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关键词:水下地形特点测量技术
中图分类号:Q142.4 文献标识码:A 文章编号:
所谓水下地形测量, 就是利用测量仪器来确定水底点的三维坐标的过程。由于水上无任何参照物, 在水域较大时, 船只只有在导航仪器的指导下, 才能利用测量仪器来获得均匀布满测区的测点。水深测量主要靠回声测深仪进行,利用水声换能器垂直向下发射声波并接收水底回波, 根据回波时间和声速来确定被测点的水深, 通过水深的变化就可以了解水下地形的情况。
一、水下地形测量的特点
1、按断面法采集水下地形测点
由于水下地形的不可见性,施测时其地形点没有选择取舍的余地,且在流动的水中还容易产生重测或漏测的情况,因此,按比例尺的要求水下地形点只能沿着于岸上预选好的断面方向均匀布设。如果水面流速过大,无法沿断面布设时可采用散点法。水下地形点的断面间隔,一般为图上1~1.5cm。
2、水下地形点的平面位置测定方法与常规测量方法有所不同生产中常用的方法:
(1)断面索定位法:在测绘1:500 比例尺水下地形图时,由于水面窄、测深浅、测深点的密度大,测量精度要求高,如采用其他方法很难满足要求,故多采用断面索定位法。
(2) 交会法:可分为前方交会法和后方交会法。
(3)极坐标法:为经纬仪配合平板仪的极坐标法,适用于水面不宽、流速很小、无风浪的水域上。
(4)无线电定位法:适用于水域宽广的湖泊、河口、港湾和海洋上进行的测深定位。此方法是根据电磁波测距原理进行的。精度高、操作方便、不受通视和气候条件的影响。
(5)GPS 定位:我们将在下面重点讨论GPS 定位方法。
3、水下地形点的高程是间接求得的
陆域地形特征点的高程可直接测定,而水下地形点的高程是由水面高程减去相应的水深间接
求取的,H=W-d
其中H—图上高程;
W—相应水位;
d—水深。
这样,水下地形点高程测量由水位测量和水深测量两部分组成。
4、水下地形测量的同步性
在进行水下地形测量时,地形点的平面位置和高程(水位和水深)的测定是分别进行的,此时应特别注意平面位置、水位、水深在时间上的同步性,以保证水下地形测量的精度。由上述可知,水下地形测量的主要内容是:测定水下地形点的平面位置,并同时进行水深测量,以及在水深测量期间的水位观测。水下地形点测定的精度,取决于定位、测深、水位观测的质量以及三者的同步性。
二、现代水下地形测量技术
1、卫星定位技术
前苏联从20 世纪80 年代开始建设与美国GPS系统相类似的卫星定位系统GLONASS ( Global Or-biting Navigation Satellite System) ,是由24 颗卫星组成,现由俄罗斯空间局管理。
美国和俄罗斯的卫星定位系统分为军用码和民用码两种信号。民用用户只能接收精度较低的民用信号。民用信号的定位精度为10 m。美国出于国家自身利益的考虑, 在敏感时期会对GPS 信号实施加密、人为降低定位精度, 如在科索沃战争和阿富汗战争期间, 欧洲军队使用的GPS 技术在实施上都受到了限制。为摆脱对美国GPS 系统的依赖, 2002 年3 月24 日, 欧盟首脑会议冲破美国政府的干扰, 批准了建设Galileo ( 伽利略) 卫星导航定位系统的实施计划。该系统计划于2008 年完成。我国也参与了Galileo 计划的实施。2000 年10 月31 日, 我国自行研制的第一颗导航定位卫星“北斗一号”成功发射。2007 年2月3 日发射了第4 颗卫星。北斗卫星导航系统空间段由5 颗静止轨道卫星和30 颗非静止轨道卫星组成, 提供开放服务和授权服务两种服务方式:开放服务是在服务区免费提供定位、测速和授时服务, 定位精度为10 m, 授时精度为50 ns, 测速精度0.2 m/s 每秒; 授权服务是向授权用户提供更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。
以上介绍的卫星定位系统单点定位的精度都为10 m 左右, 不能满足需要较高定位精度的用户的要求。为提高用户端的定位精度, 可使用差分定位(Differential Global Positioning System) 技术。DGPS测量至少需要2 台GPS 信号接收机, 分别安设在运动载体( 移动站) 和1 个已知坐标的地面点( 基准站) 上。2 台接收机对相同的卫星进行同步观测, 基准站上的接收机根据已知的坐标计算出改正数, 再将改正数发送到移动站, 移动站根据接收到的改正数解算三维坐标。按照基准站发给移动站的数据类型不同, 可分为位置DGPS 测量、伪距DGPS 测量、载波相位DGPS 测量3 种类型。1995—2000 年, 中国海事局组织建立了覆盖我国沿海海域、由20 个航海无线电信指向标构成的RBN ( Radio Beacons) - DGPS。该系统的基准站测定各颗在视卫星的伪距差分改正数, 并通过播发台以最小频移键控调制到无线电信标载波频率上, 发给GPS 用户。用户接收GPS 信号和差分信号便可实现DGPS 测量。测量精度随着移动台与基准台之间的距离增加而降低。在100 km 范围内, 定位精度优于3 m 的置信度为91%, 在300 km 范围内,定位精度优于5 m 的置信度为97%。目前, RBNDGPS测量定位方式在我国海洋测绘中被广泛采用。
2、水声定位
水声定位技术是近30 年来发展起来的一种海洋测量定位手段。其原理是在某一局部海域海底设置若干个水下声标, 首先利用一定的方法测定这些水下声标的相对位置, 然后在测量确定船只相对陆上大地测量控制网位置的同时, 确定船只相对水下声标的位置, 依这样同步测量的处理结果, 就可以确定水下声标控制点在陆地统一坐标系统的坐标。实施测量定位时, 水下声标接收到测量设备载体( 可以是测量船或水下机器人) 发出的声波信号后发出应答信号( 也可以由水下声标主动发射信号) 。通过测定声波在海水中的传播时间和相位变化, 就可以计算出声标到载体的距离或距离差, 从而解算出载体的位置。
水声定位系统的工作方式主要有长基线定位系统和超短基线定位系统。长基线定位系统原理通过安装在船底的一个换能器向布设在水下、相距较远的3 个以上水下声标发射询问信号并接收水下声标的应答信号, 测距仪根据声速和声信号的传播时间计算出换能器至各声标的距离从而确定船位坐标。长基线定位系统的定位精度为5~20 m; 短基线定位系统是在船底安装由3 个水听器组成的正交水听器阵和1 个换能器, 在海底布设1 个水下声标。通过测定声标发出的声脉冲到不同水听器之间的时差或相位差计算测量船的位置; 超短基线定位系统的工作原理与短基线相同, 只是3 个正交水听器之间的距离很短, 小于半个波长, 只有几厘米。
3、单波束水深测量数字化、自动化
我国于20 世纪90 年代初开始广泛采用数字化测深仪进行水深测量, 这就使得水深测量的数字化、自动化成为可能。单波束水深测量自动化系统包括数字化测深仪、定位设备( 通常为GPS) 、数据采集和处理设备、数据采集和处理软件。在有较高精度要求的测量中, 还使用了运动传感器实时测量船舶姿态并通过软件对测得的数据进行姿态改正。在自动化测量系统中, 测深仪测得的水深数据和GPS 测得的定位数据通过RS232 接口传输到计算机, 计算机通过数据采集软件将收到的数据以一定的格式形成电子文件存储到计算机硬盘。外业测量结束后利用数据处理软件剔除假水深、加入仪器改正数和潮位改正, 形成水深数字文件, 再由软件的绘图模块驱动绘图机自动成图。
4、侧扫声纳
侧扫声纳应用于海底地貌探测是在20 世纪50年代由英国海洋地质学家提出的, 60 年代后, 英、美、法等国陆续开发出侧扫声纳的实用产品。80年代以后, 计算机技术广泛应用于侧扫声纳, 90年代, 出现了数字化的侧扫声纳, 使这一技术得到了进一步的发展。
侧扫声纳可以显示微地貌形态和分布, 可以得到连续的具有一定宽度的二维海底图象。侧扫声纳由拖鱼式换能器、拖曳电缆和显示控制平台组成。侧扫声纳的换能器线阵向拖鱼两侧发出扇形声波波束, 可以使声波照射拖鱼两侧各一条狭窄的海底( 照射到海底的宽度与水深成正比) , 海底各点的回波以不同的时间差返回换能器, 换能器将声信号转换为不同强度的电脉冲信号, 各脉冲信号的幅度高低包含了对应海底的起伏和海底底质的信息。依靠测量船向前的移动完成两侧带状海底的扫描, 通过显示器可得到二维海底的伪彩色或黑白声图, 可以显示出海水中和海底的物体轮廓和海底的地貌。
传统的侧扫声纳只能形成二维的声图, 而得不到水深数据, 为了提高测量效率, 开发出了三维侧扫声纳, 其工作原理是在每侧至少使用两条接收换能器阵元, 通过测量信号到达两阵元间的相位差, 得到侧向水深数据。
5、机载激光测量
机载激光测深技术是在20 世纪70 年代初由澳大利亚国防科学技术机构提出来的, 经过数十年的研制、试验, 机载激光测深技术已进入实用阶段。由于它的灵活机动性、高效率以及管理和使用上的方便性, 这一技术被认为是当今快速完成浅水测深最具发展潜力的手段之一。机载激光测深技术是以飞机作为测量平台, 向海面发射激光波束, 激光穿透海水到达海底后返回机上接收装置, 通过测量飞机的空间位置、姿态、激光波束的旅行时间可得到海底水深。
激光测深系统一般由测深系统、导航系统、数据处理分析系统、控制监视系统、地面处理系统5 部分组成。测深系统使用红、绿两组激光束,红光脉冲被海面反射, 绿光则穿透到海水中, 到达海底后被发射回来, 根据两束激光被接收的时间差可以得到水深; 导航系统采用GPS 定位设备;数据处理分析系统用来记录位置数据、载体姿态数据和水深数据并进行处理; 控制监视系统用于对设备进行实时控制和监视; 地面数据处理系统用来对采集的数据进行滤波、各种改正计算, 得到正确水深。机载激光技术的测深能力受水体浑浊度的影响较大, 在理想条件下穿透深度可达30~100 m。测深精度0.3~1 m。
目前世界上机载激光技术比较发达的国家有澳大利亚、美国、加拿大和瑞典。我国也于2001 年在上海研制成功了机载海洋测深系统, 主要技术指标如下: 激光器重复频率200Hz, 测量航高500m, 飞行速度6 070m/s, 测深点格网密度10m×10m, 测线带宽240m, 测深能力2~50m, 测深精度0.3m。
参考文献:
[1] 刘忠强,杨清臣.GPS RTK配合测深仪在水下地形测量中的应用[J]. 吉林水利. 2010(11)
关键词:地形测量测绘技术发展趋势
中图分类号:P2文献标识码: A 文章编号:
引言
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。
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。
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。
1.1 GPS技术 GPS(Global Positioning System)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。
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。
GPS RTK(Real Time Kinematic)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。
GPS RTK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。
1.2 GIS技术 地理信息系统(Geographical Information System-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。
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(Interoperable GIS)、数据多维化(3D&4DGIS)、系统集成化(Component GIS)、系统智能化(Cyber GIS)、平台网络化(Web GIS)和应用社会化(数字地球)的方向发展。
1.3 RS技术 遥感RS(Remote Sensing)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。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。
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。
2.1 3G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。
结束语:
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]吴贵才.地形测量出版社[M].中国矿业大学出版社.2005.p2.
关键词:RTK;地形测量;应用
RTK是Real Time Kinematic(实时动态)的缩写,它是建立在全球导航定位系统(GPS)基础上的定能技术,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cm级精度,已经广泛应用到控制测量、工程测量、地形及地籍测量中。在此,本文主要就RTK在地形测量中的应用展开阐述,以供参考。
1 RTK的概述
1.1 RTK的工作原理
RTK的工作原理是:在基准站上设置l台GPS接收机(基准站),对所有可见GPS卫星进行连续地观测,并将其观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(移动站)。在移动站上,GPS接收机在接收GPS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,然后根据相对定位原理,实时地解算整周模糊度未知数并计算,显示移动站的三维坐标及其精度。
1.2RTK的特点
1.作业效率高。RTK 设站一次即可测完 4km半径的测区,可大大减少传统测量所需的控制点数和测量仪器的 “搬站”次数。同时,在一般的电磁波下,RTK可几秒内得一点坐标,作业速度快,劳动强度低,节省了外业费用,提高了劳动效率。
2.定位精度高,数据安全可靠,没有误差积累。只要满足 RTK的基本工作条件,RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级。
3. 降低了作业条件要求。RTK技术受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制较小,只要满足 “电磁波通视”, 就可轻松地进行快速的高精度定位作业。
4. RTK 作业自动化、集成化程度高,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,极大减少了辅助测量工作,减少了人为误差,保证了作业精度。
5. RTK 作业操作简便,容易使用,数据处理能力强,能方便快捷地与计算机及其他测量仪器通信。
2 RTK 应用于地形测量的基本作业流程
2.1 仪器准备
野外数据采集使用南方S82型双频实时动态测量系统。其双频定位平面精度为±2+2×10ppm,其图根控制平面精度为±5,高程精度为110H(H为基本等高距)。含接收机1台,移动站接收机1台,数据链发射台1个,数据链接收台1个,基准站中增益天线及电缆线各1根,PISON掌中电脑2台,普通测杆2根。双频定位精±2+2ppm,基准站功耗12w,发射电台功率分为高频和低频,即低频2w或高频35w,移动台静态功耗12w。
2.2坐标系数及作业参数
地形测量是在地方独立坐标系上进行的,且由于RTK获得的是WGS-84坐标,而RTK作业要求实时给出当地坐标,这使得坐标转换工作非常重要。一般,采用三参数或七参数方法进行转换。
根据工程需要,求定测区转换参数可按如下步骤进行:首先在测区以静态方式布设均匀分布的高等级GPS控制点,获得各点的WGS-84坐标和地方坐标系下的坐标,利用同一点的两种坐标求出转换参数。
在求定转换参数时,为提高转换参数的可靠性,最好选用4个以上的点进行观测和求解,这样可通过多种点的匹配方案,检验转换参数的正确性及精度。
2.3基准站的选址
数据传输系统由基准站发射电台和流动站接收电台组成,它们是实时动态测量的关键设备。因此,基准站的安置是顺利实施RTK作业的关键之一。基准站安置应满足下列条件:
1. 基准站可设立在有精确坐标的已知点上,也可设在未知点上(最好设在已知点上)。
2. 基准点应尽可能选择在交通便利,便于安置接受设备和便于操作的地方。
3. 基准站应选在地势较高,视空无遮挡、电台有良好覆盖域的地方,最好选择在测区内高大建筑物上。
4. 为防止数据链的丢失和多路径效应,在基准站200m范围内应无GPS信号反射物、无高压输变电线路、电视台、无线电发射台等干扰源。还应避开大面积水域的地方。
2.4 RTK实施步骤
野外作业时,基准站安置在选定的控制点上,连接好各条链接线,打开接收机输入点号、天线高、WGS-84的已知坐标;设置完毕检查接收的GPS卫星数≥5颗。检查电台发射指示灯是否正常,基准站设置完成。流动站选择与基准站电台相匹配的电台频率,检查电台接收指示灯是否正常,检查接收卫星颗数≥4颗,流动站可开始测量任务。
基准站与移动站同时接收卫星信号,基准站将接收到的卫星信号通过自备电台天线发送给移动站,移动站将接收到的卫星信号及基准站发送来的信号传输到手簿进行实时差分及平差处理,得到本站的坐标和高程及其实测精度,并随时将实测精度与预设精度指标进行比较,一旦实测精度达到预设精度指标,手簿将提示测量人员记录。实测记录后,将测到的坐标、高程及其精度同时记录进手簿,并终止本站的测量。
内业成图使用南方测绘CASS8.0成图软件系统进行编辑和处理成图。将野外采集数据传输至计算机中,利用软件自动生成点文件,成图人员根据野外提供地形草图将散点进行地物连码编辑,形成平面图形文件后,根据高程点文件利用软件构网自动建立DTM文件(Digital Terrestrial Model,数字地面模型),对部分不合理网形利用软件的删、增、改功能进行编辑修改,然后自动追踪绘制等高线。对软件的自身功能、自动追踪等高线不合理的地方,进行手工修改,符合野外实际地形。
平面编辑和等高线处理完成后,生成图框,并保存为AutoCAD格式文件(*,dwg),最后得到相应的地形图和地形数据。
3 影响地形测量精度的几种因素及相应对策
3.1 基准站的选择
基准站的选择则参照文中2.3小点的内容。
3.2转换参数
转换参数对于测量工作的精确度十分重要。求转换参数所利用的控制点数量应该足够。一般,平面控制点至少3个,高程控制点一般4个以上。控制点应以能覆盖整个测区为原则,最好均匀分布。另外,转换参数的精度不仅与所选点的位置与数量有关,还与所选点的坐标精度密切相关,因此在选择控制点时应该对测区内的已知点进行筛选。
3.3 RTK测量图根控制点的要求
用RTK作图根控制测量时,应该使用三脚架,以提高精度。图根控制点应该选在适合全站仪测量的地方,两点需要通视。每个控制点最好观测两次取其平均值作为结果,两次观测值的较差不宜超过3cm。
3.4 缩小作业半径
移动站离开基准站的最大距离称作RTK的作业半径。RTK的稳定性和精度随移动站到基准站距离的增大而降低。要得到厘米级的精度,应缩小作业半径,通常小于5km。
3.5 观测时间的要求
观测时间需在点位几何图形强度因子(PDOP)值小的时间段(小于6,可以通过卫星预报信息查看),利用良好的时段进行RTK测量,不仅速度快,而且精度高。
3.6 观测者要求
观测者的专业水平和经验对成果的精度影响很大。因此,在测量中应严格按规范操作,减少人为因素对测量精度的影响。
参考文献:
[1]薄怀志,缪德都,杜海霞,毛宁利.基于RTK的地形测量工作流程及精度探析[J].测绘与空间地理信息,2009,(1).
关键词:现代工程测绘地形测量应用分析
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。地形测量主要是为城市、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。以往传统的测绘主要是控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5 个部分。现代工程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。
1、现代工程测绘技术
随着科学技术水平的提高,我们传统测绘技术不断向数字化测绘技术转化,我国工程测量技术的发展趋势和方向是:测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化;测量数据管理的科学化、标准化、规格化;测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化工程测量中的数字化技术。
第一, 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。
第二,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。
第三,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。
第四,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。
最后,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。
2、现代工程测绘技术与地形测量分析
伴随着我国测绘新技术的不断进步,现代工程测量必将朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势上发展。地形测图为城市、矿区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。地籍及房地产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管理部门使用的大比例尺的地籍平面图和房产图,并量算土地和房屋面积。
可以这么说,GPS的出现使得高精度定位坐标快速实现变的轻而易举,尤其是应用了RTK技术后,甚至都不需要通过各级的控制点就能依靠其数据达到快速,高进度的测定界址点以及相应的坐标,然后根据测图软件在野外就能连贯的测绘成电子图,最后通过计算机对其比例计算直接打印出各种比例的图件。应用RTK技术定位时要注意通过基准站的接收机并结合一直数据将这些数据同步传送给流动的GPS接收机,在观测卫星达到六颗星后,就可以得到厘米级别的动态位置,这与之前通过GPS静态、快速静态定位后在对其数据进行出来相比,大大提高了定位效率,所以RTK技术的出现,是基于GPS定位系统的前提下,两者相互结合所达到的效果目前收到了测量界的高度重视。
计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化发展,使我们的测绘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。同时,在地形测量中,可以为城市、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。
应用现代工程测绘技术可以更精确的研究地球局部表面形状和大小,并将其测绘成地形图。现代工程测绘的技术可以更精确更省时省力的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,采用一定的测量符号并按一定的比例,采用特定的技术缩绘在图纸上,为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。
3、总结
综上,随着现代测绘技术的出现,无论在学科理论、技术体系、应用范围上都取得了重大的发展,彻底地改变传统测绘的方式。同时,现代测绘产业以“3S”技术为特征,成为人类研究地球及自然环境解释某些自然现象以及解决人类社会发展等问题的重要工具。通过对现代工程测绘技术与地形测量的分析,我们可以通过先进的工程测量手段为我国经济建设提供设计与施工的详细的图纸资料。
参考文献:
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关键词 地形测量和地籍测绘;国土部门;测绘体系;应用
中图分类号:P271 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)17-0091-01
地形测量和地籍测绘在土地工作中起到积极的作用。让相关部门能够详细的精准的得到地形测量和地籍测绘的数据,了解相关的资料。地形测量和地籍测绘是政府进行的行为,具有严格法律效应,国家为了保证地形测量和地籍测绘工作的顺利进行,制定了从高级到低级的具有法律效应的管理体系。在经济领域、政治领域以及公共管理领域,地形测量和地籍测绘工作都有了一定的地位,一方面地形测量和地籍测绘工作积极的保护着土地产权和税收管理,另一方面也积极的发挥着土地公共管理作用,尤其是国土部门,地形测量和地籍测绘工作起到关键的作用。地形测量和地籍测绘利用了先进的科学技术,提高了测绘工作的精准度和效率。
1 国土部门中地形测量和地籍测绘的基本体系
首先确定地形测量和地籍测绘的基本元素,那就是土地。构建地形测量和地籍测绘的基本体系,基本元素是体系的前提,土地产权是地籍的重点,要想顺利的进行地形测量和地籍测绘工作,必须掌握土地产权的基本信息。建立地形测量和地籍测绘体系必须要注意一些问题,要注意土地的类型是及其复杂的,必须进行土地的统一,把界限不明的土地进行统一划分,为以后的土地管理奠定基础。还要注意一块土地有可能归多家用户所有,也就是有多个产权,在进行地形测量和地籍测绘时要进行明确的划分。最后就是要减少地形测量和地籍测绘工作的难度,要对土地进行明确的归类。为了提升国土部门的管理能力,提高测绘水平,必须增加地形测量和地籍测绘的应用范围。地形测量和地籍测绘工作要进行复杂的多信息的空间定位,为了克服很多困难,扩大地形测量和地籍测绘的应用范围是非常有必要的。现在的地籍不再是仅仅有产权和税收,还有规划设计、政府等多个方面,所以地形测量和地籍测绘要从基本的功能和使用的主要领域进行开展。
2 地形测量和地籍测绘在国土部门的应用
2.1 国土部门的土地开发应用
在进行地形测量和地籍测绘时,测量的数据都是具有专业性和准确性的,所以,地形测量和地籍测绘为国土部门提供了精确的专业的土地数据资料,为土地开发工作中提供了可靠的工作依据,再加上测量的结果都已经进行了共享,很多地形和结构数据都为土地开发和工程进行提供了数据支持。
专业的精准的地形测量和地籍测绘可以为国土资源节约土地和资金,避免了不必要的浪费。所有的土地开发的方案都是根据地形测量和地籍测绘的结果进行设计的,所以地形测量和地籍测绘的结果直接关系到土地的开发成本,根据准确的地形测量和地籍测绘,开发者可以避免预算的失控,建立更为详细的准确的预算,可防止土地的规划不清,导致土地的浪费,可以建立准确的土地资源规划,实现土地资源利益最大化。所以,可靠的地形测量和地籍测绘结果可以为国土部门减少不必要的损失,带来更大的效益。
专业的精准的地形测量和地籍测绘可以保证土地开发工程的质量。一般的土地开发工程都要投入巨大的人力物力和财力,而且开发的时间较长,一旦发生了差错,就会影响整个工程的进度,会给开发者带来巨大的损失。而且,不合理的进行开发,会导致资源的浪费和环境的破坏,所以专业的精准的地形测量和地籍测绘可以科学的进行测量分析,给开发者一个可以避免损失的强大数据支持。土地开发工程的质量很重要,这涉及到人身的安全问题,所以要足够重视。精准的地形测量和地籍测绘让开发者严格的遵守质量要求,按照测量的数据进行开发。最关键的是工程验收,验收工作必须要根据地形测量和地籍测绘的数据进行验收,发现与测量结果不符合的地方,必须重新进行地形测量和地籍测绘。
2.2 国土部门的建设事业应用
地形测量和地籍测绘对于国土部门的建设事业起到了大的作用,体现的是地形测量和地籍测绘的经济应用。第一点,也是极其重要的一点,地形测量和地籍测绘可以服务房地产事业,房地产事业涉及到产权的变更和管理,这需要地形测量和地籍测绘来提供重要的依据。在判别属权问题时,必须经过地形测量和地籍测绘来核实土地的所有权。同时,地形测量和地籍测绘工作可以比较详细的反映土地的实际面积,区域用途,房屋的位置和用途等实际情况,为房地产开发者提供详细的依据。第二点,地形测量和地籍测绘可以服务城乡的建设事业,地形测量和地籍测绘的详细的测量数据可以很好反映城乡的土地和地形情况,为城乡建设提供可靠的依据。第三,地形测量和地籍测绘可以服务于城市基础设施建设和交通道路管理,一个城市的规划和改造的重要依据就是地形测量和地籍测绘工作,城市的基础设施建设必须按照地形测量和地籍测绘的数据进行合理的执行,尤其是交通道路管理,特别依赖地形测量和地籍测绘中的GIS管理系统,这个系统可以对城市的交通进行精准的监测和定位,为城市建设和道路管理提供了方便。最后,地形测量和地籍测绘可以帮助国土部门进行土地使用税的征收,土地使用税是根据使用人的使用面积和使用年限进行征收的,所以地形测量和地籍测绘可以提供详细的土地使用情况,比如使用面积、用途和年限。
3 结论
地形测量和地籍测绘工作对于国土部门有很多应用,尤其是在国土部门建立了地形测量和地籍测绘体系后,地形测量和地籍测绘在国土部门的应用就更加明显,在土地资源开发上,地形测量和地籍测绘为国土部门减少了土地和资金的浪费,提高了土地开发工程的质量,同时也服务于各种基础建设,为各种建设提供的详细的土地测量情况,为国土部门的土地管理提供了详细的依据。
参考文献
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[关键词]PS-RTK 地形测量 应用
[中图分类号] P21 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-4-178-1
1GPS-RTK测量技术的系统构成
GPS-RTK测量技术系统由一个基准站,若干个流动站及通讯系统三部分组成。基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通讯发射设备使用的电源及基准站控制器等部分。
GPS接收机的功能是接收、处理和存储卫星信号。一个GPS-RTK测量技术系统至少需要两台GPS接收机,一台为基准站,一台流动站。GPS-RTK系统中基准站和流动站的GPS接收机通过电台进行通信联系。因此,基准站系统和流动站系统都包括电台部件。如前所述,基准站GPS接收机必须向流动站GPS接收机传输原始数据,流动站GPS接收机才能计算出基准站和流动站之间的基线向量。GPS-RTK测量技术系统中的掌上电脑在功能上很像全站仪系统中的数据采集器。很多时候,GPS-RTK测量技术系统和全站仪系统会使用同样的数据采集器软件作介面。RTK系统中每个流动站只需用到一部掌上电脑。在基准站中,GPS接收机和电台可使用同一或不同电源。无论如何,根据选用电台类型的不同,基准站系统的电源要求可能比流动站系统要高出很多。
2GPS-RTK测量技术在山区地形测量中的具体应用
2.1测区概况
为了很好地掌握GPS-RTK测量技术在山区大比例尺地形图测图中的应用,我们于2013年对凤凰山进行了为期两天的1:500的地形测量。该测区交通便利,有公路、山路;地形复杂,有陡坎、沙场和峡谷;通视条件差并且山坡陡峭、道路崎岖;该区东西约0.2km,南北宽约0.2km。
2.2收集测区资料
进入测区之前要收集测区控制点资料,包括控制点的坐标、等次、中央子线、坐标系统,是常用控制网还是GPS控制网、控制点的点之记、控制点的地形和周围环境是否可作为RTK基准参考站。
2.3设定RTK基准站
在基准站对中整平安置好GPS接收机,连接发射电台、电台天线和电瓶,量取GPS天线高。运行手簿上的Survey Pro软件,设置好点名、长度单位和角度单位,随后设置“Settings”和“Survey”,选择好手簿上的参数,最后进入“Base setup”页面,输入仪器高和该点的坐标,基准站设置便操作完毕。
2.4RTK流动站设置
把发射电台、电台天线、手簿和电池连接好。运行手簿上的“Survey Pro”软件,点击“Create New Job……”键,输入点名:RTK―ROVER,往下选择角度单位和长度单位;点击“Finish”按扭,进入另一个窗口,选择该窗口中的“NEW”点击“Settings”,从而设置参数,设置完毕以后,返回到最初页面,即RTK流动站设置完毕。
2.5图根控制测量
测区XXKm2共布设图根点X点。图根点测设采用目前比较先进的RTK实时定位系统进行布设,仪器使用S82接收机进行作业。观测过程中,在不同的观测站上,首先对等级点进行检测,检查其坐标及高程精度满足要求后才开始新的作业。在局部隐蔽或建筑密集区,则采用图根辐射的方法进行图根点加密。
采用GPS-RTK卫星快速定位方法测设图根点时,每点至少有1个以上的通视方向;联测了3个以上等级控制点作为校正点,并至少对一个以上的控制点用RTK测量的三维坐标与已知值进行比较,平面较差在5cm以内,高程较差在7cm以内时,才进行RTK图根测量。测量中流动站与基准站间的距离均未超过5Km,流动站的测量范围均在校正点控制的范围内。
观测前直接在仪器上设置各类参数,所采集的数据自动记录,观测数据等一系列的改正及坐标计算均由仪器自动完成,作业结束后传输坐标到计算机内。
图根辐射点的布设、观测及计算:本测区采用全野外数字化测图,图根辐射点在施测过程中,根据实地测图的需要进行布设,其观测数据等一系列的参数设置、改正及坐标计算均由仪器自动完成,然后通讯到计算机内。
2.6数据的采集
关键词:地形测量;测绘技术;现代自动化
地形测量是地形图测绘作业,对地球表面地物、地貌、地形在进行投影和高程测定,并按照一定比例进行缩小,用注记和符号的方式绘制成地形图的工作。随着现代化程度的提高,传统的测绘技术已经不能满足现代化地形测绘,因此催生了现代自动化测绘技术。笔者根据多年的地形测量经验,分析地形测量与现代自动化才会技术的关系,探讨地形测量中的现代自动化测绘技术和发展前景。
一 地形测量与现代自动化测绘技术的关系
首先,改变了地形测绘方式,现代自动化测绘技术使测绘更简单。传统地形测量方法需通过大量的人力和测量工具根据实际的地形进行测量,财力和物力的成本花费过高,且人工测绘的地形图不够精确,工作也非常繁琐。而随着现代自动化测绘技术的发展,逐渐替代了传统的测绘技术。现代自动化测绘技术利用先进测绘仪器,测绘人员不用进入实地测绘,而是利用测绘仪和遥感系统,通过计算机运算实现测绘。同时,现代自动化测绘技术可自动生成地形图,避免了人工绘制地形图的弊端。可以说,现代自动化测绘技术在地形测量中的应用,改变了地形测绘的方式,使现代地形测绘变得更为简单。
其次,精确了地形测绘数据。地形测绘的目的是为城市规划、制定战略提供较为精确的数据信息,为国家提供可靠的地理资料。因此,地形测绘对于数据的精确度要求非常高。而传统的测绘技术测量出的数据精确度较差,给国家的规划造成了很大的影响。现代自动化测绘技术通过精密仪器和智能绘图,提高了测绘数据的可靠性和精确度。如“百度”和“谷歌”所用的地图,就是利用卫星进行拍摄获得的高清卫星地图,网民通过网上搜索能够非常直观的了解地形。同时,智能绘图降低了人力消耗,提高精确度,防止由于人工因素出现地图错误信息。因此,现代自动化测绘技术使得地形测绘数据更加精确和可靠。
第三,提高了地形测绘的安全性。传统的人工地形测绘,要求测绘人员进入较为危险的实地进行测量。例如,山地的地形较为陡峭,测绘人员在测绘时安全得不到保障。洼地的环境较为恶劣,攻击性生物给测绘人员造成一定的安全危险。总之,传统测绘方法对于测绘人员存在较大的安全隐患。而现代自动化测绘技术既可降低测绘人员的工作压力,又可保证测绘人员的人身安全。现代自动化测绘技术通过测绘仪器进行卫星测量,测绘人员不必进入较危险的地带进行测绘,只需通过操作仪器即可进行测绘,提高了测绘的效率和人员的安全性。
二 地形测量中的现代自动化测绘技术
现代自动化测绘技术有固定的测量套路:采集—处理—传输—显示。随着我国网络技术的发展,测量仪器逐渐变得智能化,测绘技术也发生了重大的改变。现代自动化测绘技术主要有:全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、遥感系统(RS)。
首先,全球定位系统(GPS)。这种技术始于70年代美国军方研发,随着二十多年的发展,全球定位系统已日趋成熟,正在被各大领域广泛应用。GPS主要由三部分构成:控制地面、检测和控制空间。利用24颗卫星进行工作,接收定位系统的数据信号。GPS为全球定位系统,不仅可对陆地地形进行测量,还可测量海洋地形,为海上作业提供了方便。
全球定位系统技术相对于传统的地形测量,它具有抗干扰、多功能、测量时间较短、易于操作、精确度高、高强度的保密性等特点,尤其能进行全天、全气候、全方位的测量,现今的定位精确单位用厘米计算。在具体的地形测量过程中,不必同时测站,需保证开阔的上空,为GPS接收提供保证。
其次,地理信息系统(GIS)。这种技术是通过计算机技术,储存和记录相关地理信息,建立系统化数据库。通过转化地理要素,计算出相关数据,然后进行数字分析和处理。地形测量人员根据需求,利用GIS快速获取数据,通过数字、图形的方式显示结果。现今的GIS技术设计数字地图,通过数据采集、扫描地图和摄影,收集到所需的地理信息,自动、完整的生成数字地图。通过结合地球表面空间的地理位置和特征,将结果用计算机显示,帮助人们能直观的了解地形结构,提高了测绘的效率和质量。
第三,遥感系统(RS)。遥感技术改变了传统的纸质绘制地图方式,通过遥感影像显示地形数据,人们通过网络即可获得地形影像资料,遥感技术对我国城市规划、测绘发展起了非常大的促进作用。我国的遥感技术在国外经验的基础上,开发出了的4D产品。遥感系统是通过雷达卫星传输数据和信息处理,对地面进行立体摄影获得三维信息,并且这种技术不受气候环境的影响。现今的遥感技术主要有:声学遥感、电磁波遥感和物理层遥感。
三 地形测量采用现代自动化测绘技术的发展前景
随着全球进入信息时代,网络技术和测量仪器智能化发展,现代自动化测绘技术已逐渐向实时、数字、网络的方向发展。开发信息数据库,利用可视化三维技术,使现代自动化测绘技术全面应用于地形测量。
首先,进一步发展3S技术。3S技术虽已日趋成熟,但是仍存在一些问题,这就需要专业人员更层次的研究,对技术进行不断更新和改进,提高测绘数据的可靠性和准确度,使现代自动化测绘技术能进一步在地形测量中发展。
其次,开发测绘软件,更新数据库。测绘软件的开发,能进一步促进测绘工作的高效,保证系统的灵活性和功能性,使测绘软件更好的作用于地形测绘;传统的数据库已经不能适应现代所需的地形数据,因此,必须对数据库的信息进行更新,将测绘的数据进行转变,录入自动化数据库,实现数据查询和资源共享,促进全球信息数据的动态管理,提高数据管理的标准,保证数据的科学。同时,完善传输方式,使传输更为多样化。
第三,人工智能化,在地形测量中应用专家系统。随着测绘技术的发展,测绘所涉及的学科非常之多,实现人工智能化成为可能,专家系统在地形测量中具有广泛的发展前景。专家系统通过专业知识进行人脑思维的模拟和设计,使图形处理和数据管理更为智能化,提高了测绘人员的工作效率。
四 结语
总而言之,现代自动化测绘技术在地形测量中的应用,改变了传统地形测绘方式,使地形测绘数据更加精确,提高了地形测绘的安全性。3S技术的应用为我国城市规划、地理信息需求和各行各业的发展,提拱了准确、实时、高效的数据信息。因此,我国必须进一步发展现代自动化测绘技术,提高测绘人员的工作效率,使数据信息更加安全、可靠。
参考文献
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关键词:地形测量测绘技术自动化应用
Abstract: Based on topography and topographic mapping of some related concepts, discusses several current widespread use of topographic mapping automation technology, explain in detail the total station surveying and mapping technology, GPS global positioning system, geographic information system GIS and RS remote sensing technology,3D laser scanning technology, analyzes their characteristics and advantages.
Key words: topographic survey; topographic surveying; surveying and mapping technology; automation; application
中图分类号:P217文献标识码:A文章编号:
随着信息产业的不断进步与发展,我国传统的地形测绘技术也进行了很大的改革,相应的数字自动化技术开始广泛应用于测绘领域,特别是水下测量,隧道的施工,航空航天等领域,使测量更加精密准确,为我国经济建设项目的建设施工提供了更准确的参考。也为我国的航空航天、水下开发、及矿产开发等做出了巨大的贡献。
一、相关的概念理解
地形测量是通过一定的测绘手段来测量地区间的实际道路距离,同时缩小制成不同比例的地图,以供城市建设、矿区及各种工程所参考,能够有效满足矿山开采的设计和城镇规划的需要。而地形测量学是研究怎样测绘这些地形图,及研究相关的测绘方面的理论和方法,及其具体应用的技术学科。
具体的地形测绘是通过研究地球上局部表面的形状和面积大小,通过相应的理论和技术将这些研究测绘成一定的地形团。用特殊的符号标识地表范围上的高低起伏的形态还有相关的建筑物,经过专门的数据处理,按照一定的比例缩小其实际的高程,描绘在图纸上,成为与地表建筑相类似的平面地形图,从而为国家的重要经济建设项目提供宝贵的参考资料。
二、相关的地形测绘技术
我国的地形测量从以前传统的靠尺量目测,到依靠电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪等仪器测量再到现在的电子数控技术的应用,测绘技术经过了几代变革,朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展,有效解决了传统测量误差大,测绘人员工作繁琐、负担大的难题。使测绘更加简便,测绘的精准度更为精确,图形属性的信息也更为丰富,图形的编辑也更加便捷。
目前我国应用最多的测绘技术主要有以下几种:
全站仪测绘技术
全站仪测绘技术是利用全站仪这一多功能测量仪来进行具体地形测绘的。这种全站仪属于一种自动化的测量计算系统,一般是由电子测角、电子实际测距、在通过电子计算和自动数据存储等几个具体的部分构成,属于一种三维坐标式的测量系统。此种仪器的测量,测量结果可以自动显示。切实的实现了测量与处理过程的一体化。
全站仪主要由两个部分组成:一是主要用来专门采集数据的设备,主要有电子测绘角系统、电子测距系统、数据存储系统和自动化的补偿设备。二是主要用来控制上述功能能顺利实现的控制机,主要有微处理机用来处理组织计算和产生指令。还包括那些与测量数据相连接的一些外转设备。
此种测量的误差主要是来源于仪器的定向误差、还有立杆不直所产生的,但是这些是完全可以通过在应用的时候多加注意来调节的,一般来说立杆时的倾斜角度小于3度,能够使误差调到最小的程度。仪表的定向误差也可以通过人为调整和改良机器来改善,所以只要我们严格注意全站仪的使用事项,注意对仪器的保养,就能够来控制这种误差。
GPS技术
GPS全球定位系统,研制于上世纪的70年代,到1994年美国全面建成卫星导航定位的系统,历时20年。这种定位系统是利用导航卫星来进行具体的测时测距。能够对海、陆、空实行全方位的三维定位导航。与常规的地面测量相比,具有高精度、功能多、保密性强还有抗干扰能力好的特点,能够实行全天候、全球全面覆盖的观测,观测时间短,相对的操作简便易行,在现在的观测中是应用最为广泛的一种观测测绘手段。特别是GPS RTK技术定位的精准度可以精确到厘米,此技术在水上定位中发挥了其它定位手段不能比拟的优势,其测绘的测程不受通视条件等的限制和影响,被水上测绘广泛应用。
GPS技术的应用给地形测绘工作带来了很大便利,是测绘史上的伟大变革,其测绘时的点、线、数量和形状这些情况也为地籍的测量工作带来了很深远的影响。能使地籍中点的测量更为精准,避免了很多不必要的麻烦。
GIS技术
GIS地理信息系统是另一种应用广泛的自动化的综合高新技术,这种系统融测量学、地理学、计算机科学及几何学等具体的学科为一体,利用先进的计算机数据库来进行相关的数据处理,能够把这些地球表面的空间事物的特征和具体的地理位置巧妙结合在一起,还能够通过计算机成像,把这些清晰直观的显示出来。
对比于以往的测绘手段,GIS有四个基本特点:一信息资源丰富;二统计数字化、标准化;三属于多维结构;四以公共的地理定位为基础。GIS地理信息系统采用先进技术对空间地理的信息进行处理,对相关数据进行精准采集,并且对这些信息和数据统一进行管理、处理并进行相应的分析和管理,这些都是采用最先进的数据库,和最先进的多媒体技术应用处理的,GIS技术在现代自动化测绘技术中起着重要的支撑作用。并且目前GIS系统越来越向着数据的标准化和多维化及系统的智能化、集成化还有应用的社会化方向发展。
4. RS技术
遥感RS技术是一种全新的自动化技术,包括航空航天和陆地卫星及摄影测量等技术。这种技术与研究目标没有直接的接触,而是要感知被测目标的电磁波的反射、辐射或发射的辐射这些基本特征信息,然后再通过专门的传输和处理,从这些大量的数据信息中提取出人们有用和感兴趣的相关信息资源。目前遥感RS技术依照其不同的波谱性质可以分为三种:声学遥感技术、物理场遥感技术和电磁波遥感技术。并且这种技术已经从可见光的领域发展到红外线和微波。从先前的单波段逐步发展为多角度、多波段和多极化、多时相的方面。从先前的静态分析到现在的动态监测,从先前的空间维发展到现在的时空维,技术手段不断完善,自动化程度也越来越强,应用的范围也越来越广泛。
5.地面三维激光扫描
三维激光扫描应用于上世纪90年代,是继传统的GPS技术后的又一次技术革命,同以上的测量方法相比,具有全数字化、高精度和测量方式灵活等特点,可以通过无接触,精确快速的完成对危险复杂地形的精细测量。目前这种三维激光扫描主要应用于变形监测、三维立体建模和地形测绘等方面。在地形测绘的应用上,三维激光扫描主要的作业流程是通过进行外业数据采集对采集的数据进行点云数据配准,提取有用的地物特征。获得相关的地貌数据,生成等高线,进行地形图的编辑。整个过程不需要与实物有直接的接触,可以特别方便地对于峡谷、陡崖等这些危险地形进行精细测绘。
综上所述,在信息化技术逐步发展的今天,全站仪及3S测绘自动化的广泛应用,特别是三维激光扫描技术的应用,使地形测量及测绘工作更加的简便,为测绘工作者切实减负,使其工作越来越轻松,同时测绘的准确率越来越高,图像更加直观化,在目前的航空航天、地形勘测、海底探测中发挥着积极的作用。以后我们应该对其进行不断改进,使其能更好的为我国的经济建设服务。
参考文献
【关键词】地形测量;高职;课程改革;一体化教
P217-4;G712
一、引言
地形测量课程是工程测量技术专业的一门专业核心基础课,学生对测量的认识也是由本课程开始的。其目的在于使学生认识测量的本质、原理和方法、测量仪器的操作。为控制测量、数字测图和工程测量等后继专业课的学习,打下牢固基础。地形测量课程改革应遵循职业教育的特点和规律,通过改革实现地形测量课程在培养学生的地形测量基本技能、专业基本素养等方面发挥应有的作用,同时地形测量教学应该面对社会发展和各项经济建设的需要能够为本专业的人才培养发挥重要的作用。本文研究工程测量技术专业地形测量课程对应的典型工作任务,并对其职业能力进行归纳、分析;设定课程教学内容、实践项目,达到理论实践一体化教学的目的。
二、《地形测量》理论实践一体化教学的建设
(一)建设思路
1.理论教学设计思路
根据高职院校人才培养目标的分析,理论教学内容的选取以“必需、够用、工学结合、体现技术发展的前沿性”为原则。就是要求学生掌握岗位所必需的专业知识,够用为度,能够将“生产”和“学习”有机结合在一起,同时也要体现测绘技术的新发展、新知识。根据学生就业情况进行岗位分析,本课程需要学生具有以下几方面核心技能:①基本测量仪器和方法的使用;②图根导线测量的外业、内业;③测量数据的误差分析与处理;④地形图的绘制;⑤地形图的应用。
2.实践教学设计思路
高职人才培养的目标是技能型人才,应当更重视实践教学体系的建设。坚持做到“服务为宗旨,就业为导向,走产学研结合的发展道路”。将实践教学体系分为单项技能训练、综合课程实训、仿真性综合实训。
(二)建设主要内容
1.教材改革
教材的选取应体现以下特点:①体现高职的教学特点,在内容安排上理论与实践相结合,理论教学以“必须、够用”为度,注重测绘基本技能的训练;②增加测绘学科发展趋势、新仪器及新方法介绍;③每个项目章节附有针对性的练习题。为了突出实践技能的培养,还应选用与主教材配套的实训教材,该教材能详细列出每个项目的实训目的、实训仪器设备、实训方法、实训步骤、实训要求等,并配有专门的实训记录表及成果整理表,此外,还针对实训中学生容易出现的问题留有思考题,力求使实训项目与真实的生产项目相一致,有助于学生在校实训与社会岗位要求的紧密结合。对于以上教材的选取要求,在教学中可以试着自编教学讲义,做到因材施教。
2.课程内容改革
在广泛调研、企业专家深度参与以及毕业生献计献策的基础上选取的以项目任务为导向、侧重技能培训、兼顾知识的连续性和职业素质养成的课程内容体系,保证课程内容选取的针对性和适用性。内容选取的原则是:①以地形测量的工作过程为主线安排课程内容“体现真实的测量工作流程”;②以地形测量典型工程项目为载体设计课程内容。引入工程案例,内容来源于真实的项目,引人测量规范、技术标准;③课程内容适度拓展,重视学生可持续发展能力的培养,为学生的终身学习着想。以上内容的选取原则,体现了学习过程情境化,工作任务项目化。
3.教学模式改革
以往的 《地形测量》教学先理论、后实验、再实践。从时间上讲,这种方法衔接不好,往往是学生的理论知识已经忘记差不多了,再去实验或实习,效率不高,另外,有些内容
单纯在理论课上讲针对性不强,如水平角测量,如果把这部分内容和导线测量实践练习起来,则针对性很强,做到有的放矢,学习目的明确。再如,关于中误差的理解,可以让同学们在实践中测一个角度十几个测回或几十个测回,根据数据去计算,去理解,这样效果会比传统教学好很多。
4.测试和考核机制改革
科学的测试和考核机制是评估教学质量的重要砝码。在平时测试中,多出一些个性化的试题,杜绝抄袭现象,在考核中,要改变考核模式,试题多出一些理论和实践结合的内容,适当增加实践内容的权重。此外,科学的测试和考核机制也是评估课程改革的重要标尺。
(三)建设中预计突破的难点
1.测绘项目的选取:如何更合理的选取测绘项目作为工程测量技术专业《地形测量》教学的主导,需要通过与企业、与毕业生的深入交流,课程团队结合多年的工作经验和教学经验,遵循“校企合作”和“工学结合”的原则,归纳出具有代表性、通用性较强的测绘项目。
2.知识点与项目的对接问题:限于课堂的学时数,项目不可能选的太多,但是这些项目中必须涵盖重要的基本概念、基本理论与基本方法,如大比例尺测图项目包含坐标正算,坐标反算、水平角观测、竖直角观测、水准测量等重要内容。如果选择几个测绘项目,还会出现测绘项目涵盖相同内容的情况,因此要组织好项目与知识点对接的问题,既要做到项目全面包含知识点,又要做到相同知识的适度重复,起到强化训练的作用。
3.成效的评估:成效评估有两项内容,其一是考评学生的成绩,可以采用绝对标准、相对标准和客观标准;其二是等效性评估,即评定一体化教学与理论和实验的关系,传统的教学中,理论教学 + 实验教学 = 《地形测量》教学,等效性评估是重新审定三者的关系,理想的评估结果是:一体化教学 > 理论教学 + 实验教学。
三、结束语
《地形测量》课程改革是基于项目的理论与实践一体化教学模式,首先,在教学组织上,让学生在《地形测量》课程学习中站在主动位置学习,锻炼学生综合能力,提高学生动手能力,老师由始至终起着引导和辅助的作用。其次,在教学内容上,将理论和实践进行倒置,在既定的测绘项目之下,由实践引出理论,实践为主体,充分体现高职学生对于理论学习的“必需”和“够用”的原则; 最后,在教学形式上模糊了 “理论”与 “实践”,即实践和理论是一体的,有利于综合能力的培养,全面提高学生的专业素质能力。
参考文献:
[1]刘攀,王倩. 浅谈测绘工程专业《地形测量》精品课程的建设―以高职高专教学为例[J]. 矿山测量, 2012.
[2]刘艳,武广臣,李丽. 以项目为基础的高职《测量学》一体化教学改革[J]. 测绘科学, 2012.