘测在输电线路等线路勘测在控制测量上遇到了严重的问题。省级GPS网点的加密工作尚不能完全满足线路勘测等测绘生产的需要。为了确保勘测成果质量不得不花费大量的时间和金钱在控制测量上,同时大大降低了工作效率。利用静态精密单点定位的高精度解决电力线路勘测的控制测量问题不单省时高效,且能够保证精度要求。我国武汉大学研制的高精度PPP数据处理软件TriP,以无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值为观测数据,对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计,同时具有后处理静态定位和动态定位的功能〔1〕。因此,利用静态精密单点定位技术解决平面控制测量问题已完全可能。而随着精密单点定位技术的进一步发展和未来省级GPS网络虚拟参考站网的建设,实现电力勘测在高精度、高可靠性及省时高校上将发挥更大的作用。
(三)有利于推进电力勘测的信息化进程
数字城市、数字中国乃至数字地球的数字化时代正在悄然的走进我们,数字化信息时代已经来临。测绘工作作为测定、采集及表述等数字化数据、信息获取源在信息化时代的今天起着举足轻重的作用。如何实现电力勘测的信息化、现代化是我们电力勘测工作者的梦想和追求。怎样解决电力基础设施的信息化,相信随着精密单点定位技术以及网络RKT技术的成熟发展一定精度要求下的统一坐标系统的电力勘测的信息化很快就能实现。在电力勘测信息化、数字化数据信息的获取上同航测及卫星遥感技术相结合,将会实现电力基础设施信息系统在全国范围内的信息网络系统建立和信息网络查询,并使得作为“数字中国”一部分的电力基础设施的数字化、信息化、现代化成为可能。因此,精密单点定位技术和网络RTK技术的发展必将推进电力勘测的信息化进程。
五、结语
科技是第一生产力,当今的卫星定位技术在历经了常规RTK技术和广域差分定位技术后,正向着以PPP技术、网络RTK技术及网络RTK系统为代表的第三代GPS定位技术阶段,即以实时、高精度、高可靠性为方向发展,网络化、集中式为数据服务(Data Service)典型特征的技术发展阶段。PPP技术和网络RTK技术的成熟发展,必将促进电力基础设施的信息化进程,实现电力勘测的信息化、现代化。认真学习和掌握现代先进的测绘技术并不断将其应用于电力勘测生产实际,才能更好的实现专业技术的信息化发展,才能够通过技术的进步与变革,提高专业的经济效益和社会效益,实现效益的最大化。
参考文献:
[1]王亦、邹璇,《静态精密单点定位精度分析》,测绘信息与工程,Journal of Geomatics Apr. 2008,33:(2).
[2]晏红波、黄腾,GPS网络RTK的现状及应用前景探讨,现代空间定位技术研讨交流会论文集,Vol.5,No.3,Nov.2007.
[3]李征航、何良华、吴北平,全球定位系统(GPS)技术的最新进展,第二讲,网络RTK测绘信息与工程,Journal of Geomat ics,2002,4-27(2).
关键词:数字矿山;测绘;课程体系
中图分类号:G642.3 文献标识码:A 文章编号:1002-4107(2016)01-0034-02
数字化时代已经到来,并还将进一步发展。中国矿业面向未来寻求可持续发展,必须走“数字矿山”之路才能使传统的矿山企业在采矿工艺、生产管理、组织结构、工程决策等方面有大的调整,进而提高企业生产效率和生存空间[1]。目前,矿业类院校测绘工程专业矿山测量方向在“数字矿山”技术方面的培养还非常滞后,人才培养主要是以“传统测量技术”和“3S技术”(GPS,GIS,RS,全球定位系统,地理信息系统,遥感)两大能力模块进行培养,但尚没有建立起“数字矿山”相关概念,也就更无从谈起在未来的工作中能够承担起构建和维护“数字矿山”这个重要使命了[2-3]。这已经凸显出目前的人才培养与市场需求脱节,在此背景下,研究高校测绘工程专业如何制定培养方案、构建专业课程体系、优化教学内容,以适应我国现今对测绘人才需要显得尤为重要。
一、测绘专业的人才培养目标与建设思路
第一,以对学生进行测绘工程专业知识和技能培养为根本;使学生系统地掌握数字测图、测量平差、大地测量、空间定位技术、摄影测量、遥感、地图学、地理信息系统等方面的基础理论和基础知识。
第二,以社会需求为导向、以服务经济社会发展为宗旨,使学生掌握基础测绘、工程测量、矿山测量、变形监测、地籍测量的理论和方法;掌握摄影测量、遥感图像处理的理论和方法;掌握地图编制和地理信息管理、应用的理论和方法;熟悉测绘行业方针、政策和法规;具有较强的计算机应用能力。
第三,提升学生的工程素质和工程实践能力。使学生具有基于常规测绘和“3S”技术进行控制网的建立、数字化成图、各种工程施工测量及变形监测,具有专题地理信息系统应用及设计的基本能力。
以“厚基础、宽口径、高素质、创新型”为指导思想,以培养复合型、创新型、应用型测绘人才为根本任务,以培养学生的专业能力为主线,以就业为导向。为了实现人才培养目标,需要将创新教育融于人才培养的全过程,全面提高学生的综合素质[4-6],突出黑龙江科技大学“大德育、大工程、大实践”的三大教育理念,坚持立德树人,用科学理论武装学生头脑,促进学生身心健康,贯穿大工程,重点落实大实践教育理念,掌握扎实的专业知识,具有较强的专业实践技能培养学生创新精神与实践能力,提高学生人文素养和科学素养,使学生成长为中国特色社会主义事业的建设者和接班人。
二、测绘工程专业课程体系建设路径
(一)课程体系的构建
根据黑龙江科技大学学分制课程体系的统一要求,构建了自主立交式学分制课程体系。课程体系中,按照性质分为公共必修课程、专业必修课程、专业选修课程、公共选修课程,按照课程类别分思想政治与健康教育平台、公共基础教育平台、专业教育平台、素质拓展与创新教育平台,学生在规定的修业年限内达到学校对本科毕业生提出的德、智、体等方面的要求,完成人才培养方案规定的全部教学环节,修满各模块标准学分,共修满185学分后,完成毕业设计(论文),答辩合格,方准予毕业。在课程当中核心课程有:“测绘学基础”、“数字测图原理与方法”、“误差理论与测量平差基础”、“大地测量基础”、“摄影测量原理”、“GNSS原理及应用”、“遥感原理与应用”、“地图学”、“地理信息系统原理与应用”、“工程测量学”等。
实践教学环节有:“综合实验”、“数字测图实习”、“大地测量实习”、“GNSS实习”、“地籍测量实习”、“3S技术综合实习”、“工程测量综合实习”、“工程训练”、“毕业实习”、“毕业设计”等。
(二)课程体系的特点
1.注重专业理论知识与实践能力的培养。重视学生道德素质教育,重视人文科学、自然科学和社会科学协调发展;注重学生创新能力的培养,重视学生个性发展。
2.必修课程与选修课程比例适宜。必修课与选修课的比例约为3:1,这有利于促进学生的个性发展,拓宽知识面和培养能力,更好地为社会培养复合型、创新型、应用型测绘人才。
3.注重夯实理论知识,突出实践能力。注重培养学生掌握扎实的理论知识,开设了大量以培养学生基本知识,基本理论为目标的理论课程。重视加强学生实践能力的提高,开设了大量以培养学生实践能力为目标的实践课程。加大实践课程在课程体系中的比重,对于培养学生的实践能力以及创新能力,提高学生的实践能力和就业能力具有重要意义。
4.课程国际化增强。在课程设置上,开设了“英语”、“专业英语”及5门双语课程,一是培养了学生的外语能力,二是培养了学生国际化的理念、教学思想。
5.强化综合素质培养。注重培养学生的创新意识和实践能力,学生在大一进入实验室进行科学研究探索;大二进行中期研究性学习;大三进行各级创新实验,培养创新能力;大四进行生产实习、毕业实习、毕业设计。
6.强化“数字矿山”人才培养。为了适应“数字矿山”人才培养需求,深入“数字矿山”高新企业龙软公司、数字矿山实验室和构建“数字矿山”的现场企业进行两方面内容的调研:一是“数字矿山”方向人才实际需求和技术要求;二是深入了解“数字矿山”建设技术流程和关键技术。有针对性地开设“数字测图原理与方法”、“GNSS原理及应用”、“地理信息系统原理与应用”、“摄影测量原理”、“遥感原理与应用”、“测量程序设计”、“CAD及测绘制图”、“数据库在测绘中的应用”、“数字矿山关键技术变形观测与数据处理”、“开采沉陷与综合治理、“数字矿山实用技术”、“数字摄影测量”、“数字地面模型原理”、“GIS工程设计”、“网络地理信息系统与应用”、“三维GIS建模”、“计算机图形学应用”、“数字图像处理”、“遥感编程基础”、“数字三维激光扫描技术及应用”、“GNSS数据处理”、“雷达干涉测量及应用”等课程。学生通过这些课程的学习,掌握“数字矿山”的关键技术,毕业后具有从事“数字矿山”事业的技术与能力,从而为加速推进“数字矿山”的建设和推广做出应有的贡献。
三、测绘工程专业课程体系分析
本文通过问卷调查对测绘工程专业课程体系进行研究和分析,为进一步完善课程体系提供一些结论性和经验性的帮助。问卷一共设计了30个问题,通过对黑龙江科技大学测绘工程专业在校学生进行问卷调查,发放216份问卷,调查学生对测绘工程专业课程体系的一些客观评价。问卷共收回212份,有效问卷210份,有效回收率99.06%。
通过调查,可以看出课程体系的优点,但也存在不足。在问卷调查中,71.4%的学生对本专业的培养目标是满意和认可的。课程体系具有科学性、合理性和实用性,这主要体现在以下几个方面。
1.课程有助于提高专业基础知识。78.6%的学生认为自己所学课程设置有助于专业基础知识的提高。
2.有助于培养学生的创新型自主学习能力。58.1%的学生认为自己所学课程设置有助于培养创新型自主学习能力。
3.有助于拓宽知识面,培养各方面的能力,拓宽就业面。问卷调查中,86.3%的学生认为自己所学课程设置有助于拓宽知识面;69.2%的学生认为该课程体系有利于学生各方面能力的提高;68.3%的学生认课程体系有助于拓宽就业面。
4.有助于学生的个人发展。通过优化课程体系,培养学生多方面的能力,提高学生的专业素质和就业能力。问卷调查中,23.6%的学生认为课程体系对自己将来的发展作用非常大,48.4%的学生认为课程体系对自己将来的发展作用比较大。在以下两方面需继续加强:一是在学生对测绘工程专业人才培养目标和人才培养模式的了解程度上还需加强;二是在提升学生对测量科学的兴趣方面有待提高。
通过进行理论研究、比较分析、问卷调查与分析,笔者认为黑龙江科技大学测绘工程专业课程体系能够满足“数字矿山”对测绘人才的需求,该课程体系注重知识、能力和素质的协调发展。其人才培养的价值取向是通过提高多方面能力,拓宽就业面,最终目标是为国家“数字矿山”事业培养紧缺的测绘人才。在今后的研究中,可以对测绘工程专业课程体系的质量进行评估,从而可以更有效地发现课程体系中存在的问题,更好地完善课程体系。
参考文献:
[1]胡弼成,王伟廉.高等学校课程体系现代化研究[J].高
等教育研究,2011,(9).
[2]梁园源.基于STS教育理念的理工科大学生科学素养培
养对策研究[D].重庆:重庆师范大学,2012.
[3]邓万友.中外理工科院校课程设置的比较研究[J].海南
大学学报:自然学版,2006,(4).
[4]王彬斐.我敫叩妊校课程结构优化改革研究[J].兰州
大学学报,2007,(8).
[5]陈晓华,崔琳.培养大学生学习兴趣提高本科教学质量
[J].教育探索,2011,(3).
[6]罗竹峰.“理工教融合”人才培养模式之课程体系研究
关键词:城市测绘;数字城市;城市建设
中图分类号:K915文献标识码: A
数字城市是城市现代化进程的重要标志,是数字地球、数字中国的意义延伸。数字城市利用先进的计算机技术和多媒体技术对城市的规划、居民的生活水平和经济都具有坚实的推动作用。具体来说,数字化城市其实就是在城市的规划建设中,有效地融合信息处理技术,获取大规模的空间数据资源和基础设施,对城市信息资源进行整合再利用。在此,测绘技术作为支撑数字城市进展的重要手段,应首先明确自身的条件,以最大的优势推动数字城市的现代化建设。
一、测绘技术对数字城市建设的促进作用
1.对数字城市建设的支撑
建设一个能够支撑数字城市的公共平台的运作的核心工程是建设基础的地理信息数据,其应用都是源于基础的空间数据的应用。数字城市获得的大量地理信息数据都是来源于遥感和GPS的,应用地理信息系统能够为城市提供大量数据的查询、检索以及空间分析等深度应用。强大且成熟的地理信息技术能够为数字城市的建设提供海量数据,建设多样化、多尺度的数据库,逐步完善数字城市的地理信息共享平台的搭建。因此,测绘技术为数字城市建设、发展提供必要的技术支撑。
2.对解决资源环境人口等重大问题的提供更多的支持
随着人类对地球的认识程度不断加深,及时的了解环境资源、地质灾害信息对于人类更好的生存、生活是非常必要,测绘高新技术与具有海量地理信息是认识地球的有力工具。因此,对地观测系统应该建立成多分辨率且多时相的,空间分析技术、可视化技术等更有待完善和更新,并应用现代化信息技术创建一个完善的地球空间信息系统。利用数字城市地理信息共享平台并结合地质灾害等一些灾难的预警特点,可创建一个能够辅助预警的地质灾害预警预报会商系统。
3.支撑国民经济建设以及社会的发展
城市规划管理以及交通管理等方面对数字高程模型(DEM)以及三位模型等技术的需求度都是非常大的,其能够更好地支持建设国民经济。同时,能源、水利等重大工程虽不需要精确的勘探工作,但海量实时的地理信息数据能够辅助工程决策。一般,类似地域覆盖广的工程、空间与时间跨度大的重点工程等会需要得到更多的遥感数据与数字模型等的支持。另外,在发展智能交通、构建电子商务以及发展精准的生态农业等方面,更需要测绘技术的综合应用,使其各个领域都能实现信息化。
4.保障政府管理和决策
随着经济社会的快速发展以及自然关系的复杂度的加深,不断加大了人们对现代经济及社会问题的解决难度。政府在实施管理与决策时,需要做到民主化、科学化,这就要求地理信息数据库能够实现更加广泛、更加通用,并在此基础上整合社会上所有的信息,将其归纳到一个真实世界的空间分布之中。如在建设数字城市地理信息系统的公共平台的基础上,搭建一个国土执法系统,以决策和支持类似土地违法案件等的处理。由此,创建一个空间的决策支持系统十分必要,该系统能够实现政府进行空间管理和分析决策,科学的完善政府的管理与决策,能够满足政府在建设数字化城市的真正需求。
二、关于测绘体系的创建工作
1.信息化测绘生产体系建设
作为我们生产体系的一个重要的环节,信息化测量的地位是非常关键的,是体系的根基于基础。进行多方位的结合主要从技术以及实际的应用等方面,根据都年来的总结,大致分为两部分:第一部分,通过信息化测绘,进行产品标准等多方位的标准制定。我们在实际的工作中,在不同的发展的时期都会出现不同的标准,这类标准都是非常值得我们去关注的,我们进行数据等方面的监控,针对于问题进行具体的分析,不断地提升整体的工程以及产品的质量,为我们后续的工作打下坚实的基础;第二部分,工程以及生产中的强化阶段。这一阶段是我们开始了正常的工作的时候,对于数据库进行进一步的管理,强化之前的数据,对于有问题的部分进行进一步的研究与探讨,不断地提升工程的质量以及进度。信息化测绘在我们生产体系中的地位贯穿每一个部分,其地位已经不可动摇,所以,必须做好相应的工作。
2.信息化测绘管理体系的建设
管控体系是总的体系发展的保证性要素,是一项关联面非常广的活动。各个领域和企业自身的状态不一样,所以呈现出的特征也是不一样的。接下来具体的阐述体系创建时期的一些重要内容。对于该项创建活动来讲,单位自身的定位以及发展意义和各阶段具体工作目标的确定,是决定各项管理工作的方向与基本依据。基本定位更多的从实际出发,主要从自身的实力,业务水平等方面入手的,更好的响应政府的政策,我们进行工作的每个阶段都是有一定的差别的,这些都是根据实际的情况进行判定的,对于企业的整体的发展方向有着很好的指导方向。我们进行的各项工作的开展都是包含着很多的方面的,在很多的方面都运用到信息化测绘,慢慢的已经形成为体系,这是未来发展的必然的,建立起相关的各项管理制度等工作,从而推进信息化测绘体系建设的目标顺利实现。依据ISID9001要求,结合行业各单位实际业务及管理模式建立的质量保证体系,它是被具体情况论证的有序的管控体系,是获取资格的基础规定。该项体系的创建,必然会带来运作和生产等体系的变化。
三、数字城市建设测绘技术的应用
数字城市有一个基本的框架,主要由三大部分组成:数字城市建设的信息支撑技术。主要有遥感技术、全球定位系统(GPS)、地理信息系统技术、城市综合功能GIS技术、数字城市的管理信息技术、虚拟技术、数据库建设技术、元数据和宽带网络等,应用这些技术可以实现城市空间数据的获取、分析、归纳与整合。数字城市建设的基本内容。首先,建立由城市空间基础信息平台、城市综合信息平台和城市电信基础平台组成的核心系统,达到共享和支持。其次,建立应用系统,它们是数字城市发挥作用的根本。第三,网络与信息接入设备,它们是数字城市应用的前端,直接面向最终用户。第四,政策法规与保障体系,它数字城市建设及运行提供法律、经济、标准、组织和管理等方面的保障。数字城市的服务对象。包括政府、企业、社会和公众四大类。
数字城市中,三维GIS提供了基础性空间信息。三维GIS能够对城市以全方位定位,将极具真实感的场景信息展示出来,给人以真实、直观的虚拟城市环境,面对复杂的城市,城市管理者要制定科学的规划方案,将人文性和生态性纳人其中,为决策提供有力的参考。城市规划中,内中各项元素要具有关联性,同时还要具有前瞻性,以符合主要应用领域的要求,虚拟城市场景的构建要逼真而准确。为了能够为城市规划据侧提供科学而直观的依据,对于规划方案的制定,要实施互动性的评估,并对规划方案的细则进行分析。与传统的平面效果图,乃至沙盘相比,三维GIS所提供的信息数据更为精确,规划方案更为符合实际要求,即便是动画手段所绘制的规范设计图,也无法匹敌。可见,三维GIS当今城市规划信息化发展的未来发展方向。
综上所述,数字城市为城市管理和人们生活带来便捷、提升了管理水平的同时,也带来了数字城市中管理方面的一些不足。城市测绘也面临同样的问题,要解决这些问题,固然需要对城市测绘进行外部调整,而更重要的是城市测绘要从自身进行调节,需要不断地进化,以适应现实城市和数字城市共同建立的生态圈。
参考文献:
[1]陆建华.城市测绘在数字城市建设中的地位[A].中国国土经济学会.现代测量技术与地理信息系统科技创新及产业发展研讨会论文集[C].中国国土经济学会:,2009:2.
关键词:GPS辅助空中三角测量;精密单点定位;POS;精度
中图分类号:TN141文献标识码: A 文章编号:
测量工作在矿山勘探、设计、开发和生产运营的各个阶段起着重要的保障作用,随着空间信息技术、数字信息技术和自动化、智能化技术的飞速发展,新型测绘仪器迅速出现与普及,使矿山测量在工作内容和技术方法等方面发生了深刻的变革。运用现代数字化测量技术进行矿山测量有助于提高矿山测量精度,降低测量工作劳动强度,提高矿山测量效率。
航空摄影测量技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间,并积累了丰富的经验,较之传统的测图方法,利用航空摄影测量技术成图速度快、成本低、精度高,是一种应用极为广泛的测图方法。
精密单点定位技术的出现,为航空摄影提供了新的解决方案。目前国际服务组织所提供的精密星历和精密钟差的精度已经很高。随着接收机性能的不断改善,载波相位精度不断提高,以及大气改正模型和改正方法不断深入,为精密单点定位技术应用航空摄影中提供了可能性。[1]
本文以矿区大小比例尺地形图测绘生产为例,介绍了并进行基于精密单点定位的GPS/ POS辅助空中三角测量试验,分析并比较了空中三角测量方法的加密精度,得出了基于精密单点定位的GPS/ POS辅助摄影进行大小比例尺航测成图时新的像控布点、像控测量以及GPS/ POS辅助空中三角测量加密的方法。
1精密单点定位技术
精密单点定位(PPP-Precise Point Positioning)指得是利用载波相位观测值以及IGS等组织提供的高精度的卫星星历及卫星钟差来进行高精度单点定位的方法。利用IGS提供的高精度的GPS精密卫星星历和卫星钟差,以及单台双频GPS接收机采集的载波相位观测值,采用非差模型进行精密单点定位。精密单点定位的优点在于在进行精密单点定位时,除能解算出测站坐标,同时解算出接收机钟差、卫星钟差、电离层和对流层延迟改正信息等参数,这些结果可以满足不同层次用户的需要(如研究授时、电离层、接收机钟差、卫星钟差及地球自转等)。[1]
2GPS辅助空中三角测量的定义及方法
GPS辅助空中三角测量是利用GPS定位技术获取航摄仪曝光时刻摄站的三维坐标,然后将GPS摄站坐标视为带权观测值与摄影测量数据进行联合平差,确定目标点位,并评定其质量的理论、技术和方法。[4]
3IMU/DGPS辅助航空摄影测量定义及方法
IMU/DGPS辅助航空摄影测量是指利用装在飞机上的GPS接收机和设在地面上的一个或多个基站上的GPS接收机同步而连续地观测GPS卫星信号,通过GPS载波相位测量差分定位技术获取航摄仪的位置参数,应用与航摄仪紧密固连的高精度惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unit)直接测定航摄仪的姿态参数,通过IMU, DGPS数据的联合后处理技术获得测图所需的每张像片高精度外方位元素的航空摄影测量理论、技术和方法。
将基于IMU/DGPS技术直接获取的每张像片的外方位元素,作为带权观测值参与摄影测量区域网平差,获得更高精度的像片外方位元素成果。这种方法即IMU/DGPS辅助空中三角测量方法(国际上称Integrated Sensor Orientation,简称ISO)。[6]
4 试验及其结果分析
本文就以两个测区进行试验,试验1GSD为0.272m,相对航高为2000m,成图比例尺为1:25000,试验2 GSD为0.15m,相对航高为1100m,成图比例尺为1:2000,以试验在矿区基于精密单点定位技术的航空摄影测量方法成图的应用。
4.1 试验资料
试验1为了满足某矿区信息化管理的需求,为矿区决策、规划、普查、资源整合、开发、资料申报及建立矿区全区域地形图信息化管理数据库系统提供基础资料,某矿区实施全区域地形图信息化管理数据库系统-1:25000地形图航测成图工程。测区地处太行山南段与中条山北缘的结合部,地形复杂,地貌特征以山地为主。要保质保量的按时完成工程任务只有依靠科技创新,采用新技术,新方法和新装备才能解决常规测绘技术无法解决的难题。
在本工程航空摄影、像片控制测量、空中三角测量和调绘等环节中均采用了新技术。航空摄影时采用了先进的SWDC数码摄影系统;像片控制测量中同时采用了精密单点定位技术和似大地水准面模型两项新技术;空中三角测量使用GPS辅助空中三角测量等。
试验2为了保证某矿区更好的发展规划和数字地形图的现势性,建设成数字化、生态型、工业旅游型中国煤炭工业品牌矿井,为生产建设提供科学、可靠的基础数据,某矿区利用航测方法成1:2000地形图测绘工程,本工程采用新技术POS航摄技术。
4.2试验数据分析
为了分析利用精密单点定位技术进行GPS/POS辅助航空摄影测量方法所能达到的加密精度,通过试验和数码相机的固有优点,得出一些结论。图1为试验1的像控布点方案,图2为试验2的像控布点方案,表1列出了GPS/POS辅助空中三角测量精度统计表,表2列出了光束法区域网平差精度统计表。
图1 试验1布点方案
图2 试验2布点方案
表1 GPS/POS辅助空中三角测量精度统计表
表2 光束法区域网平差精度统计表
在GPS/POS辅助航空摄影时必须架设地面基准站,是需花费人力物力而且费时的工作,尤其是当测区范围较大,在带状管线项目中需要设置多个基准站时,作业难度相当大。此次精密单点定位技术与数码相机结合应用的成功探索,减少了航飞时基站布设的工作量。通过上述试验说明,在GPS/POS辅助航空摄影测量中,可以无需布设地面基准站。GPS/POS辅助航空摄影按照常规航空摄影技术规程进行摄影作业是可行的。
从表1、表2可以看出, GPS辅助光束法区域网平差与自检校光束法的结果是一致的。这表明,该测区的航摄资料是可用的,GPS摄站坐标的解算是正确的,利用该试验区来进行GPS辅助光束法平差的精度分析是值得信赖的。
采用现行几种航空摄影空中三角测量测量方法,加密点的精度均可满足所处地
形相应比例尺航测内业加密的精度要求。试验1、试验2的精度均符合GB/T 7930-2008《1:500、1:1000、1:2000地形图航空摄影测量内业规范》、GB/T 12340-2008《1:25000、1:50000、1:100000地形图航空摄影测量内业规范》的规定。对于常规光束区域网平差来说精度主要取决于地面控制点的分布与间距,区域越大,所需的地面控制点越多,本次试验1分别布设了69个地面控制点;对于小比例尺成图GPS辅助空中三角测量测量而言只需在区域网的四角布设4个平高地面控制点,其不随区域网的大小而变化。对于GPS辅助空中三角测量测量从表1可以看出,随着地面控制点的减少,区域网平差的精度有所降低,当无地面控制点时尤为明显。所以,要达到测量规范所要求的精度,必须采用合理的地面控制方案;对于POS辅助空中三角测量测量来说,布点方案须经实验区确定,在试验2测区共计600平方公里共布设39个像控点(包括检测点),节省了80%的像控点,节约了60%的做像控费用。
由于精密单点定位所获取的摄站坐标还不能完全达到空中三角测量所需要的控
制点的精度要求,区域网平差中利用地面控制点进行强制的系统误差补偿是必不可少的,从表1可看出无地面控制的检查点的残差带有明显的系统误差。在区域的四角布设4个地面控制点被认为是一种可完全改正GPS系统漂移误差的实用方法。实际作业中,在区域的四角布设4个平高控制点是必要的,它们可用于GPS单点定位误差、WGS84系与国家统一坐标系不一致所引起的坐标变换误差以及测定空间偏移分量误差等系统误差的改正。从表1成1::25000地形图可以看出,未加入地面控制点时,GPS存在系统误差;加入地面控制点后,进行了GPS漂移改正,平差解算结果精度得以明显提高。[7]
本次试验中像控点测量采用GPS精密单点定位(PPP)技术与利用高精度似大
地水准面模型进行GPS高程测量的方式施测。采用PPP技术仅使用单台GPS接收机就可以精确确定点位位置,实现高精度定位导航的功能。单机作业,灵活机动,大大节约用户成本,定位精度不受作用距离的限制。
5 结语
通过上述试验可得出基于精密单点定位技术的GPS辅助及惯导航测技术在矿区成图中使用可节约了传统像片控制测量的作业成本,优化了传统空中三角测量加密工序的技术流程,缩短了航测成图周期,可高效、高质量的服务于矿区成图。精密单点定位技术在航测成图中的应用不仅改变了过去先航摄,接着外业象控测量,最后内业空中三角测量加密的工序流程,而且提高了精度,减少作业的工序提高了作业效率,并实现了无地面基站,为最终实现数字摄影测量的自动化生产奠定了坚实的基础。
目前精密单点定位技术还处于研究实验阶段,在航空摄影测量中的应用才刚刚开始,相信随着精密星历与精密钟差的进一步发展,精密单点定位算法进一步成熟化,将精密单点定位技术应用航空摄影中成为一种必然的趋势。
参 考 文 献
[1] 精密单点定位技术在辅助航空摄影中的应用研究[学位论文].中国地质大学硕士学位论文.
[2]王成龙等.基于SWDC的国家基础航空摄影测量可行性研究[J]. 测绘工程,2009,18(1)
[3]袁路晴等.超轻型飞机搭载SWDC系列数字航摄仪的航空摄影测量一体化作业思路[J].铁路勘察,2007,6.
[4] 袁修孝.GPS辅助空中三角测量原理及应用[M] .北京:测绘出版社,2001.
[5] 袁修孝.GPS辅助空中三角测量及其质量控制[D] .武汉大学博士论文,1999.
[6] 李学友.IMU/DGPS辅助航空摄影测量综述[J]. 测绘科学,2005,5(30):110-113.
关键词:野外数字化测图在航道测量应用
中图分类号:G353.11文献标识码:A 文章编号:
1.野外数据采集包括两个阶段,即图根控制测量和地形特征点(碎部点)采集
1.1图根控制测量
图根控制测量的目的是在高级地形控制测量的基础上再加密一些直接供测图使用的控制点,以满足用于测绘地物地貌的测站点的需要。
由于采用全站仪,测站点到特征点的距离即使在500米以内也能保证测量精度。一般以在500米以内能测到碎部点为原则,选择通视条件好的地方,图根点可稀疏些;地物密集、通视困难的地方,图根点可密些(相对白纸测图时的密度)。控制测量主要使用导线测量,观测结果(方向值、竖角、距离、仪器高、目标高、点号等)自动或手工输入电子手簿,采用平差软件进行平差计算,各项限差应在允许范围之内,如有不符合要求的情况,应进行补测或重测。
1.2碎部点采集
全站仪由于具有自动记录功能,野外采集数据的速度较快。测量人员根据事先的分工,各负其职。数字测图要求测定所有碎部点的坐标及记录碎部点的绘图信息,并记录在全站仪的内存中,而后传输到计算机,并利用计算机辅助成图。但在野外数据采集中,若用全站仪测定所有的碎部点,不仅工作量大,而且根据实际地形无法直接测定。因而,必须灵活运用“测、算法”结合,测定碎部点的坐标。
2.数字化测图技术的特点
2.1劳动强度小,自动化程度高。外业采集的数据可以自动记录于电子手簿中,避免了传统测图繁琐的记簿、计算、检核,大大提高了劳动效率电子手簿中的数据可以通过电缆直接向计算机传输,在室内通过计算机键盘和鼠标的简单操作,即可完成图形编辑,大大减少了外业工作时间。
2.2精度高。传统的测图,地物点平面位置的误差主要受解析图根点的展给误差和测定误差、测定地物点的视距误差、方向误差等影响。测量数据作为电子数据格式可以自动传输、记录、存储、处理和成图,在全过程中原始数据的精度毫无损失,不存在传统测图中的视距误差、方向误差、展点误差,很好地反映了外业测量的高精度,获得高精度的测量成果。
2.3信息量大。数字地图包含的信息量几乎不受“测图比例尺”的限制,甚至可以没有“测图比例尺”的概念。数据可分层存放,使地面信息的存放几乎不受限制。比如将房屋、道路、水系、电力线、地下管线、植被、地貌等存于不同的层中,通过关闭层、打开层等操作来提取相关信息,便可方便地得到所需测区内的地籍图。在数字地籍图的基础上,可以综合相关内容补充加工成不同用户所需要的城市规划图、城市建设用图、房地产图以及各种管理的用图和工程用图等。
2.4信息存贮、传递方便。数字信息可以通过磁盘、光盘以计算机文件的形式保存或传递,还可以通过电缆或计算机互联网传输。在数据的存贮、传递方面优势是传统测图无法比拟的。
2.5便于成果更新。数字化测图的成果是以点的定位信息和绘图信息存入计算机的,当实地有变化时,只需输入变化信息的坐标、代码,经过编辑处理,很快便可以得到更新的图,从而可以确保地面的可靠性和现势性。
3.GPSRTK技术在内河航道测量的特点
3.1GPSRTK作业有着极高的精度,观测速度较快,非常适合于大规模的水下地形测量及两岸地形测量等。
3.2GPSRTK测量可以大大提高成果质量。它不受人为因素的影响,整个作业过程由电脑控制,自动记录、自动数据预处理。
3.3GPSRTK技术自动化程度高,可以极大地降低劳动作业强度,减少工作量,提高作业效率。
3.4在测量中,可以直接运用GPSRTK技术进行水深测量、地形测量、低等级控制测量等。
3.5由于内河水位落差较大,航行基准面(绘图水位)亦随航道变化,要准确测定测时瞬时水位和求算水深改正数传统方法必须布设足够的水位观测站。由于RTK可以实时测量水位,不需要再进行水位观测。
3.6减少波浪和船倾斜引起的测深误差。由于GPS天线和换能器装在一根杆上,天线到换能器的距离固定,相当于换能器的高程能实时测定,换能器的上下移动不会改变经水深换算的到的河底高程。
3.两种测图方法的精度比较
野外大比例尺数字化测图的全过程几乎都是用解析法进行的。虽然最后成果仍表现为图解的线划图,但与传统的平板仪测图相比,有着本质的差别。数字化测图不仅在效率上有很大提高,而且大大减轻了野外的劳动强度,更为突出的是地形图数学精度的提高。现对平板仪测图与野外数字化测图测站点、地物点的平面位置及高程精度进行分析比较。
3.1 平板仪测图
(1)以1∶1000比例尺为例,平板仪测图地物点、测站点的平面位置主要取决于测站、视距、描绘方向、刺点等方面的误差来源:?
①测站点误差:±0.18mm;
②视距误差:±0.2mm;
③描绘方向误差:±0.1mm;
④刺点误差:±0.14mm。
根据以上误差来源,按照公式计算求得地物点的平面位置中误差为±0.32mm。
(2)平板仪高程精度主要取决于测量高程时的测量误差,主要有:
①视距误差:±0.2mm(当视距为100m时);
②垂直角观测误差:±1′;
③仪器高觇标高的量测误差:±0.01m。
在不考虑起始点高程误差的情况下,根据公式可求得各高程点的中误差为±0.04m。
3.2 数字化测图
(1)由于红外测距仪和全站仪等高精度仪器的逐步应用,使外业的所有测站点、地物点全部采用经纬仪导线方法完成。在已知等级点的控制下,只要布设两级导线即可满足测图的要求。假如各级导线都采用直线等边附合导线的形式施测,根据有关规范和实际作业中的最不利情况,按点位中误差估算公式计算出测站点的点位中误差为±0.03mm。
(2)地物点的平面位置野外测量方法有极坐标法、导线法、对称点法,而在实际工作中采用极坐标法测设地物点比较方便,一般是将经纬仪(全站仪)设置于测站点A上,对置于地物点上的楼镜进行水平角和距离的测定,
水平角观测一测回,故其测角中误差为5″,而测距误差由于棱镜比中杆的半径约大2cm左右,故使对中杆靠紧垂直地物点(房角、电杆等)位置的误差一般可达1.5~2cm,若考虑其他测距误差,则可取0.02m。以边长100m计算,根据计算公式可得出地物点的平面位置中误差为±0.02mm。
(3)高程点的测定和地物点的测定方法完全一样,垂直角只观测半测回。以距离100m为例,根据公式求出高程站点、地物点的高程测量中误差为±0.02m,按规范要求1∶1000测图时,高程注记点的中误差一般地原为±0.05m。另外,等高线(等深线)的高程精度,实际是数字高程横型插求点的高程中误差。一般认为影响数字高程模型主要因素有:地形类别、内插方法、采样点密度和采样方法、粗差剔除程度等4个方面。通过试验,其等高线精度通常可以达到±0.3~±0.4m,可以满足1∶1000测图时的高程精度,即满足1/2~1/3基本等高距的要求。
4.结束语
野外大比例尺数字化测图对航道管理、养护、航道工程是最有效的手段,它不仅精度高、成图周期短,而且大大提高了工作效率和经济效益。数字化测图必将取代传统的测绘方式,为航道建设提供更优质的服务。
参考文献: