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关键词:多波束; 水深测量; 海洋测绘; Imagenex 浅水型便携式多波束
中图分类号:P716+.11 文献标识码:A文章编号:
引言
多波束测深系统出现于20 世纪60 年代,伴随着电子技术的发展而成熟。使用多波束测量具有全覆盖、数据密度大、精度高、测量效率高的优势,因而在我国海洋测绘及水下地形测量领域多波束测深系统正得到越来越广泛的应用。多波束测深系统构成复杂,影响测量质量的因素较多,技术含量较高,价格昂贵,以目前应用较广的、测深范围在200米左右的多波束测深系统为例,大多在200万~300万元之间,这比起单波束测深仪与陆地测量仪器,价格高出很多,影响了多波束测深系统在测绘行业的普及程度,很大一部分测绘资质单位没有该系统。
2000年后,国内外多波束厂家针对市场需求,开发出了测深范围在200米以内,价格低于100万元的浅水型便携式多波束测深系统,本文介绍了一套此类系统,并对其应用情况进行了研究。
1. 多波束测深系统的原理与特点
1.1多波束测深原理
其工作原理是通过声波发射与接收换能器阵进行声波广角度定向发射、接收,通过各种传感器(卫星定位系统、运动传感器、电罗经、声速剖面仪等)对各个波束测点的空间位置归算,从而获取在与航向垂直的条带式高密度水深数据。
多波束测深系统实质上是条带覆盖测深系统,它有N条同步波束,构成一个扇面,同时获得数十个相邻窄波束的回声测深系统。测深时,载有多波束测深系统的船,每发射一个声脉冲,不仅可以获得船下方的垂直深度,而且可以同时获得与船的航迹相垂直的面内的几十个水深值。多波束测深系统一般由窄波束回声测深设备(换能器、测量船摇摆的传感装置、收发机等)和回声处理设备(计算机、数字磁带机、数字打印机、横向深度剖面显示器、实时等深线数字绘图仪、系统控制键盘等)两大部分组成。
测深系统的换能器基阵,由发射声信号的发射器和接收海底反射回声信号的水听器组成。发射器发出一个扇形波束,其面垂直于航迹,一般开角为 60°~120°,航迹方向的开角约为3°~5°。水听器接收海底回波信号,经延时和相加,形成几十个相邻的波束。航迹方向的波束开角一般为10°~30°,垂直于航迹的开角为3°~5°。组合发射和接收波束可得到几十个窄的测深波束。换能器基阵可以直接装在船底或在双体船上拖曳。为了保证测量精度,必须消除船在航行时纵横摇摆的影响,一般采用伺服机构校正或由计算机处理。
多波束测深系统同单个宽波束的回声测深仪相比,具有横向覆盖范围大(为深度的几倍),波束窄(约为3°~5°),效率高等优点。
1.2 Imagenex便携式浅水多波束测深系统的特点
Imagenex便携式浅水多波束测深系统除了具备普通多波束的特点外,最大的特点,一是“便携”,二是“价廉”。一般来说,多波束测深系统的测深精度与覆盖面与波束紧密相关,为保证一定数量的波束数,较大的测深扇面开角,及较强的声脉冲能量,多波束测深换能器体积较大,造成重量在10~30千克不等,比单波束换能器重了很多倍。换能器较大的重量给测深外业造成了诸多不便——测量船舶不能太小,安装校准必须考虑船舶倾斜,为了使得换能器重量减小,使得多波束系统外业更加便捷,各厂商纷纷投入研究,在保证测深精度的情况下,推动多波束小型化,加拿大Imagenex便携式浅水多波束测深系统就是其中较为出色的代表。
Imagenex便携式浅水多波束测深系统换能器在空气中的重量仅2.25kg,体积只有16cm×11cm×9cm,真正做到了便携。
引言中提到,Imagenex便携式浅水多波束测深系统价格在100万元以内,相对于其它动辄数百万元的多波束系统而言,无疑是“价廉”了。
1.3 Imagenex便携式浅水多波束测深系统的组成
一套完整的Imagenex便携式浅水多波束测深系统配置如表2-1所示。
表1-1:Imagenex便携式浅水多波束测深系统配置表
表中,笔记本电脑的作用是安装数据采集处理软件,并提供测量导航界面给测量船指引。
1.4 Imagenex便携式浅水多波束测深系统主要参数
表1-2:Imagenex便携式浅水多波束测深系统主要参数
表中,测深最大操作深度虽然在300米,但厂家与销售商均建议实际操作时,在100米以内较为理想。
2. 应用案例
2.1 测前准备
多波束测深前,最主要的准备工作是系统安装与校准。安装时应保证换能器稳固,校准内容与方法如表2-1所示。
表2-1:多波束校准内容与方法
2.2 与单波束比对情况
在本案例中,测区位于广州市南沙区大虎山附近水域,总面积约1.4平方千米,测图比例尺为1:2000,测量全程Imagenex多波束与无锡海鹰HY1600单波束测深仪同步测深,测量重合点比对如图2-1、2-2所示,重合点较差在±0.4米的超过90%,证明了此多波束测深系统的精度是可靠的。
图2-1:多波束与单波束测深比对图一
图2-2:多波束与单波束测深比对图二
3. 结束语
Imagenex便携式浅水多波束测深系统真正做到价廉便捷,而且测深精度可靠,其缺点在于测深扇面开角120°,较一般多波束150°的开角要小,在大面积、水深较深的水域测量方面效率要低,但其便携易安装,而且价格相对低廉的特点为多波束的应用推广起到了不可忽视的作用,必将引起越来越多的关注。
参考文献:
[1] 刘经南,赵建虎.多波束测深系统的现状和发展趋势[J].海洋测绘,2002,22(5):3-6.
[2] 郑庆涛.多波束与单频测深技术应用比较[J].水利水文自动化,2007,(1):25-29.
[3] 刘忠臣,周兴华,陈义兰等.浅水多波束系统及其最新技术发展[J].海洋测绘,2005,25(6):67-70.
[关键词]测深线 确定方法 国内外标准
[中图分类号] U652.2+1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2015)-7-148-1
1目前国内外主测深线间隔确定方法
海底地貌能否完善地显示出来很大程度上取决于测深密度。主测深线的间隔主要是根据对所测海区的需求、海区的水深、底质、地貌起伏的状况以及测深仪器的覆盖范围而定的。根据主测深线间隔的确定原则国内外提出的确定方法一般有两种:
一种是规定图上主测深线的间隔为10mm的情况下,根据上述原则确定海区的测图比例尺;另一种是根据上述原则先确定实地上主测深线的间隔,再取其图上相应的间隔,如 6 mm、8mm、10 mm,最后确定测图比例尺。
在我国采用前者方法确定。港地及一些面积较小但较重要的岛屿周围,以1:5000比例尺施测;港湾、锚地、狭窄水道、岛屿附近及其他有较大军事价值的海区,以l:10000比例尺施测;开阔的港湾、地貌较复杂的沿岸海区及多岛屿海区,以1: 25000比例尺施测等。
新版国际海道测量标准S-44一改过去单波束的测量模式和测线布设方法,针对不同的需求定义了4种测量等级,并给出了各个测量等级的最低标准(有关水平精度、改正后的水深精度、覆盖率测深模型精度、最大测线间隔)。
S-44最低标准中对不同测量等级规定了“最大测线间距”,其解释为①单波束回声测深仪的测线间距;②条带式测深系统的扫描带外侧间的距离。
具体测线间隔应在S-44 标准基础上确定标准来评价海底覆盖的充分程度并判断测线间距应该缩小还是扩大。
为达到S-44中规定的精度,国际海道测量组织IHO给出了单波束回声测深仪的测线间距的最新推荐准则。建议的原始测线间距(即主测线的实地距离):特等,10m;一等,100m;二等,200m;三等,500m。
通过对我国海道测量规范和S-44中对测线间隔确定方法的比较,我们可以看出:
(1)我国首先确定主测深线的图上间隔,然后按照测量海区的重要性及海区的复杂程度给出测图比例尺,从而确定了主测深线的实际间隔。
(2)国际海道测量组织IHO对海区按其重要性和复杂程度分为4等,直接按海区的等级给出了实际的主测深线的间隔。
(3)国际海道测量组织IHO把海区的水深看作为一个重要的因素,对一等、二等、三等测量规定了海区的水深范围。
(4)国际海道测量组织IHO对重要海区主测深线的间隔确定的比我国的要小,而且提出了必要时要进行全床扫测,并给出了必须探测出的海底地物特征(障碍物)的最小体积[1]。
2我国现行规范对测线间隔的要求
我国现行规范对测线间隔的要求,见表1。
2.1测深线布设方法
布设原则:
(1)有利于完整地显示海底地貌;
(2)有利于发现航行障碍物;
(3)有利于工作。
主测深线方向应垂直等深线的总方向;对狭窄航道,测深线方向可与等深线成45°角。在下列情况下,布设测深线的要求为:
(1)沙嘴 、衅角、石破延伸处,一般应布设辐射线,如布设辐射线还难以查明其延伸范围时,则应适当布设平行其轮廓线的测深线;
(2)重要海区的礁石与小岛周围应布设螺旋形测深线;
(3)锯齿形海岸,测深线应与岸线总方向成45°角;
(4)用于导航的叠标,一般应在叠标线上及其左右各布设一条测深线,间隔为图上3-5mm;
(5)应从码头壁外1-2m 开始,每隔图上2mm平行码头壁布设2---3条测深线;
(6)在测深过程中,应根据海底地貌的实际情况,对计划测深线进行适当调整;
(7)使用多波束测深仪时,测深线的布设宜平行于等深线的走向。保证测线间有10%的重叠来布设测线。
螺旋形测深线间隔一般图上为0.25 cm。辐射线的间隔最大图上为1cm,最小图上为0.25cm。
综上所述,在以岛礁测量及其测量比例尺为1/2000-1/10000的测量任务中,测深线间隔的选择应以既能完善的反映海底地貌,达到测量需求,又以经济为原则。
3结论
(1)根据《海洋工程地形测量规范》,测图的比例尺根据工程性质、设计阶段和规模大小,除按甲方规定的比例尺测图外,也可基于不同用图目的,选择不同的测深间隔,既可提高工作效率,也能较好的满足不同比例尺水下地形图的用图需求。
(2)对于需要详细探测的重要海区和海底地貌复杂的海区,测深线间隔应适当缩小,或进行放大比例尺测量。
(3)为保证水下地形测量精度,建议测量中视情况提高检/测长度比[2]。
(4)在岛礁联测项目中,其测绘比例尺基本小于1/2000,因此测深线间隔采用15mm是可行的。
(5)由于测深线是垂直水流方向布设的,因此建议测点间隔要小些,以提高海底地貌的测绘精度。
参考文献
[1]基于海底地貌表示法确定主测深线间隔和测图比例尺.夏伟,刘雁春,边刚,崔杨.
[2]海洋测深网平差的系统误差探测能力.李明叁,孙岚,裴文斌,胡佳,孙强.测绘科学技术学报.第27卷第3期.2010年O6月.
一、适用范围
本条件适用于测绘专业各分支专业,即大地测量、摄影测量与遥感、工程测量(含矿山测量、水利测量等)、地形测量、海洋测绘、地籍测绘、房产测绘、地质测绘、地图制图与地图制印、地理信息工程专业中从事科学研究、技术设计、技术生产及测绘仪器设备维修、质量检查监督、技术管理、技术开发、科技信息等工作的工程技术人员。
二、政治思想条件
遵守国家法律和法规,有良好的职业道德和敬业精神。任现职期间,年度考核合格以上。
三、学历、资历条件
获博士学位后,从事本专业技术工作,取得工程师资格2年以上。或大学本科毕业以上学历,从事本专业技术工作,取得工程师资格5年以上。
四、外语、计算机条件
(一)较熟练掌握一门外语,参加全国职称外语统一考试,成绩符合规定要求。
(二)较熟练掌握计算机应用技术,参加全国或全省职称计算机考试,成绩符合规定要求。
五、专业技术工作经历(能力)条件
取得工程师资格后,具备下列条件之一:
(一)省(部)级测绘科技项目、工程项目的主要参加者。
(二)主持完成市(厅)级测绘科技项目、工程项目两项以上。
(三)主持技术推广项目,采用新技术、新材料、新工艺或开发新产品两项以上或主要参加三项以上。
(四)编制和审核大中型测绘项目综合技术设计两项以上或单项设计书四项以上,并组织或主持完成大型测绘工程项目或生产项目一项以上。
(五)主持完成三项以上大中型测绘工程项目的质量检查,编写相应的技术报告。
(六)编辑设计或编审大型普通地图集或专题图集,并已出版。
(七)承担完成三种类型10台以上测绘仪器维修或检测鉴定任务,并能独立解决其重大技术难题。
(八)承担完成重大测绘仪器的研制、改装或精密仪器安装调试工作。
(九)主要参加基础地理信息系统的建设及技术推广,完成数字化制图或编辑入库等项目工作。
六、业绩成果条件
取得工程师资格后,具备下列条件之一:
(一)国家、省(部)级测绘科技成果获奖项目的主要完成人、或市(厅)级测绘科技进步一、二等奖获奖项目的主要完成人。(以奖励证书为准)
(二)主持或组织完成的项目成果获得市(厅)级优秀成果奖、优秀图书奖一等奖以上。(以奖励证书为准)
(三)主持完成大型测绘项目,经省级业务主管部门审定,其项目设计水平先进、质量优良,产生显著的效益。
(四)主持开发、推广的科技成果两项以上,取得明显的经济效益。
七、论文、著作条件
取得工程师资格后,公开发表、出版本专业有较高水平的论文(第一作者)、著作(主要编著译者),撰写有较高价值的专项技术分析报告,具备下列条件之一:
(一)出版本专业著作1部。
(二)在省级以上专业学术期刊2篇以上。
(三)在国际或全国学术会议宣读或交流论文2篇以上。
(四)为解决复杂技术问题撰写有较高水平的技术报告2篇以上或重大项目的立项研究(论证)报告2篇以上。
八、破格条件
为不拘一格选拔人才,对确有突出贡献者,并取得工程师资格2年以上,具备下列条件中的两条,可破格申报:
1、获国家级发明奖、自然科学奖、科技进步奖项的主要完成人;或省(部)级自然科学奖、科技进步奖二等奖一项或三等奖二项以上,获奖项目的主要完成人。(以奖励证书为准)
2、在推广新新技、新工艺和科技成果转化等方面取得了重大经济社会效益,处于本行业领先水平,并被省(部)级授予优秀科技工作者荣誉称号。
3、担任大、中型工程项目中的技术负责人,完成大型工程一项或中型工程二项以上,取得显著的经济效益,并通过省级权威部门鉴定,填补了省内外技术领域空白。
4、在国家级学术刊物上发表有价值的学术论文3篇、省级5篇以上,或正式出版专著1部(独著10万字以上,合著20万字以上)。
九、附则
1、凡冠有“以上”的,均含本级(或本数量)。
工程测量的重要作用
工程测量是指对各项工程建设中所需的地理勘测、建筑设计、工程施工以及多角度检测等进行准确测绘的方法。工程测量在我国城市建筑、桥梁隧道、水利工程、铁路交通等建设中发挥着重要作用,积极开发新技术、应用新技术是现代测绘的首要工作。工程测量服务范围广泛,工程建设过程中需要不同的测量工作,先进的测绘技术为工程测量带来了新的契机,数据处理自动化、实时性、数字化将是工程测量的发展方向。精确的工程测量可保证工程建设的质量安全,减少不必要的损失,因此工程测量的精确度至关重要。
测绘新技术在具体工程测量中的重要应用和实践
1摄影测量技术在城市规划工程测量中的应用摄影测量测绘技术是通过摄影方式来获取目标物体的基本信息,目前已发展到数字摄影测绘阶。摄影测量利用计算机技术和影像处理对影像进行测绘,将大量外业测量转移到室内,速度快且精度高。在人口密集区,应用该测绘技术可高效率大面积的成图,而数字摄影测绘技术,可以对城市大比例尺地形图的测绘和更新,为城市规划、城市建筑工程提供南图。
2遥感测绘技术在旅游资源开发工程中的应用随着人们精神生活水平的提高,旅游业成为日益兴盛的产业。遥感测绘技术被广泛应用于各种地质探测,由于遥感具有感测范围大、采集数据快、动态反映效果好,所以在旅游景点的测绘中发挥了不可替代的作用。利用遥感技术对地面物体形状、结构、大小、色彩等因素进行感应成图,可以发现新景区,对旅游资源进行准确定位。利用遥感影像多层次性、智能化关键技术,为旅游景区开发提供准确信息。
3GPS测绘技术在道路工程测量中的应用道路工程在社会建设中起着关键性作用,GPS在道路工程测量中采用建立渐变平面坐标系,专门用于线状工程建设。初测导线处的垂线和水准面是基准,初测导线点可以将相邻基准面连接起来,形成连续的条带状平面坐标系。根据GPS平面坐标系构建虚拟观测值,通过观测值得到仿真初测导线平面控制网,然后分析精确度,为道路工程建设提供所需勘测数据。
43S集成技术在三峡工程测量中完美结合3S集成测绘技术是大范围进行数据采集,获得信息准确且迅速的现代化测绘技术。各种测绘技术有效结合、扬长避短是新测绘技术应用到实践中必经之路。该技术是集遥感、全球卫星定位、地理信息系统以及各种图像处理技术于一体的智能化观测技术。开发三峡工程之前,我国科研测绘人员做了大量的地理勘测工作。三峡工程的测量中,首先利用RS对三峡片区进行大范围高空遥感测绘,生成高分辨率图纸和有效数据。同时GPS系统进行定位测量,通过GIS实现对数据进行分析,并做出决策。3S技术为三峡工程的建设、维护及地理勘测提供了有效数据,在建设三峡这一伟大工程过程中发挥了重要作用。
因此,只有把以上几者结合起来应用才是当代信息科学发展的一个必然的趋势。在3S技术的结合上,他的形式是多种多样的。根据工作的不同形式也是不同的,例如,在应用卫星和遥感图像与计算机信息处理技术的结合的问题上,应用这种技术我们可以快速编制出各种比例的遥感图和解译工程地质图,可以很好的指导选线的勘察工作,在应用这种技术之后它的综合效益甚至可以提高三万倍,在地质的选线速度上也是可以提高3到5倍。3S技术的融合技术在功能和数据的资源上彼此是可以相互结合的,在结合之后可以实现功能上的互补和资源上的共享。应用地理信息的三维地形模型技术可以模拟真实的地形,目前,应用计算机进行公路环境分析,地理信息技术是优化路线方案的技术之一,对于优化一些路线方案,提高设计的质量和速度是十分重要的。可以说它是目前在公路勘察设计自动化的一个主要发展方向。
测绘新技术的应用实践
随着测绘事业的快速发展,电子海图、电子地图、地理信息系统和各种相关数字化测量及其成果的一体化综合应用技术,已成为当代最高端的测绘新技术之一,也是未来制图技术发展的一个重要趋势。数字环境下制图与出版一体化,GIS、GPS、RS空间信息系统集成,GIS与虚拟现实技术集成,互联网技术与多媒体动态可视化技术等在水运工程及海洋测绘中的综合应用,将会创造出内容更加丰富、表现多样的制图新产品,为水运事业的健康发展提供更加智能化、可视化、地理信息数据集成化的数字制图成果。
进入21世纪,我国应用这种技术在沿海和内河逐步开发、建立了多用途、多类别的水上安全管理系统。例如:长江南京至浏河口河段,已实现了地理信息数据的准确、规范和及时更新,水位数据实现了实时、自动遥报,船舶航行实时获取最新数字航道信息(航标信息、AIS船舶信息)等,保障了船舶自身安全和通航环境安全,提高了船舶营运效率,实现了港口、航道现代化信息交互管理。
第一条为了培育和发展测绘市场,规范测绘市场行为,维护测绘市场活动当事人的合法权益,促进测绘事业为社会主义现代化建设服务,根据《中华人民共和国测绘法》及国家有关法律、法规,制定本办法。
第二条本办法适用于从事测绘活动的企业、事业单位、其他经济组织、个体测绘业者相互间以及他们与其他部门、单位和个人之间进行的测绘项目委托、承揽、技术咨询服务或测绘成果交易的活动。
测绘市场活动的专业范围包括;大地测量、摄影测量与遥感、地图编制与地图印刷、数字化测绘与基础地理信息系统工程、工程测量、地籍测绘与房产测绘、海洋测绘等。
第三条县级以上人民政府测绘主管部门和工商行政管理部门负责监督管理本行政区域内的测绘市场。
第四条测绘市场活动当事人必须遵守国家的法律、法规,不得扰乱社会经济秩序,不得损害国家利益、社会公共利益和他人的合法权益。
第五条测绘市场活动应当遵循等价有偿、平等互利、协商一致、诚实信用的原则。
第六条禁止测绘市场活动中的不正当竞争行为和非法封锁、垄断行为。
第二章测绘市场活动当事人条件
第七条进入测绘市场承担测绘任务的单位、经济组织和个体测绘业者,必须持有国务院测绘行政主管部门或省、自治区、直辖市人民政府测绘主管部门颁发的《测绘资格证书》,并按资格证书规定的业务范围和作业限额从事测绘活动。
第八条从事经营性测绘活动的单位、其他经济组织、个体测绘业者,依照国家有关规定,须经工商行政管理部门核准登记,在核准登记的经营范围内从事测绘活动。
第九条测绘事业单位在测绘市场活动中收费的,应当持有物价主管部门颁发的《收费许可证》。
第十条测绘项目委托方须符合有关法律法规规定的资格,其委托行为应当符合法律法规的规定。
第十一条在中华人民共和国领域和管辖的其他海域内,外国的组织、个人单独进行测绘或与中华人民共和国有关部门、单位合作进行测绘活动的,须报经国务院测绘行政主管部门审查批准。
第十二条台港澳人员在大陆进行测绘活动的,须报经国务院测绘行政主管部门审查批准。
第三章测绘合同当事人的权利和义务
第十三条委托方的权利和义务。
委托方的权利:
(一)检验承揽方的《测绘资格证书》;
(二)对委托的项目提出符合国家有关规定的技术、质量、价格、工期等要求;
(三)明确规定承揽方完成的成果的验收方式;
(四)对由于承揽方未履行合同造成的经济损失,提出赔偿要求;
(五)按合同约定享有测绘成果的所有权或使用权。
委托方的义务:
(一)遵守有关法律、法规,履行合同;
(二)向承揽方提供与项目有关的可靠的基础资料,并为承揽方提供必要的工作条件;
(三)向测绘项目所在省、自治区、直辖市测绘主管部门汇交测绘成果目录或副本;
(四)执行国家规定的测绘收费标准。
第十四条承揽方的权利和义务。
承揽方的权利:
(一)公平参与市场场竞争;
(二)获得所承揽的测绘项目应得的价款;
(三)按合同约定享有测绘成果的所有权或使用权;
(四)拒绝委托方提出的违反国家规定的不正当要求;
(五)对由于委托方未履行合同而造成的经济损失提出赔偿要求。
承揽方的义务:
(一)遵守有关的法律、法规,全面履行合同,遵守职业道德;
(二)保证成果质量合格,按合同约定向委托方提交成果资料;
(三)根据各省、自治区、直辖市人民政府对测绘任务登记的管理规定,向测绘主管部门进行测绘任务登记;
(四)按合同约定,不向第三方提供受委托完成的测绘成果。
第十五条进行测绘市场活动时,当事人不得对他人的测绘成果非法复制、转借,不得侵犯他人测绘成果的所有权和著作权。
第四章测绘项目的招投标及承发包管理
第十六条进入测绘市场的测绘项目,金额超过五十万元的及其他须实行公开招标的测绘项目,应当通过招标方式确定承揽方。
测绘主管部门和工商行政管理部门负责测绘项目招、投标的监督管理。
第十七条测绘项目进行招标时,须组织评标委员会,评标委员会由招标单位与当地测绘主管部门和工商行政管理部门组成。
重大测绘项目的评标委员会由省级以上测绘主管部门和工商行政管理部门及有关专家组成。
第十八条招标单位须制定规范的招标文件,为投标单位提供有关资料。投标单位须按招标文件的要求填写标书。
第十九条投标单位应以其实力参与竞争,禁止投标单位之间或招投标单位之间恶意串通,损害国家或者第三方利益。
第二十条评标工作应实行公正、公开的原则,当众开标、议标、确定中标单位。
第二十一条测绘项目的承包方必须以自己的设备、技术和劳力完成所承揽项目的主要部分。测绘项目的承包方,可以向其他具有测绘资格的单位分包,但分包量不得大于该项目总承包量的百分之四十。分包出的任务由总承包方向发包方负完全责任。
第二十二条测绘项目的招投标及承发包,必须遵守国家的有关法律法规,禁止行贿、受贿、索贿、账外暗中“回扣”等违法行为。
第五章合同管理
第二十三条测绘项目当事人应当按照《中华人民共和国经济合同法》的有关规定,签订书面合同,使用统一的测绘合同文本。测绘合同示范文本由国家工商行政管理局和国家测绘局共同制定。
第二十四条当事人签订测绘合同的正本份数,由双方根据需要确定并具有同等效力,自双方签字盖章后由双方分别保存。
第二十五条在测绘会同中应明确规定合同标的技术标准。合同工期按照国家测绘局制定的《测绘生产统一定额》计算。合同价款按照国家测绘局颁发的现行《测绘收费标准》或国家物价主管部门批准的测绘收费标准计算。
第二十六条当事人双方应当全面履行测绘合同。测绘合同发生纠纷时,当事人双方应当依照《中华人民共和国经济合同法》的规定解决。
第二十七条当事人双方应当及时结算价款,不得拖欠。
第六章质量与价格管理
第二十八条进入测绘市场的测绘项目,应当严格执行国家统一的技术规范和质量标准(包括国家标准和行业标准),确保测绘产品质量。
国家标准和行业标准中未作规定的,双方可在合同中约定并按合同约定的标准执行。
测绘成果质量不合格的,不得交付使用。
第二十九条各级人民政府技术监督行政主管部门批准的测绘产品质量监督检验机构,是对测绘产品质量进行监督检验的指定单位,测绘单位应当按规定如实向其提供抽查样品,测绘项目委托单位也可以委托其进行产品检验。
第三十条对已交付使用的测绘成果,因不符合合同规定的质量标准出现质量不合格并造成损失的,由测绘单位负责。
对于重大质量责任事故,测绘单位须向测绘主管部门及时报告。测绘主管部门按国家有关规定进行调查处理。
第三十一条测绘项目承揽和测绘成果交易收费标准为国家测绘局颁布的《测绘收费标准》。除国家定价的测绘产品以外,其他测绘产品价格实行市场价格。
第三十二条对已列入测绘收费标准》的测绘产品计费不得低于《测绘收费标准》规定标准的百分之八十五。第七章法律责任
第三十三条未领取《测绘资格证书》进行测绘或者超经营范围进行测绘的或者通过伪造、涂改、借用、租用《测绘资格证书》的手段非法经营测绘业务的,由市(地)级以上测绘主管部门会同工商行政主管部门视其情节给予通报批评、责令停止测绘、没收违法所得的处罚,可以并处违法所得百分之五十到百分之百的罚款。
第三十四条未按规定进行测绘任务登记,未汇交测绘成果目录或副本的,由市(地)级以上测绘主管部门通报批评、责令停止测绘;情节严重的,由省级以上测绘主管部门吊销其《测绘资格证书》。
第三十五条测绘成果不合格给用户造成损失的,测绘单位应当承担赔偿责任,同时,由市(地)级以上测绘主管部门给予通报批评;情节严重的,由省级以上测绘主管部门吊销其《测绘资格证书》。工商行政管理部门依照企业登记有关规定予以处罚。
第三十六条非法复制、转让或者转借测绘成果的,由测绘主管部门给予通报批评,可以并处不低于违法所得的罚款。
侵犯测绘成果著作权的,由著作权行政主管部门按有关法律、法规的规定处罚。
第三十七条测绘项目承包者的分包量大于总包量百分之四十的,或向没有相应测绘资格的单位、个人分包或转包的,由市(地)级以上测绘主管部门责令其停止测绘;情节严重的,由省级以上测绘主管部门吊销其《测绘资格证书》。工商行政管理部门依照有关法律、法规予以处罚。
随着遥感技术的发展,高分辨率遥感影像数据急剧增加,如何能够从海量的遥感影像数据中获取到用户感兴趣的信息成为了当前的主要研究目标。对于大数据量遥感影像数据的快速浏览问题,本文提出基于IDL实现分块读取数据,构建影像金字塔结构,存储到GeoTiff格式影像文件中。利用IDL函数获取当前窗体范围的影像分块信息,实现快速加载显示影像数据。
【关键词】ENVI/IDL 影像金字塔 数据分块 快速浏览
1 引言
随着“高分一号”高分辨率对地观测系统遥感卫星的升空,搭载的高分辨率多光谱相机用于采集高分辨率遥感影像数据。它能够提供大区域范围的海量的、动态的基础地理空间信息数据,成为数字城市数据采集与更新的主要来源之一。目前,ENVI、Erdas等几个主要的遥感软件能够对高分辨率遥感影像数据进行读取,但花费的时间较长,无法满足能够快速浏览影像的现实工作需求。因此寻找一种能够快速读取和显示高分辨率遥感影像的方法,成为高分辨率遥感影像应用面临的首要问题。
对于遥感影像数据的存储格式、读写和显示处理操作,已有学者进行了多方面的论述。刘修国等分析了GeoTiff文件格式的基本结构,并探讨了GeoTag标识域具体含义和影像存储组织的方法;卜坤等讨论了对于大数据遥感影像数据采用分块处理,减少对内存的需求;查东平等研究了利用GDAL处理Tiff格式文件,实现快速读取和显示遥感影像的方法;王淼等讨论了IDL实现遥感影像漫游缩放技术的可行性。
本文针对直接读取海量影像数据容易造成内存不足、整幅影像加载显示缓慢等问题,在分析GeoTiff文件格式的基础之上,结合构建影像瓦片金字塔,研究了基于ENVI/IDL开发语言实现分层分块读取影像数据,多分辨率快速显示影像的方法。
2 技术路线
本文高分辨率遥感影像快速浏览功能设计的基本思想是利用构建瓦片金字塔、GeoTiff影像存储文件等关键技术实现遥感影像数据的分层分块存储,记录遥感影像的地理空间信息和影像分块的图像特性。基于IDL/ENVI开发语言,构建具有图像视窗创建、影像分层分块存储、重采样提取分块影像数据、加载显示影像图像的影像快速浏览技术。总体技术路线如图1所示。
3 关键技术
3.1 影像金字塔模型
遥感影像处理软件显示图像的一般做法是把影像数据读入到内存中,通过读取内存中遥感影像相关数据来实现。在图像数据量比较小的情况下,可以快速显示遥感影像。对于高分辨率遥感影像来说,由于影像数据量是巨大的,有限的内存空间无法读取全部的影像数据。高分辨率影像数据的读取显示是采用构建影像金字塔结构来实现的。
影像金字塔是以原始影像为基础通过重采样技术生成不同比例尺的各层的影像数据,并且各层划分为多个尺寸大小相同的图像块。原始影像数据作为金字塔的底层,分辨率最高,数据量最大。随着金字塔层数的增加,影像分辨率降低,数据量减少,表示的范围不变,如图2。
3.2 影像分块技术
读取的影像数据太大,超过内存的大小的时候,IDL会显示无法分配内存的错误,尤其是处理高分辨率的海量影像数据的时候,对内存的需求就更大了。图像分块技术,是将图像按照一定的矩形大小,把图像分成几块,然后分块进行处理。使用图像分块技术,可以在计算过程中有效减少对内存的需求,从而实现快速读取图像数据。
影像分块的大小通常采用2的幂次方,影像块太大或太小都会影响系统的有效性能。因此,根据遥感影像数据情况,选择数据块大小是影像数据存储管理必须考虑的因素。目前,常采用的数据块大小为256*256像素,这样可以减少硬盘磁头定位时间。
3.3 GeoTiff格式图像文件
GeoTiff图像文件是一个Tiff6.0文件,继承了Tiff6.0规范中的文件结构,将GeoTiff信息编码在一些未使用的TIFF保留标签中[8]。Tiff图像文件的结构包括文件头(Image File Header,IFH)、图像文件目录(Image File Directory,IFD)和图像数据区。每个文件只能有一个文件头,但允许有多个文件目录和多个图像数据区。GeoTiff文件利用6个“地理标签”(GeoTag)保存图像的地理信息,如图3。
3.4 IDL语言
美国ITT VIS(ITT Visual Information System)公司推出了第四代可视化交互数据语言IDL(Interactive Data Language)是新一代交互式、跨平台,面向对象的应用程序开发语言,具有较强的数据分析和可视化功能。IDL将内存的栅格数据均视为二维数组,IDL对数组计算进行了优化,将数组作为整体进行操作,其速度远远快于对数组元素的循环操作。
IDL提供了内置的处理图像数组的类和函数,简化了影像处理流程,降低了开发难度。类IDLgrWindow用于创建显示窗口,类IDLgrView用于创建显示视图对象,类IDLgrModel创建显示模式对象,类IDLgrImage创建图像对象。TV或TVSCL命令用于显示图像,WINDOW命令创建显示窗口。
4 技术实现
为了实现大数据遥感影像的读取和显示功能,按照以下五个步骤完成:
(1)读取原始影像的元数据,包括左上角坐标值,影像宽度和高度,影像波段数,像素类型等参数。这个步骤得到影像基本信息,为后面的分块存储影像数据作准备。
(2)对原始影像进行分块处理,并按照GeoTiff格式定义保存。根据步骤(1)中的影像信息,确定影像分块的行数和列数,创建GeoTiff文件结构数组。
(3) 根据GeoTiff文件结构数组,创建GeoTiff文件结构,并在GeoTiff文件中填充图像文件目录IFD和图像数据内容。
(4)动态创建金字塔文件。根据分辨率的不同,设置数据分块大小参数不同。依据数据分块大小,从原始影像数据文件中读取分块数据,写入目标金字塔文件中。
(5)根据当前窗体视图范围,从金字塔文件中读取数据,并显示到窗体中。
5 结语
由于海量高分辨率遥感影像数据的获取周期的缩短,构建合理的遥感影像文件存储结构以及寻找快速调度显示清晰遥感影像的方法有着明显的意义。本文基于IDL对高分辨率影像构建影像金字塔和创建GeoTiff格式图像文件,实现了通过分块读取影像以快速显示影像数据的功能。
参考文献
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[4]王淼,熊显名,腾惠忠等.基于IDL的遥感图像漫游和缩放技术的实现[J].微型机与应用,2014,33(6):37-39,43.
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[9]闫殿武.IDL可视化工具―入门与提高[M].北京:机械工业出版社,2003.
作者简介
徐超(1982-),男,辽宁省鞍山市人,硕士学位。现为浙江省测绘大队工程师。从事遥感技术和地理信息系统的应用开发工作。
关键词:RTK 三维 水深测量 精密 单波束 误差
水深测量是测绘活动中一项常见而重要的内容,在海图测绘、江河湖泊及水库调查、涉水项目工程设计、涉水建筑物安全维护、航道监测、水道冲淤研究等方面均需要进行不同比例尺的水下地形图的测绘。
水深测量的目的是获取水底不同位置相对于某一稳定的高程(深度)基准面的高程(水深),测深和定位是水深测量两项最主要的内容。由于在绝大部分情况下水深测量都是动态条件下的测量,测量载体的姿态和水深基准面的确定在大多数情况下已成为影响着水深测量精度的主要因素。因此确定水深测量时测量载体的姿态变化和测量瞬间的测量基准面的位置成为提高水深测量的关键。
最新的《水运工程测量规范》(JTS131-2012)已规定可以采用“RTK三维水深测量”方法进行精密水深测量,并规定了指导性的作业方式和数据处理方法。其定义为:“RTK三维水深测量是利用GPS RTK 提供的瞬时高精度三维解,通过时延改正、姿态改正,最终为回声测深系统换能器提供准确的三维基准,进而根据回声测深结果,得到水底点的三维坐标。”但对何种条件下必须采用姿态传感器,规范里并无明确的规定。
为此需要分析不同条件下的水深测量误差,确定需要采用姿态传感器设备的条件。
水深测量误差分析
正如前面分析所言,水深测量的误差来源众多,包括定位的误差、测深仪自身的测距误差,测量介质引起的声速效应误差、测量载体姿态引起的测量误差等。其中定位误差目前已可忽略,测深仪自身的测距误差也远小于其它因素的影响。这里可以认为对测量深度的主要因素包括传播介质、测量载体等相关效应,有声速、姿态和船只静、动吃水的影响。具体分析如下。
1、声速效应对测深的影响
声速效应的影响直接影响到回声测深仪测量的深度部分,根据回声测深原理,深度等于介质中声波传输速度与传播时间一半的乘积,而声波在水体中的传播速度并非是一个固定值,它和测时环境相关,同水体的温度、盐度、密度以及声波频率相关,可以根据测区水域的温度和盐度进行改正,通常公式计算某温度、盐度下的声速。
由于水体中(特别是海区)的水温和盐度在垂直方向上存在梯度分布,引起声速在垂直方向上存在梯度分布,而且位置不同,声速梯度分布也不尽相同。在测量的时候,不同的测点需采用该测点测量时声速传播路径上的平均声速(可采用声速剖面仪测定),采用后处理的方法进行声速改正,
理论上:平均声速Cm应为声波传播全路径上的瞬时声速平均值,若采用水深参数h表达应为:
■(1),(1)中:D为从换能器到水底的深度。
由于不可能知道声速传播路径上每一处的声速,故在实际计算中采用式(2)进行抽样离散的计算:
■(2),式(2)中,n为声波路径上的抽样数,也就是分层数;di为各水层的厚度,Ci为各水层的声速值,n值越大,即抽样数越多,结果越准确。
上式(2)可称为计算平均声速的精确公式。
实际上在水深测量的时候,我们都将一个固定的设计声速C0(一般取1500m/s或者某一位置的表层声速)输入测深仪,此时测得的每一个位置的水深实际上是一个近似水深,需要在后处理时进行声速改正。声速改正值dh=h(Cm-C0)/ C0 。 (3)
从上式(3)可知,测深值的声速改正值与观测深度成正比,水深越大,声速改正值越大,还与声速差成正比。改正值数值的大小见下表1所示:
表1 声速改正值数值表
2、测船姿态变化产生的测深误差
姿态影响是指载体受到风、浪、流的作用而导致的测量不准,无论是横摇、纵摇、艏摇和倾斜,其作用机理都是导致测深仪中心波束倾斜而产生复杂的误差变化,它是一个即影响平面定位又影响深度测量的复杂过程。
2.1 测船横摇产生的测深误差
理论上,波浪对测深的影响是通过对船姿态的改变来产生作用的,因此,波浪对测深的影响可分为测船纵摇,横摇、升沉等对测深的影响几个方面。
设α为测船横摇角,左舷下倾时取正值,θ为换能器半波束角,s为记录深度,d为真实深度。很明显,如果│α│≤θ,α角造成的测深信号的偏移仍在波束角范围之内,所测得的深度可以认为是没有附加误差的,则发射的测深信号偏离了垂直方向而产生了附加误差。
一般情况下,测深线是沿水底地形变化梯度方向布设的,所以沿测深线垂直方向(即测船的横摇方向)可以认为是平面,此时产生的附加深度误差Δdroll可以估计为:
Δdroll = H'-H =s[cos(α-θ)-1] (4)
从上式(4)可以看出,由横摇α产生的附加深度误差Δdroll与测量水深值H成正比。
以波束角7°为例,在不同的水深H和横摇角度α的条件下,产生的横摇误差Δdroll见下表2所示:
表2 不同的水深H和横摇角度α的条件下横摇误差Δdroll
在进行水深测量时,若同时测定了横摇α角,真实的深度为:
H'= H cos(α-θ) (5)
可是若通过(5)式的该算,就产生了另外一个问题,改正后的水深H'是测深仪换能器的中心的垂线上,因为横摇α角的存在,引起了定位中心与测深中心不在一个水平面上,这是就产生了定位的误差,其偏离数值的大小与定位天线与测深中心的距离成正比。在建立了严密的船体坐标系并实时测量了船体姿态的条件下,能对定位中心作出正确的改算。
2.2 测船纵摇产生的测深误差
测船纵摇产生的测深误差比较复杂,若海底是平台的,则产生的误差与横摇产生的误差类似,可按照(5)式进行深度改正。显然,纵摇不产生偏离测深线的位移,但使水深点在测线上前后摆动。如过不进行改正,即使水底是光滑的平面,但记录的图像可能不是一个平面。不过在浅水区,假定H≤50, θ=3.5°,当纵摇角β≤6°时,引起的水深误差≤5cm,可以不予考虑。
2.3 测船升沉对测深值的影响
测量的时候,换能器固定安装在船体的下方,与测船形成刚体连接,因此,测船的升沉的变化值就直接反映在水深值里。
测船升沉对测深值的影响的大小和测深仪换能器与测船的测船的相对关系有关。通过理论分析,当测深仪换能器与测船的重心重合是,测船姿态和升沉的变化对测深值的影响最小,而且有利于通过HEAVE传感器或者其他方式对其作出改正。
目前,对升沉的改正一般有以下两种方式:①HEAVE传感器法:通过高精度的涌浪传感器(其原理一般为加速速计)直接测定船体的升沉,当传感器与测深仪换能器位置一致时,传感器测得的数值即为水深值的改正值;②RTK高程分量法:即利用高精度的GPS高程测量分量进行升沉改正。
3、换能器动态吃水对测深值的影响
动态吃水是一个水中运动载体的一种客观现象。一般地,动态吃水采用如下定义:因船只航速变化引起船体沉浮而使换能器吃水产生的动态变化。
动态吃水ΔH测定的方法很多,目前规范上和实际采用的主要有:①水准仪定点观测法;②水准仪固定断面法;③RTK定位法。
根据实际工作中的经验,采用合适的测船非常重要,既不能太小,也不能太大,太小了稳定性不够,太大了动态吃水较大。测量是的船速亦需要控制,不可盲目追求高速。
从另一个角度来说,既然RTK发能够准确地确定换能器的动态吃水,当采用“RTK三维水深测量”方法的时候,可以利用高精度的高程分量来对动态吃水进行准确的改算。
4、时延改正及其影响
时延反映的是GPS RTK 定位与测深的不同步。为将GPS RTK 三维归位到换能器,为测深提供瞬时平面和垂直基准,并最终实现波束在水下的归位计算,就必须消除时延的影响。
若船速为8 节(约4.111 m/s),导航时延确定误差为0.2 秒,则导航时延确定误差统计结果表明:时延误差引起的最大平面位置偏差为0.8m。
通过理论研究,时延对平面定位和测深的影响最为显著,其影响与船速成正比。因此,实际作业中,一方面应根据实验精确计算时延;另一方面应尽量减小船速,保持测量载体的稳定性,将时延确定误差的影响减小到最小。
无姿态传感器条件下的RTK三维水深测量的实施
无姿态传感器的“RTK 三维水深测量”构成简单,只是在常规的水深测量系统别强调了厘米级的定位和高程测量。由于GPS RTK测量或者是PPK测量获得高精度的平面定位和高程数据已经是相当成熟的技术,在多年的测量实践中已得到验证和应用,太多的论文和文献对这个问题进行了阐释。
无姿态传感器的“RTK 三维水深测量”主要包括以下几个环节:①测区控制网测量;②高程转换模型的建立;③高精度声速剖面的测量;④内业资料处理;⑤精度评估。
笔者在80公里的长江入海口河段进行了验证测量,该河段属于感潮河段采用常规的验潮站进行水下地形测量需要耗费大量的人力。而采用“RTK 三维水深测量”将大大地减小工作量。
验证测量实施过程如下:在测区两岸布设一定密度的E级GPS控制网,联测控制点的水准高程,采用几何曲面模型构建了该区域的高程转换模型。实现了GPS大地高到正常高系统的无缝转换。
在进行“RTK 三维水深测量”的同时,根据规范的要求。在测区两岸布设了20个验潮站进行潮位控制,以便两者进行对比。通过两种方法对水下测点高程的计算,对计算出的差异成果按照0.1m的区间宽度进行分析统计。共统计测点测点32153个,差异区间如下表3所示。
表3 两种方法计算的测点高程差值统计表
以上实例表明,该项目中采用不需要任何姿态传感器的RTK的三维水深测量技术得到的测量结果与常规的潮位控制得到的结果没有明显的差异,其精度和可靠性都得到了很好的验证。
总结
从以上从六个引起测深误差的主要方面进行了分析,并定量地分析计算了在不同的测量条件下,这些影响因素对测深带来的误差的数值,同时通过实例进行了分析,可以得出很重要的结论:
在目前的技术条件下,定位和测深引起的误差在水深测量误差中已退居次要地位,声速改正误差和测量载体的姿态误差等因素已称为水深测量误差的主要来源。
辅以姿态传感器、罗经等外部设备的“RTK三维水深测量”,能够精确地改正各项的主要测量误差。为了简化操作,且在经济上简便易行,有必要研究无姿态传感器条件下RTK三维水深测量的实施条件。
具备一定的的测量环境,可以不需要任何姿态传感器(包括罗经和涌浪传感器)就可实现基于RTK的三维水深测量技术的单波束精密测深。
参考文献:
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关键词:GPS RTK技术工程测量控制测量 碎步测量变形监测
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
RTK 技术是GPS定位技术的一个新的里程碑,它不仅具有GPS技术的所有优点,而且可以实时获得观测结果及精度,大大提高了作业效率并开拓了GPS新的应用领域。由于载波相位测量,差分处理技术、整周未知数、快速求解技术以及移动数据通信技术的融合,使RTK在精度、速度、实时性上达到了完满的结合并使得RTK定位技术大大扩展了它的应用范围。
1RTK的概述
1.1 工作原理
实时动态差分RTK测量系统,是GPS测量技术与数据通讯传输技术相结合构成的系统。RTK差分技术目前有三种方法:坐标差分、伪距差分及载波相位差分。
在 基准站安置一台 G PS 接收机, 并在基准站 G PS 接收机上连接发射电台, 实时地向流动站发送观测信息 和基准站位置信息。在用户站 GP S 接收机实时观测 4 个以上的卫星, 同时接收从基准站电台发送来的 基准站信息, 并实时对数据进行差分处理, 解算整周未知数和用户站的位置数据以及其精度。
1.2 基本配置,GPS RT K 系统的组成主要包括: 2台(或多台) G PS 接收机, 数据传输设备, 相关处理软件。GPS 接收机目前主要是用双频机, 数据传输设备目前形式较多, 主要是无线电台的形式, 在城市车载系统中也提出用目前分布较广的G SM信号作为数据传输载体, 电台发射信号半径的大小将直接影响 R T K 的作业范围大小。
2RTK在测量工作中的应用
2.1RTK用于工程放样测量
一般作业方法是:首先确定控制点及其坐标系、坐标转换参数的求解方法。把放样点的坐标成批存入掌上电脑RTK手薄中。选择地势高、无干扰、宽阔的已知点架设基准站,设置好基准站,使接收机至少收到5颗以上卫星,数据链发射正常;测量人员设置好流动站,在快速初始化完成后可以开始作业。从RTK手薄中提取要放样的点,手薄电脑中立即显示当前测量点与待放点纵横坐标差DX、DY、S以及方位,并以图形方式显现出来,同时显示测量的点位精度水平,当精度水平达到期望值可结束该点的放样,操作起来比较直观、方便。采用RTK放样,单人即可作业,同时作业时,不必布设常规的导线,节省了大量的人力。
2.2RTK用于控制测量
城市 I、Ⅱ、Ⅲ级控制导线大多位于地面, 随着城市建设的飞速发展,这些控制基础点线被严重破坏,严重影响了工程测量的进度。而一般的工程控制网覆盖因其面积小、点位密度大,常规的诸如导线测量、边角网等控制测量方法要求点间通视, 且多数需要分段施测,以避免积累过大的误差,费工费时,且精度不均匀。采用 GPSRTK 测量技术,可以保证达到毫米级精度,且操作比传统测试方法简单方便。GPSRTK测量技术只需在测区内或测区附近的高级控制点架设控制基准站,而通过流动站直接测量各控制点的平面坐标和高程,相对较难设基站的控制点,通过采用手簿提供的交会法等间接的方法测量而加以解决,因而大大提高了作业效率。
2.3 在碎步测量中的应用
用 RT K 进行地形测图碎部测量可以不进行图根控制而直接根据分布在测区的一些基准点进行各碎部点的测量。安置好基准站并输入必要已知数据( 基准点坐标、参考点坐标等) 后即可进行碎部测量。RT K 碎部测量与传统全站仪测量的人员配备不同, 传统全站仪测量一个作业组至少 3 人, RT K测量只需一人在碎部点上停留观测 2~3 s, 另一人看守基准站即可。传统全站仪测 1∶1 000 地形图时一 天能测量约 800点( 困难地区只有其一半) , 而用RT K一天能测1200点以上, 大大提高了测量效率。同时R T K测量可以全天候进行, 并且可以多个流动站同时进行碎部测量, 效率可以成倍提高, 而传统全站仪测量虽然一组可以多人跑镜但只能一人操作仪器, 因而其速度提高是有限的。RTK测量则不受基准站和流动站之间的地物影响, 设一基准站后可在半径10 km内采集任意碎部点( 在能观测到4颗以上GP S卫星的前提下) 。
2.4建筑物变形监测
变形监测主要是监测大桥、水库大坝、高层大楼等建筑物、构筑物的地基沉降、位移以及整体的倾斜等状况。监测工作的特点是被监测体的几何尺寸巨大,监测环境复杂,监测技术要求高。GPS技术在该领域有广泛的应用。比如为了监测大坝或边坡的形变,可在远离大坝或边坡的适当位置,选择若干基准点,同时在形变区选择若干监测点。在基准点和监测点上分别安置GPS接收机,进行连续自动观测,并采用适当的数据传输技术,实时地将监测数据自动地传输到数据处理中心,进行分析、处理和显示。
2.5RTK用于水下地形测量
以往水深测量多用经纬仪交会法或全站仪定位, 受气象因素影响大, 精度难以保证, 也很难控制测船行使在测深断面上, 而且手工成图时间长。如今, 当使用了DGPS 或 RTK定位技术, 配合专门的水下地形测量软件, 如HYPACK海洋测绘软件,水下地形测量已走上了自动化测量的轨道。从水深断面的布设、水深点采集及最后成图等,都可在计算机上完成 , 即使遇到海上多雾天气也不会受影响, 大大缩短了测量时间,并且做到测深定标与定位的时间完全同步。GPS天线与测深仪换能器可装在同一位置, 做到测深点与定位位置完全重合, 从而提高测深质量。以往一个水深测量组需要10人
左右, 现在只要4~5个人就能完成。基准台的数据链在海上传播可达15 km。作业时 不紧张,降低 劳动强度, 提高工作效率。动态RTK技术用于水深测量, 如果增加换能器姿态修正, 则可实施高精度 无验潮水下地形测量成图, 其精度完全满足任意比 例尺的测图,彻底改变了传统的作业方式。
RTK的使用注意事项。
1)基准站要具有一定的高度,且要远离各种干扰源。
2)电台的设置一定要符合标准与规范。
3)仪器出厂时,天线长度是按最小频率要求设置的,当发射频率增大时,要相应调整天线的长度。在更改电台频率时,必要时调整发射天线长度。检查基准站信号发射天线与发射频率的匹配性。
4)正确调整解频器的配置。调整解频器高效保真地发射、接受定位信号,以形成基准站与流动站之间的安全信号通道。
4结束语
GPS实时动态差分RTK技术是近年来出现的测量高新技术,实践证明其应用能大大提高作业效率、降低劳动强度,并且测量成果质量可靠,给测绘工作带来巨大的革新。随着仪器、软件的不断改进推出,RTK技术将有更广的应用空间。
参考文献
[1]周忠谟,易杰军,周琪。GPS测量原理及应用北京测绘出版社,1997
【关键词】工程测量;新型测量仪器;技术手段;应用
【 abstract 】 as electronic the development of science and technology, optoelectronic devices (such as electronic tachometer, ranger, GPS receiver) gradually used in surveying and mapping industry, the emergence of new instruments to the traditional surveying and mapping method brought a great change. Will the advanced surveying and mapping methods and apparatus into engineering measurement to, not only can make more accurate measurement results, still can achieve some degree of automatic measurement. This paper according to writer's many years working experience in engineering measurement, the measurement instruments and techniques of new means the application in engineering measurement thoroughly discussed.
【 key words 】 engineering measurement; New measuring instruments; Technology; application
中图分类号:K826.16文献标识码:A 文章编号:
工程测量作为测绘学科的一个重要分支,对社会各个行业的基础设施建设发挥着非常重要的作用。它包括各项工程的规划设计、施工建设以及后期运营维护等各个阶段所开展的测量工作,并为各项工程以及城市的规划、勘察、设计等环节提供准确的测量技术支撑与服务。随着测绘学科的不断发展与完善,与之相适应的测量仪器与测量技术也得到了长足的发展与进步,现已逐渐发展成为一个理论、方法和内容不断完善的新型工程测量体系。为此,笔者就新型测量仪器与技术手段在工程测量中的应用进行以下探讨。
1全站仪在工程测量中的应用
全站型电子速测仪简称全站仪,它是一种可以同时进行角度与距离等参数观测和处理,集测量与放样等功能于一体,可以对各项参数、操作指令等进行可视化操作的光电测量仪器,它在各个测量行业都有着广阔的应用前景,并可以将各个系统通过I/0接口与微处理机连接起来,实现其强大的数据传输、处理、数据传输等功能。全站仪在工程测量中,可进行点位的放样与测设、距离的量算、平面角度测量、竖直角度测量、导线测量等多项测量工作,而且该仪器只需一次安置即可在一个点位上实现对于所有可通视范围内的点位、坐标的测量,因此具有使用方便、操作简单、功能齐全的特点。所以,全站仪已被广泛用于工程测量工作。但全站仪在多次搬站后,会存在测量误差累积的现象,换站的次数越多,累积误差就越大。同时它对于通视条件有着较高的要求,因此在用全站仪开展测量工作时,应注重对于这些问题的分析与处理,以使获得更好的测量精度。
2GPS—RTK技术在工程测量中的应用
GPS系统主要包括空间部分、地面控制部分以及用户接收设备等三大部分。该技术在早期主要用于军事战略部署,如今随着该项技术的不断成熟,已广泛应用于各个领域,如汽车GPS导航、旅游手持GPS接收机等。经过多年的不断发展,GPS技术以全天候、高精度、布点灵活和操作方便等特点在海洋测绘、摄影测量、航空测量等测绘领域均获得了广泛的应用。它的主要工作原理是通过对于星站距离的测量,以后方交会的形式,确定出接收机的具置。在如今的工程测量中,GPS技术仍然获得了较为广泛的应用。它主要应用于取代传统的地面测量工作,如工程平面控制网的布设、高程控制网布设、地面点位的测量等。特别是在对于工程测量中的变形监测工作而言,GPS技术以实时动态监测、精度高等优点,可以对工程构筑物的变形信息进行实时的掌握。而且随着技术的不断发展,GPS的测量精度将会取得进一步的提高。
GPS技术根据应用情况不同,可以分为相对定位、绝对定位、静态定位和动态定位,但是使用这些模式时都需要与数据传输系统进行连接,经过数据处理后才能得知定位精度的好坏。而且目前该技术还没有实现对于基准站和用户观测数据质量进行可视化动态检验的功能,因而难免在数据处理后出现不合格的情况。同时,GPS对于外界环境要求也较高,使用时应尽量避开附属物密集的区域。这就要求测量人员在用GPS开展工程测量工作时,应尽量选择空旷的区域,并且熟练掌握GPS的操作流程,严格按照操作规范进行测量工作的开展。
RTK技术又称实时动态定位技术,是一项以载波相位观测为基础,它属于在GPS基础上所开发出的一种新型测量技术,可以实现对于GPS信号的实时差分。该系统通过使用两台或两台以上的GPS接收机,以其中一台为基准站,其余的为流动站,实现对于观测站的实时定位。该技术其实是与GPS技术相融合的一项技术,它依据实时定位结果和基准站与流动站测量数据结算结果的收敛情况,判定解算结果是否成功。该项技术具有观测时间短、受外界环境影响较小、工作效率高等优点。RTK技术定位精度高,其动态定位精度可以达到5mm+1ppm,并且不受距离的影响。只要信号质量满足要求,都可以在有效距离范围内进行高精度定位测量,并且其误差不存在累积现象。在工程测量中,该技术可用于工程地面点的控制测量、地形测量,从而方便快捷地为工程建设建立起统一的平面及高程控制网,为掌握工程信息提供可靠的测量数据。
3遥感技术(RS)在工程测量中的应用
遥感技术(RS)与RTK技术相比,是一种较远距离的探测技术。与其他技术在工程测量中的应用相比,它具有以下优势:①可以实现在较大面积范围内对所有工程测量工作的控制点进行同步观测。②所测数据具有很强的时效性、综合性与可比性,可以满足工程测量的技术经济性要求。③可以在较短时间内获取大量测量信息,并且可以实现准确定位。该项技术在工程测量的应用过程中,能够为水利大坝等大型工程建筑的选址、线路的确定等进行精确的预测。
4地理信息系统(GIS)在工程测量中的应用
随着地理信息系统(GIS)技术的不断发展与普及,其在工程测量工作中也得到了广泛的应用。该技术主要包括基于网络的信息服务技术、多源信息获取与处理技术、数据挖掘与决策支持技术、三维建模与表达技术等。其应用也非常广泛,为市政规划设计部门、城市交通部门、道路建设部门等工程建设部门的测量工作发挥了非常重要的作用。
53S技术字工程测量中的应用
3S技术是将上文所提高的GPS、GIS、RS三种技术集为一体的综合性技术,通过这三种技术的有效结合可以在很大程度上弥补单个技术所存在的不足,这也必将成为今后工程测量的发展趋势。在开展工程测量工作过程中,同时运用这三种技术可以在提高工作效率的同时,有效扩大作业面积,并能够在很大程度上提高测量精度,尤其是对于青藏铁路、三峡工程这样的大型工程的测量工作而言,3S技术所发挥出的综合优势更加明显。
6数字摄影测量技术在工程测量中的应用
数字摄影测量技术是在近几年来兴起的,以计算机、模式识别、影响处理等技术为基础,利用数字影像与摄影原理来开展测量工作的新型测量技术。随着GPS技术在摄影测量中的不断应用,现已主要应用于地籍测量与大面积地形图测绘工作,并开始逐步向数字化与自动化方向发展。随着该项技术的不断发展,其必将在工程测量领域获得非常广泛的应用,并对各项工程建设提供精确、可靠的测量数据。
结语
随着测绘技术的不断发展,更多的新技术、新仪器将会不断地投入到测量工作中,从而推动测绘学科的发展。在进行工程测量时,测量人员应在加强新技术、新仪器使用的同时,严格要求自己,提高自身的安全质量责任意识,在严格遵守相关测量规范的同时,根据不同的作业环境加强对于测量方法的创新,通过多方面的努力,争取实现工程测量的智能化、人性化发展。
参考文献