對工程測量技術(shù)的應用及發(fā)展探討
摘要：測工程技術(shù)的發(fā)展不斷地對工程測量提出新的要求,同時(shí),現代科學(xué)技術(shù)和測繪新技術(shù)的發(fā)展,給直接為經(jīng)濟建設服務(wù)的工程測量帶來(lái)了嚴峻的挑戰和極好的機遇。測繪方式的多樣化和集成化、測繪過(guò)程的自動(dòng)化和實(shí)時(shí)化、測繪成果的數字化和可視化是其最主要的特點(diǎn)。本文對當前工程測量技術(shù)的發(fā)展與具體應用進(jìn)行了探討。 
　　
　　一、控制測量技術(shù)
　　GPS已成為建立平面控制網(wǎng)的一種常用手段�？梢哉f(shuō),GPS技術(shù)的發(fā)展和應用是本世紀測繪領(lǐng)域最輝煌的成就之一。隨著(zhù)差分GPS定位技術(shù)的發(fā)展與應用,不僅是高等級的首級網(wǎng)和加密網(wǎng),就連圖根點(diǎn)和航空攝影測量像控點(diǎn)的測定也廣泛采用了GPS。在許多地形測量項目中,光電測距導線(xiàn)早已成為一種最基本的控制測量方法。特別是當使用全站儀時(shí),可以將低校正器| 轉換器| 傳送器| 變送器| 傳感器| 記錄儀| 有紙記錄儀| 無(wú)紙記錄儀| 
　　等級的圖根控制與細部地形測量同步進(jìn)行,從而提高總體作業(yè)效率。徠卡公司最新推出的全站儀與GPS完美結合,是集成了GPS功能的高性能全站儀(超站儀),無(wú)需控制點(diǎn)、長(cháng)導線(xiàn)和后方交會(huì )等工作,直接使用GPS確定該點(diǎn)的三維坐標,然后就可以使用全站儀進(jìn)行測圖、放樣等工作。高程控制測量過(guò)去一直沿用幾何水準測量的方法,這種方法耗時(shí)費力,效率較低。本世紀六、七十年代以來(lái),隨著(zhù)電磁波測距技術(shù)的發(fā)展,產(chǎn)生了電子測距三角高程測量,國內外在這方面均做了大量的理論研究和實(shí)驗論證工作,目前電子測距三角高程測量已可以代替三、四等水準測量,大部分規范也已采納了這些成果。電子測距三角高程測量無(wú)疑是幾何水準測量很好的補充手段。同時(shí),隨著(zhù)GPS在平面控制測量上日益廣泛的應用,關(guān)于GPS在高程控制測量領(lǐng)域的應用研究也掀起了熱潮。GPS擬合高程已可達到厘米級精度,許多單位已先后發(fā)表了相應的生產(chǎn)或試驗成果。
　　二、工程測量中的測繪技術(shù)
　　2.1地圖數字化技術(shù)。在建立各種GIS系統時(shí)，對原有地圖進(jìn)行數字化處理，在建庫工作中占據了相當大的工作量，各工程測繪部門(mén)都投人相當大的人力和財力。對于已有紙制地圖，若其現勢性、精度和比例尺能滿(mǎn)足要求，就可以利用數字化儀將其輸入計算機，經(jīng)編輯、修補后生成相應的數字地圖。當前有手扶跟蹤數字化和掃描矢量化兩大類(lèi)儀器，手扶跟蹤數字化儀工藝流程為硬件連接分圖形定向數據采集僵形編輯僵形輸出。掃描儀數字化儀的工作流程為原圖掃描僵形糾正僵形定向戶(hù)原圖矢量化僵形編輯僵形輸出。利用掃描矢量化技術(shù)進(jìn)行地圖數字化是提高數字化質(zhì)量與速度的必由之路，針對大比例尺地形圖，大多數掃描矢量化軟件能自動(dòng)提取多邊形信息，高效、便捷、保真的對地圖進(jìn)行數字化處理。
　　2.2數字化成圖手段。大比例尺地形圖和工程圖的測繪是工程測量的重要內容，常規的成圖方法的野外工作艱苦，同時(shí)還有繁瑣的內業(yè)數據處理和繪圖工作，成圖周期長(cháng)，產(chǎn)品單一，難以適應飛速發(fā)展的城市建設的需要。20世紀90年代以來(lái)，數字化成圖技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。它具有精度高、勞動(dòng)強度小、更新方便、便于保存管理及應用、易于發(fā)布等特點(diǎn)，目前有內外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內外業(yè)一體化是一種外業(yè)數據采集方法，主要設備是全站儀、電子手簿等，其特點(diǎn)是精度高、內外業(yè)分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。根據使用編碼或者是畫(huà)草圖來(lái)描述記錄連接關(guān)系和地圖實(shí)體的地理屬性，可以分為有碼和無(wú)碼作業(yè)。無(wú)碼作業(yè)比較方便、可靠，同時(shí)由于無(wú)碼作業(yè)采用草圖的方式，使得數據采集工作直觀(guān)，并且可以減輕測站觀(guān)測人員的壓力。
　　
　　三、地形圖測繪技術(shù)
　　大比例尺地形圖主要指的是1∶500~1∶10000比例尺的地形圖。傳統的地形圖一般均是指線(xiàn)劃圖,這里不僅指線(xiàn)劃圖,而且還包括另一種極具應用潛力的圖種:影像圖(DEM、DOM、DTM等)。目前,數字地形圖(包括數字線(xiàn)劃圖、數字正射影像圖等)已取代傳統的模擬地形圖,成為地形測量的主要產(chǎn)品。
　　3.1全站儀野外數字測圖全站儀大比例尺數字測圖實(shí)現了從野外數據采集、處理到繪圖過(guò)程的自動(dòng)化和一體化。國內已研制和開(kāi)發(fā)了許多各具特色的大比例尺野外成圖軟件,比較有代表性的包括清華山維公司的EPSW系統、南方測繪公司的CASS系統、廣州市駿凱電子科技有限公司的SCSG系統。這些系統已在國內生產(chǎn)單位中得到比較廣泛的應用。近年來(lái)測繪界提出的“高端全站儀”,要求它不僅能適用于各種測量工作,而且還能用作“單人全站儀”,即只需一人便可進(jìn)行測圖作業(yè),而且在觀(guān)測點(diǎn)處作業(yè)。在這種情況下,為獲得高質(zhì)量的觀(guān)測成果,對儀器就要提出新的要求。
　　3.2攝影測量技術(shù)的發(fā)展及其在大比例尺地形圖中的應用當測繪的面積較大或測區條件困難時(shí),使用攝影測量技術(shù)(包括航空攝影測量和地面攝影測量)進(jìn)行地形測繪是一種常用的方法。最近若干年來(lái),攝影測量技術(shù)有了兩個(gè)重大突破,第一是數字攝影測量技術(shù)趨于成熟并實(shí)際投入應用;第二是GPS的出現使得攝影測量的外業(yè)控制變得簡(jiǎn)單。它們都使得攝影測量方法的經(jīng)濟性和效率大大提高,競爭力和生命力進(jìn)一步加強。數字攝影測量也稱(chēng)為軟拷貝攝影測量,它從根本上改變了攝影測量對價(jià)格昂貴、光機結構復雜的專(zhuān)門(mén)測圖儀器的依賴(lài),是攝影測量領(lǐng)域的一次革命�；�于微機的數字攝影測量系統目前可以高效率、高質(zhì)量地完成自動(dòng)定向、空中三角測量、自動(dòng)數字地面模型生成、自動(dòng)正射影像圖制作和交互式數字測圖以及三維景觀(guān)模型采集等一系列作業(yè),精度與通常的解析測圖儀相當。雖然現在的系統尚存在不少缺陷,但數字攝影測量已成為攝影測量的技術(shù)主流。其代表的產(chǎn)品有:武漢適普工程系統公司和中國測繪科學(xué)研究院的國產(chǎn)數字攝影測量系統VirtuoZoNT和JX-4ADPW,這兩個(gè)系統在國內都已有一定數量的用戶(hù),前者還有一批國外用戶(hù)。應用數字攝影測量,除了獲得數字線(xiàn)劃圖、三維景觀(guān)模型外,還可以方便地獲得數字地面模型(DTM)和數字正射影像圖(DOM)。
　　3.3高分辨率遙感技術(shù)在大比例尺測圖中的應用遙感技術(shù)在資源與環(huán)境、災害監測、小比例尺制圖等領(lǐng)域均有成功的應用。但由于遙感圖像的分辨率較低,難以用于大比例尺制圖。廣州市駿凱電子科技有限公司近年來(lái),由于新型高分辨率衛星遙感圖片的出現,為城市或區域大比例尺制圖提供了一種新的數據源。IKONOS衛星于1999年9月24日發(fā)射成功,是世界上第一顆提供高分辨率衛星影像的商業(yè)遙感衛星�？梢蕴峁┑孛娣直媛蔬_1m的IKONOS數字圖像,該圖像可以用于制作1∶10000比例尺的數字正射影像圖、數字地面模型和數字線(xiàn)劃圖。QuickBird是DigitalGlobel公司于2001年10月18日在美國發(fā)射成功的高分辨率商業(yè)遙感衛星,QuickBird在地面的分辨率為0.61m,能夠滿(mǎn)足更專(zhuān)業(yè)、更廣泛應用領(lǐng)域的遙感用戶(hù),為用戶(hù)提供更好、更快的遙感信息源服務(wù)。2007年9月18日,DigitalGlobel公司宣布在加州的范登堡空軍基地成功發(fā)射了一顆0.5m級分辨率的商業(yè)衛星:WorldView-1,WorldView-1為當今世界最具敏捷性的一顆商業(yè)衛星,這是2007年波音航空公司為DigitalGlobel公司繼QuickBird后成功發(fā)射的第二顆商業(yè)衛星,該圖像完全滿(mǎn)足制作1∶10000比例尺的數字正射影像圖、數字地面模型和數字線(xiàn)劃圖,也可望在1∶5000地形圖的修測中發(fā)揮積極的作用。
　　四、結束語(yǔ)
　　全球定位系統(GPS)、攝影測量與遙感(RS)、數字化測繪和激光雷達等先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,使工程測量的手段、方法和理論產(chǎn)生了深刻的變化。工程測量的領(lǐng)域在進(jìn)一步擴展,而且正朝著(zhù)測量數據采集和處理的自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和數字化方向發(fā)展。