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摘要:随着计算机技术、微电子技术、激光技术等新技术日益成熟,工程测量技术随着科学技术不断发展的同时也取得了长足进步。此外,随着国家经济水平的提高,对工程测量技术的发展提出了更高要求。
关键词:城市建设工程测量 技术发展
Abstract: with the development of computer technology, microelectronic technology, laser technology and other new technology is increasingly mature, engineering measurement technology with the continuous development of science and technology also obtained great progress. In addition, as national economy level, to project the development of measurement technology has put forward higher requirements.
Key words: City Construction Engineering Technology Development
中图分类号:[TU198+.2]文献标识码: A 文章编号:
城市建设工程勘察测量是工程建设设计、施工和管理过程中进行测量工作的论述、技术和操作过程的总称,是城市建设测量(城市建设测绘)的重要组成部分。城市建设工程测量应用范围很广,包括城建、地质、铁路、陆路交通、水利电力等。
一、工程测量学定义
工程测量学科是一门有着悠久历史的应用学科,它直接为各项工程建设服务,并与生产实践紧密结合,是测绘科学中最活跃的一个分支学科。对工程测量学科的一般定义是:城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、农田水利及道路修建等在勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监测保养等方面的测绘工作,统称工程测量学。为了适应国民经济的发展和社会进步的需求,有必要对工程测量学科进行新的定义。对工程测量学科的新定义是:工程测量学是研究地球空间(地面、地下、水下、空中)中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科,它主要以建筑工程,机器和设备为研究服务对象,工程测量学科的研究服务领域主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分,在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。
二、工程测量技术和发展
2.1先进的地面测量仪器为工程测量的现代化和数字化发展提供了先进科学技术,不但加快了工程测量的自动化进程,同时也打破了传统守旧作业方法,为现代城市工程测量打开了新的局面。在实际应用过程中,地面测量仪器的现代化显示了测量技术的不断提高与进步。例如具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪,除了不需棱镜外,还能完成以往难以攀和到达的测量点的测距任务;传统的基线丈量方式已经被精密测距仪替代,成为细部测量的一种常用工具;电子经纬仪带来了利用光电技术测角的新方式,除了能进行数据自动归算和存储外,还能自动改正仪器轴系统差、消除度盘分划误差和偏心差,可以“人机交互”进行测量数据的全站仪共同成为地面测量技术进步的重要标志。此外,激光水准仪、全自动数字水准仪、记录式精密补偿水准仪、激光准直仪和激光扫描仪等仪器实现了几何水准测量中的自动化、数字化功能,已被广泛用于城市工程测量之中。
2.2地图数字化技术是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程。地图数字化主要有跟踪数字化、扫描数字化两种。跟踪数字化仪主要是将地图图形要素(点、线、面)进行定位跟踪,并测量和记录运动轨迹的坐标值,从而获得矢量式地图数据。扫描数字化仪主要对地图进行连续不断的扫描,先获取二维矩阵的象元要素,再形成栅格数据结构。数字化地图的数据可以人工编码输入,也可以使用程序代替方式输入,在计算机的控制下实现数据的存储、转换、显示和、编辑和纠错。数字化地图的使用使电子地图数据库的建立更为便利,不但缩短了数据处理的时间和绘图,减少了很大的工作量,同时可以保证地图信息提取的高保真度和准确信息,是相当高效率的技术。
2.3 GPS卫星定位系统。GPS卫星定位系统所获得的点位坐标是地心直角坐标系中的三维坐标。是真正的三维测量系统。其测量精度非常高,双频GPS的点差分测量精度可到亚毫米级。自上个世纪80年代以来,GPS定位技术不断发展完善,使测绘定位技术发生了革命性的改变,为工程测量提供了全新的技术手段和方式。高速、高效和高精度的GPS定位技术逐渐代替了以前陈旧地面定位技术,并从导航和测绘功能发展到国民经济建设的其他服务领域,不但在国家大地网、城市控制网、工程控制网等的建立和改造中得到普遍应用,在石油勘探、通信通路贯通测量、地质勘查测量、碎部点的测绘与放样、运载工具实时监控等方面也有广泛的应用。
2.4 RTK(实时动态差分法)是一种新的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要过后进行解算才可以获取厘米级的精度,而RTK载波相位动态实时差分方法,能够在野外实时获取厘米级定位精度的测量数据,是GPS应用的重大里程碑。RTK的出现为工程测量、地形测图及各种测量带来了希望,极大地提高了野外作业效率。在不同的地形地势下,RTK受能见度、气侯季节等因素的影响较小,高质量的RTK只需一次设站就能获得4000m半径的测区数据,且只需一个人操作。此外,RTK本身据有自动化控制系统,不需人工操作也可以实现多种测绘功能,不仅定位精度高,数据也安全可靠。因此,RTK被广泛应用于图根控制测量、地籍、数字化测图及施工放样等各种测量中。
2.5 GIS技术(地理信息系统)是计算机科学、空间科学、测量遥感科学、环境科学等学科为一体的新兴产物,近年来迅速发展,在资源与环境应用领域发挥技术先导的作用。GIS以地理空间为基础,采用地理模型分析方式,实施提供多种空间和动态的地理数据,是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格型数据转换为地理图形数据显示出来,然后对显示数据进行查看,操作和分析。GIS的技术优势除了集地理数据采集存储、管理、分析、三维可视化显示与成果集成于一体,还在于它能对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试,能有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较,便于进行动态预测和管理决策,極大提高工作效率和经济效益,为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。目前,GIS在测绘、农林水、环境监测,城市规划土地管理、区域开发等领域发挥重要的作用。
2.6 RS技术即遥感技术,是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类物体的电磁波信息,并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理,从而对地表各种物体和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。大中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获得数据,它应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了便利的方法。RS技术由于具有大面积的同步观测、数据的综合性和可比性及经济性等优势,得到快速的普及,目前被应用于陆地水资源调查、土地资源调查、地质调查、城市遥感调查、测绘、规划管理等众多调查。
三、工程勘察测量技术的未来趋势
3.1发展维度与范围工程测量的技术革新,从一维渐次向四维发展,在获取手段上,信息的获取从点到面,信息状态从静态到动态,测量处理从后处理到实时处理。现在的测量范围,由于已不再局限于以往的技术和条件,从高空到地面,地下到水下,都可以实现人工乃至遥控式的高精度测量。可以说,工程测量技术在过去的不断革新中实现了飞跃性的发展,并将不断扩展技术维度和范围。
3.2应用技术的不断发展高精度实时动态GPS定位和全新的RTK定位方法,为测量工程带来重大的改变-VIES虛拟参考站。它集新兴计算机网络管理技术、突破性的GPS系统和RTK技术于一体,不需要建立参考站,节省接收机的采购费用,应用效率高,能使同一地区所有测绘工作成为一个有机的整体。在这种技术应用前景下,CPS网络建设和RTK技术将高速发展,为各项大型和精密工程建设提供可靠的测绘技术保障,更出色完成各项工程测量任务。
3.3介质与相关系统在目前的工程测量中,从人眼观测操作转换为机器人自动寻标观测的现象越来越多,这就意味着,测量机器人作为多传感器集成系统在工程测量中运用有很大的发展前景,人工智能的开发应用将会使影像、图形、数据的获取和处理更便捷,因此也扩大测量机器人的应用范围。在各种大型工程建设中,工程测量的发展将与信息系统相结合,如大地测量、工程与水文地质以及土木建筑等学科,共同组成工程测量和建设的庞大应用系统,解决安全监测、工程监控、环境保护等各种问题。
3.4 3S集成技术.。3S(GPS、GIS、RS)技术的结合,在三者结合的情况下,GPS与RS为GIS提供区域信息及空间定位信息,而GIS进行相应的空间分析以便从CPS和RS提供的海量数据中提取有用的数据信息并进行综合集成,使之成为科学的依据。因此,3S集成技术是工程测量功能优化适配的一个综合框架,将为各种工程,尤其是大型工程提供最有效的数据及信息采集、分析处理,是未来工程测量发展中值得关注的综合型技术。
结束语;
我国目前工程测量技术在发展中取得了很大的进步,但在国民经济建设飞速发展和社会需求日益提升的今天,我们仍需大力发展工程测量技术,积极促进技术革新和推广应用,加快工程测量电子化、数字化和自动化发展。伴随新技术的不断进步,现代工程测量将朝着作业一体化、测量及处理自动化、测量和控制手段智能化、高端技术集成一体的趋势发展,我们要掌握工程技术的发展方向,为开创工程测量发展新局面而努力奋斗。
关键词:城市建设工程测量 技术发展
Abstract: with the development of computer technology, microelectronic technology, laser technology and other new technology is increasingly mature, engineering measurement technology with the continuous development of science and technology also obtained great progress. In addition, as national economy level, to project the development of measurement technology has put forward higher requirements.
Key words: City Construction Engineering Technology Development
中图分类号:[TU198+.2]文献标识码: A 文章编号:
城市建设工程勘察测量是工程建设设计、施工和管理过程中进行测量工作的论述、技术和操作过程的总称,是城市建设测量(城市建设测绘)的重要组成部分。城市建设工程测量应用范围很广,包括城建、地质、铁路、陆路交通、水利电力等。
一、工程测量学定义
工程测量学科是一门有着悠久历史的应用学科,它直接为各项工程建设服务,并与生产实践紧密结合,是测绘科学中最活跃的一个分支学科。对工程测量学科的一般定义是:城市建设、大型厂矿建筑、水利枢纽、农田水利及道路修建等在勘测设计、施工放样、竣工验收和工程监测保养等方面的测绘工作,统称工程测量学。为了适应国民经济的发展和社会进步的需求,有必要对工程测量学科进行新的定义。对工程测量学科的新定义是:工程测量学是研究地球空间(地面、地下、水下、空中)中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科,它主要以建筑工程,机器和设备为研究服务对象,工程测量学科的研究服务领域主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分,在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。
二、工程测量技术和发展
2.1先进的地面测量仪器为工程测量的现代化和数字化发展提供了先进科学技术,不但加快了工程测量的自动化进程,同时也打破了传统守旧作业方法,为现代城市工程测量打开了新的局面。在实际应用过程中,地面测量仪器的现代化显示了测量技术的不断提高与进步。例如具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪,除了不需棱镜外,还能完成以往难以攀和到达的测量点的测距任务;传统的基线丈量方式已经被精密测距仪替代,成为细部测量的一种常用工具;电子经纬仪带来了利用光电技术测角的新方式,除了能进行数据自动归算和存储外,还能自动改正仪器轴系统差、消除度盘分划误差和偏心差,可以“人机交互”进行测量数据的全站仪共同成为地面测量技术进步的重要标志。此外,激光水准仪、全自动数字水准仪、记录式精密补偿水准仪、激光准直仪和激光扫描仪等仪器实现了几何水准测量中的自动化、数字化功能,已被广泛用于城市工程测量之中。
2.2地图数字化技术是将地图图形或图像的模拟量转换成离散的数字量的过程。地图数字化主要有跟踪数字化、扫描数字化两种。跟踪数字化仪主要是将地图图形要素(点、线、面)进行定位跟踪,并测量和记录运动轨迹的坐标值,从而获得矢量式地图数据。扫描数字化仪主要对地图进行连续不断的扫描,先获取二维矩阵的象元要素,再形成栅格数据结构。数字化地图的数据可以人工编码输入,也可以使用程序代替方式输入,在计算机的控制下实现数据的存储、转换、显示和、编辑和纠错。数字化地图的使用使电子地图数据库的建立更为便利,不但缩短了数据处理的时间和绘图,减少了很大的工作量,同时可以保证地图信息提取的高保真度和准确信息,是相当高效率的技术。
2.3 GPS卫星定位系统。GPS卫星定位系统所获得的点位坐标是地心直角坐标系中的三维坐标。是真正的三维测量系统。其测量精度非常高,双频GPS的点差分测量精度可到亚毫米级。自上个世纪80年代以来,GPS定位技术不断发展完善,使测绘定位技术发生了革命性的改变,为工程测量提供了全新的技术手段和方式。高速、高效和高精度的GPS定位技术逐渐代替了以前陈旧地面定位技术,并从导航和测绘功能发展到国民经济建设的其他服务领域,不但在国家大地网、城市控制网、工程控制网等的建立和改造中得到普遍应用,在石油勘探、通信通路贯通测量、地质勘查测量、碎部点的测绘与放样、运载工具实时监控等方面也有广泛的应用。
2.4 RTK(实时动态差分法)是一种新的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要过后进行解算才可以获取厘米级的精度,而RTK载波相位动态实时差分方法,能够在野外实时获取厘米级定位精度的测量数据,是GPS应用的重大里程碑。RTK的出现为工程测量、地形测图及各种测量带来了希望,极大地提高了野外作业效率。在不同的地形地势下,RTK受能见度、气侯季节等因素的影响较小,高质量的RTK只需一次设站就能获得4000m半径的测区数据,且只需一个人操作。此外,RTK本身据有自动化控制系统,不需人工操作也可以实现多种测绘功能,不仅定位精度高,数据也安全可靠。因此,RTK被广泛应用于图根控制测量、地籍、数字化测图及施工放样等各种测量中。
2.5 GIS技术(地理信息系统)是计算机科学、空间科学、测量遥感科学、环境科学等学科为一体的新兴产物,近年来迅速发展,在资源与环境应用领域发挥技术先导的作用。GIS以地理空间为基础,采用地理模型分析方式,实施提供多种空间和动态的地理数据,是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将表格型数据转换为地理图形数据显示出来,然后对显示数据进行查看,操作和分析。GIS的技术优势除了集地理数据采集存储、管理、分析、三维可视化显示与成果集成于一体,还在于它能对资源环境管理和实践模式进行快速和重复的分析测试,能有效地对多时期的资源环境状况及生产活动变化进行动态监测和分析比较,便于进行动态预测和管理决策,極大提高工作效率和经济效益,为解决资源环境问题及保障可持续发展提供技术支持。目前,GIS在测绘、农林水、环境监测,城市规划土地管理、区域开发等领域发挥重要的作用。
2.6 RS技术即遥感技术,是指从高空或外层空间接收来自地球表层各类物体的电磁波信息,并通过对这些信息进行扫描、摄影、传输和处理,从而对地表各种物体和现象进行远距离控测和识别的现代综合技术。大中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获得数据,它应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了便利的方法。RS技术由于具有大面积的同步观测、数据的综合性和可比性及经济性等优势,得到快速的普及,目前被应用于陆地水资源调查、土地资源调查、地质调查、城市遥感调查、测绘、规划管理等众多调查。
三、工程勘察测量技术的未来趋势
3.1发展维度与范围工程测量的技术革新,从一维渐次向四维发展,在获取手段上,信息的获取从点到面,信息状态从静态到动态,测量处理从后处理到实时处理。现在的测量范围,由于已不再局限于以往的技术和条件,从高空到地面,地下到水下,都可以实现人工乃至遥控式的高精度测量。可以说,工程测量技术在过去的不断革新中实现了飞跃性的发展,并将不断扩展技术维度和范围。
3.2应用技术的不断发展高精度实时动态GPS定位和全新的RTK定位方法,为测量工程带来重大的改变-VIES虛拟参考站。它集新兴计算机网络管理技术、突破性的GPS系统和RTK技术于一体,不需要建立参考站,节省接收机的采购费用,应用效率高,能使同一地区所有测绘工作成为一个有机的整体。在这种技术应用前景下,CPS网络建设和RTK技术将高速发展,为各项大型和精密工程建设提供可靠的测绘技术保障,更出色完成各项工程测量任务。
3.3介质与相关系统在目前的工程测量中,从人眼观测操作转换为机器人自动寻标观测的现象越来越多,这就意味着,测量机器人作为多传感器集成系统在工程测量中运用有很大的发展前景,人工智能的开发应用将会使影像、图形、数据的获取和处理更便捷,因此也扩大测量机器人的应用范围。在各种大型工程建设中,工程测量的发展将与信息系统相结合,如大地测量、工程与水文地质以及土木建筑等学科,共同组成工程测量和建设的庞大应用系统,解决安全监测、工程监控、环境保护等各种问题。
3.4 3S集成技术.。3S(GPS、GIS、RS)技术的结合,在三者结合的情况下,GPS与RS为GIS提供区域信息及空间定位信息,而GIS进行相应的空间分析以便从CPS和RS提供的海量数据中提取有用的数据信息并进行综合集成,使之成为科学的依据。因此,3S集成技术是工程测量功能优化适配的一个综合框架,将为各种工程,尤其是大型工程提供最有效的数据及信息采集、分析处理,是未来工程测量发展中值得关注的综合型技术。
结束语;
我国目前工程测量技术在发展中取得了很大的进步,但在国民经济建设飞速发展和社会需求日益提升的今天,我们仍需大力发展工程测量技术,积极促进技术革新和推广应用,加快工程测量电子化、数字化和自动化发展。伴随新技术的不断进步,现代工程测量将朝着作业一体化、测量及处理自动化、测量和控制手段智能化、高端技术集成一体的趋势发展,我们要掌握工程技术的发展方向,为开创工程测量发展新局面而努力奋斗。