时间:2023-03-24 15:49:43
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篇地籍测量技术论文,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。
为建立城乡一体化地籍管理信息系统,实现测区土地调查、登记及发证的一体化管理;建立健全新的土地调查机制,实现城乡土地数据的及时、快速、准确更新;建立土地利用动态监测制度,实现对各项国土资源严管措施的跟踪监督等打下坚实的基础
土地地籍调查工作的目的是通过查清每一宗土地的位置、权属、界线、数量和利用状况,获取“权属合法,界址清楚,面积准确”的土地地籍管理信息,实现全市土地调查、登记及发证的一体化管理,并通过建立健全新的土地调查机制及土地利用动态监测制度,实现城乡土地数据的及时、快速、准确更新,为实现对国土资源管措施的跟踪监督打下坚实的基础。
本论文主要讨论了地籍控制测量的原则,应用方法,精度要求等内容。介绍了地籍控制测量的方法,对控制测量前的调查工作做了解释。对图根控制网的加密,基本原则和精度要求进行了设计,包括选点,观测,数据处理等工作做了详细介绍。
关键词:地籍测量、控制测量、图根加密
目 录
摘 要.... 0
第一章 概 述.... 2
1.1 地籍测量含义... 2
1.2 地籍测量特征... 2
1.3地籍测量在我国的发展状况... 3
1.4 地籍测量的目的和任务... 4
1.5 地籍测量的重要意义... 5
第二章 地籍控制的准备工作.... 6
2.1坐标系统... 6
2.2图幅规格和编号... 6
2.3调查范围与比例尺... 7
2.4 作业技术依据... 8
第三章 地籍控制测量方法.... 9
3.1 导线测量... 9
3.2三角测量... 11
3.3 GPS控制测量... 14
3.4 图根控制测量作业要求... 16
第四章图根控制网加密.... 19
4.1 光电测距导线加密... 19
4.2 交会法加密控制点方法... 21
4.3 GPS加密控制网... 22
第五章报告总结.... 24
致 谢.... 25
参 考 文 献.... 26
第一章 概 述
1.1 地籍测量含义地籍测量是为获取和表达信息所进行的测绘工作。其基本内容是测定土地及去附着物的权属、位置、数量、质量和利用状况等。具体内容如下:
(1)地籍控制测量,测量地籍基本控制点和地籍图根控制点。
【论文摘要】:GPS、RTK 测量技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统,文章就利用这项新技术在地形和地籍测量中的应用情况做一介绍。同时,文章利用地理信息系统(GIS)对测绘地形、地籍以及生成土地证、房产证等一些图件进行说明, 并作相应的转换处理, 满足了地籍管理工作的需要。
一、基于GPS、RTK测量技术的地形和地籍研究
(一)概述
GPS、RTK 测量技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统,文章就利用这项新技术在地形和地籍测量中的应用情况做一介绍,供同行参考。地形测图是为城市以及为各种工程提供不同比例尺的地形图,以满足城镇规划和各种经济建设的需要。地籍测量是精确测定土地权属界址点的位置,同时测绘供土地管理部门使用的大比例尺的地籍平面图,并量算土地面积。用常规的测图方法(如用经纬仪、测距仪等)通常是先布设控制网点,这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根控制点,测定地物点和地形点在图上的位置,并按照一定的规律和符号绘制成平面图。GPS 新技术的出现,可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标。特别是应用RTK 新技术,甚至可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标,利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图,然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。应用RTK 技术进行定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(如伪距或相位观测值)及已知数据?(如基准站点坐标)实时传输给流动站GPS 接收机,流动站快速求解整周模糊度,在观测到四颗卫星后,可以实时地求解出厘米级的流动站动态位置。这比GPS 静态、快速静态定位需要事后进行处理来说,其定位效率会大大提高。故RTK 技术一出现,其在测量中的应用立刻受到人们的重视和青睐。
(二)RTK 技术应用
RTK 技术用于各种控制测常规控制测量如三角测量、导线测量,要求点间通视,费工费时,而且精度不均匀,外业中不知道测量成果的精度。GPS 静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度地进行各种控制测量,但是需要时候进行数据处理,不能实时定位并知道定位精度,内业处理后发现精度不合要求必须返工测量。而用RTK 技术进行控制测量既能实时知道定位结果,又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用RTK 技术进行实时定位可以达到厘米级的精度,因此,除了高精度的控制测量仍采用GPS 静态相对定位技术之外,RTK技术即可用于地形测图中的控制测量,地籍测量中的控制测量和界址点点位的测量。地形测图一般是首先根据控制点加密图根控制点,然后在图根控制点上用经纬仪测图法或平板仪测图法测绘地形图。近几年发展到用全站仪和电子手簿采用地物编码的方法,利用测图软件测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视,而且至少要求2-3 人操作。采用RTK 技术进行测图时,仅需一人背着仪器在要测的碎部点上呆上一、二秒钟并同时输入特征编码,通过电子手簿或便携微机记录,在点位精度合乎要求的情况下,把一个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外,由专业测图软件可以输出所要求的地形图。用RTK 技术测定点位不要求点间通视,仅需一人操作,便可完成测图工作,大大提高了测图的工作效率。
(三)RTK 技术在地籍测量中的应用
地籍和测量中应用RTK 技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍图,同上述测绘地形图一样,能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将GPS 获得的数据处理后直接录入GPS 系统,可及时地精确地获得地籍图。但在影响GPS 卫星信号接收的遮蔽地带,应使用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具,采用解析法或图解法进行细部测量。
在建设用地勘测定界测量中,RTK 技术可实时地测定界桩位置,确定土地使用界限范围、计算用地面积。利用RTK 技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样,建设用地勘测定界中的面积量算,实际上由PS 软件中的面积计算功能直接计算并进性检核。避免了常规的解析法放样的复杂性,简化了建设用地勘测定界的工作程序。在土地利用动态检测中,也可利用RTK 技术。传统的动态野外检测采用简易补测或平板仪补测法。如利用钢尺用距离交会、直角坐标法等进行实测丈量,对于变通范围较大的地区采用平板仪补测。这种方法速度慢、效率低。而应用RTK 新技术进行动态监测,则可提高检测的速度和精度,省时省工,真正实现实时动态监测,保证了土地利用状况调查的现实性。
二、GIS在 地籍、地形测量中的运用
(一)概述
目前GIS 正向着数据标准化、平台网络化、数据多维化、系统集成化、系统智能化和应用社会化的方向发展。互操作地理信息系统是GIS 系统集成的平台, 它实现异构环境下多个地理信息系统及其应用系统之间的通讯协作。基于WWW的GIS (WEB GIS) 是利用Internet 技术在网络上空间信息, 供用户浏览使用, 成为GIS 社会化大众化最有效的途径。面向对象和构件的GIS 是把GIS 功能模块划分为多个标准控件, 完成不同功能, 通过可视化工具集成起来, 形成最终GIS 应用。嵌入式GIS 是将GIS 功能与嵌入式设备,嵌入式操作系统相结合创造更自由随意的GIS应用模式。三维GIS (3D GIS) 目前研究重点集中在三维数据结构的设计优化实现, 立体可视化技术的应用, 三维系统功能和模块设计等方面。数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识, 其核心思想是利用数字化手段统一处理地球问题和最大限度地利用信息资源。
在GIS 软件开发方面, 更换平台和环境,扩展数据库管理系统、更改一切语言和开发模式。操作平台以原Unix 为主流更换到WindowsNT/ 2000 平台, 后者已成为发展主流。在理论研究方面, 时空数据处理及三维GIS仍然是当前热点, 随着计算机处理能力和多维空间可视化技术的进步, 推进商品化的多维GIS将为时不远。在国内, 当前研究GIS 系统的主要有中国地大、武汉瑞得、南方CASS、金陵地籍等大小几十家企业, 各家软件偏重点不同, 使用方法各异。针对各个单位要求形成的数据格式不一样,作者在各个软件上分别使用, 并转换到通用平台上, 使之能在通用平台上操作、修改、编辑等,完成工作的需要。
(二)建设方案的设计思路
1. 关键技术
(1)高分辨率对地观测技术
数字摄影测量将成为数字城市数据采集手段之一。
(2)3S 一体化
3S 指的是全球定位系统( GPS) 、卫星遥感系统(RS) 和地理信息系统( GIS) , 是建立数字城市的三大支撑技术, GPS 可在瞬间产生目标定位坐标却不能给出点的地理属性, RS 可快速获取区域面状信息但受光谱波段限制, GIS 具有查询、检索、空间分析计算和综合处理能力,但数据的录入和获取始终是瓶颈问题。数字城市需要综合运用这三大技术的特长, 方可形成和提供所需的对地观测, 信息处理和分析模拟能力。
(3)空间一致性匹配
建立数字城市是一项庞大工程, 不同信息源、不同比例尺、不同投影方式、不规则分幅地图, 要在数字城市系统中复合显示, 叠加查询和综合分析必须进行系统整合。
(4)互操作
统一协议是实现互操作的关键。互操作是在保持信息不丢失的前提下, 从一个系统到另一个系统的信息交换能力, 现已有抽象开放地理互操作规范(OGIS) , 主要由三大模块(开放式地理数据模型、OGIS 服务模型、信息群模型) 组成。
2. 系统结构组成
行业数据库, 行业办公自动化系统, 行业信息化系统、行业基础档案库
(2)3S 技术系统
包括城市电子地图、遥感图像(卫星、航空) 、地理信息系统、行业应用软件、全球卫星
定位系统( GPS) 、立体测量系统。
(3)硬件环境
计算机硬件(包括外设) 、网络系统、全球卫星定位系统、立体测量系统。
三、计算机技术在地籍地形测量中的运用
下面是应用软件的一个中文菜单提示:NAPGIS 一个很大的特点就是图形和属性之间的联系紧密, 图形处理功能强大。在其上建立的地籍管理信息系统除了图形处理能强大以外,还提供了一套符合土地系统的解析图形编辑法及十分强大的历史管理功能, 解决了图形与属性数据历史信息管理的难题。宗地的属性数据是十分丰富的, 由于各地经济发达的程度不同, 城市的规模不同, 需求的不同, 它包括的内容也是多种多样的; 但要以把宗地属性分为两类: 空间方面的属性和人文方面的属性。空间属性主要有宗地面积, 座落, 四至等, 这些是国家土地管理局颁
布的《城镇地籍调查规程》及《土地登记规则》中规定必须要具备的, 另外还包括一些地区根据自己的需要所增加的一部分, 如: 地物分布及类型面积情况、容积率, 密度等, 从计算机管理的角度考虑并结合MAPGIS 的特点, 空间方面的信息又可分为与图形紧密联系的属性(如宗地面积, 周长, 宗地号, 界标类型等) 和一般性质的空间属性( 如: 宗地座落, 四至等) , 在MAPGIS 中根据这两种数据的特点, 将其放在图形数据中由MAPGI 平台直接维护其一致性,令面积的核算快速准确, 而将一般性质的空间属性放在外部数据库中; 而人文属性包括宗地的权
属、共用关系、用途等信息, 这一部分属性全部放在外中数据库中, 通过宗地号与图形数据建立联系。将上述的数据准备好以后, 就可以进入系统进行初始数据采集与系统建库了。对于地籍数据而言, 系统数据分层处理必须以能提高工作效率, 便于数据分析, 统计, 查询, 并且有良好的可扩展、可伸缩性, 能够满足各地区地籍管理工作需要为目标。结合阳县地籍, 可以按如下专题进行分层:地形数据分过渡层、方里网、测量控制点、居民地、独立地物、交通及附属、水系及附属特殊地貌、植被、注记、地形、电力线等层。界址数据包括界址点、界址线、宗地。由于界址数据在测量时就是一个整体, 因此这一层没有进行分幅管理, 而是充分发挥MAPGIS 对数据的管理能力, 从物理上就作为完整的一体进行管理。
参考文献
[1] 喻华. GPS RTK技术在地籍测量中的应用[J]. 测绘通报, 2007,(04) .
[2] 陈超. 浅谈GPS、RTK测量技术在地形和地籍测量中的应用[J]. 科学大众, 2007, (05).
[3] 刘娟, 郝建新, 张金榜. 浅谈GPS--RTK技术在地籍测量中的应用[J]. 科技信息 , 2007,(03) .
[4] 付开隆, 韩丹, 赵志坚. GPS-RTK技术在公路测量中的应用[J]. 矿山测量 , 2007,(02) .
[5] 赖高望. 论GPS对土地测绘的控制与应用[J]. 广东科技, 2007, (03) .
[6] 刘小玲. RTK技术在控制测量中的应用[J]. 中国农村水利水电, 2007,(05) .
论文摘要:本论文主要介绍GPS(RTK)的基本原理、系统组成、技术特点、误差来源和使用方法及操作步骤,并利用GPS(RTK)在工程测量中进行点放样、曲线放样以及在地籍测量中进行界址点测量,对测量结果进行精度分析。通过对放样点和界址点测量结果的精度分析,得出了GPS(RTK)的测量精度是可以达到工程放样和界址点测量的精度要求的结论,并且通过工程实例说明了GPS(RTK)具有工作效率高、定位精度高、全天候作业、数据处理能力强和操作简单易于使用等特点。通过本文的论述我们了解了如何使用GPS(RTK)进行工程放样和界址点测量,并为GPS(RTK)在工程放样和界址点测量的可行性进行了论证,拓展了GPS(RTK)在测量领域的应用范围,增强了使用GPS(RTK)的实际操作能力,为以后承担更多的测量工作奠定了基础。
ABSTRACT:The present paper is mainly introduced GPS(RTK) the basic principle, the system composition, the technical characteristic, the error source and the application method and the sequence of operation, and carry on a lofting, the curve lofting as well as using GPS(RTK) in the project survey carry on the boundary point survey in the cadastration, carries on the precision analysis to the measurement result. Through to the lofting and the boundary point precision analysis, has obtained the GPS(RTK) measuring accuracy is may achieve the project lofting and the boundary point survey precision request conclusion, and explained through the project example GPS(RTK) has the working efficiency high, the pointing accuracy high, the all-weather work, data-handling capacity strong and the operation simple easy to use and so on the characteristics. Elaborated us through this article to understand how used GPS(RTK) to carry on the project lofting and the boundary point survey, and was GPS(RTK) has carried on the proof in the project lofting and the boundary point survey feasibility, has developed GPS(RTK) in the survey domain application scope, strengthened has used GPS(RTK) the actual operation ability, will undertake the more surveying work for later to lay the foundation.
Key words:GPS(RTK);Project lofting; Lofting;Curve lofting;Cadastration; Boundary point
第1章 绪 论
1.1 概述
全球定位系统(Global Positioning System)是由美国国防部联合美国海、陆、空三军为满足其军事导航定位而建立的无线电导航定位系统。其系统从1973年开始研究,到1993年完成全部工作卫星组网工作。该系统由24颗卫星组成,卫星分布在相隔60°的6个轨道面上,轨道倾角55°卫星高度20200km,卫星运行周期11h58m,这样在地球上任何地点、任何时间都可以接收至少4颗卫星运行定位。由于GPS具有实时提供三维坐标的能力,因此在民用、商业、科学研究上也得到了广泛应用。它不仅具有全球性、全天候、连续的精密三维导航与定位能力,而且具有良好的抗干扰性和保密性。从静态定位到快速定位、动态定位,GPS技术已广泛应用于测绘工作中。
对于我们所熟知GPS,可以说它是测量史上的一次变革,它为我们提供了全天候、高精度、高效率的测量方法。但是GPS也有它自己的不足之处,比如说作业时间长、数据要进行内业处理等。
RTK(Real Time kinematic)是GPS发展的最新成果,它弥补GPS原有的不足之处,它不仅具有GPS原有的全天候、高精度、无须光学通视的特点,而且还可以为测量提供实时的定位结果,可以说RTK的产生是GPS应用的拓展,是测量方法的又一次突破,是测量史上的又一次变革。由于RTK能够实时提供高精度的定位结果,所以有人又称它为“GPS全站仪”。
1.2 RTK应用于工程放样和界址点测量的分析
本文将对RTK用于工程测量中的点放样、曲线放养及地籍测量中的界址点测量做具体的阐述,由于RTK是利用高空中的卫星进行定位的,在定位过程中是有很多干扰因素的存在的,加之RTK自身的不完善,这样就会影响RTK的定位精度,对于RTK能否达到上述测量工作的精度要求,以及实际应用时能否方便的操作使用,对此,我们要对RTK进行点放样、曲线放样及界址点测量的可行性进行实例论证,并制定如下方按。
为了论证RTK用于点放样、曲线放样,我们制定了如下方案:首先用RTK进行点的放样,并且放样点的数量较多,在放样完后,用高精度的全站仪对放样点进行测量,并把全站仪测量的值看作为放样点的真值,这样我们对点坐标的设计值与全站仪的实际测量值进行对比并进行精度分析,由于放样点较多,我们可以把这些点的点位中误差作为RTK放样的点位中误差,并与《工程测量规范》的规定中误差进行比较,看RTK的放样点位精度能否达到要求。
对于界址点的测量我们依然采取上述方法:先用RTK进行界址点测量,再用全站仪用一定的方法对界址点进行检验测测量,最后进行精度分析。对于分析的结果我们可以与《地籍测量规范》中的规定值进行比较,看测量结果能否达到要求。
通过对分析结果的对比,我们得出了RTK的测量精度是可以用于点放样、曲线放样及界址点测量的结论,这样我们不仅有了RTK测量的理论依据还具备了RTK测量的实践依据,也为以后使用RTK进行测量工作奠定了基础。
由于RTK可以用于上述测量,我们以RTK的测量方法与传统的测量方法进行比较,并通过对比说明RTK的特点。
对于工程测量来说,工程放样是必不可少的,一个较大的工程建设,含有大量的工程放样工作,放样质量的好坏直接影响到工程建设的质量,能否高质量,高效率的完成放样工作是我们亟待解决的问题,而工程放样中的最基本的放样就是点放样。
放样就是要求通过一定方法采用一定仪器把人为设计好的点位在实地给标定出来,过去采用的常规放样方法很多,如经纬仪交会放样、全站仪的边角放样等等,一般要放样出一个设计点位时,往往需要来回移动目标,而且要2 -3人配合操作。同时在放样过程中还要求点间通视情况良好,有时放样中遇到困难的情况会借助于很多方法才能实现,在生产应用上效率不是很高。如果采用RTK技术放样时,仅需把设计好的点位坐标输人到电子手簿中,拿着GPS接收机,它会提醒你走到要放样点的位置,既迅速又方便,由于RTK是通过坐标来直接放样的,而且精度很高也很均匀,因而在外业放样中效率会大大提高,且只需一个人操作。RTK工程放样与“经纬仪加钢尺”或“全站仪”放样相比,可以说是工程放样的一次深远的测量革命,它具有作业简便、直观、高效等诸多优点。
地籍测量是精确测定土地权属界址点的位置,同时测绘供土地和房产和管理部门使用的大比例尺的地籍平面图,并量算土地和房屋面积。常规的测量方法(如用经纬仪、测距仪等)通常是先布设控制网点,这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点;最后依据加密的控制点和图根控制点,测定界址点的位置并按照一定的规律和符号绘制宗地图;这种测图方法不仅要求测站点界址点通视,而且要求至少2~3人操作,作业效率较低;而利用RTK技术不仅可以高精度、快速地测定各级控制点的坐标,甚至可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以测定界址点。采用 RTK技术用于地籍界址点测量,在宗地间指界过程中,就可以完成界址点的平面坐标数据采集,并能得到厘米级甚至更高精度,提高了工作效率及经济效益。
1.3 本章小结
通过本章的论述我们了解了GPS的产生为我们的生产、生活带来了方便。RTK的产生是GPS发展的最新成果,本章通过对RTK应用于工程放样中的点放样和曲线放样及地籍测量中的界址点测量的方按设计,说明了RTK用于上述测量的方法及如何对测量结果的精度进行检验。对传统测量方法存在的问题进行论述,并结合RTK的技术特点,通过对比分析,说明了RTK用于点放样、曲线放样及界址点的测量的可行性进行及优点,得出了RTK是可以用于上述测量的结论。
第2章 RTK的基本原理、误差来源及作业过程
2.1 RTK的基本原理、误差来源及作业过程
高精度的GPS测量必须采用载波相位观测值,RTK定位技术就是基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。在RTK作业模式下,基准站通过数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅通过数据链接收来自基准站的数据,还要采集GPS观测数据,并在系统内组成差分观测值进行实时处理,同时给出厘米级定位结果,历时不到一秒钟。流动站可处于静止状态,也可处于运动状态;可在固定点上先进行初始化后再进入动态作业,也可在动态条件下直接开机,并在动态环境下完成周模糊度的搜索求解。在整周末知数解固定后,即可进行每个历元的实时处理,只要能保持5颗以上卫星相位观测值的跟踪和必要的几何图形,则流动站可随时给出厘米级定位结果。RTK 系统可应用于两项主要测量任务,即测点定位和测设放样。
2.1.1 RTK的基本原理、系统组成及工作条件
1、RTK(Real Time Kinematic)技术是以载波相位测量与数据传输技术相结合的以载波相位测量为依据的实时差分GPS测量技术,是GPS测量技术发展里程中的一个标志,是一种高校的定位技术。它是利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在已知坐标点上作为基准站,另一台用来测定未知点的坐标——移动站,基准站根据该点的准确坐标求出其到卫星的距离改正数并将这一改正数发给移动站,移动站根据这一改正数来改正其定位结果,从而大大提高定位精度。它能够实时的地提供测站点指定坐标系的三维定位结果,并达到厘米级精度。RTK技术根据差分方法的不同分为修正法和差分法。修正法是将基准站的载波相位修正值发送给移动站,改正移动站接收到的载波相位,再解求坐标;差分法是将基准站采集到的载波相位发送给移动站,进行求差解算坐标。RTK的关键技术主要是初始整周期模糊度的快速解算数据链的优质完成——实现高波特率数据传输的高可靠性和强抗干扰性。RTK工作原理及模式如下图2.1所示。
2、RTK系统主要由三大部分组成:(1)基准站接收机(2)数据链 (3)移动站接收机。
3、RTK系统正常工作要具备以下三个条件:第一,基准站和移动站同时接收到5颗以上GPS卫星信号;第二,基准站和移动站同时接收到卫星信号和基准站发出的差分信号;第三,基准站和移动站要连续接收GPS卫星信号和基准站发出的差分信号。
即移动站迁站过程中不能关机,不能失锁。否则RTK须重新初始化。
2.1.2 RTK的误差来源和测量精度
1、RTK定位的误差,一般分为两类:同仪器和干扰有关的误差。同仪器和干扰有关的误差:包括天线相位中心变化、多路径误差、信号干扰和气象因素;同距离有关的误差:包括轨道误差、电离层误差和对流层误差。对固定基准站而言,同仪器和干扰有关的误差可通过各种校正方法予以削弱,同距离有关的误差将随移动站至基准站的距离的增加而加大,所以RTK的有效作业半径是有限制的(一般为几公里)。同距离有关的误差的主要部分可通过多基准站技术来消除。但是其残余部分也随着移动站至基准站距离的增加而加大。
(1)同仪器和干扰有关的误差
天线相位中心变化:天线的机械中心和电子相位中心一般不重合,而且电子相位中心是变化的,它取决于接收信号的频率、方位角和高度角。天线相位中心的变化,可使点位坐标的误差一般达到3~5cm。因此,若要提高RTK测量的定位精度,必须进行天线检验校正。
多路径误:多路径误差是RTK测量中最严重的误差,其大小取决于天线周围的环境,一般为几厘米,高反射环境下可超过lOcm。多路径误差可通过选择地形开阔、不具反射面的点位、采用具有削弱多径误差的各种技术的天线、基准站附近铺设吸收电波的材料等措施予以削弱。
信号干扰:信号干扰可能有多种原因,如无线电发射源、雷达装置、高压线等,干扰的强度取决于频率、发射台功率和至干扰源的距离。为了削弱电磁波幅射副作用,必须在选点时远离这些干扰源,离无线电发射台应超过200米,离高压线应超过50米。
气象因素:快速运动中的气象峰面,可能导致观测坐标的变化达到1-2dm。因此,在天气急剧变化时不宜进行RTK测量。
(2)同距离有关的误差
轨道误差:目前轨道误差只有几米,其残余的相对误差影响约为1×10 ,就短基线(
电离层误差:电离层引起电磁波传播延迟从而产生误差,其延迟强度与电离层的电子密度密切相关,电离层的电子密度随太阳黑子活动状况、地理位置、季节变化、昼夜不同而变化,白天为夜间的5倍,冬季为夏季的5倍,太阳黑子活动最强时为最弱时的4倍。利用下列方法可使电离层误差得到有效的消除和削弱:利用双频接收机将L1和L2的观测值进行线性组合来消除电离层的影响:利用两个以上观测站同步观测量求差(短基线);利用电离层模型加以改正。实际上RTK技术一般都考虑了上述因素和办法。但在太阳黑子爆发期内,不但RTK测量无法进行,即使静态GPS测量也会受到严重影响。太阳黑子平静期,其误差一般小于5×10 。
关键词:一体化 多尺度数据 坐标系
中图分类号:F061 文献标识码:A 文章编号:1007-0745(2013)05-0308-01
要实现城乡土地调查数据的一体化管理,就要首先解决好已有城乡调查数据的整合、多尺度数据的整合及编码与分区方式的统一等关键环节,已有的城镇地籍调查数据多数以1:500比例尺为主,而农村调查数据则以1:5000及1:10000为主,且调查过程为两种调查分开开展,采集的方法、流程及执行的标准也不相同,调查的重点更是一个以权属为主一个以地类为主,这给城镇地籍与农村土地调查数据的整合带来了很多困难,本文针对这一问题中的几个关键技术点提出了自已的解决建议。
1、已有城乡调查数据一体化整合现状
第二次全国土地调查工作中辽宁省各地区均完成了城镇地籍调查及建库工作、农村土地利用现状调查及建库工作,但均为双库独立运行状态,二者的一体化均为图层的简单叠加显示,接边工作为以农村土地利用现状调查数据中的城市图斑为城镇地籍调查的控制范围线,二者采用图形地类硬接边方式处理,不是真正意义上的一体化,且统计时为二者分别统计后手工整合。
2、不同尺度数据一体化整合关键技术解决
城镇1:500地籍数据、农村1:1000宅基地数据及1:5000、1:10000农村土地利用数据的融合是本研究工作中的一个核心内容。由于大比例尺城镇数据与中小比例尺的农村土地利用数据在调查方法、管理重点、建设标准、统计规范及投影坐标系的选择上都存在着差异,所以,简单地将其硬性地叠加在一起只能做到图形显示的一体化,而不能真正地达到一体化显示、统计、分析及应用。本文针对其中的投影坐标系及比例尺方面提出了建议。
(1)、投影坐标系的解决
根据现行的国土资源调查相关规范、特别是第二次全国土地调查规程的规定,调查及测绘需采用1980年西安坐标系,高斯――克吕格3度带投影,当1:500城镇地籍测量的投影长度变形大于每公里2.5cm时,需选择抵偿坐标系或地方独立坐标系,且多数的1:500城镇地籍测量都需要选择抵偿坐标系或地方独立坐标系,而农村土地利用现状数据的测绘及调查按统一的3度分带就可以满足,如果将地方坐标系的数据直接转换至统一3度分带数据库中则地方坐标系的数据必然会出现投影变形超限的问题。我们提出了多重投影的概念,其方法核心是采用三层数据应用体系,即数据存储层、中间层和应用层,其中数据存储层为数据的存储系统,传统数据存储的坐标信息多为投影后的平面坐标系和投影信息,而本研究中采用地理坐标为基础坐标存储格式,同时,每一个图元中均记录有数据采集时的投影坐标系统信息,这样的存储不必考虑数据的投影方式和投影变形问题;中间层,作用是根据应用层的不同应用请求,将地理坐标转换为投影平面坐标,并提供应用层使用;应用层,主要包括两部分,一部分是图形的表现部分,另一部分是数据计算、统计、分析及应用部分,当用于在计算机屏幕中显示时,其只是为了直观的表现出图斑、线状地物、宗地等地物的位置、形状、大小及相邻关系等,可不必考虑其中大比例尺的投影长度变形和面积变形,所以,可使用统一3度分带的高斯投影显示。而当应用层用于计算宗地面积及统计分析或打印大比例尺地籍图时,则需要考虑投影长度变形的问题,这时,中间层返回的数据则是根据其图元中的坐标系信息计算的投影平面坐标数据,从而保证了投影变形对长度和面积的影响在限差范围内。同时,由于存储的是地理坐标,这与农村土地利用现状的面积计算要求采用椭不球面积的要求也相吻合,可以直接用于计算,减少了由平面坐标计算回地理坐标的计算过程,提高了其计算的精度。
(2)不同比例尺数据接边问题的解决
城镇1:500数据与农村1:10000土地利用数据由于其采集的精度不同、采集重点不同,前者是以宗地权属为主,后者是以地类为主,所以将两者进行一体化整合时还要充分地解决好两者的接边问题,在本研究中采用了以精度为准,两权分离、权类分离的方式进行了补充调查,并根据低精度服从高精度,使用权权属实测的方式进行两者的接边工作。具体的解决方法如下:
{1}权属接边
在进行城镇地籍数据与农村土地利用数据整合接边工作中首先对权属进行了接边。以城镇地籍实测数据的最宗地边界为准(界址点线均按1:500地籍图精度实测),修改农村土地利用数据中的调绘权属边界,从而保证了其权属的准确性。
{2}地类接边
在对权属进行接边后,还要对边界两边的地类进行接边。当城镇地籍数据与农村土地利用数据整合到一起后,在地类上需要打破第二次全国土地调查分类中的农村部分适用的内容,而直接使用统一的分类标准,其接边工作主要是将界线两边的同一地类进行统一。将城镇地籍内部不同用途的地类进行补充调查细化分类。保证其实际地类的准确性。
{3}线状地物接边
在农村土地利用数据中存在线状地物,而在城城镇地籍调查数据中由于其比例尺较大,所以,不存在线状地物的,两者的接边工作主要是对其线状地物的权属、地类、宽度属性进行接边,从而保证其地类一致性。在本研究中还将城镇地籍数据内部的线状地物按农村土地利用调查的标准进行补充绘制其面状中线线。使其在进行统计计算时可以按农村土地利用统计的方法和标准进行统计。
3、结论
本文仅仅是对城乡调查数据的一体化整合关键技术中的坐标系与比例尺接边问题提出了一些解决的设想,要真正实现城乡一体化数据的无缝整合,还需要解决好城乡统一编码、城乡统一调查地类标准、解决好城镇宗地与农村土地利用现状图斑的关系问题。因此,要实现真正的城乡一体化还有很长的路要走。
参考文献:
关键词:土地信息系统、数据质量、误差、分辨率、坐标变换、矢量数据、栅格数据、拓扑
Abstract:DataisveryimportantforLandInformationSystem,AkeytoLandinformationthesystem''''sdevelopmentssuccessiswhetherthedataquantityisaccuracy.ThispaperwillStudythedataquantitytheprobleminLandinformationthesystemestablishtheprocess.
Keywords:LandInformationSystems;DataQuality;Error;Accuracy;RemoteSensing;Digitize;Resolution;CoordinateTransformation;VectorData;RasterData;Topological.
一、前言
土地是人类的宝贵财富,是人类社会进行物质生产所必需的基本条件和自然基础。如何科学、合理地利用有限的土地资源,如何及时了解与掌握土地利用变化数量和空间特点,对于保持耕地总量动态平衡和土地持续利用具有十分重要的意义。
随着社会经济的日趋多样化,土地部门的业务工作及范围也在不断扩大,原有的靠手工操作,图纸管理的模式已经越来越不能满足高效率的需求。为强化土地管理,满足社会对土地资源信息更多、更细、更完善的服务要求,各土地管理部门纷纷加入信息化、数字化的改革大潮。特别是在市场经济条件下,因土地管理部门工作的严肃性、准确性、科学性和规范化要求,管理中任何规定的确定和变更都需要完成大量的信息收集、分析、综合、决策和评估等工作,土地管理也只有强有力的信息技术(IT)的支持下,才能做到真正的科学决策和管理。
土地信息系统(LIS)是地理信息系统的一个分支,是一种基于宗地[以宗地(地块)为单位]的计算机管理信息系统。是一种利用计算机技术及其属性数据进行采集、处理、管理、查询、分析、应用和维护更新的空间信息系统,是土地管理的现代化工具,是土地规划和管理定量化、科学化的方法、手段。但是,在土地信息系统的建设过程中,还存在许多问题,给土地信息系统的建设及发挥带来一定困难。这里仅对土地信息系统建设中的数据质量问题进行探讨。
二、对LIS数据质量的认识
数据是一种未经加工的原始资料,是客观对象的表示,它可以是数字、文字、符号、图像,数据是信息的具体表达形式。一个LIS系统包括空间数据、属性数据、空间数据之间的关系以及空间数据与属性数据之间的关联。
人们往往以为计算机为基础的信息系统的数据质量是可靠的,很少怀疑利用信息系统产生的分析结果在数据质量方面会有问题,但事实远非如此。在某些情况下,由于多种原因,计算机分析的结果甚至会比手工分析的误差更大。这里除软件、硬件的质量问题,计算方法上的问题,以及分类、编码、输入、操作的明显疏忽外,数据本身的质量是重要的原因。
众所周知,数据是LIS的“血液”,是组成系统的重要元素。数据质量的好坏是土地信息系统成功与否的关键所在;数据质量的高低优劣,都直接影响到土地信息系统的经济效益和社会效益,决定了系统应用价值的大小;数据的可靠,质量的好坏将直接影响到整个系统的成败。系统如果不能提供正确、可靠的信息,这个系统也就失去了存在的价值。
数据质量的好坏是一个相对概念,并具有一定的针对性。衡量其好坏主要有以下几个指标:误差、数据的准确度、数据的精度和不确定性[1]。数据质量是数据整体性能的综合体现。
统而言之,数据的质量问题主要表现在两个方面:一是数据是否及时反映了现实世界;二是数据是否保持了一致性和完整性。
土地信息系统的数据量大,数据来源广,数据采集的任务重,在数据库建立过程中会出现许多人为和系统的误差,甚至还有可能产生数据错误,最后采集的数据无法准确反映规划和管理的实际状况,建立在此数据库基础上的系统往往也就达不到管理自动化辅助决策的目的,而只不过是“看看而已”的一种“摆设”罢了。
数据库(包括空间数据库和非空间数据库)是土地信息系统最基本、最重要的组成部分,也是投资比重最大的部分。数据质量的好坏,直接影响系统的功能和应用。不仅要根据技术规程衡量数据质量,还要从数据使用角度分析数据质量问题。数据质量通常是指数据的可靠性和精度,它主要用数据的误差来度量的。现就土地信息系统建立过程中的数据质量问题作进一步的探讨。
三、数据源质量的问题
土地信息系统的数据源指建库中所需要的各种数据类型的来源。它是土地信息系统最基本、最重要的组成部份。土地信息系统的数据源多种多样,主要包括有:地图,地图是系统最主要的数据源,因为地图是地理数据的传统描述形式,是具有共同参考坐标系统的点、线、面的二维平面形式的表示,内容丰富,图上实体间的空间关系直观,而且实体的类别和属性可以用各种不同的符号加以识别和表示。土地信息系统其图形数据大部分都来自地图,土地信息系统的属性数据主要有地籍图、宗地图、土地详查图、土地利用现状图、行政区划图、专题图、乃至地形图等各种图件的矢量化地图数据。二是遥感影像数据,遥感影像数据是一个极其重要的信息源。通过遥感影像可以快速、准确地获得大面积的、综合的各种专题信息,航天遥感影像还可以取得周期性的资料,这些都为土地信息系统提供了丰富的信息。三是统计数据,包括土地的分类、面积、权属、分布及质量、等级状况、利用状况、非法占地等统计资料。四是实测数据,包括GPS点位数据、地籍测量数据等。五是数字数据,包括数字图形数据和属性数据。数字数据主要有地籍号、档案卷宗号、地类号、图号、手簿号、宗地界址点点号及坐标控制点坐标,宗地面积,面积中误差、年代、日期等等。属性数据包括图形、图像以外的各种文字、数字信息。其中文字信息主要是与宗地档案,文件档案组成相关的各种检索和查询信息(如:土地权利人姓名或单位各称、土地座落,文件档案的标题、发文机关、公文字号等等),以及土地登记、地籍调查、权属审核、登记发证各办公流程中的各种键盘输入信息。六是各种立法文件和文字档案,主要有地籍档案、文件档案等具有法律效力或需要经常查阅的原始文件材料,它们是土地信息的重要组成部分,在土地的规划管理中起着很大的作用。
数据源质量问题指数据的采集和录入中可能产生的误差,建库所需的各种类型的数据的可靠性和精度。
从土地信息系统建立的过程来看,它的主要因素有:各种测量数据,地图和遥感数据等的误差;调查和统计造成的属性数据误差,以及文档数据的错误等,数字化前的预处理、手扶踀自动化的分辨率和矢量化精度。
1、遥感数据
地理信息系统、遥感和计算机辅助制图是现代地理学的重要技术手段。遥感作为一种获取和更新空间数据的强有力手段,能及时地提供准确、综合和大范围进行动态监测的各种资源与环境的信息,因此遥感数据是土地信息系统的一个重要数据源。
所谓遥感(RemoteSensing)就是遥远感知的意思,也就是不直接接触目标物和现象,在距离地物几公里到几百里、甚至上千里的飞机、飞船、卫星上,使用光学或电子仪器接受地面物体或发射的电磁波信号,并从图像胶片或数据磁带形式记录下来,传送到地面,经过信息处理,判读分析和野外实地验证,最终服务于有关部门的规划决策[2]。土地管理部门可以运用遥感技术快速获取现状空间的信息。
尽管遥感技术有很多好处,但因其自身特性,获取的遥感数据可能存在一些误差。如:不同的高度引起的问题,由于传感器的结构及稳定性产生的问题,对信号进行数字化产生的误差。传感器在航线、航向上出现的误差,大气辐射产生的误差,地形和地貌等因素产生的误差等等。在遥感资料的获取时,有些误差是可以控制的,有些则不可控。因此必须对原始数据进行预处理,包括利用地面控制对原始数据进行几何校正,图像增强和分类。对获取的遥感数据进行光谱校正,特征提取,自动识别分类、自动成图等处理[3]。
2、测量数据
各种原始的测量数据是土地信息系统的主要来源之一。包括宗地的权属界线、位置、形状、数量、面积、各级行政界线、地形图测量等。由于人和环境的因素,测量数据不可避免地受到人为误差(对中、读数、平分等误差)、仪器、环境的影响。来源于地面测量的数字数据中含有控制测量和碎部测量误差。其中控制点误差又受控制网的参考基准、网形和观测精度以及观测费用等因素的影响。碎部点误差除了继承了控制点的误差外,还受自身观测方法,观测精度和地界的人为判断,以及地物地貌的取舍等因素的影响。当然原始数据误差受观测仪器、观测者和外界环境三种因素影响。除此之外,还有测量数据的实时性以及数据老化,采集数据的密度不合理,或概括取舍不合理,选取测量规范标准不一致或精度等级不一致造成测量数据的不一致的影响。
地籍要素是构建土地信息系统极为关键的一步,其测量数据的精度高低决定了系统功能能否得到正确和充分发挥。
从地籍测量成果的有效性和土地管理的可能性来考虑,为了保证各权属单元之间的界线清晰,边界无争议,并且双方都能接受而不损害他人和国家的利益,地籍测量要达到一定精度。因此,必须要有相应的数据采集方法作为保证。地籍要素的采集方法目前主要有两种,一种是传统的模拟式外业测图方法,另一种是野外全数字化数据采集方法。传统方法的主要作法是在地籍控制测量的基础上,用解析法测量出权属界址点坐标,以控制点或以界址点为基础施测成地籍图,要形成入库数据信息,则要通过对原图数字化来实现。用传统数据采集方法形成地籍要素数字信息其误差影响因素较多,主要误差来源为:测站点误差m1,量距误差m2,在测图板上描绘方向线误差为m3,刺点误差m4,数字化仪采点误差m5等。按有关专著论述,一般情况下,m1≈±0.12mm,m2≈±0.2,m3≈±0.1mm,m4≈±0.14mm,这四项误差为野外采集误差。数字化m5的影响因素比较复杂,误差产生首先与图形要素有关,要素本身的复杂程度对数字化精度有显著影响,数字化仪本身的精度更应引起重视。正常情况下,用常规数字化仪进行数字化时,精度一般可达到±0.13mm。综合上述得,地籍要素采集精度m采为:
m采=±
=±
=±0.02mm
按1:500比例尺来考虑,实地误差将达到±10cm,由此可见,按传统方法施测,则拟入库的地籍要素信息很难达到规定的±5cm的精度标准[4]。
采用野外全数字化方法,界址点野外数据采集一般采用直接测定坐标法,即将全站仪或测距仪置于测站点上,对界址点上的移动棱镜进行水平角和距离测定,电子手薄记录计算。此种方法的主要误差来源为水平角测角误差mβ和测距误差mD,测角中误差角保守为±5″,测距误差主要来自移动棱镜偏离界址点位置误差,其偏离值按2cm考虑。测距平均边长取100m,按点位误差精度估算公式m2=来计算,则m≈±2cm,即便考虑测站误差和其他偶然的联合影响,点位精度也肯定在规定范围内,所以地籍要素信息数据的野外全数字化有利于提高界址点精度,从而保证地籍数据的质量。
3、调查、统计、文档数据问题
土地信息系统的建设过程中,涉及大量的调查统计数据,这些资料尚存在许多不足之处,为土地信息系统的建设带来了一定困难。
建立土地信息系统,必须首先进行土地基本信息的搜集,开展地籍调查工作,核实宗地权属,掌握土地利用状况,获得宗地位置、形状及其面积的准确数据,为建库奠定基础。
现就地籍调查工作加以探讨,众所周知,权属调查的工作之一是填写地籍调查表。由于权属调查技术性强,工作量大,参与人员多且水平不同等原因,填写后的地籍调查表或多或少会出现下面一些问题。在填土地使用者名称时,单位本应填写全称,可出现了类似这样的情况:某林业局有3宗地,而在3份地籍调查表上出现了xx林业局、县林业局、林业局等名称。按这样的名称录入建立信息系统,将导致不能正确地自动的归户。在填写土地使用者性质时,本应该写“全民”或“集体”或“个体”或“个人”,而出现了“国营”或“国有”或“私营”这样的名词。在填写宗地四至时应说明权属界线所经地物名称及归属、位置、与誰接壤。但出现了东(南、西、北)至xx,而未填出接xx。且有的四至填写错误,如两宗地共用一堵墙时,则只能出现两宗都至墙中,或一宗至墙内另一宗至墙外,但填出了两宗都至墙外或墙内等情况。在填写界址标示处的界址线位置时也有类似错误,有的表填写字迹潦草,或使用简化字,让人难以辨认。有的内容还可以猜出,但户主的姓名、调查员、勘丈员的签名等内容实在难辩;有的表中该填的内容而未填,任意涂改。
共用宗的处理,一个地块被几个权属单位共同使用,而其间又难以划清权属界线,这样的地块称为共用宗[5]。不少县(市)是这样处理的:有多少土地使用者就填多少份地籍调查表,表上的内容按各分宗填写。这样做的好处是所填的内容详细,调查表和土地登记申请书、审批表形成一一对应的关系。但其弊端也是显而易见的,其一较大地增大了填表的工作量,其二增大了复杂程度,在填写四至时,如遇一个土地使用者使用几个地块则不得不写清几个地块的四至;为填清界址指标,又得设置内部界址点,增加了宗地草图和地籍图的负荷量,填表时如不小心还会造成表与表之间的相互矛盾。为了和地调表统一,有的在形成宗地界址点成果表时,除了有宗地界址点成果表外,还有分宗的界址点成果表。如果内部界址点是在纸图上图解的,则将该宗地的宗地界址点和内部界址点和计算机展点后,会出现界址线混乱的情况。在土地信息系统建库时,这些内部点是不能当界址点录入进库的。如进库则在面积统计时,这种内部界址点所围成的区域的面积就被多统计了一次。
建立完备的信息系统,必须具备这样的条件:大比例的地形图或地籍图;野外测量的界址点数据;宗地的属性数据(土地登记申请书、地籍调查表、审批表等)。全省在进行大大规模的城镇地籍时,由于受当时的条件限制,自动化程度低,各作业单位作业水平的不同,或多或少出现一些问题。在建库时所发现的问题主要是界址点的坐标成果与地籍上的位置不吻合;相邻宗的同一界址点坐标不同;界址边长、宗地面积计算有误。某些县(市)为了进行土地登记,由于多方面的原因,在进行初始地籍调查时,只作权属调查,不作规范的地籍测量。为了计算面积,用皮尺或钢尺丈量界址边长及相关尺寸,用几何图形法计算出宗地面积,而不测址点坐标和地籍图。这样做不利于信息化的管理。
4、图形数字化
影响数据质量的因素是多方面的,有相当一部分来自于建库过程中的数字化过程。建库过程中的数据质量,包括数字化前的预处理,纸张变形、手扶跟踪数字化精度或扫描数字化的分辨率和矢量化精度。
(1)数字化前的预处理
用于数字化作业的地形图(工作底图)一般采用聚酯薄膜图,其变形一般小于0.2‰。采用纸质图纸时,图纸的尺寸随湿度和温度的变化而变化,温度不变的情况下,温度由0%增至25%,则纸的尺寸可能改变1.6%[6]。因为纸的膨胀率和收缩率不相同,即使温度回到原来的大小,图纸也不能恢复原来的尺寸。因此在数字化时要适当的比例因子,通过仿射变换进行几何纠正,以减小工作底图变形产生的位置误差,达到相应的精度。
对不同种类和比例的工作底图进行数字化时,应注意它的投影方式是否一致,比例是否匹配。对于不同投影方式应在数字化后及时变换为系统要求的投影方式。对于不同比例应将比例尺和精度记录到元数据中,以便估记由此可能产生的误差。
(2)跟踪数字化
手扶跟踪数字是一种自动化精度较低的数字化方式,其数字化精度也因操作员及其工作的疲劳程度而异,操作员的劳动强度较高。随着大幅面扫描仪的成本不断降低,扫描和矢量化技术不断完善,这种数字化方式可能成为自动扫描数字化的一种补充。
手扶数字化是从地形图输入空间数据的最广泛采用的输入方法。把地形图放置于数字化桌上,用手持设备,跟踪每一个地图特征、数字化设备精确量测鼠标的位置,产生数据形式的坐标数据。
影响跟踪数字化数据质量的因素很多;主要有:数字化底图中地理要素的宽度、密度和复杂程度对数字化结果的质量有着显著影响。数字化仪的分辨率和精度对数字化数据质量有着直接的决定性的影响。《地形图数字化规范》规定,数字化仪的分辨率不能小于每厘米394线(约1000dpi),精度不低于0.127mm(0.005英寸)。常见数字化仪在分辨率方面通常能满足要求,而在精度方面却有相当一部分不能达到要求。在选择数字化仪时要特别注意其精度指标,以满足LIS工程的需要。数字化操作员的技能与经验不同而引入的人为因素误差是不同的,由于操作员视力、操作习惯,熟练程度和疲劳程度的不同,最佳采样点位值判断,十字丝与目标点重合程度的判断会有一定程度的差异,影响数字化的质量。操作方式(如曲线采点方式和采点数目)也会影响数字化数据的质量。
假定各种误差影响符合误差传播规律,手扶跟踪数字化的综合精度应按下式求得:[7]
m数=±
其中:m数表示手扶跟踪数字化的综合精度;m定表示工作底图定向误差,m仪表示数字化仪精度,m人表示人为因素误差。
(3)、扫描数字化
扫描数字化用高精度扫描仪将图像等扫描并形成栅格数据文件进行处理,将之转化矢量图形数据。规范规定:图形定位控制点扫描误差不大于0.1mm,相对于工作底图,矢量化后的扫描点误差不大于0.15mm,线划误差不大于0.2mm。影响扫描数字化质量的因素除原图质量外,还包括:扫描精度、定向精度、矢量化精度损失等。
①扫描仪的分辨率和精度
扫描仪的分辨率和精度对扫描数字化质量的影响是至关重要的。因此,要根据具体情况选择适当的扫描仪。目前,大幅面扫描仪大致有,滚筒式(drum),平板式(flatebed),直进式(directfeed)3种。这些扫描仪能够输出一种或多种形式栅格数据文件(二值、灰度和彩色)。
滚筒式扫描仪精度较高价格较贵,能以较高的分辨率扫描AO或更大的图纸。
平板式扫描仪与滚筒式一样精度高、价格贵、分辨率很高,但一般幅面不会超过A1幅面。由于平板式扫描仪幅面小,扫描后多需进行拼接,从而增加了工作难度,引入了更多的误差源。LIS工程一般不选用这种扫描仪。
直接式扫描仪精度较低,价格也较便宜。通常能够满足一般LIS工程的需要。
目前,需要的大幅面扫描仪品牌有:CONTEX、VIDER、ANATECH等。
在选择扫描仪时,应注意其是否采用硬件消蓝。光学分辨率代表了扫描仪的分辨率能力,而经销商往往只是给出插值分辨。同时,应注意扫描仪的歪斜失真,歪斜失真的大小与扫描仪的走纸方式有关。
②栅格数据矢量化的精度损失
在土地信息系统中,栅格数据与矢量数据各具特点与适用性,为了在一个系统中可以兼容这两种数据,以便有利于进一步分析处理,常常需要实现两种结构的转换。
栅格的矢量转换处理的目的,是为了将栅格数据分析的结果,通过矢量绘图装置输出,或者为了数据压缩的需要,将大量的面状栅格数据转换为由少量数据表示的多边形边界,但是主要目的是为了能将自动扫描仪获取的栅格数据加入矢量形式的数据库。
在栅格数据矢量的过程中的细化、跟踪等均可能引入一些误差。复杂图形全自动化矢量化效果极差,会产生众多的交叉线,导致多边形跟踪错误。对此,应采用交互式矢量化方法。因此在选择矢量化软件时不应仅仅关心自动化程度(全自动矢量化软件价格往往很高)。还要特别注意是否具有以下功能:智能去斑,裁剪,扭曲较正,比例控制,水平校正,光栅编辑和交互式矢量化等。
③扫描数字化方法误差
扫描数字化的几何分辨率是扫描数字化方法误差中最重要的误差源,减小这种误差的唯一方法就是提高扫描仪的几何分辨率。但是,随着分辨率的提高,栅格数据量以平方级速度增长。这往往造成计算机存储资源耗尽,数据处理时间平方级延长。以300dpi(约每mm12个点)的分辨率扫描时,独立点间距离的相对精度为1.4/1000左右。全自动矢量化细化过程所产生的点位误差为1~2个像素点,而交互跟踪矢量化最大点位误差可以控制在一个像素点。按300dpi计,每个像素点相当于图上0.01mm。扫描数字化综合精度可按下式计算:
M扫=±
其中:M扫表示扫描数字化的综合精度;M定表示底图定向误差;M仪表示扫描仪精度;M矢表示矢量化误差。这里,M定取±0.12mm,按300dpi计算M仪取±0.09mm,M矢取±0.1mm。则M扫=±0.180[8]。
四、数据处理质量
土地信息系统的数据库建立后,其中已经包含了数据源和数据库建库所引入的误差。数据库中的多源数据,经过系统的各种分析处理后,在形成新的数据和最后产品的过程中还会产生新的数据质量问题。这些问题包括:几何改正,坐标变换和比例变换,几何数据的编辑、属性数据的编辑、空间分析,数据格式的转换等。
1、空间分析
空间分析是对分析空间数据的技术的通称。从客观上区分,可归纳为:空间的图形数据的拓扑运算;非空间属性数据的运算;空间和非空间属性的联合运算等[9]。空间分析赖以进行的基础是空间数据库,土地信息系统的空间数据分析,是实现土地资源信息系统的实际运用的重点途径。
空间分析中的叠加分析是土地信息系统中十分常用的一种分析方法,是用户经常用以提取数据的手段之一。通过同一地区不同内容的多幅地图的叠加组合,产生新的图形和属性信息。在这个过程中往往产生拓扑匹配、位置和属性方面的数据质量问题。由于叠加时多边形的边界可能不完全重合,从而产生若干无意义多边形。对这些无意义多边形进行处理的结果往往会改变界线的位置,叠加后形成的新的多边形的属性值也可能存在由于属性组合带来的误差。
2、坐标变换
土地信息系统数据来源较多,各种数据输入信息系统应便于系统对数据进行图形显示,叠加查询,统计分析处理。LIS要实现这些功能,一个首要和基本的前提就是各种不同来源的数据在系统内必须在一致的地形图坐标系下。但是,在实际的数据采集过程中,大量的数据坐标并不一定属于系统用户所要求的坐标系,原始数据为一种坐标系,系统要求的数据为另一种地图坐标系,有的数据坐标根本没有地理意义,对此情况,必须提供从一种地图坐标系到另一中坐标系的坐标变换。
在具体的操作过程中,有可能产生新的误差。在不同比例尺下对坐标数据的重新设立产生误差,进行投影变换和/或基准面变换时产生的误差。生产实践中为提高数据质量,确保系统的数据精度和可靠性,通常用仿射变换和相似变换等模型来进行数据处理,以减小或消除误差。
坐标变换的实质是建立两个平面点之间的一一对应关系,现有一般GIS(LIS是GIS的专题)软件大都提供了以下两种模型实现坐标变换。
一是仿射变换:仿射变换也称六参数变换,其变换公式为:[10]
x´=Ax+By+C(Ⅰ)
y´=Dx+Ey+F(Ⅱ)
其中,x´、y´为地图输出坐标系中的坐标点对;x、y为输入坐标中的坐标点时;A,B,C,D,E,F为方程参数。参数在坐标系空间上的几何意义为:A和A分别确定点(x,y)在输出坐标中x方面和y方向上的缩放尺度。B和D确定旋转角度,C和F分别确定在x方向和y方向上的水平移尺寸。
二是相似变换:当式(Ⅰ)、(Ⅱ)中的参数满足条件A=E=Scos@,B=-D=Ssin@时,则得到四参数的相似变换公式:
x´=Ax+By+B(Ⅲ)
y´=-Bx+Ay+D(Ⅳ)
式中,x´、y´为输出地图坐标系中的坐标点对;x、y为输入地图坐标中的坐标点对;A、B、C、D为方程参数,相似变换实质上也是坐标系间的平移,旋转和缩放尺度的变换,式中C和D分别为坐标在x轴和y轴上的平移大小,为缩放比例,@=arctg(B/A)为旋转角度。
为了求出以上公式中的参数,建立两种坐标之间的仿射(或相似)转换关系,至少需要三个(或两个)已知的控制点坐标。而实际上,应选择多于三个(或两个)控制点,方能按照最小二乘法原理进行平差,得出系数值,代入上述方程即建立输入和输出坐标系之间的仿射(或相似)变换数学模型。
可以看出,仿射变换和相似变换都为线性函数变换模型,可实现对原图形的平移、旋转和缩放,相比较而言,相似变换不能进行x轴、y轴不均匀缩放的变换,而仿射变换能保证更高的数据精度。
3、数据变换
(1)CAD向GIS的转换
目前我国土地管理中存在一个较为普遍的问题是土地信息系统的构建与图形数据采集较少作用一个整体来通盘考虑,地籍测绘大大超前于信息管理系统构建。中小城市这种问题表现得更为突出。为满足土地确权发证,土地定级估价等需要,1995年前测绘的地籍图等图件因受技术条件的限制绝大部分是采用传统白纸测图方法完成的。随着计算机技术的发展和在测绘工作中的普及应用,1995年之后数字地图逐渐取代传统测绘。但一个不容忽视的事实是,绝大多数测绘图软件是在AUTOCAD上进行二次开发完成的。有些甚至是采用低版本的CAD,有些测绘图软件虽然测的是数字图,但只有非编码的图形文件,不保留信息,或者图形编辑以后,返不成信息。这种数字图说到底仅仅是从传统的白纸图过渡到计算机驱动绘制的白纸图。本质上与传统测绘没有什么区别。有些虽然采用了较高版本的CAD基础软件二次开发成数字测图软件并采用了数字编码技术,但由于较少考虑CAD与GIS的数据共享问题(土地信息系统属于专题GIS)。在着手考虑构建土地信息系统时,遇到的突出问题则是如何充分,有效利用已有数字信息资料,并确保数据转换质量。
对于传统模拟图或难以返成信息的所谓数字图只能采用原图数字化,形成数字信息后方可加以利用,但其精度丢失是不可避免的。
对于采用了编码技术,也能返成信息的数字图,其数字信息可以通过数据转换来实现数据共享,但由于CAD与GIS图形数据之间其数据格式,数据内容甚至数据概念都有很大差异,数据转换时应注意以下三个方面:[11]①数据格式转换。不同的软件有不同的数据格式,有些可以通过通用数据格式如DXF实现转换,但转换过程中的数据丢失也的确令人烦恼。②数据元素转换。CAD与GIS两者之间的图形元素不是一一对应关系,CAD图形中的图形元素种类要比GIS图形文件中的图形元素种类多,GIS中只有点、线、面三类基本图形元素,而CAD中包括有点、线、面、注记、矩形等多种图形元素,在具体转换中,CAD的图形元素哪些转换成GIS的点,哪些元素转换面面,什么元素需要转换成GIS的属性数据,什么元素则不需要转换到GIS中去等。CAD与GIS图形元素之间的对应关系,都需要认真细致地加以技术处理,使空间数据和属性数据在输入系统后正确地连接起来。③拓扑关系的形成。因为CAD的图形元素之间没有拓扑关系,实现CAD向GIS数据转换的一个重要内容就是要将转换后的图形数据按照一定的技术要求经过编辑,在GIS环境下建立几何元素的拓扑关系。
在实际转换中,还会出现许多意想不到的技术问题,会影响数据转换质量,有待进一步解决。
(2)矢量数据结构向栅格数据结构的转换
土地信息系统的建设中,许多数据如行政边界,交通干线,土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输入计算机或以矢量的方式存在计算机中,表现为点、线、多边形数据。然而,矢量数据直接用于多种数据的复合分析等处理将比较复杂,特别是不同数据要在位置上一一配准,寻找交点并进行分析。相比之下利用栅格数据模式进行处理则容易得多。加之土地覆盖的叠置复合分析更需要把其从矢量数据的形式转变为栅格数据的形式。
矢量数据的基本坐标是直角坐标(x,y),其坐标原点一般取图的左下角。网格数据的基本坐标是行和列(i,j),其坐标原点一般取图的左上角。两种数据变换时,令直角坐标x和y分别与行与列平行。由于矢量数据的基本要素是点、线、面,因而只要实现点、线、面的转换,各种线划图形的变换问题基本上都可以解决[12]。
矢量数据变成栅格数据的原理与方法并不困难,但由于矢量数据的记录方式各不相同,也会产生一些问题。如多边形之间公共边原来只有一条交界线,转变成网格后成为有一定宽度的界线,产生了一定的近似性。特别是几条线交叉处,一个网格元素中包括了相邻的几种类别,转换时只能用其中的一种类别作为交叉点所在的元素的类别,这种误差应在允许的范围以内。而减小网格尺寸,虽提高了精度,但大大提高了数据的冗余量。
栅格数据结构需要大量的计算机内存来存贮和处理数据,才能达到与矢量数据结构相同的空间分辨率,而矢量结构在某些特定形式的处理中,如象多边形叠置,空间均值处理等尚有大量的技术问题来解决。值得注意的是,无论采用哪种转换方法,转换的结果都会不同程度地引起原始信息的损失。
通过矢量数字化或扫描数字化所获取的原始空间数据,都不能避免地存在错误或误差。属性数据在建库时,也难免会存在错误。诸如:空间数据的不完整或重复,空间点、线、面数据的丢失或重复,区域中心点的遗漏,栅格数据矢量化时引起的断线等,空间数据位置的不准确、线段过长或过短,线段的断裂、相邻多边形结点的不重合及空间数据的变形等。因此,必须对图形数据和属性数据进行一定的编辑。
土地信息系统数据编辑是消耗时间的交互处理工作,对空间数据不完整或位置的误差,主要是利用LIS图形编辑功能,如删除(目标、属性、坐标),修改(平移、拷贝、连接、分裂、合并、装饰)、插入等进行处理。对空间数据比例尺的不准确和变形,可以通过比例尺变换和纠正来处理。
在数据的编辑过程中,由可能产生一些新的问题。如:线段的相关与延伸出现的问题,图形的平移与旋转出现的问题,删除“细部多边形”时产生的误差,数值计算与变化的误差;文件的合并以及形成新文件的问题;属性数据的重新定义和更新的问题。有的问题时可能避免的,有的问题则无法避免。因此,必须进行检核。通过耐心细致的检查,主要误差都能从数据中寻找出来,并有效消除误差。一般采用叠合比较法,目视检查法和逻辑法。
叠合比较法是空间数字化正确与否的最佳检核方法,按与原图相同的比例尺把数字化的内容绘在透明材料上,此后与原图叠合在一起,在透光桌上仔细的观察和比较。一般。对于空间数据的比例尺不准确和空间数据的变形马上就可以观察出来,对于空间数据的位置不完整和不准确则须把遗漏、位置错误的地方明显地标注出来。目视检查指在屏幕上用目视检查的方法,检查一些明显的数字化误差与错误,包括线段过长或过短,多边形的重叠和裂口、线段的断裂等。
5、由计算机引起的问题
在计算机中,数据是由一定字长的编辑数码表示的,由计算机字长可能引起一种误差。这种误差出现在各种数值运算和模型分析中,由这种误差引起的问题很多[13],例如LIS空间数据库中整数编码对面积和周长计算的影响,比例尺变换和旋转变换对拓扑关系的影响等。削弱误差影响的主要方法有:改变数据在计算机中的表示方式,采用合适的算法等。
除了数据处理精度外,数据存储精度也与计算机字长有关。16位的计算机在存储低分辨率的栅格图像时不会出现问题,但存储高精度的控制点坐标或点位精度要求高的地理数据时,则不能胜任。
五、数据应用质量
土地信息数据在使用过程中往往出现一些质量问题,这些问题包括数据的完备程度,时间的有效性,拓扑关系的正确等。
1、数据的完备程度
数据的完备程度指地理数据在范围、内容、及结构方面满足所有要求的完整程度。包括数据范围、空间实体类型、空间关系分类、属性特征分类等方面的完整性。
一般来说,空间范围越大,数据的完整性就越差。在土地信息系统的建库过程中,数据不完整最简单的例子是缺少数据。如计算机从GPS接收机传输位置数据时,由于软件受干扰或其它因素的缘故,只记录下经度而丢失纬度,以至造成数据不完整。另外由于GPS接收机无法收到四颗或更多的卫星信号而无法计算高程数据也会造成数据的不完整。又如某个应用项目需要1:5000的基础底图,但现在的地图数据只覆盖项目区的一部分,底图数据便不完整。
在土地信息系统底建库中,涉及大量的地籍档案。地籍档案来源于土管机关的地籍部门,数量大、形式多、浩繁、零乱,随着时间地推移,以及人为和自然的各种因素地影响,有可能遭到损坏。如档案老化,书写材料低劣、地籍档案变到污染,变色、虫蛀等现象,进而影响到整个系统的质量。
2、数据的现势性
数据的现势指数据反映客观现象目前状况的程度。数据的现势差,反映的客观现象就可能不准确。不同现象的变化频率是不同的。如地形的变化一般来说比人类建设要缓慢,地形可能会由于山崩、雪崩、泥石流、人工挖掘及填海等原因而在局部区域改变。但由于地图制作周期较长,局部的变化往往不能及时地反映在地形图上,对那些变化较快的地区,地形图就失去了现势性。城市地区土地覆盖变化较快,这类地区土地覆盖图的现势性就比发展较慢的农村地区会差些。地形图上记录着所用航空像片获得的年代。若又用其他数据进行过修改(一般是较新的航空像片),也应记录于上。
在土地信息系统建库中,要求地籍信息和地籍图必须具有现势性。地籍信息变更比较频繁,如土地利用类型,权属或宗地的重划,合并等。由于受自然因素和人为作用的影响,土地资源的数量、质量、分布和使用情况都处在经常变化之中。基于这一特点,土地管理部门提供的数据很难保证现势性,这也是影响数据质量的一个重要方面。
3、拓扑关系
在LIS中,为了真实地反映地理实体,不仅要包括实体的位置、形状、大小和属性,还包括必须反映实体之间的相互关系,这些关系就是指它们之间的邻接关系,关联关系和包含关系,拓扑关系。拓扑关系的核心是建立点、线、面的关联关系。通常有以下几种空间关系:点-点关系、点-线关系、点-面关系、线-线关系、线-面关系、面-面关系。空间数据的拓扑关系,对数据处理和空间分析具有非常重要的意义[14]。
利用拓扑关系,可以确定一种空间实体相对于另一种空间实体的位置关系。利用拓扑关系,可以确定某县有多少耕地,分析土地利用类型及对土地适宜性做出评价等。
在拓扑关系的建立中,拓扑过程中伴随有数据所表达的空间特征的位置坐标的变化,拓扑关系的不正确等情况,导致空间分析的结果错误,给土地管理决策带来一定的影响。
六、结论
数据是LIS最基本和最重要的组成部分,同时也是一个LIS项目中投资比重最大的一个部分。数据质量的好坏,会直接影响到LIS的系统功能和应用质量问题的三个方面(数据源的质量问题、数据处理质量问题、数据应用质量问题)着手,对LIS的数据质量问题进行了一定的归纳总结和初步的探讨。众所周知,LIS的数据质量是影响LIS的一个瓶颈环节,LIS数据量大、数据种类多、数据结构复杂。因此,在LIS的建设过程中,如何在数据采集与建库中实施质量控制,保证数据质量对土地信息系统建设来说显得尤为关键。
七、总结与体会
毕业论文的撰写是一次再学习和锻炼的机会,是对所学知识的一个融会贯通的过程。通过毕业论文的撰写,我对所学的知识有了更深层次领悟和掌握,对自己所学的土地管理专业有了一个整体认识。毕业论文不仅是对所学知识的总结,也是运用所学知识探求新知的方法、手段。既是一次再学习的过程,也是一次深入学习的机会。同时,毕业论文写作,为今后的学习工作奠定了一定的基础。通过毕业论文的写作,我真正懂得理论联系实际的重要性。在撰写毕业论文中,我运用所掌握的基本知识、方法和技能,研究探讨了土地信息系统建立过程中数据质量的有关问题。通过毕业论文的撰写,我进一步完善了自己的知识结构,学习了更多的知识。不仅如此,我对土地信息系统数据质量控制措施与方法方面有了更进一步的认识。
通过毕业论文的写作,不仅强化了我的学习素质、研究素质和创业素质,而且培养了我的创新意识,激发了我探求新知的欲望。认真写作毕业论文,不仅能进一步巩固所学的理论知识,而且还能进一步提高自己的各项基本技能,实践能力和解决问题的能力。
八、谢辞
在论文的写作过程中,玉文龙老师给予了很大的支持和帮助,为论文的写作提出了许多宝贵性的意见和建议;在他的指导下,这篇论文得以顺利完成。在资料的搜集过程中,图书馆工作人员为我们提供了很大帮助,本组同学也给予了很多支持,在此表示衷心感谢。
参考文献
[1]钱乐祥,余明全.土地信息系统的几个基本问题.测绘通报,1999(10).
[2]张超等.地理信息系统.北京:高等教育出版社,1995.
[3]阎正等.城市地理信息系统标准化指南.北京:科学出版社,1998.
[4]范爱民,景海涛.地图数字化质量问题.测绘通报,2000(4).
[5]严星,林增杰.地籍管理.北京:中国人民大学出版社,1999
[6]-[7]郝向阳等.地图扫描数字化点位精度分析.测绘学报,1995,25(1).
[8]毛锋等.地理信息系统建库技术及应用.北京:科学出版社,1999.
[9]汤国安,赵牡丹.地理信息系统.北京:科学出版社,2000.
[10]徐建刚.城市规划信息技术开发及应用.南京:南京大学出版社,2000.
[11]司少先.地籍信息系统源数据质量问题探讨.测绘通报,1999(4).
[12]边馥苓主编.GIS原理与方法.北京:测绘出版社,1996.
关健词:测绘工程;专业技能;培养实践
中图分类号:G642文献标识码:A文章编号:1009-0118(2013)02-0166-01
一、引言
测绘工程专业是一个应用性强的工科专业。如何办好这个专业,是我们测绘教育工作者应该思考与应对的一项重要工作。
二、测绘工程专业技能
(一)测绘工程的理论技能
测绘工程专业的学生应具有较好的数理知识、外语水平和计算机语言等知识基础;具有扎实的测绘学科理论基础。具备大地测量、摄影测量与遥感技术、地籍测量、工程测量、矿山测量和海洋测量等技术;具备对图像图形进行合理的处理,能进行图形图像信息处理设计,能编制各类地图的能力,熟悉有关的测绘方针与政策、法律与法规等。
(二)测绘工程的实践技能
测绘工程的实践能力主要包括基本技能、专业技能与综合技能等。基本技能主要注重于对测绘仪器的操作训练,专业技能主要注重于测绘技术的应用训练,而综合技能主要注重于对测绘专业知识的综合应用训练。
(三)测绘工程的科研技能技能
要培养大学生的科研能力,首先要培养大学生具有较强的测绘学科的理论功底,了解测绘工程专业的最新发展,具备查询文献和文献综述的能力,训练规范撰写科研资料的能力。
三、培养测绘工程专业学生技能的实践
(一)抓好基础教学,着力培养理论技能
理论教学仍然是学生学习和掌握理论技能的重要阵地。通过开设《数字化测图》、《误差理论与测量平差基础》等理论基础课程,重点培养学生的专业理论基础。教学组织时,选用国内最好的教材,选派教学经验最丰富的教师给学生上课。
理论知识传授时,以学生为主体,以学生的实际情况为基点,实时调整教学内容,改革教学方法。课堂上教师要充当好演员的角色,要生动活泼,充分调动学生的主观能动性,教师要敢反思、敢辩讲、敢设问,要鼓励学生敢想、敢问、敢讲,允许发表不同见解和观点,对不同学生争论的问题要慎重对待,正确处理。教授学生知识很重要,传授好的学习方法更重要,要着重培养学生的独立思考、分析和解决问题的能力。
(二)优化课程体系,着力培养专业技能
课程教学是人才培养方案是实现必须途径,是构建学生知识、能力的支架。因此,建设好课程,组织好课程教学,构建好课程体系是人才培养实现的基本要求。课程教学照样要以社会需求为导向,能力培养为重点,注重学生素质、知识以及能力的整体构建,充分重视学生知识的横向拓展,不断提高学生的综合素质;要重点加强对新技术与新设备使用能力方面的培养,充分体现测绘知识的应用性。
(三)强化实践教学,培养学生的动手能力
实践教学是将知识进行运用,落到实处,从而转变成了能力,它是培养学生独立发现并分析问题,思考并解决问题,形成创新精神的一个十分重要的教学环节。
1、坚持以人为本。培养学生的实践意识。在实践教学过程中,要把学生作为教学过程中的主体,教学的目的是培养和提高学生的能力。因此,对测绘工程专业的实践教学内容与环节进行整合与精简是有必要的。结合人才培养方案的要求,制定好具有操作性强的教学文本。如:实习、实验教学大纲,各项技能规范要求等。一般来说,实践教学主要是突出作业方法与基本技能的训练,创设一定的条件,学生通过利用课程设计或综合实习,针对测绘工程实际,让学生亲自动手,亲身感受,让学生在做中学,这样可以开发学生的潜能、潜智,培养学生的创新意识、运用知识的能力与投身于社会实践的优良品质。为学生能够顺利进入社会,适应社会作准备。
2、建立好实习基地。提供良好的服务平台。培养学生的技能除了要以人为本之外,为了进一步增强培养的成效,还必须为学生提供一定的实习、实验条件,建立稳定的校内、外实习基地,还要适时改善实习教学条件,及时更新测绘仪器设备(如:全站仪、GPS、GIS软件等)。条件有限时,可以和社会实践工程与企业加强联系,形成良好的互动,以实现技术和理论、经典和现代、前沿和基础的有机结合,加强设计性、综合性实验的开发。
3、严格教学管理。坚持实习跟踪服务。学生在校期间,实习的项目有很多,有的在校内实习,有的在校外实习,特别是在校外的实践教学过程中,要加强监控、检查和指导。指导教师要跟踪指导,跟踪检查,对学生的出勤率及表现等进行现场考核;当发现学生有不规范操作行为时能够及时纠正;能随时随地的解决出现的各种技术问题。学生通过这样的潜移默化的训练,学生也会因习惯而表现出自然,高度地重视规范行为,慢慢达到规范的要求。
(四)加强科研意识的培养,调动学生的科研兴趣
想要全面提高大学生的科研能力。一方面,定时聘请相关的知名专家来现身说法,营造良好的学术氛围,为学生找科研的灵感;另一方面,积极组织、引导学生申报大学生创新性项目,通过项目来促进科研。项目指导教师要精心指导学生,从拟写项目的研究提纲、项目的开题、确定研究内容、研究报告和论文写作等方面全程指导科研。
摘要:在经济全球化的今天,工程建设规模不断扩大,规范化、法制化的全面质量管理逐步推行,工程测量面临新的机遇和挑战,技术人员综合素质的提高成为当前的首要任务。
关键词:工程测量;人员素质;现代科技
中图分类号:[P258] 文献标识码:A
一、过硬的政治思想素质在目前各种思潮激烈碰撞、价值观念日趋多样化的情况下,工程测量技术人员只有树立科学的世界观、工程论文范文奋进的人生观和正确的价值观,才能立稳人生坐标,在各种考验面前保持清醒的头脑,增强对各种错误思想和腐朽生活方式的抵御能力。
二、丰富的专业知识随着卫星定位系统、遥感技术、地理信息系统、计算机网络技术的飞速发展和相关技术之间的有机地结合,测绘科学正在向实时化、动态化、数字化、智能化、集成化、信息化、现代化方向发展。因此,未来的工程测量技术人员必须以先进的思维方式、扎实的理论基础、熟练的操作技巧、科学的管理方法为依托,不断改善知识结构,拓宽专业领域。在熟练掌握测绘基础理论和基本方法、熟练运用各种测绘仪器设备、有效解决各类工程中的测量问题的基础上,将经典测绘方法和先进技术、传统仪器和现代设备有机地结合起来,借助全站仪、测绘机器人或自动测量系统等新型设备,进行测量数据自动采集、处理和分析,逐步推行数字一体化作业方式。正确运用GPS技术进行控制测量、施工放样和快速定位等,用高空间分辨率遥感卫星获取基础地理信息,并为建立各个领域的专题信息系统提供不可缺少的数字地理空间信息,有效促进我国经济社会信息化的水平不断提高,为实现数字地球、数字中国、数字城市、数字家园这一战略目标提供可靠的信息资源。
三、广博的相关知识一方面,由于测绘工程贯穿于各类工程的始终,而这些工程主要涵盖土建、水利、交通运输、电力、地矿、农业、林业、房地产、海洋等领域。从工程的勘察、设计、施工、竣工到营运管理等过程均离不开测量。测量技术人员在各类工程建设中扮演着重要的角色,是设计者和施工者之间的中介人。为了确保工程的质量和进度,测量技术人员必须熟悉相应工程的施工工艺和技术要求,积极、主动地开展工作,保证施工各阶段严格做到:“按图放线,按线施工”。另一方面,随着我国市场经济体制的逐步建立和完善,尤其是我国加入WTO后,各种管理制度如何与国际上认同的制度相兼容,已经成为摆在各个领域的重要问题。注册测量师作为众多注册工程师中的一种,及时引入能提高测量人员素质,促进对外开放,开拓国际市场,适应市场经济发展的要求。在新加坡、澳大利亚、马来西亚和香港特别行政区等国家和地区,注册测量师制度已实施很长时间,并享有极高的威信。就我国香港特别行政区而言,各类专业测量师所从事的业务范围非常广泛,其中“土地测量师”可承担地籍测量、工程测量、大地测量、摄影测量、水道测量等业务;“工料测量师”可在房屋建筑、土木工程、城市开发以及矿业、石油化工方面进行成本预算咨询、成本计划、招标与合同、工程结算和工程管理等工作;“产业测量师”可开展产业调查及估算、地产买卖、物业管理等业务;“建筑测量师”则在建筑物的策划、兴建、保养、收购等方面提供法律、设计、文书、监督和保险等一系列的服务。如此等等,这充分说明注册测量师所承担的工作,涉及范围之广、运用相关知识之多是超乎我们所想象的。因此,对我国工程测量技术人员而言,必须加强建筑工程、水利工程、地矿工程、海洋工程、房地产管理、法律法规、人文社科、工程管理等相关知识的学习,调整知识结构,适应专业工程师国际化、经济全球化的要求。
四、娴熟的计算机应用能力计算机是20世纪科学技术发展的结晶, 21世纪是网络的时代、信息的世界,计算机正以不同的方式、不同的程度迅速深入到每一个领域、每一个行业、每一个地方和每一个人的生活之中。作为信息科学重要组成部分的测绘科学,与计算机的联系非常紧密,甚至密不可分。从野外数据的采集、内业计算、处理、分析、绘图到信息化管理,都离不开计算机。工程测量技术人员,必须熟练掌握计算机的基本操作,广泛运用计算机进行测量数据处理、图形绘制、图像处理、程序设计、系统管理等。积极探索计算机在测绘科学中应用的新方法、新途径,并不断提高自身的计算机应用能力和水平,为各类工程建设提供实时的、可靠的、多维的信息资源。
五、高超的外语水平近年来,我国的对外开放不断扩大,特别是入世以来,我国经济与世界经济更加紧密相连,人才的流动、市场的竞争,将给工程建设注入新的活力,提供良好的发展机遇。国内人士在境外承担工程建设项目或在境内承担外资、合资企业工程建设的机会越来越多,外国公司在我国承揽工程项目的情形也将不足为奇。中国人与外国人的接触与交往日益频繁,而注册测量师制度的推行,更有利于测量人员走出国门、走向世界,扩大对外交流与合作。从而迫切要求工程测量技术人员具备高超的外语水平,能看懂外文资料、签订外文合同、制定外文计划、听懂外国语言、顺利与外国人交流,很好地履行自己的权利、义务和责任,提高自身执业水平。
六、强烈的责任心和紧迫的责任感在工程建设中,测量人员的造假,即编造假数据、假资料,撰写假报告等,或图省时省力,提高效率,或在检查验收中蒙混过关,或为施工单位提供施工方便,无论用心何在,均会给工程建设造成严重的后果。因此,工程测量技术人员必须具备强烈的责任心和紧迫的责任感,要有严肃认真的工作作风,一切从实际出发,事实求是,真正发挥测量人员在工程建设中的“尖兵”和“眼睛”的作用。
总之,为了适应新形势发展的要求,每一个工程测量技术人员,都必须牢固树立“活到老,学到老”的终身教育思想,不断充实自己,提高自身素质,在各自的岗位上努力工作,开拓创新,锐意进取,为促进社会生产力的发展和社会的全面进步,提高人们的物质和文化生活水平,实现跨世纪发展战略目标做出应有的贡献。
职校是培养人才的重要基地,特别是要培养适应社会、经济和科技发展的人才,是普通职校肩负的重要使命。目前各职校都在深入开展专业教学改革工作,探索具有现代观念的人才培养模式,提高人才培养的质量。随着测绘高新技术的发展,由数字化测绘到信息化测绘的技术升级转型成为必然,而技术的发展依靠人才,因而,如何在完成事业单位的技术转型的同时培养出新技术需要的测绘高新技术人才,成为事业单位必须认真思考和对待的问题。本文对职校测绘人才培养模式进行了探讨,并为应用型测绘人才的培养提供参考意见。
一、测绘人才培养出现的问题
当前测绘专业在课程设置及目标定位中还存在着不容忽视的问题和矛盾。主要表现为:在课程内容整体设置上具有一定的盲目性和随意性,不重视研究社会的需求,因人设庙、因人保庙的现象时有发生。在课程结构安排上表现出重技术课程、轻管理课程,从而导致学生毕业后适应能力较差,尤其是到建筑施工、路桥施工一线的毕业生。没有很好地紧贴市场,国家经济发展迅速与测绘学科专业结构、人才培养模式等方面反应相对迟缓的矛盾仍然存在,适应社会需求的大量面向市场经济建设主战场的技术应用型、复合型测绘人才没有得到充分的培育。人才培养模式多样化和目前专业框架、格局相对单一的矛盾。因此重视和加强对测绘专业应用性、复合型人才培养的研究,提高测绘专业学生的社会竞争能力和适应能力具有现实和长远意义。
二、测绘才培养的措施
1、注重课程设置
现代测绘科学研究的主要对象是空间信息,而以空间信息理论为核心的测绘学科,与地学、生态、环境、城建土地管理等相关学科都有密切的联系。现代测绘高新技术,往往是多种专业技术的综合系统,只有将各类知识融汇贯通,构成有机的知识网络,才能适应现代科技相互交叉、渗透、移植的特点。而传统的测绘专业的课程设置,专业性过强,学科领域单一,知识结构面太窄,特别缺乏相邻的专业知识,这种知识结构显然满足不了现代社会的要求。因此为了培养应用型测绘专业人才,我们认为课程设置应根据目前的国情、市场经济的要求,既要考虑测绘知识的系统性,又要兼顾学科的综合发展趋势具体应设置的主要课程如下:基础及公共课:包括数学、物理、政治、外语、大学语文、文献检索、计算机基础、计算机高级语言、计算机图形学、数字图像处理、技术数据库技术、网络技术、法律基础、体育等。测绘专业课:包括测量学、数字测图原理与方法、大地测量学基础测量平差基础、摄影测量与遥感、工程测量、测量原理及应用、地理信息系统原理与应用、地籍测量与土地管理等。相关专业课:包括城镇规划、自然地理学、采矿学工程与工业摄影测量、土建概论、数据通讯与模式识别。
2、注重工程意识和应用能力的培养
与精英化高等教育或研究型大学的人才培养模式相比较,。应用型人才。培养途径具有以下4个主要的特点:应用型人才的知识结构是围绕着一线生产的实际需要加以设计的,在课程设置和教材建设等基本工作环节上,特别强调基础、成熟和实用的知识,而相对忽略对学科体系的强烈追求和对前沿性未知领域的高度关注;应用型人才的能力体系也是以一线生产的实际需要为核心目标,以大工程为背景,在能力培养别突出对基本知识的熟练掌握和灵活应用,比较而言,对于科研开发能力就没有更高的要求;应用型人才的培养过程更加强调与一线生产实际的结合,更加重视生产实习这个教学环节,通常将此作为学生贯通有关专业知识和集合有关专业技能的重要教学活动,而对于研究型人才培养中在理论上给予特别重视的毕业设计与学位论文,则更重视与工程实践地结合,或者用综合实践代替。应用型人才要注重工程意识(求真务实、严谨规范拼搏进取)和工程文化(求善求美、以人为本、协调发展)地培养,建立科学的发展观,能够妥善处理人与自然的关系;科学活动是认识世界地活动,工程活动是改造世界地活动,在工程活动中能够协调人与自然的关系尤为重要。要注重培养应用型人才的创新精神、增强其创新意识、激发其创新愿望、提高其创新能力,以便他们更好地与各自的专业相结合而创造地学习,即在学习中进行创造,在创造中深入学习,把自己培养成为富有创新意识的应用型人才。
3、完善实践教学体系
测绘专业同其它专业相比尤其注重学生的实践能力和动手能力,大学生实践能力的培养日益受到人们的重视,因为实践是创新的基础。应该彻底改变传统教育模式下实践教学处于从属地位的状况,构建科学合理培养方案的一个重要任务是必须为学生构筑一个合理的实践能力体系,并从整体上策划每个实践教学环节。这种实践教学体系是与理论教学平行而又相互协调、相辅相成的。科学合理的实践教学体系包含三个方面。第一,受实验学时的限制,很多实验不能保证每一位学生都能够有充分的时间亲自动手,因此,应增加实验室的开放时间,让每个大学生都能经过多个这种实践环节的培养和训练,这不仅能培养学生扎实的基本技能与实践能力,而且对提高学生的综合素质很有好处。第二,应尽可能为学生提供综合性、设计性、创造性比较强的实践环境,培养学生的动手能力和自我探究能力,这也是素质教育的根本要求。第三,从长远的观点来看,实践环节应尽量与测绘单位的生产实际相接合。测绘教育的最终目的是为生产服务,因此,实践环节必须要面向实际的生产应用,当然要做到这一点还需要教育部门与生产单位共同努力去创建一个良好的互动机制。
随着中国经济社会信息化的不断提高,科学技术与生产发展的与时俱进,必然要求测绘人才的与时俱进。以人才结构调整为主线,提高人才队伍素质为目标,深入实施测绘人才战略,努力造就一支业务精通、结构合理、规模适中、无私奉献、勇于创新的高素质人才队伍,为测绘事业的健康可持续发展提供坚实的人才支持,发挥人才资源优势,大力促进测绘事业发展是人事工作的一项重要任务。
关键词:大地测量数据共享环境传输管理
Abstact: This article expounds the new situation in modern geodetic sharing the establishment of the environment through the development course of the measurement and the prospect of the future development, and in the modern network, make the measurements of the archives management.
Keywords: land measurement, data sharing, the environment, the transmission, and management
中图分类号:P22文献标识码: A 文章编号:
一、前言
在当今,定位技术的大众化和数据共享范围的广泛性, 要求大地测量信息化必须有新的高度。大地测量数据共享环境是涉及多学科的理论、技术和方法的课题, 它不仅是一种技术体系,还是一种观念; 在技术上, 大地测量数据共享环境反映了信息技术、大地测量数据处理技术和用户应用技术的层次关系;而在观念上, 树立大地测量活动的社会化整体性意识是现代大地测量的一个基本要求。
网络时代大地测量数据的档案管理是否可以采用现代化的管理模式,将会成为衡量大地测量数据处理中心档案管理水平的一个十分重要的因素。鉴于此,在大地测量数据的档案管理中,就必须实施计算机网络管理。
二、大地测量的发展历程
回顾历史, 科技、社会、政治对大地测量都产生了十分重大影响,可以讲大地测量划分为四个发展时期。
1、大地测量第一时期( 石器时期, 公元前45000-公元前5000 年)
在《The Songlines》书中描述了澳大利亚土著居民的传统生活方式。作者在与澳大利亚人和非洲人一起旅游的过程中, 通过口头证据、观察、想象了解他们的生活方式, 古人通过了解地形知识, 寻找食物和水; 通过互相惨杀手段划分免费的土地。在那个时候诗歌表达了神话、精神、动物和人类等传说, 在这同时也包含了重要的土地信息。而现在,从大地测量侧面看, 诗歌包涵了物质占有权等信息。
2、大地测量第二时期(机械时期,公元前5000-公元后1500年)
伴随着划分和测量土地边界活动, 人类就能够拥有、交易、征收土地,大地测量者可以根据测绘、地理、天文知识建造规则建筑物。土地法、地理知识、简单测量仪器也就标志着第二时期土地测量活动的开始。
3、大地测量第三时期(光学-机械时期,1500-1950年)
天文望远镜,特别是伽利略的发明促进了测量仪器的发展,在大地测量方面,早期,测地学测量地球的尺寸、形状、重力场,而重力场反之测量超过国际边界的弧线。
在城市的生活当中,大地测量员 生产地形图, 从事地籍测量,架设道路、铁路、灌溉渠道等,在这些活动中,数学家和技术工程师发挥了至关重要的作用。测量员的参与活动随着土地边界、所有权的不同而不同。大量光学-机械测量仪器的增加也就意味着欧洲将从主要农业国转变为工业国。
4、大地测量第四时期(电子时期, 1950- 2010年)
过去几十年,按照Wild的设计方案,制造了精确稳定型经纬仪, 该仪器尤其是Wild T2标志着光学- 机械大地测量年代的结束。然而,第三时期末的技术变化对测量产生了十分重要影响, 虽然100 年前已经出现了电子型光学- 机械测量仪器, 但20世纪50 年代电子产品尤其是晶体管、集成电路的出现,使大地测量技术出现了很大变化。
在当今,人们可以通过人造地球卫星获取高分辨率影像,自动化分析、处理测量数据,也可以通过便携式电子接收器和发射器对地物进行三维绘图。在20 世纪前十年,大地测量一直是作为支柱性经济。
三、大地测量的未来展望
21世纪是人类进入信息社会的重要发展阶段。科学进步和新技术正在以空前的速度进行传播,不断地改变大地测量的内部结构、方式和格局。未来大地测量学的内部结构是基础研究、应用与发展技术的研究。基础研究旨在增加新的科学知识和开辟新的学科领域;应用与发展研究的目的是在通过研究所获得的知识指导产生新的,并且从本质上改进和创新那些已经在应用的材料和产品。
四、大地测量数据共享环境的建立
1、新的大地测量技术体系及其数据共享特征
在新的大地测量技术体系中, 由于应用了现代信息技术,因此大地测量数据能满足实时和大众化的数据共享的要求。数据共享和技术共享的新特征有以下几个方面:定位技术应用大众化;应用的普及性;应用的实时性和交互性。实现数据共享新特征技术的基础以互联网为平台的网络传播,这些新特征也是当代大地测量信息化的奋斗目标。
2、网络环境的大地测量
网络环境的大地测量生产和应用也就促使了大地测量活动向电子化方向发展。在面向社会的大地测量应用服务方面,它的功能主要有: 网上咨询和数据处理服务、网上控制点成果查询、网上实地点位状况反馈以及网上测绘管理等方面。也就从根本上改变了大地测量的面貌。其特性主要有: 方便性、作业方式可扩展性、集成性、协作性、安全性、实时性、统一性和高效性等。
3、大地测量数据共享环境及其关键技术
在大地测量数据活动中,有良好的技术支持是实现数据共享和大众化应用的有效途径。技术支持是指支持和影响这种活动的周围的技术状况,就如软硬件环境、网络环境等方面。支持数据共享活动的技术环境被称为数据共享环境。
(1)大地测量元数据技术。作为数据活动的核心,大地测量数据的元数据将渗透在各种大地测量信息过程中。
(2)大地测量数据的接口技术。数据接口是数据的具体表现形式,是用来实现大地测量数据共享平台与各应用系统的数据共享。在异构环境下,各系统的集成应用,需要建立标准的数据接口模型。
(3)大地测量数据的标准化。在大地测量信息化过程中,大地测量数据标准对大地测量数据过程所作的科学描述,还有实现这种描述所应用的理论、方法、程序等,都是信息化不可越界的技术基础。随大地测量信息化的深入而产生的数据标准化,其应用领域的广度和深度将远远超过传统标准化的程度和水平。
(4)大地测量数据的建模技术。大地测量信息化是以大地测量的数据特征及其层次规律为基础的, 与这种相应的任何软件、系统、过程、服务等都与大地测量数据模型的协调与统一相联系。
(5)大地测量数据的质量控制技术。在当今新技术背景下,因为应用模式的变化,用户对大地测量数据质量的服务需求也就加强,大地测量数据质量特征的概念需要给予某种程度的更新;网络环境下基于数理统计原理的质量控制方法也是现代质量控制技术所关注的。
五、网络时代大地测量数据的档案管理策略
1、建立一个适应大地测量数据现状的档案管理网络系统,大地测量数据处理中心就要从发展的角度根据新的技术要求,来重新制定大地测量数据处理计算机档案管理网络建设总体规划。①科学性。系统所有的目标和追求都应当在当今可实施的安全、保密、稳定的前提下建立;②合理性。该系统从布局、实现功能、投入资金的大小比例等各个方面都要合理,而且还要在统一性、标准化的原则下,采用统一的标准软件,保证内部数据的统一及顺畅流动。③先进性。在科学前提下好的、先进是作为使用、维护、延长生命期的保障;④节约。选择最合理的软件、硬件技术,做到物尽其用,从而节约财力、人力、物力等诸多资源。对现有的网络、计算机设备和应用系统应在不影响该系统目标的前提下,要尽力加以利用。
2、档案管理系统建设中需要注意的问题
(1)要重视测绘档案管理系统的灵活性和适用性。
(2)注重系统的全面性、实用性,日常工作和测绘档案管理系统是相辅相成的,二者互相促进,只有做好有机结合才能真正提高现代化大地测量数据档案管理水平。
(3)注重测绘档案管理系统的操作便捷性,减少对专业技能的需求,也便于推广和普及。
(4)必须采取措施及建立健全相应的规章制度,来保证档案的安全性,也就可以有效地维护大地测量数据处理中心的利益。
(5)注重系统的时效性。大地测量数据处理中心在实际运用中,档案管理系统是受控ISO9001标准,也就可以保证档案管理系统的有效应用。
(6)要做好测绘档案管理系统的更新换代,大多数管理系统应该在2-3年进行一次大的升级,不适应时展的软件,就应该及时淘汰,以满足工作的需要。
六、结语
迅猛发展的网络环境是实现大地测量数据共享的物质基础: 内部可以实现单位中的资源共享;外部也可实现协作单位之间的资源共享,而互联网也就可以生产单位与大众用户之间实现数据共享。在大地测量数据档案管理方面要充分利用网络的便利性,也要避开其不足方面,做到趋利避害,更好的实现档案管理。
参考文献
[1] M.A.R.Cooper.《大地测量的发展历程》.《测绘文摘》. 2007年第01期;
[2]刘经南.吕志平.《大地测量数据共享环境的建立》.《测绘通报》. 2003年年04期;
[3]刘敏.《网络时代大地测量数据的档案管理策略》.《陕西档案》. 2010年第01期;
摘要:
依据工程教育专业认证标准和“信息化测绘”时代对高校测绘工程专业人才培养要求,结合专业提出的培养目标,文章从专业课程教学内容与时俱进、加强测绘新技术下学生专业技能培养、多样化实践基地建设、本科生导师制以及科研促进学生综合能力培养等方面阐述了测绘工程专业培养模式改革尝试与实践效果,不仅为河北工程大学测绘工程专业达到工程教育认证标准奠定基础,也为其他工科专业人才培养提供一种思路与借鉴。
关键字:
测绘工程;专业认证;培养模式;测绘新技术
一、引言
随着空间技术、计算机技术、信息技术以及通信技术的飞速发展,测绘科学经历了“传统测绘”、“数字化测绘”,再到“信息化测绘”的快速变革[1]。特别是2014年1月和2015年6月,国务院办公厅分别和批复了《关于促进地理信息产业发展的意见》(〔2014〕2号)和《全国基础测绘中长期规划纲要(2015-2030年)》,极大地推动了我国测绘地理信息产业发展,在国家政策驱动和国家测绘地理信息局的总体战略部署下,现代测绘技术突飞猛进,地理信息数据获取、处理、分发服务等领域的关键技术不断取得突破,测绘行业呈现跨越式发展,这给我国测绘教育提出了新的挑战,同时也对高等院校培养服务于测绘地理信息行业及相关部门的应用型、复合型人才提出了新的要求。为推进中国工程教育改革,提高工程教育质量,建立与工程师制度相衔接的工程教育认证体系,促进工程教育与企业界的联系和中国工程教育的国家互认,提升国际竞争力[2],教育部2006年启动了工程教育专业认证试点工作,2009年后进入普及推广阶段,标志着我国高等工程教育迎来了一个新的发展契机,并于2015年3月,中国工程教育专业认证协会推出了最新的《工程教育认证标准》(修订),设置了通用标准和专业补充标准。作为工科特色鲜明的测绘工程专业,我校正在积极按照工程教育认证标准开展测绘工程专业建设及认证工作。为达到工程教育认证标准(2015年版)和“信息化测绘”时代对高校测绘工程专业人才的培养要求,测绘专业应制定符合认证标准、学校定位和适应当前社会经济发展需要的测绘工程专业培养目标[3-4],为此提出新的培养目标,即注重现代测绘学科新理论新技术、专业技术能力、工程设计与管理能力、团队合作、组织与领导能力、继续学习能力的培养和评价,关注毕业生社会认同感及用人单位的信息反馈,体现新测绘时代高级工程技术人才的本质要求。面对新的培养目标,如何更新教育思想观念,改革创新人才培养模式是目前测绘工程专业教学改革的当务之急[5]。为此,本文以河北工程大学测绘工程专业为对象,探讨工程教育论证建设背景下,为适应当前社会经济发展对测绘专业人才的需要,在测绘工程专业培养模式方面做的一些改革尝试。
二、培养模式改革与实践
(一)融入新技术,更新教学内容
当前,测绘新设备新技术日新月异,使测绘的作业方式、生产手段和组织形式都发生了变化,不仅提高了测绘效率,而且大大减轻了测绘人员的劳动强度。为了保证测绘工程专业学生紧跟测绘新时展步伐,在专业课教学方面应当确保教学内容与时俱进,不断融入本专业的新技术和新应用的相关知识[6],引导学生不断去接受专业前沿信息,以高新技术突出测绘学科的作用。近年来,我校测绘工程专业不断引进了TrimbleGPS测量系统、低空无人机、轨道几何状态检测仪、三维激光扫描仪等先进设备与技术,而相关课程的教材对最新仪器的使用方法和测量新方法原理涉及的不多[7],为了使学生对这些新设备新技术相关知识与应用有足够的了解,相关教师对《工程测量学》、《摄影测量学》、《GPS原理与应用》以及《变形监测及数据处理》等专业课程的教学内容进行重新设计、拓展和深化,并随着测绘科学的发展不断更新、完善教学内容,保障教学内容与专业发展不脱节的同时,促进学生对专业的认知,激发学生从事本专业的兴趣。
(二)拓展新的实习环节,加强学生专业技能培养
测绘工程专业必须注重实际动手能力与技术应用能力培养,不仅要培养学生外业操作和维护仪器设备能力,而且也要培养学生运用专业软件进行内业数据处理能力,特别需要加强学生使用测绘新仪器新技术的专业技能培养,促进学生紧跟新时代测绘发展的步伐[8]。因此,在保障传统基础测量实习与设计环节的基础上,包括测量学实习、数字化测图实习、控制测量课程设计与实习、GPS实习、工程测量课程设计与实习和毕业实习等,对各项实习内容进行整合调整,借助引进高、精、尖仪器设备,拓展测绘新技术的实习环节,如增加多功能全站仪应用实习、轨道精调课程设计、3D激光扫描仪使用与数据处理实习、高光谱仪使用实习、遥感实验以及工程结合的无人机低空摄影测量实习等。另外,鼓励学生自主探索,组建测绘机器人、3D建模、GPS定位与技术、低空无人机、遥感等兴趣小组,并每年举办综合测绘技能大赛,锻炼、提高和检验测绘工程本科生测量技能,为今后就业增强了竞争力,例如,目前累计成立50人的无人机摄影测量兴趣小组,完成了邯矿集团太行矿区、永年广府古城、平山县营里镇石榴沟村等区域的飞行方案设计、无人机航拍、像控点测量、数据处理和立体测图等工作,激发了学生的学习兴趣,提高了学生的专业技能。
(三)开拓实践基地,提供多样化工程实践机会
近年来,我校测绘系在不断完善校内及邯郸市内实习场地的同时,积极面向社会,开拓省外、企业实习基地建设,注重校企合作,建立校企联合的测绘工程专业实习与就业基地。目前,测绘工程专业已与山西省煤炭地质物探测绘院、开滦集团、中煤设计工程有限责任公司、中地数码集团有限公司、河北博翔地理信息技术有限责任公司以及一些煤矿企业等签订了校企联盟协议和校外实习基地协议,建立了近20余个教学实践科研基地,并在相应的实践基地聘请具有高级职称和丰富工程实践经验的工程师进行指导;另外,鼓励学生在GPS应用、三维激光扫描仪应用、三维校园建设等方面进行工程模拟实践,开展以“在工程实践中成长”为主题的项目现场实践等活动。通过多层次、多领域、多形式、多内容的实践教学基地建设,为测绘工程专业本科生提供多样化工程实践机会,保障课堂理论学习与工程实践无缝结合,培养学生实际动手能力以及应用理论知识和技能解决实际问题能力,激发创新能力,同时在工程实践中,有利于培养学生团结合作、爱岗敬业、艰苦拼搏的良好专业素养,为他们今后进入社会打下坚实的基础。
(四)创新培养方式,实施导师制
在创新培养方式方面,测绘工程系通过一系列辅助措施来对学生进行思想引导、生活指导和专业知识学习辅导,如组建生活和学习兴趣小组,对优秀本科生实施导师制。值得一提的是测绘工程本科生导师制在学院最先实施,其做法是:在刚进入大二阶段学生中选取成绩优秀或动手能力强,具有较强专业兴趣的同学,安排测绘系具有博士学历或经验丰富的教师作为本科生导师,每位导师可带3~6位本科生进行跟踪指导,并在以后学习阶段实行淘汰制,目的是为学生提供一种与专业老师接触和交流的途径,帮助解答学生思想、生活和学习所遇到的各种问题、特别是在专业课程学习与实践中遇到的问题,培养优秀拔尖学生的同时激发学生之间良性竞争,以及学生对专业知识和技能学习的动力。目前,测绘工程系本科生导师制已实施3年,从学生成绩、参与工程实践与课题的能力和积极性以及创新项目申请来看,该项制度取得较好的效果。
(五)结合教师科研课题,促进学生综合能力培养
针对《工程教育认证标准》和我国高等院校的教学宗旨和教学目标,测绘工程专业培养应当鼓励学生参加科研,科技创新活动,提高学生的科技创新能力。因此,在本科生培养过程中,需要充分利用大学生科研创新项目以及老师科研课题,吸收优秀大学生加入到教师的科研或科技服务项目中来,培养学生针对实际科研问题进行思考分析和寻求方法解决的能力,并让学生经历从项目方案设计到组织实施再到验收的全过程,获得丰富的实践经验。通过产、学、研结合的培养模式以及教师的言传身教,给学生创造从事测绘生产、科研活动的机会,帮助学生了解学科前沿,引导学生制定研究计划及撰写科技论文,不仅有利于学生巩固和拓展所学的理论知识,锻炼其实践与自身创新能力,还有利于提高学生综合能力[9];同时也有利于促进教师将科研融入教学,及时给学生灌输学科发展的前沿和动态信息,提高教学质量。近三年来,在教师的指导下,针对矿区变形监测、土地权属确定,地籍测量、地形图测绘、轨道精调、线路测量、边坡放样与监测、流域下垫面信息提取、种植结构提取、流域资源环境监测等,测绘工程专业本科生400多人次参与完成教师横纵向科研课题40余项,申请获得省、校级大学生创新、创业实践项目9项,极大地锻炼和提高了学生的实践动手能力、创新能力、组织能力、社会适应能力和竞争能力,促进了学生综合能力的培养。
三、结语
在工程教育认证建设背景下,面对信息化测绘时代和工程教育认证标准对测绘人才的要求,进行测绘工程专业培养模式改革是培养符合当前社会经济需要的创新性复合型测绘人才的首要任务。本文从更新教学内容、注重学生技能培养、实践基地建设、导师制和引导学生参与科研等方面阐述了近年来我校测绘工程系对专业人才培养模式的一些做法和取得的成效,不仅为河北工程大学测绘工程专业达到工程教育认证标准相关要求奠定基础,也为信息化测绘时代测绘人才培养以及其他工科专业人才培养提供一种新思路;但同时应该注意到,测绘专业人才培养必须紧跟测绘时展步伐,因此人才培养模式需要不断改革创新,并在实践中得到不断的改进与完善。
参考文献:
[1]吉长东,徐爱功.基于“卓工计划”的测绘工程专业实践教学改革[J].矿山测量,2015,(1):86-88.
[2]中国工程教育专业认证协会秘书处.工程教育认证工作指南(2014版)[M].中国工程教育专业认证协会秘书处编印,2014.
[3]宁津生.测绘工程专业和测绘学[J].测绘工程,2000,9(2):70-74.
[4]李秀海,曹先革,张为成,等.结合专业认证的测绘工程专业人才培养方案制定[J].测绘通报,2015,(S0):241-243.
[5]王西林.测绘工程专业创新人才培养模式的探索[J].甘肃科技,2015,31(9):84-85.
[6]胡青峰,马开锋,王铁生,等.测绘工程本科专业教学改革浅谈[J].科技创新导报,2015,(22):200-201.
[7]冯甜甜,程效军.“卓越计划”背景下测绘工程专业培养方案的改革与实践[J].测绘与空间地理信息,2015,38(1):27-29,36.
[8]袁修孝.以科研促进教学的探索与实践[J].高教论坛.2008(5):14-15,22.
关键词:GPS静态测量、高压输电线、数据分析、影响
Abstract:This paper is to verify, in the high-voltage transmission line around the GPS data acquisition, the measurement results will be affected by the strong magnetic field interference. This study was conducted to rigorous experimental design, respectively, in the high-voltage transmission line around and away from the high voltage transmission line where the static GPS measurement, the use of GPS data processing software of Pinnacle data processing within the industry, from the perspective of the data analysis can be seen, in the high-voltage transmission line around the static measurement results and electromagnetic interference in region synchronous and asynchronous ring data respectively and in the general area are compared, the results of the accuracy and reliability of much lower. In the observation period data is segmented adjustment, and the whole data processing results are compared, more intuitive and comprehensive analysis of high voltage transmission line effects on static GPS surveying.
Key words: GPS static measurement, high voltage transmission line, data analysis, influence
中图分类号:TM621.5文献标识码:A文章编号:
1. 引言
本次研究课题主要针对的是高压输电线可能对GPS静态测量的影响。
此次试验,分别在高压输电线周围和远离高压输电线的地方设置GPS控制点,进行静态GPS测量。完成外业数据采集后,使用GPS数据处理软件Pinnacle进行内业数据处理。从数据的角度分析可以看出,在高压输电线周围进行GPS静态测量与在普通地区进行GPS静态测量在测量成果上有差异,其控制点在各方向上的测量精度和可靠性要低很多。对比在有电磁干扰地区的同步环和异步环实验数据,可以得出,在强磁场中进行静态GPS测量,其测量的精度和可靠性都比在没有强磁场中的测量要低很多。在对整体数据进行处理后,还对各观测时段数据进行分段处理平差,与整体数据处理的成果进行比较,更直观全面地分析高压输电线对静态GPS测量的影响。
所以,在高压电线塔下或高压输电线周围进行静态GPS数据采集之前,必须了解高压输电线对GPS测量影响的大致情况,分析和掌握这些不利因素便于采取相应的测量手段,以更好地提供合格的测量成果。
2. GPS介绍及在测绘领域中的应用
GPS 是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称,而其中文简称为“全球定位系统”。GPS是由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统,该系统可以保证在任意时刻,地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。GPS作为新一代的卫星导航定位系统已在军事、交通运输、测绘、高精度时间对比及资源调查等领域中得到了广泛的应用。GPS在应用上有以下一些优点:(1)全天候;(2) 全球覆盖;(3)三维定速定时高精度;(4)快速省时高效率;(5)应用广泛多功能。此外,GPS定位技术在变形监测、水利建设、输电线路施测、道路(如铁路、公路)测量、水下地形测量(如航道测量、水库容量测量)、海洋大地测量、海底地形测量、地籍测量乃至于航空摄影测量等方面也都得到了广泛应用。
3.实验方法论证理论方法分析
3.1 数据处理方法及实验结果分析原理
本实验静态GPS数据采用Pinnacle软件进行处理,Pinnacle是一个完全在Windows操作系统下运行的GPS观测数据处理软件。利用Pinnacle软件对实验所得GPS数据进行基线处理、无约束网平差、有固定点的约束平差。在进行全时段固定点平差后,本次实验还设计了将各观测时段进行拆分,最后将处理所得到的数据进行对比分析,结合观测点所处位置,观。测时间等要素,得到最终结论。
3.2 基线处理
在测量学中,基线指的是在三角网测量中,经精确测定长度的直线段。在本次论证分析中,运用Pinnacle软件对基线的处理主要分为四部分:1 基线结算,2 构网,3 数据有效性检测,4 闭合环差检测。经过对基线的处理,将解算结果误差较大、未处理或属性改变、明显偏大的闭合环差的基线进行剔除或重新处理。
3.3 无约束平差
网平差分为无约束平差和约束平差及联合平差,GPS网的无约束平差指的是在平差时不引入会造成GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。常见的GPS网的无约束平差,一般是在平差时没有起算数据或没有多余的起算数据。本次分析中,我们选取独立基线参与平差,选取坐标系为WGS-84,大地水准模型Geoid为None。根据平差计算中软件推荐值,作为基线的先验单位权方差估值(UWE),直到测试的结果通过。无约束平差中如果给出的先验单位权方差推荐值很大,那么有可能在网中某些基线仍存在较大的粗差,这可以通过平差报告中的点位中误差,和平差后某些基线残差、及其降权系数来判断,剔除有问题的基线重新平差。
无约束平差的作用:
1) 评定GPS网的内部符合精度,发现和剔除GPS观测值中可能存在的粗差。
2) 得到GPS网中各个点在WGS-84系下经过了平差处理的三维空间直角坐标。
3) 为将来可能进行的搞成拟合,提供经过了平差处理的大地高数据。
3.4 约束平差
约束平差是指平差时所采用的观测值完全是GPS观测值(即GPS基线向量),而且,在平差时引入了使得GPS网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。当我们在WGS-84坐标系下做完无约束平差后,我们就可以在国家标准系下执行约束平差。根据转换模型的不同,本分析中我们分为二维约束平差及三维约束平差。
二维约束平差:在本分析实验中,我们只能选择Transformation Type 中的Topocentric(地心模型),在约束控制点坐标时,需要最少约束网中的两个平面控制点,如果其中一个点有高程,那么就约束该点的高程。否则必须假定其中一点的高程,可以选择当定的大致平均海平面的高度,或者某一点的WGS-84大地高;
三维约束平差:在本分析实验中,我们只能选择Transformation Type 中的Geocentric(球心模型),,在约束控制点坐标时,必须要有三个以上具有三维坐标的控制点来约束整个网,否则无法求解转换参数,也就无法得到平差结果。
如果控制点的精度不太好,或者控制点间不太相容,那么约束平差后检验也许不会通过,这就需要我们剔除有问题的控制点。
在实验分析中,通过观察报告中出现的存在较大粗差的控制点及它们与受到高压电、距离高压电远近等因素影响的控制点间的关系,从而对实验得到分析结论。
4. 静态GPS数据处理及实验结果分析
4.2 静态GPS数据处理成果
4.2.1 基线结算成果
基线解算的参数设置及78条基线解算成果(部分)如表4-1、表4-2所示:
表4-1. 基线解算的常数设置
表4-2. 基线解算成果 (N-E-U)
4.2.2 静态GPS网平差
根据基线解算结果,首先进行WGS84坐标系下的无约束平差,然后再以D002作为已知基准,进行约束平差(固定控制点平差),D002点基准坐标由2次、共计16小时的静态GPS观测结果,采用单点定位原理解算得到。表4-3为GPS/GLONASS观测网平差坐标及精度情况(部分)。
表4-3. 平差坐标成果
4.2.3 分段处理静态GPS数据
在进行整体解算之后,得到了有固定点平差结果,这个结果是对试验数据的全观测平差。为了研究高压输电线对静态GPS外业数据采集的影响,我们将全观测时段数据进行分时段处理,然后对每一组的同步观测数据进行处理,得出分段处理静态GPS数据的结果。
4.3 静态GPS数据分析
4.3.1 同一点不同时段数据比较
对于同一个点在不同时间段得到的平差数据,也有很大差异。在做全观测时段整体平差时,点C000的中误差比较大。在分段平差时,每个时间段得出的平差结果区间也就比较大,如图4-1所示,是该点各时间段N方向的平差结果:
图4-1 点C000拆分平差后各时段在N方向上的平差结果统计图
(纵坐标为N方向上平差结果,横坐标为拆分后的组号)
如上图所示,该点的各段的平差结果大体上很平均,在毫米级浮动,但是有一些时间段的数据质量很差,如第16、17、21、22、25、29和32组数据,其结果在分米级浮动。
4.3.2同一点在不同方向上得平差结果
如图4-2、4-3所示,是点C000在N方向、E方向和H方向的分段平差结果分布图:
图4-2 点C000拆分平差后各时段在E方向上的平差结果统计图
图4-3 点C000拆分平差后各时段在H方向上的平差结果统计图
与在N方向上的结果一样,该点的在E方向和H方向上的各时段平差结果也不好,E方向的各时段平差结果也在分米级浮动,而H方向上的平差结果则更差,在米级浮动。
4.3.3 同步环数据比较
对于在同一时段不同点上采集的数据,其数据质量也是有差异的。如表4-4是同步环A000-B000-C000-C001-B001-A001各点在做整体平差和拆分平差的中误差对比:
表4-4. 同步环各点在N、E、U方向上的中误差对比
其中,s(N) 、s(E)和 s(U)分别为各点在北方向、东方向和海拔高上的中误差。从表格可以看出,无论是在全观测时段整体平差结果中,还是在某一观测时段的平差结果中,C000在个方向上的中误差都是最大的。
4.3.4 异步环数据比较
本次试验,每台仪器进行了四次迁站,共有四组异步环。
从表格4-5可以看出,各方向上中误差较大的几条基线都与点A000、点B000和点C000有关。而这三个点为同步环A000-B000-C000-C001-B001-A001中的点。在四组异步环的数据对比分析后,我们得出这样的结论,高压输电线周围进行静态GPS测量,其测量出来的结果精度低,可靠性差。
表4-5 基线解算成果
5. 结论
从实验数据分析角度,我们得出以下结论:
(1)在不同时间段的同步观测,其得出的质量是有很大差距的。在外业观测中,当时的气象条件、可接受卫星数、地面信号质量等等各种影响因素,都会影响最终的数据采集成果。
(2)在高压电线周围进行静态GPS测量,其对平面方向N、E的精度影响要小于高程H方向的精度影响。
(3)高压输电线周围进行GPS测量,其测量出来的结果精度低,可靠性差。
(4)高压输电线周围进行静态GPS测量,其对同步环和对异步环的测量精度和可靠性都有影响,但影响大小不一样。
参考文献
【1】 李征航,黄劲松.GPS测量与数据处理[M]. 武汉:武汉大学出版社.2005
【2】 王爱朝.GPS动态定位的理论研究:[博士论文].武汉:武汉测绘科技大学.1995
论文摘要:数字测图是在测量工作中利用电子计算机技术将野外数据采集系统与内业机助制图系统相结合,其目标是实现信息采集处理的数字化、自动化、信息化。数字测图可以缩短作业时间,减轻劳动强度,提高成果精度。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出3部分组成,数字测图作业模式中测记式数字测图应用最为广泛。大比例尺数字测图正以其测图精度高,成图速度快等优势逐步的取代传统的,以平板仪为主的模拟测图。与传统的模拟测图相比,数字测图的质量控制关键点更多、内容与方法更为复杂。GPS 新技术的出现,可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标,在地形测量中已得到广泛地应用。本文介绍了GPS(RTK) 配合全站仪的作业流程, 简要阐明了其在地形测量中的应用。在利用实测数据成图的过程中, 解决一些常见的问题, 并给出解决的办法及依据, 同时给出一些有益的结论, 以适应实际使用的需要。
ABSTRACT:The digitized mapping technique is to combine the field data collection system with the computer assisted mapping system in surveys by computer technology.It aims to realize the information collected and processed digitally and automaticaity.The digitized mapping technique can cut short the working time,lighten the labor intensity and enhance the precision of the productions.The system consists of three parts,such as data input,data processing and data output.the survey-record digitized mapping technique is widely used in the digitized mapping working pattern.For its superiority over traditional plane-table mapping in accuracy and efficiency,the large scale digital mapping is becoming more and more pared with traditional analogue mapping,digital mapping has more quality control pivotai points,and its contents and methods are more complex.With the appearance of new technology GPS ,the coordinate of different levels controlling points may be surveyed in high precision and it has been applied widely in topographic survey.The operation process of GPS(RTK) electronic tachometer is introduced and its application in topographic survey is briefly illustrated. Solutions to some problems usually occur in the mapping process using actually measured data and some helpful conclusions are given for practical use.
Key words : RTK; electronic tachometer ; digital mapping ; CASS5.1;topographic survey;GPS
第1章 绪 论
1.1 前言
目前在我国,获取数字地图的主要方法有三种:原图数字化,航测数字成图,地面数字测图[1]。但不管那种方法,其主要作业过程均为三个步骤:数据采集,数据处理及地形图的数据输出(打印图纸、提供软盘等)。这里我们主要讲述一下地面数字化。
在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区测绘经费比充足,可直接采用地面数字测图的方法,该方法也称为内外业一体化数字测图,是我国目前个测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高,只要采取一定的措施,重要地物相对于邻近的控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。但它所耗费的人力、物力与财力也是比较大的。
随着测绘科学技术的发展,传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、新设备、新技术、新方法所取代。GPS - RTK(以下简称RTK) 与全站仪联合进行数字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。
RTK与全站仪联合测绘地形图,可以优劣互补。如果仅用全站仪进行数字化测图,就必须建立图根控制网,这样须投入大量的时间、人力、财力;如仅用RTK测图,可以省去建立图根控制这个中间环节,节省大量的时间、人力和财力,同时还可以全天侯地观测。由于卫星的截止高度角必须大于13°- 15°,它在遇到高大建筑物或在树下时,就很难接收到卫星和无线电信号,也就无法进行测量。如果用RTK与全站仪联合测图,上述弊端就可以克服。即在进行地形测量时,空旷地区的地形、地物用RTK测之;村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标,然后用全站仪测之。这样可以大大加快测量速度,提高工作效率。
随着GPS 定位精度的提高、硬件性能的改善, GPS 得到越来越广泛的应用。同时,全站仪也因其数据采集自动化程度高、大大释放劳动力等优势,成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。但随着工程质量要求的不断提高,测量用户已不再局限于只使用GPS 或全站仪中的一种,在实际测量工作中,同样一个工程中GPS 的测量成果常为全站仪所用,全站仪测量值又常作为检校GPS 作业的依据。用GPS 完成控制比用常规仪器要快得多。它不要站间通视,也无需庞大的作业队伍,精度高、作业快、费用省、应用灵活。一些先进的接收机和天线技术把外业观测时间压缩到最短的同时,仍能获得最优的数据,在灵敏度、可靠性、抗干扰能力方面都有优异的表现。静态、快速静态通过载波相位差分可以达到很高的精度(10-6D~10-8D) 。R T K 技术能实时提供观测点的三维坐标,并达到厘米级的精度。它的普及极大地拓展了GPS 的使用空间,使GPS 从只能做控制测量的局面中摆脱出来,而开始广泛运用于工程测量。现在商用R T K 接收机可实现20 Hz 高速独立采样与输出,整周未知数初始化时间仅需8 S , 并提供独立检核,内置锂电池可支持1 个工作日连续作业。全站仪是一种兼有电子测距、电子测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。面对多层次的需求,各种精度等级、各种功能类型的仪器也纷纷面世。尤其是以无棱镜测量、自动目标识别、自动跟踪等代表新技术潮流的功能将使工作得以更高效、精确地完成。如今,已被广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等方面。随着电子全站仪、GPS(RTK)及电子计算机的普及,及它们在测量仪器中的比例逐渐增大,它们在数字地形图、地籍图的应用也在日趋广泛。地形图的成图方法正在逐步的由传统的白纸法成图像数字测图方向发展。特别是我国的东部沿海发达地区,数字测图几乎占据了大部分的地形图测绘市场。在地形测量中, 传统的方法是经纬仪配合小平板仪的方法, 在小平板仪上进行展点, 再通过手摇数字化仪得到数字化图, 由于受到人为操作误差的影响, 误差可达到0.12 mm 以上, 对大比例尺的地形图的精度影响比较大。随着GPS(RTK)系统的不断改进, 已经达到了比较满意的精度要求, 可以满足常规测量的要求, 尤其对于开阔的地段(主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等) 直接采用全球卫星定位系统中的实时动态定位(RTK) 测量模式进行全数字野外数据采集。对于树木较多或房屋密集的村庄等, 采用RTK 测定图根点, 通过全站仪的采集碎部点。
基于此, 我们在实践中尝试利用RTK 配合全站仪进行野外数据采集, 然后在CASS5.1 环境下进行数字化成图, 结果显示该方案是可行的。但是受到仪器数量的限制,有些学生对全站仪和GPS(RTK) 在数字成图中使用的机会较少,甚至对此只是一般性的了解。所以通过本课题的完成,能够使这些学生掌握好全站仪与GPS(RTK)集和数字成图,为今后承担测图工程奠定坚实基础。
1.2 本章小结
综上所述,采用GPS(RTK)与全站仪联合进行数字化测图,它不仅可以减少作业人员和作业工序,而且可以提高采集数据的速度和质量,从而有效地提高了工作效率。因此,它是一种行之有效的测图方法。
下面就数字成图的几个方面谈一些个人体会。但其中定有不符仅及谬误之处,万望各位老师,专家指出,提出意见并给予指导。
第2章 仪器及软件
2.1 GPS(RTK)简介、系统组成及其基本原理[2]
2.1.1 GPS(RTK) 简介
RTK(Real Time Kinematic) 实时动态测量系统,它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS 测量定位技术为一体的组合系统;它是GPS 测量技术发展中的一个新突破。RTK 定位精度高,可以全天侯作业, 每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。
实时动态测量的基本思路是: 在基准站安设一台GPS 接收机,对所有可见GPS 卫星进行连续的观测,并将观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站); 在流动站上, GPS 接收机在接收卫星信号的同时,通过无线电接收设备,接收基准站传输的观测数据,然后根据相对定位的原理实时地计算并显示出流动站的三维坐标及精度。
2.1.2 GPS(RTK) 系统的组成
GPS(RTK) 系统由基准站、若干个流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站包括GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯发射系统、供GPS 接收机和无线电台使用的电源(汽车用12 伏蓄电瓶) 及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分组成: GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯接听系统、供GPS 接收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分。用框图表示参见图2.1:
图2.1 RTK-GPS 系统结构图
2.1.3 GPS(RTK) 的基本原理
GPS 系统包括三大部分:地面监控部分、空间卫星部分、用户接收部分,各部分均有各自独立的功能和作用,同时又相互配合形成一个有机整体系统。对于静态GPS 测量系统, GPS 系统需要二台或二台以上接收机进行同步观测,记录的数据用软件进行事后处理可得到两测站间的精密WGS -84 坐标系统的基线向量,经过平差、坐标转换等工作,才能求得未知的三维坐标。现场无法求得结果,不具备实时性。RTK 实时相对定位原理如图2.2 所示:
图2.2 RTK 实时相对定位原理
图2.3 GPS(RTK)数据流程如图
基准站把接收道的所有卫星信息(包括伪距和载波相位观测值)和基准站的一些信息(如基站坐标天线高等) 都通过无线电通讯系统传递到流动站,流动站在接收卫星数据的同时也接受基准站传递的卫星数据。流动站完成初始化后,把接收到的基准站信息传送到控制器内并将基准站的载波观测信号进行差分处理,即可实时求得未知点的坐标。数据流程如图2.3 所示:
2.2 全站仪简介、系统组成及其基本原理
2.2.1 全站仪的分类
八十年代末、九十年代初,人们根据电子测角系统和电子测距系统的发展不平衡,将全站仪分成两大类,即积木式和整体式。
积木式(Modular),也称组合式,它是指电子经纬仪和测距仪既可分离游客组合。用户可以根据实际工作的要求,选择测角、测距设备进行组合。
1. 粗瞄器
2. 内装倒向光装置(选件)
3. 垂直微动螺旋
4. 电池
5. GEB111电池盒垫块
6. 电池盒
7. 目镜
8. 调焦环
9. 螺丝固定的可拆卸仪器提把
10. RS232串行接口
11. 脚螺旋
12. 望远镜物镜
13. 显示屏
14. 键盘
15. 圆水准器
16. 电源开关
17. 热健
18. 水平为动螺旋
图2.4 莱卡全站仪的重要部件图
整体式(Integrated),也称集成式,它是指电子经纬仪和测距仪做成一个整体,无法分离。
九十年代以来,基本上都发展为整体式全站仪。随着计算机技术的不断发展与应用以及用户的特殊要求与其它工业技术的应用,全站仪出现了一个新的发展时期,出现了带内存、防水型、防爆型、电脑型等等的全站仪,使得全站仪这一最常规的测量仪器越来越能满足各项测绘工作的需求,发挥更大的作用。
2.2.2 全站仪简介、系统组成
此次论文实地操作部分主要使用的是莱卡TC405型全站仪。其简介、操作说明及组成部分的详细内容可参考其使用说明书[3],再这里就不做赘述了。其重要部件如图2.4:
2.2.3 全站仪的基本原理与功能
全站仪是一个由测距仪、电子经纬仪、电子补偿器、微处理机组合的一个整体。测量功能可分为基本测量功能和程序测量功能。基本测量功能包括电子测距、电子测角( 水平角、垂直角); 程序测量功能包括水平距离和高差的切换显示、三维坐标测量、对边测量、放样测量、偏心测量、后方交会测量、面积计算等。特别注意的是只要开机,电子测角系统即开始工作并实时显示观测数据;其它测量功能只是测距及数据处理。它可以同时测量空间目标的距离和角度数据,直接得到三维坐标数据。全站仪测图的基本流程如图2.5:
图2.5 全站仪测图的基本流程
2.3 CASS软件的介绍[4]
2.3.1 测绘软件的选择
对于一个测绘单位而言,数字测图的一个重要的问题是选择好适合于本单位使用的测绘软件。因为往往的这个单位用起来很好的软件,到了别的单位却不一定适用,所以每个单位对于软件的选择问题应具体问题具体分析,不能人云亦云。
衡量一个成图软件的标准,首先要看该软件是否适合本单位的实际情况;二要看其可操作性,是否界面友好,简便易学等等;三要看其提供的功能是否适合于本单位。
目前各个测绘单位所使用的成图软件,可谓五花八门,林林总总。但基本上为两种类型,一是系统(单位)自行开发的,另一种是由专门的测绘软件开发商开发,而以商业目的的提供给广大用户使用的,也是个测绘单位用得比较多的。在本文中所讲到的是后一种软件。
现在市场上的测绘软件用得最多的主要有三种:一是以清华山维公司与清华大学土木系联合开发的测霸EPSW(Electronic Planetable Surveying and Mapping system)系列;二是武汉瑞得测绘自动化公司的RDMS系列;三是广州南方测绘仪器公司与广州开思公司的CASS系列与SCS系列。下面简单早已下比较分析。
对于已经熟悉AUTO CAD的用户而言,CASS系列与SCS系列是一个不错的选折,因为它们基于AUTO CAD平台开发的,AUTO CAD的所有功能它都可以用,而AUTO CAD则是世界上大家所共认的绘图平台,其编辑功能是有目共睹的[5]。
CASS与SCS的功能差不多,各有所长与所短。CASS的服务可以说是一个电话随叫随到,而SCS的服务在近段时间内是无法与其相提并论的。它们均提供三种作业方式:电子平板方式、原图数字化方式及内外业一体化。再CAD的基础上,开发了许多功能,如量算定点、图形复制、绘制多功能复合线等。除此之外,还提供了地藉表格会制与图纸管理等功能。对于那些即想用电子平板方式作业,又能在市内编辑成图的单位而言,可以选它。
当然这些软件功能会随着时间的推移而逐步完善。对这些软件的认识也只是本人的一管之见。
2.3.2 CASS软件开发的背景
目前市场上的数字成图软件较多,CASS软件便是其中之一。该软件是南方测绘仪器有限公司在AutoCAD2002上开发的新一代数字化地形地籍成图软件, 它彻底打通了数字化成图系统与,GIS的接口,是信息产业部门认可并普遍使用的通用软件,可实现地形地物数据的自动输入、处理、分析、显示、输出,其市场占有率较高。
2.3.3 CASS软件安装要求
1.硬件环境
CASS软件安装环境要求:CPU主频在赛扬433以上;内存在64MB以上;硬盘存储空间至少200MB以上的剩余空间;显示驱动至少256色、800x600的分辨率;支持Windows的显示适配器;鼠标或其他指点设备。
2. 软件环境
CASS软件的系统安装平台为Windows NT4.0、Windows 9X/me/2000/XP,AutoCAD2002/ AutoCAD2000/ AutoCAD R14[5]。
3. CASS的主要功能介绍
CASS的安装应该在安装完AutoCAD2002并运行一次后才可进行。CASS操作界面主要分为3个部分:顶部下拉菜单、右侧屏幕菜单和工具条。共有11项下拉菜单,右侧屏幕菜单可选择相应地形图图式符号。每个菜单项均以对话框或命令行提示的方式与用户交互应答,操作灵活方便,简单易学。几乎所有的CASS命令及AutoCAD2002的编辑命令都包含在顶部的下拉菜单中, 如文件管理、数据处理、图形编辑、工程应用等命令。
2.4 本章小节
以上是本人对这几种测量仪器及数字化测图软件简单的认识及分析,还不很成熟,希望各位老师、专家提出意见与指导。
第3章 GPS(RTK)与全站仪联合数字测图的实施
3.1数字测图的外业工作的实施
3.1.1作业技术依据
《全球定位系统城市测量技术规程》(CJJ 73 — 79) [6] ; 《城市测量规范》(CIJ 8 —99) [7], 《1 ∶500 , 1 ∶1000 , 1 ∶2000 地形图图式》; GB/ T7929 —1995 [8]。平面基准采用1954 年北京坐标系;高程基准采用1956 年黄海高程系。
3.1.2 GPS(RTK) 配合全站仪的施测过程介绍
首先要确定作业的先后流程, 该测区我们制定的作业流程图如图3.1:
图3.1 RTK 配合全站仪的施测流程图
3.1.3测区的基本情况:
本测区位于黑龙江工程学院院内,交通较为便利,测区地势较为平坦, 测区内树木较多给测量工作带来一定的困难。测区布设4个已知的三等GPS控制点,作为测区平面控制的起算点。
3.1.4 控制测量
1.控制测量分类[9]
地形测图控制测量是为测绘地形图而建立平面和高程控制网的测量工作,内容分为基本控制(又称等级控制)和图根控制。基本控制是整个测区控制测量的基础。图根控制是直接为地形测图服务的控制网。基本控制网的建立要根据测区面积的大小,以满足当前需要为主,兼顾远景发展。一般先建立控制全局的首级网,然后再根据需要加密,也可一次建立足够密度的全面网。平面控制网可采用测角网、测边网或边角网,建成区多采用导线网。在已建有国家或当地平面控制网点的测区内进行测量时,应与之进行联结。当已建网精度能满足需要时,直接利用加密或进行必要改算后加密;当精度不能满足需要时,可选用一点的坐标及一条边的方位角作为起算数据建立独立网。同样要在整个测区内建立高程控制网,应用水准测量方法施测并与附近国家或当地水准点进行联测,以取得统一的高程系统。
在数字测图工作中,控制测量的工作与传统的控制测量相比,应该更简便,当然,在新规范中,对这一方面的要求没有多大的改动,但根据本人的实际工作经验及积累,有一些限制条件是可以放宽的,特别是图根控制。
随着GPS技术的发展成熟及全站仪的普及,三角测量现在已基本淡出了控制测量这个舞台。所以对大多数的人员而言,无疑大大的减轻了工作强度。去掉了三角测量的种种枷锁的限制,取而代之的是更为灵活的GPS网及导线(网)测量。在文本中,仅就图根测量及图根加密作一探讨。
现在各测绘单位所使用的电子全站仪的精度一般为6″、3+5ppm以下,加上是电子自动读数,所以他的实际精度要较其标准精度高,相对于光学经纬仪而言,就更具有优势。
众所周知,在传统测图中,地面点平面位置的误差受下列误差的影响:
1. 图根点的展会误差M展
2. 测定地物点的距离误差M距
3. 测定地物点的方向误差M刺M绘
4. 地形图上地物点的刺点误差M刺
5. 清绘时所造成的误差M绘
综上所述,地形图上地物点平面位置的误差可用3.1式表示:
M2物=M2展+M2距+M2向+M2刺+M2绘+M2物 (3.1)
以1:1000比例尺,最大视距为100米为例,根据经验,有下表:
表3.1 地面点平面位置的误差
误差(mm)
M展
M距
M向
M刺
M绘
M物
数值
0.18
0.39
0.18
0.20
0.08
0.51
3.全站仪的简单操作流程:
(1) 整平对中, 对中偏差不得超过1 mm ;
(2) 启动全站仪, 进入文件管理界面, 建立文件名, 并选择该文件在文件下存储;
(3) 以后视点为检核点进行检核, 偏差在限差范围内方可进行点收集, 否则查明原因, 符合限差要求方可采集数据;
(4) 采集碎部点数据信息。
注意事项
(1) 一个测站应一个方向观测, 切勿盘左盘右不分;
(2) 一个测站仪器如有碰动需重新对中整平检核;
(3) 勤建测站名以便于文件管理和查询。
4.绘制草图的一些技巧及注意事项
绘图员应有一定的方向感, 有一定的图形比例控制能力。RTK 给定图根点后, 绘图员在实地可先画出大致需要采集点的草图, 并控制好比例。绘制草图时遵循上北下南, 要善于使用多色笔标识, 准确描述地物间拓扑关系, 使用特定的符号, 以易于内业操作。比如一块旱地, 可以在中间画出旱地符号(或注记文字) 即可清楚表示出地形特点。采集数据时也要注意一些技巧, 对于不便观测的四点房, 采用两点加宽度的采点方法, 这样用计算机自动生成, 所得的房屋既符合精度, 又很美观。注意一些散点的采集, 如电线杆, 采集时一块图一块图的检查, 以免漏测。采用两人跑尺, 可以大大的提高外业的速度, 需注意每测好一点应及时用对讲机进行核实, 以保证点图对应不出错。
3.2数字测图的内业工作的实施
3.2.1数据传输、区分及数据格式
1.RS -232C接口
尽管现在一些先进的全站仪和GPS 接收机配置了如USB 接口、IR 红外接口和
图3.3 数据传输界面
数据存储卡等方式进行数据存储和通讯。但将测量数据存储在全站仪和GPS 接收机自带的存储器中,通过RS -232C 接口与个人计算机进行数据传输仍是目前使用最多的一种方法。
在使用RS -232C 标准插头实现连接之前, 用户必须根据已有的DTE 及DCE 的具体说明,做好匹配的调整工作。对数据线上所传输的数据格式、RS -232C 标准并没有严格的规定。所传输的数据速率是多少、有无奇偶校验位、停止位为多少、字符代码采用多少位等问题,应由发送方与接受自行商定,达成一致的协议。大多数全站仪使用6 针接口与个人计算机进行通讯。下面我们一本次测图所使用的莱卡TC405型全站仪为例,说明全站仪与PC机之间的连接。GPS 接收机与PC 机通讯的原理也是这样。请注意仪器使用的接口类型与引脚定义方式要查一下,有些仪器厂商会使用非标准接口类型和定义方式, 一般会在仪器操作手册附录里说明。
2.数据通讯
简单的数据通讯可以采用“超级终端来实现,“超级终端”是微软随操作系统一起的一个进行串口通讯的工具。操作系统是Win2000 或WinXP 的“超级终端是标准配置,在Win95 和Win98 下要用系统安装盘安装一下。打开方式是:开始—程序—附件— 通讯— 超级终端,打开之后会弹出对话框,让你输入一个名称,输入一个有意义的名字保存下来,这样以后直接打开它就行了,然后是选择通讯口,一般是COM1 或COM2 最后是选择通讯参数,记住一定要和全站仪中通讯参数相一致。
实际上莱卡厂商提供了一起与PC机进行数据传输的软件,如图3.3,莱卡数据传输界面:
将莱卡TC405型全站仪与PC机连接好后,进入莱卡数据交换软件界面,进入通
讯设置对话框,设置成与全站仪中通讯参数相一致如图3.4;按确定键回到主界面,
图3.4 通讯参数设置对话框
然后进入数据交换管理器,选择通讯端口,然后选者要保存的数据保存到文件夹,在
图3.5 使用莱卡软件数据上传
此时会弹出对话框选择保存数据的格式。选择的格式要与全站仪上传的格式一致。然后现在PC机上按确定键,再在全站仪按确定键,以保证上传的数据无遗漏。如图3.5:
3.据格式
全站仪数据输入PC 机后以ASCII 码文件形式保存。可以根据数据位及提示符区分并显示出来, 莱卡数据传输软件有这一功能,一般在数据下载之后自动完成。使用莱卡数据传输软件上传的数据还不能直接应用到CASS5.1软件上。需要将数据格式转换成CASS5.1软件的接受的格式。CASS5.1软件接受的是*.dat各式的文件。数据的格式为:点号,编码,y坐标,x坐标,高程。
图3.6 莱卡软件上传的数据
图3.7 数据转换(a)
其数据转换过程,首先将莱卡数据传输软件下载的数据保存为*.txt格式文件如图3.6;
图3.7 数据转换(b)
然后用Microsoft Excel打开文件进行编辑,将x、y数据列对换位置,以及设置列宽和小数位保留位数如图3.7,保存为*.txt格式文件;然后打开文件进行编辑,将数据列之用“,”间隔,保存为*.dat格式文件如图3.8:
4.南方软件数据下载
根据南方软件(CASS)功能可以直接将莱卡全站仪采集的数据展点到南方软件
图3.8 转换后的数据
中。其主要过程为:将全站仪通过数据传输线与计算机连接,打开全站仪开关进入屏幕菜单选择“通讯”功能,改变通讯设置与计算机的测量软件匹配如图3.9,下载全站仪数据。下载的数据直接转换成CASS专用各式的坐标数据。
图3.9 南方软件数据传输通讯设置
3.2.2数字测图内业工作的实施
1. 绘制坐标格网
进行CASS参数设置中的图框设置,使用绘图处理菜单中标准图幅或任意图幅命令来绘制图廓。按要求输入绘图比例尺及相应图框参数即可得到图框。
2. 选择测点点号定位成图法
移动鼠标至右侧屏幕菜单区之“测点点号”项,按左键,选中点号坐标数据文件名后,按“打开”,即可完成读点工作。
3. 控制点展绘
点击绘图处理菜单中的“展野外测点点号”,点击对应的坐标数据文件名,按“打开”,便可在屏幕上展出野外测点的点号。
图3.10 CASS5.1界面菜单
4. 地形地物绘制
使用工具栏中的各种工具进行局部放大以便编辑,根据所测地物点的点号及野外作业时绘制的草图,到右侧屏幕区选择相应的地形图图式符号来绘制地物。一般绘图顺序为:先绘各种控制点、道路、水渠、河流等,使图有个大致轮廓;其次绘房屋、独立地物、植被、管线设施等。为避免非法操作或突然断电造成数据丢失,工作中要保持经常存盘的习惯。系统中所有地形图图式符号都是按图层来划分的。CASS5.1中的地形地物所在图层是自动生成的,因此不能随意修改图层名,否则将导致地物编码信息错误或丢失;也不可随意修改地物的图层属性。
所有表示测量控制点的符号都放在“控制点”层,所有表示独立地物的符号都放在“独立地物”。如果需要在点号定位的过程中临时切换到坐标定位,可以按“P”键,这时进入坐标定位状态。想回到点号定位状态时再按“P”键即可。陡坎、水渠、围墙上的小触角生成在绘图方向的左侧。出现错向时可用线型换向功能修改。
5. 高程点展绘
点击“绘图处理”菜单下的“展高程点”,弹出数据文件对话框,选取目标文件,按“打开”,命令区提示:“注记高程点的距离(m):”直接回车,表示不对高程点注记进行取舍,全部展出来。具体情况根据绘图比例尺及地形可选30~40m。再将标高注记与地形地物相重叠的移动一下,使显示更清楚。
绘等高线必须先将野外测的高程点建立数字地面模型(DTM),然后在数字地面模型上由计算机自动勾绘出高精度等高线。
6. 文字注记
注记文字,用鼠标点击右侧菜单的“文字注记”项,依提示输入文字高度、注记内容、注记位置,完成文字注记。关闭“ZDH”图层,对图纸进行全面整饰,绘图工作即可完成。
7. 绘图输出
点击“文件”菜单下的“绘图输出”项,对“打印设备”“打印设置”各项选择设置后,可通过“完全预览”和“部分预览”查看出图效果,满意后按“确定”即可出图。
3.2.3内业操作应注意的问题:
下载外业数据文件, 用Excel 或Word 处理成符合CASS 的格式文件, 注意保存时应为*.dat 格式。在CASS5.1环境下展点。内业处理时, 是否拟合看情况而定, 两点距离较大时拟合效果较好, 两点距离较小时拟合会使绘出图形不遵循原来的地物、地貌, 差异很大, 需灵活采用。当然内业者应熟练掌握AutoCAD 的基本功, 对CASS 中每种地物、地貌能迅速调用, 确保每天所测的外业当天内业能处理完成, 发现问题及时与外业联系解决。
3.3对数字地图进行质量检查和质量评定
3.3.1数字化测图质量评价的内容与特点
根据数字地图的特点和用途;衡量其质量的指标体系应该在传统纸质地图的基础上加入新的内容,下面分析数字化测图质量评价的内容与特点。
1. 数字化测图质量评价的内容
数字化测图实现了地形图的数字化、信息化,测量结果是以计算机可识别的数字代码系统来反映地表各类地理属性特征。因此,数字化测图质量评价除与模拟法测图质量评价具有相同的评价内容外,还具有其特有的评价内容。主要包括:
(1)地物分层的合理性;
(2)地物属性代码选择的正确性;
(3)闭合图形的封闭性;
(4)结点的匹配精度;
(5)图形拓扑关系的正确性;
(6)地物各层是否有重复的要素;
(7)地物各层是否有混层现象;
(9)各层颜色选择的正确性;
(10)数据文件名称,数据格式,数据组织的正确、完整性;
2.数字化测图质量评价的特点
数字化测图是利用先进的仪器,通过测量获取可供传输、处理、共享的数字地形信息,即获取以计算机磁盘为载体的数字地形图。数字化测图实现了测量的高精度, 测量精度在成图过程中无损失,利用计算机软件成图,可以做到符号、文字、注记等符合规范要求,等高线通过自动拟合处理光滑美观,实现了图面的规范化。数字化测图质量评价的特点:
(1)数字化测图依据野外记录室内编辑成图,容易发生漏测、记错现象,数字地形图的质量检查应重点检查地物要素测量是否齐全,属性注记是否与实际相符合。
(2)等高线的勾绘依据野外测点的分布,对于经验不丰富的立尺人员,有些地貌关键点位容易被漏测,易造成等高线失真,数字化测图的质量评价应重点检查等高线是否反映客观实际。
(3)数字化测图实现了信息分层管理,不同层颜色不同,数字化测图的质量评价应重点检查数字地图分层是否合理,地图信息是否有混层交叉现象,地形要素在同层是否有重复要素。
(4)数字化测图利用先进的仪器进行测量,测量精度高,测点点位精度在数字化测图的质量评价中则是处于次要地位,但仍是必要的检查内容。
(5)数字化测图是GIS数据库的重要信息源,拓宽了地形图的应用范围.因此,数字化测图的质量评价应重点检查闭合图形的封闭性、结点的匹配精度、图形拓扑关系的正确性。
(6)数字化测图是以计算机可识别的数字代码系统来反映地表各类地理属性特征,数字化测图的质量评价应重点检查地物的属性代码选择的正确性,数据格式、数据组织的正确性。
(7)数字化测图的图幅分幅是计算机自动完成的,接边精度高,在数字化测图质量评价中处于次要地位,但图名、图幅接合表仍是必要检查内容。
(8)数字化测图改变了传统的测量模式,允许图根控制和碎部测量同时进行;GIS测量技术的使用,也改变了传统的控制测量模式与要求,因此,控制测量在数字地形图质量检查中处于次要地位,但仍是必要的检查内容。
总之,数字化测图改变了人们对传统地形图的认识。因此,数字化测图质量评价应根据数字化测图质量评价的特点,建立逻辑严密、易于操作、科学合理的质量评价指标体系。
3.3.2数字化测图质量评价指标体系
1. 影响数字化测图质量评价的因素分析
衡量数字化地形图产品质量的指标主要有位置精度、属性精度、逻辑一致性、完备性等,这些指标可作为一级评价指标。而每一个一级评价指标又由许多指标决定其好坏,为了便于建立定量化的数字化地形图评价模型,把一级评价指标再进一步细分,形成二级评价指标。
数字化测图的外业、内业的工作内容和工作程序决定了数字化测图质量评价工作是一项技术性强、影响因素多的工作。虽然影响数字化测图产品的因素众多,其中有些因素是主要因素,有些是次要因素,评价数字化测图产品的质量不可能考虑全部的影响因素,只需分析影响数字化测图质量的可能存在的因素,然后进行分析,综合取舍,合理确定评价指标,使其具有代表性和可操作性,这是非常重要的。
根据数字化测图的工作内容与特点,从7个方面(见表3.1列出影响数字化测图产品质量的可能因素,共计41项(略)可能有些因素还未列出, 如果在数字化地形图评价时全部考虑这些影响因素,指标权重难以确定,为减少确定评价指标过程中主观因素的影响,需要利用层次分析法进一步筛选评价指标,以便建立科学合理、便于操作的数字化测图质量评价指标体系[11]。
表3.1 数字化测图质量评价指标体系
第三层
评价指标
第二层
评价指标
第三层
评价指标
C1 工作基础
B1 技术实力
A1 是否具有测绘许可证,测绘许可证的等级
A2 投入生产项目的技术人员职称结构
A3 投入生产项目的仪器设备的数量、先进性
B2 技术准备
A4 测量技术方案的设计是否合理
A5 采用的作业方法是否先进
A6 技术保障措施"后勤保障措施是否到位
C2 产品质量
B3 资料的规范性
A7 控制测量的资料是否完整"齐全
A8 规定上交成果文档资料的正确"规范性
A9 仪器检验资料是否齐全,是否符合有关规范的规定
A10 数据文件名称"数据格式"数据组织的正确"完整性
A11 测量工作技术总结报告的完整性
A12 自检报告资料的完整性
B4 数学精度
A13 数学基础
A14 平面控制测量成果精度
A15 高程控制测量成果精度
A16 地物点相对临近图根点的精度
A17 地物点之间的相对位置精度
B5 属性精度
A18 地物测绘取舍是否合理
A19 地物属性代码选择是否正确
A20 地物符号使用是否规范
A21 等高线是否反映地面实际地形
A22 地形点的密度是否满足要求
B6 逻辑精度
A23 地物的分层是否合理!是否有混层现象
A24 闭合图形的封闭精度
A25 结点匹配精度
A26 图形拓扑关系的正确性
A27 地物各层是否有重复的要素
B7 整饰质量
A28 图廓整饰质量
A29 属性注记质量
A31 线划质量
A32 符号质量
经过系统分析,数字化测图质量评价指标总计32项,按评价指标的相近性综合成七大类别,其中技术实力、技术准备是反映测绘生产单位工作基础的指标;资料的完整性、数学精度、属性精度、逻辑精度、整饰质量是反映测绘成果的指标。为便于确定指标权重和建立模糊综合评价模型,将评价因素分层,建立多指标多层次的评价指标体系。具体评价指标体系见表3.1为方便起见,第一层的评价指标用A编号,第二层的评价指标用B编号,第三层的评价指标用C编号。
本文建立的数字化测图评价指标体系,主要分两大模块,即工作基础评价和产品质量评价。这两个模块的评价可以独立进行,也可以综合评价,根据实际需要确定。工作基础模块可用于测绘工程招标阶段对生产单位资格的评价,在验收阶段用来衡量
测绘生产单位的综合实力,作为对生产单位提供数字化测绘产品质量评价的参考。表3.1中的多指标多层次数字化测图质量评价指标体系,全面地反映了数字化测图的特点,逻辑严密,具有较强的可操作性、实用性。
4. 数字成图、质量检查与评定
在本次数字测图基本完成后,又对此次测图的2/3的地物、地貌点与图根控制点进行了联测,采集的数据如图3.11原数据相比较90%以上都符合限差要求。少数地物、地貌有明显错误或粗差经过休测后,都已经满足了要求。
图3.11 检核时采集的数据
3.4本章小节
从工程的各个环节及达到的作业效果可以看出, 内外业一体化数字化测图工程,由于充分应用高新技术,使得各级控制网的成果精度、数字化地形图的成图精度以及整个工程的作业效率都优于常规的成图方法。总结起来有以下特点:
(1)将传统的逐级控制方法与现代测量技术手段相结合,既保证了成果的精度,又保证了作业的高效率。
(2)即用即测,急用先测,边测边用,高科技成果即刻转化为生产力,为城市规划提供了科学可靠的保证。
(3)先进的测量技术在诸多方面打破了传统的观念与局限,使整个作业流程方便快捷,作业人员得心应手。采用的全站仪操作简便,观测速度快,精度高,可自由设站,灵活采用多种方法测量碎部点。作业人员根据各自的作业经验,针对实地状况,采用不同的方式制作草图,所绘草图有详有略;作业小组可相对成片作业,内部不存在接边问题;计算机制图编辑,方便快捷,随意操作,删除改动不留“痕迹”。
(4)高科技数字化产品在今后的应用、管理、更新、维护、交换以及资料共享等方面,具有无限的生命力,精度永远保持不变,可谓一劳永逸,充分体现出1图多用的优势,避免了重复测量,节约了资金。由于这项工程采用与国家平面和高程系统统一的基础控制系统, 1 /500的大比例尺具有足够的精度,因而其成果为以后的进一步应用打下了坚实的基础。而且,数字化图形数据可随时更新,修改方便,随着网络技术的发展,可进行交换和共享,是一笔宝贵的技术、资源财富。
(5)计算机辅助制图精度高、速度快,线划圆润流畅,可单色或彩色显示输出,具有良好的视觉效果。
(6)打破了内外业的生产界线,从首级控制到最终成图,实行一体化作业,大大减轻了室外作业的强度,缩短了成图周期。
(7)打破了分级布网、逐级控制的原则。1个测区可1次性整体布网、整体平差,控制网形可以任意混合,所需控制点数目比传统白纸测图大大减少,图根控制的加密可与碎部测量同时进行。
(8)碎部点的记录要求具有特定的格式,这种格式能被数字测图软件所识别,能和数据库的建立统一起来;碎部点测量可较多地应用自由设站的方法建立测站点,确定碎部点坐标的方法除极坐标方法外,还可灵活采用方向交会法、距离交会法、直角偏距法、导线法、对称点法等诸多方法。根据测区情况,可采用无码作业和编码作业。
(9)碎部测量时不受图幅边界的限制,外业可不分幅作业,由内业成图时自动进行分幅与接边处理。
结论
“GPS(RTK)与全站仪联合作业”方法充分地体现了现代测量产品设计理念———协同作业。使用一个软件包、在一个项目中,同时完成对RTK 数据、后处理的GPS 数据和常规测量数据进行处理。这样,用户在组织施工时,有很大的自由空间,可以是动态,也可以是静态;可以是GPS ,也、可以是全站仪。而对所有这些数据的处理,只需在后处理软件中就可一次完成。“联合作业”后处理软件的独特设计,使数据的导入、检查和处理工作,既能做到高效快捷,又能保证质量可靠。数据的存储,采用可视化类数据库文件格式,用户可以很方便的查询、编辑或生成各种报告。“联合作业”方法继保证了测量成果准确性、可靠性,又结合了GPS 与全站仪作业各自的灵活性,是一种较新的取长补短作业方法,使工作更高效可靠。大家可以试一试。
综上所述,采用RTK与全站仪联合进行数字化测图,它不仅可以减少作业人员和作业工序,而且可以提高采集数据的速度和质量,从而有效地提高了工作效率。因此,它是一种行之有效的测图方法。
参考文献
[1]高井祥.数字测图原理与方法[M].徐州:中国矿业大学出社,2001.
[2]尤秋阳.GPS RTK技术在地籍测量中的应用[M].武汉:测绘信息与工程出版社, 2003.
[3]莱卡测绘仪器有限公司.徕卡TPS400系列全站仪操作手册[Z].哈尔滨:莱卡哈尔滨服务有限公司,2000.
[6]广州南方测绘仪器公司与广州开思公司.CASS软件使用说明[Z].广州:广州开思公司,2002.
[5]邵俊昌,李旭东.Auto CAD object ARX 2000开发技术指南[Z].北京:电子工业出版社, 2000.
[6]国家质量技术监督局.全球定位系统(GPS)测量规范(GB/T18341-2001)[S].北京:北京测绘出版社,2001.
[7]国家质量技术监督局.城市测量规范(CIJ 8-99)[S].北京:北京测绘出版社,1958.
[8]国家质量技术监督局. 1:500 1:1000 1:2000 地形图图式(GB/T7929-1995)[Z].北京:北京测绘出版社,1995.
[9]同济大学大地测量教研室,武汉测绘科技大学控制测量教研室.控制测量(上册)[M] 北京:北京测绘出版社,1988.