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关键词:地形测绘,地籍测绘,铁路用地
中图分类号:P2文献标识码: A
1目标与内容
根据最新的《铁路用地地籍测绘办法》要求,为反映铁路用地地界外相邻的关系,广西铁路用地全野外数字化地形及地籍测绘项目的目标,原则上需测出铁路用地范围线以外20m内的地貌地物,为正确反映安保线与铁路用地的关系,还应测出安保线以外10m内的地貌地物[1]。
广西铁路用地全野外数字化地形及地籍测绘项目主要任务内容包括以下几点:
(1)铁路用地地形、地籍基本控制测量和图根控制测量;
(2)铁路用地1:1000全野外数字地形图测绘;
(3)扩能改造工程铁路用地1:1000数字地籍图编绘;
(4)扩能改造工程铁路用地宗地图制作;
(5)宗地面积量算;
(6)质量检查及成果提交。
2数学基础及依据
2.1数学基础
广西铁路用地全野外数字化地形及地籍测绘平面坐标系统采用1980西安坐标系,高斯-克吕格投影,投影面高程hm=0.0米,1.5°分带,Y坐标值加100公里。为与广西第二次土地调查(农村部分)成果衔接,应将本测区的控制点成果和地籍图成果转换一套数据至相应的3°分带[2]。
高程基准采用1985国家高程基准。基本等高距为1m,计曲线的高程值的个位数应为0或5。
2.2 技术依据
广西铁路用地全野外数字化地形及地籍测绘主要技术依据如下[3]:
(1) 《城市测量规范》(CJJ/T 8―2011);
(2) 《工程测量规范》(GB 50026―2007);
(3) 《全球定位系统(GPS)铁路测量规程》(TB 10054―97);
(4) 《全球定位系统实时动态测量(RTK)技术规范》(CH/T 2009―2010);
(5) 《1:500、1:1000、1:2000地形图图式》(GB/T 20257.1―2007),以下简称《地形图式》 ;
(6) 《1:500、1:1000、1:2000地形图数字化规范》(GB/T 17160―2008);
(7) 《地籍图图式》(CH 5003-94),以下简称《地籍图式》 ;
(8) 《铁路用地图绘制管理办法》(铁运[2010]78号);
(9) 《地籍调查规程》(TD/T 1001―2012),以下简称《地籍规程》 ;
(10) 《地籍测绘规范》(CH 5002-94),以下简称《地籍规范》。
3 技术流程图
广西铁路用地全野外数字化地形及地籍测绘的技术流程图如图1所示:
图1 广西铁路用地全野外数字化地形及地籍测绘技术流程图
4 项目实施
4.1 地形测绘
(1) 控制网测量
在测区周边的C级GPS控制点的基础上,布设D级静态GPS控制网,作为测区的首级控制。以D级GPS控制网为基础,采用GPS RTK测量的方式进行加密,布设一级GPS 点(5秒点)和二级GPS 点(8秒点)。控制网的布设要求如下:
① 应沿铁路线按点对布设,点对与点对间宜布设成大地四边形,以此组成带状网。点对间的距离为4~10km,弯曲多的路段点对间距宜为5km。组成点对的两点应互相通视,并尽可能垂直于铁路线,点对间距应大于500m,特殊情况不宜短于300m,但应能控制住站区的两则。
② 测量铁路线段起讫点附近和各分带处附近必须布设GPS点对;县级(含县级)站区两端、中间必须布设GPS点对,点对间距宜为4km,而且能控制住站区的两则。
③ 应与国家C级GPS点进行联测,一个网联测点的总点数不得少于三个。当联测点数为三个及其以上时,宜在网中均匀分布;在条件允许的情况下,沿黔桂铁路线的国家C级GPS点均应进行联测。
④ 当网与网之间或同一网中实行分区观测时,相邻两网之间或分区间至少应有三个(含)以上公共点。
(2) 高程测量
广西目前已建立了高精度、高分辨率的省级似大地水准面模型,利用GPS技术和省级似大地水准面模型成果可以直接获得正常高,经理论推导和大量的生产实践应用表明:基于广西似大地水准面精化成果,采用D级静态GPS高程测量和网络RTK高程测量可分别代替四、五等水准测量。
(3) 图根测量
图根控制测量采用图根导线或者RTK 的方法进行。在测区开阔地带,可以采用RTK方法进行图根控制测量,在建筑和植被密集区,可以采用导线方法进行图根控制测量。
图根控制点应选在利于保存、便于使用的地方。水泥、沥青路面打入长度5cm的水泥钉,并用红油漆以该点为中心绘直径约5cm的圆圈示之,以便长期保存。在菜地、旱地等非水泥的地方则使用木桩点,在木桩中心打入长度为3cm的铁钉作为中心标志,木桩的规格为4cm×4cm×20cm。所有的控制点应在其附近写上点号,以便查找。控制点密度在平坦开阔地区每平方公里不少于16个点(不包括支点),地形复杂、隐蔽及场站建筑区,视测图需要适当加密,最终以满足测图需要为原则。图根点从1开始按流水号1、2、3……进行编号,编号前面统一冠以大写英文字母G。图根点的编号实行统一管理、统一分配,同一测区内不得重号。
4.2 地籍测绘
(1) 地籍要素
地籍图上应表示的地籍要素有:
(1)宗地界址点、界址线及界址点编号;
(2)各级行政界线及权属单位名称;
(3)宗地编号、地类号,地类号及地类界线绘图时可以隐藏。
(2) 地物要素
地籍图上需要表示的地物要素有:
(1)铁路线及车站的建筑物(包括其附属设施)以及作为界址线依托的地物(如路、巷子、围墙、栅栏、篱笆、铁丝网、水渠、沟、陡坎等);
(2)河流、池塘、湖泊及面积性植被;
(3)地理名称及企、事业单位名称,文字多时可以缩写(简写);
(4)房屋结构、层数及编号;
(5)地类及地类界线。
地籍图上需要表示的地形要素
(1)等高线及高程点注记;
(2)其它地貌要素。
4.3 图式符号
因地域因素的影响,图式符号的表示也因地而异。广西铁路用地全野外数字化地形及地籍测绘图式符号应遵循以下原则:
(1)铁路线符号《办法》用单线表示,现改用双线依比例表示;
(2)部分(主要)附属设施的中心位置要加注里程数据,如车站中心、铁路桥梁、涵洞、隧道、明洞等,而且注记形式也不尽一致;
(3)地物要注记其专用名称,如车站、工区、机务段、铁路桥梁、隧道、明洞、涵洞等均有专用名称;
(4)铁路桥梁分为两个类型,特大桥、大、中桥为一类型,除了注明桥名称外,还要注记类型(特大桥、大、中桥)、孔跨、式样、材料、双线或三线桥等内容。小桥只注类型孔跨;
(5)铁路附属物名称与《地形图式》同类物名称相同,但使用的图式符号有异。如站台、仓库、雨棚、天桥、地道、车挡、信号机、转盘、涵洞、隧道、明洞、路堑、路堤、平交道口、立体交叉、桥梁等均有差异,使用时,按《办法》执行。但对里程暂不标注。
5 结束语
总之,基于铁路用地与其相邻周边土地管理权分别属于两个不同的土地管理部门,其权属问题一直处于一个敏感话题。只有完整、规范与全面的数字化地形及地籍测绘,才能准确的划分铁路用地权属界线,进而导入RGIS软件中进行空间分析,图表结合的方式更直接的反映出铁路用地的权益状况,便于土地管理部门更好地管理与使用。
参考文献
[1] 国家土地管理局.城镇地籍调查规程[S].北京:地质出版社。1993.
关键词: 工程测量地形测量方式 创新思考
中图分类号:TB22文献标识码: A
一、常规测量方法有缺陷分析
1、规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定,一般对于高等级公路均要求达到一级导线要求。这样,导线附合或闭合长度最长不得超过10公里,结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这种要求一般在实际作业中难以达到,往往出现超规范作业。 规范对已连接的有导线长度长度,导线之间的导线长度和节点有规定,一般高等级公路都需要实现一一级导线的要求。在这种方式中,导线连接或关闭的长度不应超过10公里,结点导线结点间距不能超过附合导线长度的0.7倍。这个要求在实际工作中很难做到,经常出现超标准操作。
2、收集的起点线测量控制之间的保证相同的测量系统非常困难,经常测试,军测、城市控制混合在一起,这个系统的之间的兼容性问题就存在了,如果出发点是不兼容的,势必影响测量质量。
3、国家大地点的严重破坏,影响测量工作。由于国家基础控制点,完成多为五十年或六十年的,在30年后,一些点由于经济建设的需要被破坏,有些点是人们缺乏知识的破坏。当然,在这些地区的测量工作,通常在50公里以上的都找不到电线连接点。这样路线控制测量的质量得不到保证。
4、地面能见度的困难往往影响常规测量的实现。总路线的要求放在300米的距离范围内的线路控制点。由于能见度的原因,这种情况是难以满足的,即使在大型,密集的灌木林和绿帘面积,不能在常规控制测量的实现。
二、现代工程测绘技术
1、 地图数字化技术。建立各种GIS 系统,可以对原有地图进行数字化处理,对于已有纸制地图,若其现势性、精度和比例尺能满足要求,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。目前的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,可以扫描大多数矢量化软件并能自动提取多边形信息,从而高效、便捷、保真的对地图进行数字化处理。
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比较大,作业较为艰苦且作业程序复杂,同时还有繁琐的内业数据处理与绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应社会飞速发展的需要。但数字化成图技术精度高、劳动强度小、更新方便、便于保存管理及应用、易于等特点适应了我们现在工程测绘技术的需要。数字化成图手段与我们传统的白纸测图相比,不仅仅是在技术方法上的改进,更是在技术本质上的飞跃,它有几个明显的特点:首先,彻底了内外作业的界限,从最初的控制到最后成图,都可以一体化进行,大大减少了室外作业的强度,从而是成图的周期大大缩减,其次,测量人员无需分级布网逐级控制,在一个测量区域内可以一次性布网,而且其控制网可以任意混合,布控点也比传统测图大大减少,可以跟碎部测量同时进行,再者 ,碎部点的记录格式也可以被数字测图软件识别,进而有效的将其统一起来,对于碎部点的确定也避免了仅仅依靠坐标的方法,如距离交会法、对称点法等多种方法根据实际测区的情况相结合起来。最后,在碎部测量时不会因为图幅边界的限制而产生麻烦,外业不受图幅的限制,在进行内业成图时可以自动与界边进行处理。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都具有较高的成图效率。
3、全球卫星定位技术(GPS)。GPS具有海、陆、空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。GPS 接收机的改进,广域差分技术、载波相位差分技术的发展,使得GPS 技术在导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域有了更为广泛的应用。 GPS具有非常高的精度,而且其性能相当好,是迄今为止最好的导航定位系统,它的选点方便,可以减少大量的建造高标的费用,而且告诉的数据处理速度以及精确的精度都符合现代测量的高标准。它的全面建成和发展势必会给测绘行业带来一场全新的技术变革。于此同时,RTK (Real TimeKinematics,实时动态) 技术在GPS 基础上进一步发展,能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果,并在一定范围内达到厘米级精度的测量。GPS-RTK技术可以高精度、快速地测定图根控制点、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生成电子地图。因此,RTK 被广泛应用于图根控制测量,地籍、房地产测绘、数字化测图及施工放样等各种现代工程测绘工作中。
4、数据库技术与GIS 技术。随着测量数据采集和数据处理的逐步自动化、数字化,测量工作可以利用数据库技术或GIS 技术建立数据库或信息系统。我国国民经济建设飞速发展和社会进步,也有力地推动了GIS 技术的应用与发展。同时,GIS 作为信息科学和信息产业的一部分,政府和有关主管部门都给予重视和支持。GIS技术的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。
5、大型与精密工程测量技术的改进。随着我国国民经济建设的飞速发展,大型工程建设、超高层建筑物与构筑物建设、大坝变形监测以及自动化生产线和超高精度的设备安装等越来越多的应用在我们现代工程中。这对工程测量工作者来说是实践的极好机会,充分的改进各项技术并应用与实践中。
三、GPS定位技术应用
1、GPS定位技术用于实际测试,先介绍下GPS定位技术
GPS是全球定位系统(全球卫星定位系统),其基本原理是卫星不断发送星座参数和时间信息,用户接收到这些信息后,依靠测距术原理,计算出接收机的三维坐标,速度和时间信息,从而起到定位和导航的作用。目前,GPS系统提供的定位精度优于10m,为了得到更高的定位精度,通常采用差分GPS技术:1 个GPS接收器放置在基站观察,根据已知的基站精密坐标,计算出基准站实时卫星距离校正,联系发送数据的基站。同时在GPS用户接收机的观测,也得到了一个参考站改正,纠正定位结果的正确性,从而提高定位精度。
差分GPS可以分为2类:差伪距和载波相位差分,后者的定位精度高(厘米级),通常用于工程研究的高精度测量。GPS卫星发射载波信号,就是频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L2载波两种,这2载波调制有测距码,伪随机噪声码,导航信息。根据GPS接收机的载波频率的接受可以分为单和双频率,单频接收机接收L1载波信号,双频接收机可以接收的L1,L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样程度,双频接收机可以接收的L1,L2载波信号可以消除电离层对电磁波信号延迟的影响,而且通过在2个频率上观测可以加速整周模糊度的解算。
2、 GPS定位技术的优点
仪器采用4套高精度大地型ASHTECH GPS接收器以轨迹单一频率的静态定位模式同步观测,该机具有12个通道,L1载波相位测量,为4MB的内存按15秒间隔平均跟踪6颗卫星可存贮95小时的数据,,其高程标称精度为10mm+1ppm・D其水平标称精度:5mm+1ppm・D。其中D为所测距离。由于边长都不足5公里,故观测时段长应超过30分钟。
工程测量中地形测量用GPS的优点:
1)测站之间无需通视。测量学有个难题就是测站间相互通视。GPS的特点,使得选择的测量点更加灵活方便。但测站上空必须开阔无遮蔽物,这样使GPS卫星信号不受干扰。
2)定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5毫米到1米,而红外仪标称精度为5毫米到 5米,GPS测量精度与红外仪理论上相当,在长距离的探测上,GPS测量优越性愈加突出。
3)观测时间短。观测时间比较短是因为采用GPS布设控制网时每个测站上的观测时间一般在30~40分钟左右,利用快速静态定位方法,使观测时间更短。例如使用Timble4800G接收机的RTK法可在5s以内求得测点坐标。
4)提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测定观测站的三维坐标。
5)操作简便。GPS测量的自动化程度高。目前GPS接收机已经小型化和智能化,观测人员只需将天线对中、整平,量取天线高打开电源即可进行自动观测,利用数据处理软件对数据进行处理就算出测点三维坐标。一些其他的观测工作如卫星的捕获,跟踪观测等均由仪器自动完成。
6)全天候作业GPS观测可在任何地点,任何时间不间断的地进行,不会受到天气状况的影响。
四、 地形测量中的测绘技术未来发展走向
1、加强技术改进
3G技术对于地形测量具有重要的影响,因此需要更大范围的普及3G技术,改善该技术中存在的缺点,探索新型的测量手段和测量方法,使其更适合各地的地形情况,同时,要尽可能的增强测量仪器的精确度;自主研发新技术,将GPS技术、GIS技术和RS技术与3G技术完美的结合,取长补短,实现技术的综合运用,使测绘技术向自动化、数字化和智能化的方向发展,也是亟待解决的问题。
2、扩大测绘软件数据库
地形测绘软件需要有强大的数据库支持,保证数据库所涵盖的信息能够更全面更准确,所以说在今后的发展过程中,需要扩大测绘软件的数据库信息,实现其补充和更新,保证测绘软件能够更高效灵活的发挥功能。齐全的数据库信息,能够和采集的地形数据信息相结合,实现数据共享和数据传输的多样化,二者形成对比,能够为地形测量提供更准确的数据信息。
3、实现各学科的综合
地形测量中,涉及到各个学科,如地理、计算机应用技术、测量技术等,要想使测绘技术能够更有效的应用在地形测量中,就必须实现各学科的综合,这样在应用起来才能够更加的得心应手,无论是数据处理还是图形处理,都能够更加准确可靠。
4、实现各技术的融合
每项技术都有其优势,但是不可避免的存在不足之处,实现各项技术的融合,能够取长补短。如将GPS、GIS、RS、DPS和ES五个系统相互结合,形成一个新系统,将ES即专家系统发挥主导作用,控制地形测量的流程,其他系统各尽其职,发挥优势作用,动态监测、数据处理、地形成图等各个环节的准确性和可靠性都能够提升。人工智能和专家系统的结合是今后测绘技术发展的趋势,也是实现地形测量技术自动化和智能化的必然选择。
结束语:随着技术的发展,传统的地形测绘技术已经逐渐被新型的测绘技术所取代,3S技术的应用为地形的测量工作带来了很大的方便,摄影测量技术和数字化测绘技术也在向自动化和智能化方向发展,新技术的应用是地形测量工作精确、便捷的开展。希望本文论述的一些在地形测量中应用的新技术能够对于地形测量工作起到帮助作用,更多的新技术也能够应用到地形测量中来,使地形测量工作更好地完成,提供更多有价值的地形资料。
参考文献:
[1] 刘洋 现代测绘自动化技术在地形测量中的应用 经营着管理,2012年06期
无人机的出现,解决了影响小面积低空摄影测量的关键问题,它能够运用最新的技术在最短的时间内获得最全面、最真实、最准确的数据信息,这将为建设与生产提供全面的参考。而且无人机成本低、机动灵活,这使它能够更加自如地拍摄不同的内容,这能够降低建设成本。那么我们在建设中对无人机的利用主要有四个方面:野外像控点的布设和测量、取得测区影像数据、内业空三加密、数字测图四个重要步骤。其中内业空三加密是关键,它输出的内容主要是加密后影像、记录影像大地的坐标和3个角元素文件、DEM数据、各种坐标文件等,也就是,无论是什么影像,只要经过空三加密,就能够直接进行数字测图。而且通过现实的数据和案例分析可知,无人机航空摄影测量地物点平面位置间距的中误差满足TD/T1001-2012《地籍调查规程》的相应规范。
2、航空摄影测量技术对地形的测量
2.1航空摄像测量控制的测量像片
一般情况下,可以利用航空拍摄测量技术测量一些地区的地形情况。像片控制测量是其中最重要的技术之一,利用像片控制技术可以将拍摄到的一些影像资料与GPS导航系统信息相互结合使用,利用结合数据的优势换算航空拍摄资料与地面测量数据的关系,通过计算可以得到某地区地形的真实可用特征,再一些复杂的特殊场合,可以将获取到的情况进行相应的记录。在进行航空摄像测量时应注意合理运用像片控制点,这些控制点可以用于形成特殊的分布和设置情况,得到分布和设置情况以后,通过GPS导航系统进行测量,可以实现对需要测量的像控点控制区域的地形进行更为精准、全面的测量。定位操作是进行像控点测量过程中需要注意的地方,特别是测量某些外业控制点的时候。对于常见的情况,像控点之外的控制点一般设置在道路拐角或者斑马线等比较明显的位置,因为这些点对定位的作用很大,所以需要设置在明显的位置,且对应的背景参照物应该与点的特征差别很大,这样在进行测量的时候就可以得到较好的效果。实际操作过程中,一定要绘制各个控制点支架你的标记,通过各个控制点之间的关系构建绘制整体特征点的位置关系,对后续的测量工作提供了较为便利的帮助。
2.2航空摄像测量中的空中三角测量
空中三角测量是常见的测量距离的方法,在航空摄像测量过程中,使用航空数码摄像器材进行空中三角测量可以精确的测量出地形的具置。通过实现编写好相应的程序,在实际运行中系统能够自动完成设置并计算出相应地形的位置,而不需要人工对其具体的航空数码摄像器进行内定向设置。编写空中三角测量程序的时候,首先,通过人工选择连接点来保存一定的数据,然后通过编写程序实现空中三角的测量,从而使相对定向顺利的完成。然后,分别对测量模型和测量航带进行连接的工作,再利用空中三角测量进行计算,将计算得到的连接点和像控点作为调试信息,按照一定的地形航空摄像测量比例尺绘制出相应的准确地形图。
2.3航空摄像测量时,立体采编的测量
通过上述的空中三角测量得到的测量地形图后,接下来通过测绘时的业内立体信息对地形情况进行统一的采编。无人机拍摄测量地形过程中,需要通过确保采集到的物体线节点数据和各个线状地形结构的数据精度,只有确保了数据的准确性才能提升业内立体采集信息的准确度。一般情况下,大部分绘制都采用计算机自动绘制,但是在水涯线和等高线由于比较重要一般使用手绘的方法进行采集。地形采集测绘完成之后再进行更为细致的房屋结构信息测量,在房屋结构信息测量过程中,首先需要对房屋房檐边缘部分进行处理,该结果只是精度较低的中间结果,需要通过外业测量对房檐计算的中间结果进行校正,得到更为精确的结果。测量不到的区域需要做好标记方便以后进行测量,通过标定好的测量不到的区域位置能够一定程度上保证地形测量的完整性。
2.4外业补测的操作
上节中介绍的部分均是通过航空摄像进行地图测量,这种航空测量会存在一些测量不到的地形结构和相对隐蔽的位置,这些位置在航空摄像测量中以及标记好,这些测量不到的位置通常需要测量人员通过标记地图进行外业补测的相关工作。在补测过程中,测量人员还可以根据实地测量到的一些数据与测量绘图结果进行比较,这些比较是有用的,通过这些比较可以检测出航空拍摄测量结果的准确性,从而对比较结果出现较大偏差的区域进行改正。对隐蔽或者测量困难的区域进行补充测量,然后进行结果的对比找出测量的错误区域并改正,可以保证整个区域的测量结果的精确性。
3、无人机应用于地形测量的可行性
无人机由于操作的便捷性,而且不需要认为因素的加入,且航空摄影测量已经能够广泛用于大多数地形测量中去,所以将无人机应用到地形测量中可以发挥出较多的优势。无人机的遥感系统,应用到地形测量有以下4个优势:
3.1安全的可靠性
传统的利用航拍进行摄像测量过程中,飞机驾驶员和地质科研人员都需要在飞机上进行仪器操作,空中发生事故的情况时有发生,会造成地质科研人员不必要的伤亡。近年来随着利用遥感系统进行无人机驾驶飞行的多项研究,使用无人机已经能够很好的在空中通过遥感进行控制,并结合计算机技术和图像摄影技术的发展,利用无人机进行地形测量活动能够很好的进行。无人机不需要地质科研人员与驾驶员在飞机上工作,使得地形绘制工作更为安全可靠。
3.2机动的灵活性
无人机与普通航拍飞机相比,体型更小,升空时间更短,不需要专用的升降气跑场地就可以升空正常运行,在机动性和灵活性更好,再加上较低的运营成本以及遥感操作系统的不断发展,其操作和运营成本更低,利用率也随着技术的研发得到了较高的提升。一般情况下,可以为无人机事先制定好一定的飞行线路,无人机可以按照既定的线路自动飞行,飞行过程中由于事先制定好了路线,所以稳定性非常好,能够进行高强度的航拍作业,对提高航拍精度也有不错的促进作用。在飞行用油上,由于无人机不需要载人,所以相同的耗油量,无人机比普通航拍飞机飞行更远距离,飞行更久时间,从另一个角度降低了空中航拍的耗油量。一般情况下,一架普通航拍飞机的载油量在5千克左右,能够保证飞机在1600米海拔高度飞行16小时左右,然而无人机可以将飞行高度控制在500~1000米左右,飞行的时间将比普通航拍飞机更持久,而且在高度控制上,无人机能够实现精度为十米的控制,所以无人机可以一次设定一百多个地形测量的航点,并进行不间断的航拍与地形测量。另外,由于无人机与地面机进行了实时的网络连接,所以能够瞬时将采集到的数据发回地面处理,而普通航拍飞机需要降落后读取数据进行处理,无人机能够提高数据处理的灵活性。
3.3数据处理费用较低
无人机的控制系统较为简单,且由于不需要载人,安全系数可以稍微降低,所以在制造无人机过程中,造价与是普通航拍巡逻直升机的5倍左右。另外,无人机驾驶员只需要在地面进行遥感系统的操作,其上岗执照也很容易获得,缩短了“驾驶员”的上岗时间。无人机的机身材料一般采用高强度的轻质量碳纤维复合材料,在外壳保养上的也较之普通航拍巡逻直升机更为简单、便捷。另外,由于无人机的技术较新,在搭载影像处理设备上的兼容性也更好,数据处理的硬件配置也比普通巡逻直升机要求更低,使得数据处理费用更低。
3.4运用高分辨率多角度的影像进行测量
无人机内自动搭载了高精度数码成像设备,可以对倾斜、垂直和水平等各个方向进行摄影成像。另外,无人机在低空飞行过程中,也可以对建筑物进行多个角度和尺度进行拍摄,从而得到建筑物表面更为精确的高分辨率纹理图像。传统的单一角度拍摄很难解决建筑物遮挡部分的拍摄,而无人机的多角度拍摄可以很好的解决建筑物遮挡问题。在遥感和卫星技术方面也是不可比拟的。
4、结论
【关键词】GPS技术;地形测绘;应用
全球定位系统GPS(Global Positioning System)是美国研制的新一代卫星导航系统。GPS系统可以向全球任何用户全天候地提供高精度的三维坐标、三维速度以及时间信息,应用广泛,前景远大(如下图所示)。GPS系统已广泛应用于大地测量、工程测量,并已开始应用于航空摄影测量和地形地籍测量各方面。特别是在地形地籍测量方面,RTK技术(实时动态定位技术)的出现,产生了GPS全站仪。这样,利用GPS全站仪进行数字地形测量的数据采集,将变成地形测量数据采集的常用手段之一。
综观GPS的应用和发展现状,可以看出,GPS定位技术正在引起全球范围测绘技术的革命性变化,它将成为测绘生产的主要技术和方法,而传统的测绘仪器和方法则会逐渐退居次要的地位,测绘人员无疑应在思想上和行动上迎接GPS测绘时代的到来。
1.全球卫星定位系统(GPS)简介
1.1GPS全球卫星定位系统的组成
如下图所示,GPS全球卫星定位系统主要由3部分组成:GPS卫星组成的空间部分、若干地面站组成的控制部分和以接收机为主体的广大用户部分。三者既有独自的功能和作用,又是有机地组合而缺一不可的整体系统。
1.2空间卫星部分
空间部分由24颗(其中有3颗是备用卫星)GPS卫星组成,如下图所示,平均分布在6个轨道面内,卫星轨道面相对地球赤道面的倾角为55°,各轨道平面升交点的赤经相差60°。卫星覆盖全球上空,保证在地球各处能时时观测到4颗以上卫星。空间卫星的作用主要是接收地面注入站发送的导航电文和其他信号,向广大用户发送GPS导航定位信号,并用电文的形式提供卫星自身的概略位置,以便用户接收使用。
1.3地面监控部分
地面监控部分负责监控全球定位系统的工作,包括主控站(1个)、监控站(5个)和注入站(3个)。其主要作用是调整卫星的运行轨道,监控每个卫星的使用状况,统一卫星的时间,收集有关信息并对其处理等。
1.4用户部分
用户部分包括GPS接收机硬件、数据处理软件和微处理机及其终端设备等。GPS接收机是用户部分的核心,一般由传感器(包括主机、天线和前置放大器)、控制器和电源3部分组成。其主要功能是跟踪接收GPS卫星发射的信号并进行变换、放大和处理,以便测量出GPS卫星信号从卫星到接收机天线的传播时间;解释导航电文,实时地计算出测站的三维位置,甚至三维速度和时间。GPS接收机的基本类型分导航型、授时型和大地型。大地型接收机的类型分为单频(L1)型和双频(L1,L2)型,而双频型接收机又有C/A码相关和C/A码、尸码相关两种。
在精密定位测量工作中,一般采用大地型双频接收机或单频接收机。单频接收机适用于10km左右或更短距离的精密定位测量,其相对精度能达到(5mm+1ppmD),D为基线长度。而D为基线长度。而双频接收机由于能同时接收卫星发射的两种频率(L1,L2)的载波信号,故可进行长距离的精密定位测量,其相对精度可优于(5 mm+1 ppmD),双频接收机已成为广泛应用的主流机型。
2 GPS技术在地形测绘中的应用
某市地处豫北平原西边沿, 属于丘陵地形, 平均海拔200m。测区北部居民地分布零散, 村与村之间只有乡村路相连, 交通不便; 测区南部居民区、厂矿密集,给测绘工作带来了一定的难度。探测量队受委托完成以下测量任务:①布设C 级GPS点16个, 控制面积约70 km2; ②测绘1:2000地形图60 km2; ③布设施测三等水准网。
2.1 内业设计
承接测绘任务后,物探测量队进行资料搜集:测区附近有国家等级三角点“黄岭大脑(Ⅱ等)”、“伏全沟(Ⅱ等)”、“摩天岭(Ⅲ等)”、“九龙山(Ⅱ等)”、“小冢(Ⅱ等)”三角点。以上三角点由该省地矿厅测绘队1972年施测, 属安林三角网, 平差后测角中误差为±1.67″,最弱边相对中误差为1:14 万,为1954年北京坐标系成果,精度良好,作为该区C 级GPS控制网的起算点。
2.2 技术指标
这次施工选用Timble系列双频GPS 接收机进行观测,接收机标称精度为5mm ±1×10-6mm。外业观测技术指标见表1。
2.3 外业观测方法
用6台GPS接收机进行同步观测,GPS 网外业观测由西向东以边连接方式构网观测。接收机的天线利用脚架安置在标志中心的垂线方向上,用测前经过检验、校正的光学对点器进行对中、整平,中误差小于3mm。天线量高使用特制的测高尺,测前测后各量1次, 取位至0.001m, 取其中数分别记录到外业记录手簿上。观测完后构成GPS基线向量网,网中几何图形基本是三角形,各测站数据剔除率小于10%,外业观测数据良好。
2.4 内业解算
2.4.1 数据处理
外业数据处理使用美国Trimble 公司出版的TGO116商业软件包。外业当天的数据采集后即传输到计算机, 并将外业记录的天线高度输入计算机,然后使用多基线批处理程序进行自动数据处理,同时这也是对外业数据质量的检验。
根据计算机自动处理后输出的基线质量摘要,检查基线方差比、中误差、周跳数和测站数据剔除率等。GPS网观测采用边连接方式, 基线长度一般都小于10km, 使用L1 频率采集的数据自动处理后,基线质量都在限差的1/2以内。
2.4.2 闭合环检验
由若干个独立观测边组成的闭合环在网中数量较多,为了检查控制网的精度情况, 统计出环闭合差大小, 反映GPS网内部结构强度, 在闭合环检验时,只进行了三节点闭合环检验, GPS网中每条边至少被检查过1次。GPS网中被检验闭合环95个, 均通过了闭合环检验。
2.4.3 PS网平差
(1)GPS网无约束平差(WGS-84系)。网平差计算使用TGO116 软件包。网平差前对解算出的基线进行了选择, 选出基线质量好的组成GPS平差网。程序使用GPS自由网的重心(即网中各点的平均坐标)来控制整个网的平移和旋转, 用内部约束以满足网中方位角和尺度的约束条件, GPS网无约束平差后精度见表2。
GPS网在WGS-84系中无约束平差表明, 本次施测的GPS网内符合精度较好(详见GPS网无约束平差资料)。
(2)GPS网二维约束平差(北京1954坐标系)。本次GPS网共联测了3个已知点“摩天岭(Ⅲ等) ”、 “黄岭大脑(Ⅱ等)”、 “九龙山(Ⅱ等) ”。平差前对联测的已知点的精度进行了检查, 固定黄岭大脑和九龙山2个点,检查摩天岭,和已知坐标比较,结果如下:dx=﹣0.116,dy=-0.016m。
从检查结果可以看出, 3个点之间精度较为一致。最后决定用这3个已知点作为此次GPS 网约束平差的起算点,固定3个起算点的平面坐标约束平差后,GPS网在北京1954坐标系中的参考因子为1.00,自由度为167,平差收敛。
GPS网在高斯平面上二维约束平差后边长相对精度、基线方位中误差、点位中误差统计见表3。
由表3可以看出, 基线边长相对精度高于5城市测量规范6所要求1/80 000;基线方位中误差小于5城市测量规范6要求的±2.5d″。
2.4.4 图根控制
在首级控制完成后,由于时间紧,任务量大,按照常规方法进行图根布控已不现实, 故决定利用GPS-RTK技术进行图根布控。RTK 技术具有自动记录数据、精度高、应用广泛等特点。利用RTK 技术,在短短10 余天完成对60km2 范围的图根布控,共布控图根点392个。测量结束时,甲方对图根控制进行验收,最弱点位误差≤5cm,最弱边相对中误差≤1/4000,符合《全球定位系统(GPS)测量规范》要求。
3 结束语
综上,现今GPS技术得到了较为广泛的应用,伴着技术的进步,GPS技术必将在测绘领域发挥着越来越重要的作用。
参考文献:
关键词:数字化,地图测绘,优越性
Abstract: with the development of digital and social construction demand, the digital map surveying and mapping has been widely used. Digital map measurements to figure it fast speed, high precision, easy to update characteristics in mapping plays an important role. People through the digital technology to map had more convenient to use.
Keywords: digital, mapping, advantage
中图分类号:TU74文献标识码:A 文章编号:
数字化地图测绘就是通过对全站仪、GPS技术以及影像技术等现代化技术的运用,对实地数据进行采集、解析的同时,使用计算机及其相关软件技术绘制出电子地图的全新地图测绘技术。在信息社会高速发展的今天,作为一项高新技术,数字化地图测绘以其高精度、高效率、数字化、信息化的特点使地图测绘工作更好的完成,在当前社会已经是地图测绘行业发展的主要方向,正在得到越来越广泛的应用。
一、数字化地形测图的作业方法
数字化地图测绘按照使用仪器和操作方法的不同,可以分为三种:
1、原图数字化。这种方法就是利用计算机、数字化软件、绘图仪和数字仪来对原有的地形图进行工作,主要有手扶跟踪数字化和扫描矢量化后数字化两种测绘方式,扫描矢量化后数字化的精度和工作效率要比手扶跟踪数字化高很多。这种方法的不足之处就是所绘制的数字地图的精度相比原图来说较差,只能对原图成成图时的地物和地貌有所反映。在实际测绘工作中,一般使用修测和补测的方法对部分地点实测其精确坐标,再将原有的坐标替换为测得的坐标,以此来提高测绘所得的数字地图的精度。
2、地面数字测图。这种方法主要是通过使用GPS卫星、全站仪和计算机等仪器,利用计算机模拟,在屏幕上对各种地形、地籍要素和地貌特征做出直观的反映。可以凭借测得的数字化地形和地籍,用计算机进行各种规划设计,对各种要素进行较为准确的统计、汇总、叠加;通过计算机辅助软件的使用,使地图测绘的科学化、规范化、以及自动化程度得到极大的提高,进而使数字化地图测绘的精确度也大幅度提高。
3、航测数字成图。主要是在空中使用航空数字摄像机对地面影像进行拍摄,再用计算机和航测软件将数字模型建立起来,之后通过特定的绘图软件绘制出数字地图。这种测绘方法可以使大部分测量工作在室内完成,而不用在野外作业,并且其速度较快、精度较高、成图均匀;此外,在室内完成了大部分的测量工作,地图测绘中季节和气候条件的影响几乎可以忽略不计,这对于城市密集地区的大面积地图测绘工作非常实用。
二、数字化地图测绘技术的优越性
第一,外业测绘的优势。和平板测图一样,数字化地图测绘也要对外业地形、地物的坐标、高程等进行采集,再通过内业绘制成图。数字化测图主要使用便携机、掌上电脑和电子手簿等方式进行采集,极其方便;数字化测图使用全站仪能够将森林地区、高山地区或是工作人员很难到达的地方的外业数据完整的测量出来,同时测量数据的准确度也非常的高,使内业数据的整理工作变得方便,使测绘人员的劳动强度得到了极大的降低。
第二,内业数据整理的优势。数字化地形图测图的内业工作主要是将外业采集的数据进行简单的整理,同时对图片进行一定的装饰,其工作量相对来说较少。所以,内业数据的整理会随着数据采集方式的不同而有所不同。有的编图工作在掌上电脑、便携机等外业数据采集过程中已经完成,这就使得内业数据的整理变得较为轻松;而外业数据采集中使用电子手簿,其数据记录是以地物代码和坐标数据完成的,这就需要在数据采集当天对数据进行编剧,使得内业数据整理时的工作量加大。
第三,精度分析的优势。相对传统平板测图来说,数字化地图测绘中人为因素的影响非常小,出现记错误差、展错误差、读错误差等人为误差的概率相对较小。数字化技术还能够自动提取距离、坐标、、方位、面积等,所以数字化地图测绘的具有极高的精准度,所绘制的数字地图精确、美观、也更为规范。
三、数字化地图测绘技术的应用
在数字化地图测绘中通过GPS—RTK定位技术、全站仪、计算机图形编辑技术、静态GPS全球定位系统等一系列的数字化仪器的使用,对地形实体的空间进行绘制,得出符合空间形状及位置的坐标,对地图实体的地理属性进行标记,再利用计算机软件进行处理转换,得到数字化地图的数据集合,同时在计算机或其他存储介质中存储,能够使用户随时进行极为方便的提取使用。采用各种测绘技术,按照数字化地图测绘的步骤和流程,最后测绘出高精确度、规范化、美观的数字化地图。在数字化地图测绘工作中,数据采集、数据处理、图形编辑、图形输出等几个部分组成了测绘工作的具体步骤。
首先,是数据的处理。数据处理时,通过计算机将外业记录的原始数据生成图块文件,同时要进行相应数据格式的转换、图幅的处理以及误差的检验工作,最后使其在计算机的显示器上呈现出来。
其次,是图形的编辑。在图形出现错误、不合理或者不需要显示的时候,要对其进行标注、删除,同时对一些植被、土壤等符号进行设计添加。在编辑过程中,图形修改时,必须以实际测绘的地形点及草图为参考,在需要时可以对外业进行复查核实,保证数据的准确性。
再次,是图形的输出,在编辑时,要按照地图数据库的具体要求进行,进一步处理地图的图形文件,例如地物的闭合图块处理和分层处理要做好。使用绘图仪按照不同的用途将图形输出出来。
最后,是数字化地图成图的几种作业模式。其主要有电子平板模式、内业数字化模式、数字测记模式等。
计算机及网络技术不断改善发展和测量仪器的智能化,使得地图测绘的数字化发展也越来越快、越来越广。在数字化地图测绘过程中,GPS—RTK定位技术、静态GPS全球定位系统、全球定位系统、全数字化测图系统、全数字摄影测量工作站等等数字化测绘技术装备的使用,使测绘人员能够对地理信息进行全面获取,对数字化地图进行更加精确、更加广泛的数据采集。同时,数字化地理信息系统的各种处理软件及基础应用软件的应用使对地理信息的分析,处理、应用等过程得以实现,实现了测绘全程的数字化,降低了人为误差,使数字化地图的精确程度得到了极大的提高。
另一方面,随着科学技术的进一步发展以及社会发展需求的提高,信息化、数字化技术也在不断的提高发展。在数字化测图技术的过程中,数字化技术的不断更新完善,能够大大提高地图测绘工作的测量精度,大大加快了其成图速度,与此同时对于原本的进图可以很容易的进行更新工作,使数字化地图的测绘工作效率得到了极大的提高。另外,对数字化地图测绘技术的应用研究能够对和其相关的配套的设备、技术等问题提供解决方案,使之在诸多领域得到了更为广泛的应用。数字化地图测绘技术在测绘工作中的应用必然会随着数字化的进步得到更为广泛的应用。
总结:
随着信息时代的发展,数字化技术已经成为了人们日常生活中耳熟能详的词汇,在各个领域都开始了对数字化技术的应用,在地图测绘中更是如此。数字化技术应用于地图测绘具有非常多的优点,比如较快的数据采集、较快的成图速度以及较高的精确度等等,目前,在城市规划、土地建设与管理中已经得到了广泛应用。而随着信息技术的不断进步,数字化技术必然也会逐渐的改善提高,地图测绘中的数字化技术也必将越来越成熟、越来越广泛。
参考资料:
[1]朱宝山.现代数字化地图测绘技术的应用[J].西部探矿工程,2010,(01)
【关键词】测绘;技术;方法
随着经济和社会的迅速发展,城市、交通水利基础设施等的建设、生态退耕及环境等问题的日趋严重,水土流失、沙漠化、冷浸、盐渍、不合理耕作方式等原因导致耕地数量不断减少,耕地质量不断退化;同时人口还在继续增长,人均耕地仍呈下降态势,人地矛盾日益突出。为了解决上述问题,保障耕地基本数量满足国家可持续发展的要求,实现耕地动态平衡,保证粮食安全和国家稳定,自2000年以来,国家有计划地、大规模地进行土地整治。我国当前开展的土地整治是指在一定的时间和空间限制范围内,通过资金、人力和物力投入,组织开展的田、水、路、林、村的综合整治。主要包括土地平整工程、农田水利工程、田间道路工程等,以达到增加有效耕地面积、提高耕地质量、改善农业生产条件和生态环境等目标的过程。
目前的土地整治实践所用基础图件获取方式大致有2种:一是直接利用土地利用现状图并经经过实地踏勘补绘变更内容;二是实地测绘地形图。第一种方式的图件往往是利用卫星图片调绘得来的地物与已有地形图经抽稀后等高线相叠加而成。这种图的比例尺较小,一般为1:10000,仅用于项目的可行性研究。由于第二种方式的图是实测,其现势性最符合土地整治规划的需要,可用于规划设计,但往往出现不知道该按什么规范进行施测的情况。目前大多数仅仅按1:2000的地形图测绘要求施测后,再缩编成1:5000的地形图。前者用于设计,后者用于规划。
一、控制系统的选择
1、坐标系统的选择
按现行工程测量规范规定,平面控制网的坐标系统,应在满足测区内投影长度变形不大于2.5cm/km的要求下,作下列选择:采用统一的高斯正形投影3°带的平面直角坐标系统;采用高斯投影3°带,投影面为测区抵偿高程面或测区平均高程面的平面直角坐标系统;或任意带,投影面为1985国家高程基准面的平面直角坐标系统;小测区或有特殊精度要求的控制网,可采用独立坐标系统;在已有平面控制网的地区,可沿用原有的坐标系统;厂区内可采用建筑坐标系统。
2、高程系统的选择
在已有高程控制网的地区测量时,可沿用原有的高程系统,当小测区联测有困难时,也可采用假定高程系统。为了能与项目可行性研究图件相一致,按以上原则选用高程系统时,应首选1985国家高程基准,如采用假定高程系统时,也应选一个在实地及可行性研究图上明显的点作为起算点,在图上图解该点的高程作为起算数据。
二、测图比例尺
合理安排测绘内容、测绘精度,使测绘成果既满足使用,又达到节约测绘费用的目的,就应确定好测图比例尺。地形图测图的比例尺,根据工程的设计阶段、规模大小和运营管理需要进行选择。测绘土地整治项目地形图的用途是用于总体规划和施工图设计,用于总体规划测绘应选择1:5000比例尺,用于施工图设计测绘应选择1:500或1:1000比例尺。因此从图的角度可选择测绘1:500或1:1000的地形图用于设计,将此地形图缩编成1:5000的地形图后用于规划。可按照现行的土地开发整理预算标准:项目的勘测费按不超过工程施工费的1.5%计算(项目地貌类型为丘陵/山区的可乘以1.1的调整系数),按此标准如以每公顷的工程施工费为3万元计算,每平方公里(建设规模面积)的勘测费为49500元,而这项费用的工作包含了勘察和测绘,即使把所有费用用于测绘,也不足测绘1:500或1:1000的地形图和缩编1:5000的地形图的费用。目前许多地方的作法为全区域测绘1:2000的地形图用于设计,缩编成1:5000的地形图后用于规划。可是用1:2000的地形图设计,土地平整工程量的计算误差较大,用此图截取的规划道路、沟渠的纵剖面图也不准确,导致预算工程量误差大和不能按纵剖面图施工。为解决上述问题,用于规划的1:5000的地形图,可采用在土地利用现状图上补绘变更的道路、水利设施和地类的方法得到。规划的土地平整区域的测绘应选择1:1000比例尺。规划的点状工程,如塘、提灌站、农桥、新农村建设区域应按1:500甚至1:200比例尺施测。规划的线状工程可施测1:500的带状地形图(或施测纵横断面图)。
三、测图内容
合理安排测绘内容可以减少测绘成本和时间。从土地整治地形测量的总体作用及服务对象来分析,其性质还是地形测量,包括大量地形地貌、地物等要素的测量。根据土地整治项目的要求,土地整治的地形测量内容应有所侧重。原则上与土地整理工作相关的测绘内容不能省略,相反则应尽量简化。土地整治的对象是耕地或可开垦为耕地的土地。因此测绘的重点是项目区内与建设规模相关的土地,与建设方案相关度不紧密的土地可降低测量精度。如:现阶段林地不是土地整理的重点,则在测绘林地时,地形测绘方面的内容可省略,仅测绘其,形成林地图斑即可,再如,经济欠发达的地区新农村建设不是土地整理工作的重点,测绘时,形成农村居民点图斑即可,而不反映房屋轮廓。因此在按现行工程测量规范和地形图图式测量的同时还应注意:①测绘范围内的居民点按村庄的外轮廓线测量,如有路、沟、渠经过村庄时要将它们测绘出来,居民点地类界以外分散的房屋则应逐个测量;②测绘范围内的较大面积的林地、园地、未开垦的草地、岩石砾地、坟地等仅测出界线形成图斑,图斑内标注地类符号;③道路除标注路面材料外,还应有代表性地标注路基宽度,对于道路较少的区域,宽度小的路也应测绘,农桥应标注建筑材料;④沟、渠、涵洞等水工建筑物应标注宽度、深度和材料,宽的水闸应注高宽及孔数,田间的小沟渠也应测绘,泉眼应标注枯季流量,以便于农田水利工程设计;⑤权属界线除图示规定的界线外,为更能详细表示权属关系,还应进一步测绘到村民小组界;⑥为表示相关关系,测图范围应测出有效范围一定的宽度。
四、结语
测绘工作是土地整治项目前期工作的重要组成部分,是进行土地整治项目规划设计以及施工放样和测绘竣工图的重要基础。合理确定测绘的控制系统、测绘精度和测绘内容以得到较好的测绘成果至关重要。
参考文献
[1]财政部.国土资源部.土地开发整理项目预算定额标准[M].北京中国财政经济出版社,2012:233.
关键词:地形测量测绘技术发展趋势
地形测量学是研究测绘地形图及与其有关测绘工作的理论、方法的应用技术学科。[1]地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图,以满足城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。
地形测绘是研究地球局部表面形状和大小,并将其测绘成地形团的理论和技术。通过测定小范围地表高低起伏形态和地物(如建筑物、道路、耕地等)的特征点的平面位置和高程,经相应的数据处理、采用一定的测量符号按一定的比例缩绘在图纸上。从而获得与相应地面几何图形相似的地形图,为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。[2]
传统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5个部分。现代测绘技术自动化技术具有自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和图形编辑方便等优点。[3]
1目前地形测量的测绘自动化技术
测绘自动化是集数据采集、处理、传输、显示于一体。随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化,测绘技术自动化技术发生了重大变革,3S技术(GPS全球定位系统、GIS地理信息系统、RS遥感)及其集成技术成为测绘技术自动化技术的核心。
1.1GPS技术GPS(GlobalPositioningSystem)称为全球定位系统,是美国20世纪70年代开始研制的,它历时20年,于1994年3月全面建成的利用导航卫星进行测时和测距,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统,是一种高精度、全天候、高效率、多功能的测绘工具。[4]
GPS定位技术与常规地面测量定位相比,具有抗干扰性能好、保密性强,功能多、应用广,观测时间短,执行操作简便,全球、全覆盖、全天候、高精度的特点。特别是RTK的定位精度可达厘米级,在水上定位得到了广泛的应用。
GPSRTK(RealTimeKinematic)技术开始于90年代初,是一种全天候、全方位的新型测量系统,称载波相位动态实时差分技术,是目前适时、准确地确定待测点的位置的最佳方式,是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。
GPSRTK具有定位精度高且精度分布均匀,速度快、效率高,观测时间短,方便灵活,测程不受限制,不受通视条件影响等优点。
1.2GIS技术地理信息系统(GeographicalInformationSystem-GIS)是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统,是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于:它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起,并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。[5]
GIS具有以下的基本特点:一是公共的地理定位基础;二是多维结构;三是标准化和数字化;四是具有丰富的信息。
地理信息系统对空间地理信息进行处理,准确采集有关的数据,并对地理空间数据和信息进行处理、管理、更新和分析,是采用数据库、计算机图形学、多媒体等最新技术的技术系统,对现代测绘技术自动化技术的起重要支撑作用。
目前GIS地理信息将向着数据标准化(InteroperableGIS)、数据多维化(3D&4DGIS)、系统集成化(ComponentGIS)、系统智能化(CyberGIS)、平台网络化(WebGIS)和应用社会化(数字地球)的方向发展。
1.3RS技术遥感RS(RemoteSensing)起源于20世纪60年代,不直接接触被研究的目标,感测目标的特征信息(一般是电磁波的反射、辐射和发射辐射),经过传输、处理,从中提取人们感兴趣的信息。遥感包括摄影、陆地、卫星、航空、航天摄影测量等技术。[6]遥感技术依其波谱性质,可分为电磁波遥感技术、声学遥感技术、物理场遥感技术。
遥感信息技术已从可见光发展到红外、微波;从单波段发展到多波段、多角度、多时相、多极化;从空间维扩展到时空维;从静态分析发展到动态监测。
RS为GIS提供信息源,GIS为RS提供空间数据管理和分析的技术手段(图像处理),GPS作为GIS有力的补测、补绘手段,实现了GIS原始地图数据的实时更新。3S的综合应用是一种充分利用各自的技术特点,快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息的新技术,三者的紧密结合,为地形测量提供了精确的图形和数据。[6]
2测绘技术自动化技术的发展趋势
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的系统、智能化,测绘技术自动化技术向着3G技术及集成技术自动化、实时化、数字化,数据库和应用软件的开发应用,三维可视化技术以及人工智能化发展。使测绘技术自动化技术能全方位的应用于地形测量中,提高了地形测量的效率和准确性。
2.13G技术及集成技术的进一步发展积极普及3G技术的应用,改进3G技术中存在问题,更新3G及其集成技术测量的方法和手段,加强测量精度和准确性,使3G技术能在地形测量测绘技术领域的应用进一步扩展。
全球数字摄影测量系统在GPS、GIS、RS和3S集成技术中的应用,对数码摄影测量和地形测量更加普及和深化,使测绘技术向电子化、自动化、数字化方向发展。
2.2测绘软件及数据库的开发与更新加强地形测量数字化测绘软件的研发,使测绘软件系统更加高效、灵活和功能齐全,使测绘软件技术在地形测量中起到了相当重要的作用。
更新完善信息数据库,将采集的测量数据转换直接进入信息数据库,数据管理查询方便,数据共享,实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理,实现测量数据的管理科学化、标准化、信息化,实现测绘数据的传输网络化、多样化、社会化,使测绘技术走向自动化,实时化,数字化。
2.3人工智能和专家系统在测绘技术中的应用随着计算机技术的发展和测绘技术与相关学科的交叉、综合,人工智能和专家系统在测绘技术中有着广泛的应用前景。计算机利用专家知识模拟人脑思维进行推理,从事智能化的数据、图形处理和信息管理工作,极大地提高工作效率,使测绘技术向自动化、智能化发展。
全球定位系统(GPS)、数字摄影测量系统(DPS)、遥感技术(RS)、地理信息系统(GIS)和专家系统(ES)这5S技术的发展和相互结合,专家系统在其中发挥着重要的作用,专家系统对整个测量流程进行控制,并执行相应的推理、分析和处理工作,并可实现信息资源共享,实时动态监测诊断,提高效率和质量,是测绘技术通向实时、自动、智能测量系统的关键。
3结论
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化,测绘技术自动化技术发生了重大变革,从传统的测绘技术(例如电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪)向3G技术、数字摄影测量技术以及人工智能化发展,推动了测绘技术自动化技术的活跃和革新,测绘技术朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展,使地形测量更快速、简单、精确。
参考文献:
[1]王运昌.地形测量学[M].冶金工业出版社.1993.p2.
[2]吴贵才.地形测量出版社[M].中国矿业大学出版社.2005.p2.
[3]李淑燕.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用[J].科技信息.2009.25:p37.
[4]张德军,皱顺平.浅谈土地测绘技术的发展[J].山西建筑.2009.35(29):p355-356.
关键词:海底地形测试;并行同步信号;傅里叶变换;相位差
中图分类号:TP39 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2011) 17-0000-01
Submarine Topographic Mapping Technology Study Based on Fourier Phase Method
Wang Ying
(College of Electrical&Information Engineering, Shaanxi University of Science&Technology,Xi'an710021,China)
Abstract:This paper conducted a systematic detection of undersea research, presented at the synchronous detection signal generated in the process and the Fourier phase analysis method for the specific steps.
Keywords:Submarine topography test;Parallel synchronization signal;Fourier transform;Phase
多波束测深系统是在回声测深仪的基础上发展起来的,其一次测量能给出与航行方向垂直的垂面内几十个甚至上百个海底被测点的水深值,或者一条一定宽度的全覆盖水深条带,所以它能准确地、快速地测出沿航线一定宽度内水下目标的大小、形状和高低变化,从而比较可靠地描绘出海底地形地貌的精细特征。由于海底地貌特征复杂,在返回信号中存在着多样性的特点,同时也带来了信号不同步和产生相位差的问题。为了解决好这个问题并提高测量数据的精确性,系统在数据前端用多个ADC去同时采样一个信号以获得各种信号的相对相位,并利用同步信号和相位校正实现对数据的实时处理。
一、测试用同步信号的产生
在这里使用如图1所示的测试系统来进行ADC同步性能的测试。测试系统内部结构图如图2所示。
图1 测试系统结构图图2测试板内部结构图
CLOCK_A 和CLOCK_B分别为A,B两个测试板上的同步时钟。测试信号是由24bitDAC cs4373的buf输出产生的31.25Hz测试信号源。测试信号为典型SNR-110db,THD-108db[2][3]。、由于A,B距离比较远,所以CLK_A和CLK_B之间存在时间偏移,两个时钟之间的时间偏移表示为Toffset。要得到精确的同步信号就必须能够准确的计算出偏移时间。而偏移时间是造成两个ADC之间相位差的原因。下列公式给出了ADC A的采样信号:
ADC B的采样信号为:
由于两个测试目标距离比较远,CLK_A和CLK_B是同步时钟,为了计算时间偏移采取了如下方法:A,B上各有一个计数器对CLK_A和CLK_B进行记录(见图2)。两个系统之间的时间偏移表示为 ,两个系统之间通讯时间表示为 。
和 都可以通过上式求解出来。设置A板在 时刻给出同步脉冲,B板在 时刻给出同步脉冲。由CLK_A和CLK_B之间的时间偏移引起的时间差可以通过这种方法消除。测试结果表明同步脉冲上升沿最小时间差为300ns。这就证明,使用这种方法通过设置时间偏移 可以对相位差进行精确控制。
二、傅利叶分析法求相位差
被采样为结果为离散序列:
相位差, 是正弦波能量, 是噪声能量。ADCs的SNR是:
b是ADC的分辨率。
因为傅里叶分析法在m=128时候得到的就是频率为31.25Hz正弦波的相位差,所以只讨论噪声的影响,这里的噪声主要为ADC的量化噪声,热噪声等:噪声和相位差有如下关系:
也就是说误差与信噪比成反比。
因此,110dB SNR[6]噪声对相位差的影响将会小于 。另一方面,由噪声引起的时间差小于 ,处于 量级。
本论文就多波束测海底深系统提出了傅里叶相位差算法,通过实际中大量数据计算比较,可以看出DFT需要非常大量计算机采样数据,但是算法精确度高,适合与本系统对采集数据精确度要求高的需求,此法也可推广至其他的类似应用系统中,具有较高的实用价值。
关键词:地形测量;测绘自动化技术;应用
Abstract: In recent years, the city planning and land development and utilization process will gradually topographic survey as an important reference standard, because the dependence of traditional measurement of manual operation is quite strong, and through the introduction of automation technology can effectively improve the measurement and mapping work efficiency. Based on this, this paper mainly discusses the topographic surveying and mapping automation technology.
Key words: topographic mapping automation technology; application;
中图分类号:O4-34 文献标识码:A 文章编号:
地形测量通常会应用于矿山的开采设计工作以及城市规模的规划工作当中,为矿山、城市以及各种经济建设项目提供详细的比例尺地形图。经过多年的发展,现代测绘技术在传统测量的基础上,不管是在理论知识、技术应用等方面都有了极大的进步和改变。
1 地形测量过程中常用的测绘自动化技术
1.1全球定位系统(GPS技术)
GPS技术可以对全球范围内海、陆、空等各个位置进行实时定位和导航,主要优势包括精确程度相对较高、定位和导航工作效率高,而且在进行某一事物的定位和导航过程中具有全天候以及全方位等特点。在与过去采用的地形测量方法进行对比时发现,GPS技术不仅保密性更高,而且在抗干扰方面也具有一定的优势,与此同时该技术已经被广泛的应用于各个领域当中,在测量过程中花费的时间更短,各项操作更加便捷。而且其中的GPS PTK技术的定位精度可以达到厘米,还能够在水上定位项目当中发挥良好的效果,已经于20世纪90年代应用于实际工作中,属于一种三维立体测量体系,对于气象的检测也有一定的帮助,该系统主要通过采用载波相位动态实时差分法,进一步推动了GPS技术的发展和进步。由此可见,GPS技术是目前为止具有较高测量精确程度的技术之一,具有精确程度高、测量速度快、操作简便快捷等特点,而且测量程度也不会受到局限。
1.2 遥感技术(RS技术)
RS技术可以在比较远的一段距离内对目标物体由于辐射、反射等现象产生的红外线、电磁波等进行感知,与此同时还可以进一步探测并准确识别目标物体。该技术目前已经广泛应用于实践中,比如在航空摄影领域获得了较大成果,在人类发射了第一颗人造地球卫星以后,遥感技术水平得到了进一步的提高,现代遥感技术具有的功能更加齐全,不论是在信息的收集、存储还是在传输、处理等方面都具有较高的工作效率,在这当中最核心的部分就是遥感器,由于其种类多种多样,在微波辐射仪、光谱扫描仪、成像光谱仪等仪器中都具有一定的遥感功能,更加便于信息的收集和获取。而信息传输部件的主要任务是将收集到的各种信息传输到数据接收中心,例如在卫星获取信息之后将其传输到卫星接收站。此外,信息处理部件的主要任务是对图片进行识别、读取、合成以及编辑等操作,通常数字图像处理及以及图像判读仪等设施就包括以上各项功能。
1.3 地理信息系统(GIS技术)
在处理关于地球空间数据的过程中,GIS技术可以将计算机具有的图形处理技术和数据库技术有机的结合起来提高计算效率,该技术具有多项功能,不仅可以收集、存储、传输数据,还可以处理、输出、并将这些数据应用到相应领域中。该技术具有的一个主要特点就是可以把地球空间某一事物所处的地理位置和该事物本身具有的特点结合起来,然后把统计结果直接显示在计算机上。除此之外,地理信息系统还能够对空间地理信息进行有效处理和科学管理,选中有用的数据信息,促进多媒体技术等的进一步发展,为现代自动化测绘技术的发展奠定坚实的基础。
2 地形测量以及测绘技术自动化技术的发展现状以及趋势
2.1 3G 技术的出现和集成技术的广泛应用
3G 技术的出现极大的改善了地形测量以及测绘技术中存在的问题,而进一步更新3G 技术的方法,能够有效确保地形测绘过程中数据的精确程度,让3G 技术更好的服务于地形测量工作。到目前为止,不论是在全球定位系统、地理信息系统、遥感技术还是在3S 集成技术当中,全球数字摄影测量技术已经得到了广泛的应用,进一步提高了地形测量以及测绘技术水平,促进了测绘技术的自动化、网络化、科学化发展。此外,在进行公共地理定位的过程中,地理信息系统作为一个基础技术,可以为定位工作提供更加精准的地理信息。
2.2 人工智能在地形测量和测绘技术中的应用情况
随着近几年来计算机网络技术水平的不断提高,计算机技术快速的应用到了地形测量和测绘技术当中,多项学科相互交叉,进一步促进了智能系统的发展。例如计算机技术专家能够通过计算机来模拟人脑进行相关推理,让计算机技术参与到了信息数据分析、图像数据处理等智能化操作当中,有效的提高了测绘工作人员的办事效率,推动了地形测量以及测绘技术不断的朝着自动化、网络化、标准化的方向发展。此外,随着GPS、DPS、RS、GIS以及ES技术等的不断发展,各个学科相互渗透和结合,在进行地理信息的处理过程中加强了动态监测能力,可以互相分享收集到的各种信息,进一步提高了地形测量和测绘技术的自动化水平。
2.3 测绘软件的开发状况以及数据库的更新情况
在地形测量和测绘技术逐渐向着自动化和智能化方向发展的过程中,开发并更新测绘软件,能够提高地形测绘工作的效率,使地形测绘工作能够富有成效地完成,在这当中,可以说地形测绘软件起着至关重要的作用。不断开发、更新与完善信息数据库,直接将采集到的测量数据输入信息数据库,可以方便查询和共享信息,并实现全球数据更新和扩展空间基础信息系统的动态管理,使地形测量数据的管理更具有标准化、科学化和信息化,在传输方式上更具有多样化和网络化,同时也促进了地形测量和测绘技术的自动化发展。
3结语
总而言之,遥感技术是地理信息系统的信息源,而地理信息系统能够为遥感技术提供数据的分析和管理技术,在地理信息系统工作的基础上,全球定位系统的补测能力又会变得非常重要,将三者有机联系起来使用,可以为地形测量提供更加完善的图形数据。此外,在地形测量技术的发展历程中,3S技术的出现和数字摄影测量技术的广泛应用又为地形测量翻开了新章,进一步实现了探测技术的自动化。
参考文献
[1]李淑燕.浅谈数字化测绘技术和地质工程测量的发展应用[J].科技信息.2009.25:37.