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摘要:随着科技的发展,数字化测绘技术得到了广泛的应用。本文重点介绍了数字化测绘技术的特点,并结合工作实际对现代数字化测绘技术在现代实际工作中的应用进行探讨。
关键词:测绘技术;测绘发展
Abstract: with the development of science and technology, digital mapping technology has been widely used. This paper introduces the characteristics of digital mapping technology, and connecting with the work practice of modern digital mapping technology in the modern in the practical work application are discussed.
Key words: surveying and mapping technology; Surveying and mapping development
中图分类号: P2文献标识码:A文章编号:
工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用,是综合性的应用测绘科学与技术,要求计算理论严密,测量方法严密。工程测量学科是一门应用学科,它是直接为国民经济建设服务,紧密与生产实践相结合的学科,随着科技的飞速发展,特别是电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用,以及测绘科技本身的进步,为工程测量技术进步提供新的方法和手段,有力地推动和促进工程测绘事业的进步与发展,使工程测量的技术面貌发生了深刻的变化,并取得很大的成就。
一现代数字化测绘技术在工程测量的发展
现代测绘技术及测绘仪器向数字化、电子化、自动化方向发展.打破了传统的手工测绘理念, 形成目前较好的一套数字化测绘解决方案。大比例尺地形图、工程图测绘是工程测量的基础內容与任务。常规成图需要经过艰苦的野外数据采集、室内数据处理与绘图加以完善,其成图周期长,已无法适应于日新月异的现代化工程建设需求。而现代科技的飞速发展,全站仪、电子经纬仪以及GEOSTAR、GEOMAP等软件的出现,是工程测绘完成了由传统成图方法向数字化测绘的革新。通过野外数据采集设备、微机与数控绘图仪的连接,即构成了由数据采集、处理直至图形编辑与绘图的自动化测图系统。目前,数字化测绘技术已普遍应用于城市大比例尺基本图、地形图、地籍图等各类型图件的绘制工作。纸图、软盘及其它数据存储载体的使用为专项数据库与基础地理信息系统的建设夯实了基础。目前投入使用且反响较好的数字化测图技术包括以下几类:
(1)在野外数据采集中采用RTK GIS与全站仪,编码、绘制草图,将测量数据存储至设备内存。内业数据处理时可通过配套仪器、软件读取内存数据,结合外业草图即可完成数据处理与图形编辑工作;同时,经外业采集数据所绘制的地形图还可完成与GIS系统的交互。
(2)将全站仪与便携机(电子平板)相搭配,采集数据可无需编码,直接进入电子平板绘图,并可现场修改编辑,以电子平板测绘取代常规测图板更为直观,也易于修改。或者由跑尺人员操作便携机,可实时显示信号转换后的测点观测数据,图形编辑与成图质量能够得到更有力的保障。应注意的是,在数字化测绘作业模式选择方面,目前普遍提倡的内外业一体化作业方法,即通过电子平板(便携机)完成野外碎部点展绘成图作业仍存在有一定的局限性。包括电子平板与全站仪联机是否顺畅,测图测程较远对于电子平板绘图员的技术要求等,都对复杂地形下电子平板的绘图效率提出了新的考验。而目前市场推出的遥控电子平板,尽管能使绘图员随棱镜现场绘图,但在野外作业速度、设备投资显然得不偿失,野外作业时间也被大大延长。因此,多数情况下特别是复杂地区的测绘工作,仍应采用电子手簿加草图方法的作业方法。从现阶段工程测量单位的数字化测绘技术应用来看,测绘数据规格、标准与GIS要求的差异仍是数据化测绘技术推广应用的主要障碍,因此,要尽快制定出一套完整的标准化数据格式,
使测绘数据兼顾到地形图、专业图测绘需求与GIS数据交换的可行性,更好地促进数字化测绘技术的发展。
二现代数字化测绘技术的特点及应用
1 测图的基本原则
一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素,其中点是最基本的图形要素。一句话,测量的基本工作是测定点位坐标在准确测定点位的基础之上,一组有序的点可连成线,而线可以连成面,最后再借助一些特殊符号、注记来表示。如独立地物可以由定位点及其符号表示,线状地物由各种线划,符号或注记表示,等高线由高程值表达其意义。
2 传统测图方法存在的弊端
工作模式,传统测图模式是用仪器(经纬仪、水准仪和平板仪)测得点的平面坐标、高程,或者测量水平角、竖直角及距离来确定点位,然后绘图员通过手工计算(或口算)得出三维坐标,按坐标(或角度与距离)将点展绘到图纸上。跑尺再根据实际地形向绘图员报告测的是什么点(如房角点),这个(房角)点应该与哪个(房角)点连接等等,绘图员则当场依据展绘的点位关系用图式符号将地物(房屋)描绘出来。这样不仅大大增加了野外作业时间,也增加内业编辑工作量。而且操作过程中出错率的多少也在所难免。
测图精度,图解测图方法.其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差:测定地物点的视距误差和方向误差:地形图上地物点的刺点误差等影响.实际的图上误差可达±0.47㎜,经纬仪视距法测定地形点高程时,即使在较平坦地区(0o 一6 o)视距为150米.地形点高程测定误差也达到±0.06米而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增。虽然普及了红外测距仪和电子速测仪,测距和测角的精度也得到大大提高,但是沿用白纸测图的方法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高。也就是说无论怎样提高测距和测角的精度,图解地形图的精度变化不大,浪费了应有的精度,这就是白纸测图致命的弱点。
3 数字化测绘技术的特点
数字化测图技术实质是一种全解析、机助成图的方法、与传统测图技术相比,具有显而易见的优势和广阔的发展前景,是地形测绘发展的技术前沿,数字地形图最好地(无损地)新,精度提高的高体现了外业测量的高精度,也就是最好地体现了仪器发展更科技进步的价值,它不仅适应当今科技发展的需要,也适应了现代社会科学管理的需要, 如工程测量、地籍测量、管网测量、房产测量等等,既保证了高精度.又提供了数字化信息,可以满足建立各专业管理信息系统的需要。
三 现代测绘技术在煤矿测量中的应用
数字化测绘技术利用网络RTK技术,只需一台接收机,便可在一秒之内测出一个碎部点点位,使测图的效率提高数十倍。但网络RTK技术需要用户给服务中心提供密码,实行有偿服务。在未来几年内,应用精密单点定位技术,将使井田区域地形图的测绘更加便利。用GPS相对定位技术建立矿区控制网,在我国已有数年实践。这种建立矿区控制网的方法与经典测量技术相比,不仅效率高,而且大大降低了成本。用GPS相对定位技术,不仅可提高工作效率,而且也为日后的井筒间的贯通测量和井下施工测量提供了坚实的地面技术保障。确保贯通和巷道施工的安全。采用连续运行的GPS接收机及网络通信技术,可连续监测煤矿沉陷区的地表移动情况,实现实时连续的监测。不过此项技术用于煤矿,成本偏高。
四现代化数字测绘技术GPS发展
GPS的应用已十分广泛,而且越来越广泛,差不多涉及到国民经济的各个领域,尤其是近几年来其向消费市场的发展的强劲势头,以GPS为代表的卫星导航应用产品,由于它能很容易地提供位置、速度和时间信息,所以很快成为现代信息社会的重要信息来源,成为信息时代的国家基础设施之一,由于它功能强大、使用方便、价格合适,所以能很好地与其他系统结合,形成大量的新应用、新产品,迅速地进入我们日常工作、学习、生活和娱乐中。
1 民用领域
在定位导航方面,GPS使用对象主要是汽车、船舶、飞机等运动物体。此外,对于警察、消防及医疗等部门的紧急救援、追踪目标和个人旅游及野外探险的导引等,GPS都具有得天独厚的优势。
2 军事领域
在军事领域,GPS也已从当初的为军舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全天候、连续实时、高精度的定位导航,扩展到成为目前精确制导武器复合制导的一种重要技术手段。其工作原理是利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号来修正导弹的飞行路线,提高制导精度。
3 GPS在中国的发展现状
拥有自主权的第一代卫星导航定位系统“北斗一号”的研发成功,
无疑是我国在GPS应用方面取得重大成就的标志。这个由3颗分别于2000年10月31日和12月21日、2003年5月25日发射升空的“北斗一号”卫星组成的导航定位系统,其在各领域的广泛运用,对我国的国防和经济建设具有重大意义。从发展趋势看,主要有两种:一是以车载导航为核心的移动目标监控、管理与服务系统;在GPS应用领域中,车辆应用所占的比例较大。最初GPS车辆应用一般分为车辆跟踪、车辆导航两大系统。但当推出将车辆导航与跟踪集于一体的车辆信息系统后,它就成了发展的方向。
以车辆防盗为例,一般分为静态车辆防盗与动态车辆追踪两种。前者是指车主离开汽车,停泊的车辆遭遇偷盗、毁坏、移动时,车辆通过自身的监控系统向GPS监控中心发出警报,并自动与车主手机联系、电话报警等。后者则可对行使中的被盗车辆进行定位跟踪、车况监听、车迹记录,甚至控制车辆断电、断油等。二是面对个人消费者的终端GPS产品等。芯片的小型化技术、生产成本的降低、体积与耗电量的减小等有利因素,使GPS产品走下神坛、深入到人们的日常生活中。目前面向个人消费者的产品主要有车载自主导航系统、移动监控终端以及消费类,电子产品。移動监控终端是移动目标监控系统的关键部分。有用于集装箱等货物、车辆的跟踪等领域的隐蔽式安装产品,也有多功能的综合车载平台。但随着产品成本的降低与体积微型化,市场上已出现供儿童、老人、2005病人甚至宠物等特殊群体使用的手表类、寻人仪、儿童玩具型GPS产品,它们可佩带在身上、嵌入老人的拐棍中、甚至植入体内。
五 结语
在现代测绘技术及仪器逐步向数字化、自动化方向过渡的过程中,传统测绘理念也面临着新的变革,尤其是针对现代测绘技术中存在的部分问题,包括外业数据采集模式的改进、成图标准问题以及图形数据结构与GIS接口问题等,仍需要我们一线测绘工作者继续实践和探索,提出新课题、新要求,才能更好地推动工程测量事业的发展。
参考文献:
[1]廖立新,对数字化测绘技术在地质勘查中的应用探讨[J].广东科技,2009,4.
[2]邹振兴,数字化测绘技术的特点及在工程测量中的应用探讨[J].中国高新技术企业,2008.
[3]胡云,数字化测绘在地质勘查中的应用[J].应用科学,2010,14.
[4]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.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词:测绘技术;测绘发展
Abstract: with the development of science and technology, digital mapping technology has been widely used. This paper introduces the characteristics of digital mapping technology, and connecting with the work practice of modern digital mapping technology in the modern in the practical work application are discussed.
Key words: surveying and mapping technology; Surveying and mapping development
中图分类号: P2文献标识码:A文章编号:
工程测量是测绘科学与技术在国民经济和国防建设中的直接应用,是综合性的应用测绘科学与技术,要求计算理论严密,测量方法严密。工程测量学科是一门应用学科,它是直接为国民经济建设服务,紧密与生产实践相结合的学科,随着科技的飞速发展,特别是电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用,以及测绘科技本身的进步,为工程测量技术进步提供新的方法和手段,有力地推动和促进工程测绘事业的进步与发展,使工程测量的技术面貌发生了深刻的变化,并取得很大的成就。
一现代数字化测绘技术在工程测量的发展
现代测绘技术及测绘仪器向数字化、电子化、自动化方向发展.打破了传统的手工测绘理念, 形成目前较好的一套数字化测绘解决方案。大比例尺地形图、工程图测绘是工程测量的基础內容与任务。常规成图需要经过艰苦的野外数据采集、室内数据处理与绘图加以完善,其成图周期长,已无法适应于日新月异的现代化工程建设需求。而现代科技的飞速发展,全站仪、电子经纬仪以及GEOSTAR、GEOMAP等软件的出现,是工程测绘完成了由传统成图方法向数字化测绘的革新。通过野外数据采集设备、微机与数控绘图仪的连接,即构成了由数据采集、处理直至图形编辑与绘图的自动化测图系统。目前,数字化测绘技术已普遍应用于城市大比例尺基本图、地形图、地籍图等各类型图件的绘制工作。纸图、软盘及其它数据存储载体的使用为专项数据库与基础地理信息系统的建设夯实了基础。目前投入使用且反响较好的数字化测图技术包括以下几类:
(1)在野外数据采集中采用RTK GIS与全站仪,编码、绘制草图,将测量数据存储至设备内存。内业数据处理时可通过配套仪器、软件读取内存数据,结合外业草图即可完成数据处理与图形编辑工作;同时,经外业采集数据所绘制的地形图还可完成与GIS系统的交互。
(2)将全站仪与便携机(电子平板)相搭配,采集数据可无需编码,直接进入电子平板绘图,并可现场修改编辑,以电子平板测绘取代常规测图板更为直观,也易于修改。或者由跑尺人员操作便携机,可实时显示信号转换后的测点观测数据,图形编辑与成图质量能够得到更有力的保障。应注意的是,在数字化测绘作业模式选择方面,目前普遍提倡的内外业一体化作业方法,即通过电子平板(便携机)完成野外碎部点展绘成图作业仍存在有一定的局限性。包括电子平板与全站仪联机是否顺畅,测图测程较远对于电子平板绘图员的技术要求等,都对复杂地形下电子平板的绘图效率提出了新的考验。而目前市场推出的遥控电子平板,尽管能使绘图员随棱镜现场绘图,但在野外作业速度、设备投资显然得不偿失,野外作业时间也被大大延长。因此,多数情况下特别是复杂地区的测绘工作,仍应采用电子手簿加草图方法的作业方法。从现阶段工程测量单位的数字化测绘技术应用来看,测绘数据规格、标准与GIS要求的差异仍是数据化测绘技术推广应用的主要障碍,因此,要尽快制定出一套完整的标准化数据格式,
使测绘数据兼顾到地形图、专业图测绘需求与GIS数据交换的可行性,更好地促进数字化测绘技术的发展。
二现代数字化测绘技术的特点及应用
1 测图的基本原则
一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素,其中点是最基本的图形要素。一句话,测量的基本工作是测定点位坐标在准确测定点位的基础之上,一组有序的点可连成线,而线可以连成面,最后再借助一些特殊符号、注记来表示。如独立地物可以由定位点及其符号表示,线状地物由各种线划,符号或注记表示,等高线由高程值表达其意义。
2 传统测图方法存在的弊端
工作模式,传统测图模式是用仪器(经纬仪、水准仪和平板仪)测得点的平面坐标、高程,或者测量水平角、竖直角及距离来确定点位,然后绘图员通过手工计算(或口算)得出三维坐标,按坐标(或角度与距离)将点展绘到图纸上。跑尺再根据实际地形向绘图员报告测的是什么点(如房角点),这个(房角)点应该与哪个(房角)点连接等等,绘图员则当场依据展绘的点位关系用图式符号将地物(房屋)描绘出来。这样不仅大大增加了野外作业时间,也增加内业编辑工作量。而且操作过程中出错率的多少也在所难免。
测图精度,图解测图方法.其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差:测定地物点的视距误差和方向误差:地形图上地物点的刺点误差等影响.实际的图上误差可达±0.47㎜,经纬仪视距法测定地形点高程时,即使在较平坦地区(0o 一6 o)视距为150米.地形点高程测定误差也达到±0.06米而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增。虽然普及了红外测距仪和电子速测仪,测距和测角的精度也得到大大提高,但是沿用白纸测图的方法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高。也就是说无论怎样提高测距和测角的精度,图解地形图的精度变化不大,浪费了应有的精度,这就是白纸测图致命的弱点。
3 数字化测绘技术的特点
数字化测图技术实质是一种全解析、机助成图的方法、与传统测图技术相比,具有显而易见的优势和广阔的发展前景,是地形测绘发展的技术前沿,数字地形图最好地(无损地)新,精度提高的高体现了外业测量的高精度,也就是最好地体现了仪器发展更科技进步的价值,它不仅适应当今科技发展的需要,也适应了现代社会科学管理的需要, 如工程测量、地籍测量、管网测量、房产测量等等,既保证了高精度.又提供了数字化信息,可以满足建立各专业管理信息系统的需要。
三 现代测绘技术在煤矿测量中的应用
数字化测绘技术利用网络RTK技术,只需一台接收机,便可在一秒之内测出一个碎部点点位,使测图的效率提高数十倍。但网络RTK技术需要用户给服务中心提供密码,实行有偿服务。在未来几年内,应用精密单点定位技术,将使井田区域地形图的测绘更加便利。用GPS相对定位技术建立矿区控制网,在我国已有数年实践。这种建立矿区控制网的方法与经典测量技术相比,不仅效率高,而且大大降低了成本。用GPS相对定位技术,不仅可提高工作效率,而且也为日后的井筒间的贯通测量和井下施工测量提供了坚实的地面技术保障。确保贯通和巷道施工的安全。采用连续运行的GPS接收机及网络通信技术,可连续监测煤矿沉陷区的地表移动情况,实现实时连续的监测。不过此项技术用于煤矿,成本偏高。
四现代化数字测绘技术GPS发展
GPS的应用已十分广泛,而且越来越广泛,差不多涉及到国民经济的各个领域,尤其是近几年来其向消费市场的发展的强劲势头,以GPS为代表的卫星导航应用产品,由于它能很容易地提供位置、速度和时间信息,所以很快成为现代信息社会的重要信息来源,成为信息时代的国家基础设施之一,由于它功能强大、使用方便、价格合适,所以能很好地与其他系统结合,形成大量的新应用、新产品,迅速地进入我们日常工作、学习、生活和娱乐中。
1 民用领域
在定位导航方面,GPS使用对象主要是汽车、船舶、飞机等运动物体。此外,对于警察、消防及医疗等部门的紧急救援、追踪目标和个人旅游及野外探险的导引等,GPS都具有得天独厚的优势。
2 军事领域
在军事领域,GPS也已从当初的为军舰、飞机、战车、地面作战人员等提供全天候、连续实时、高精度的定位导航,扩展到成为目前精确制导武器复合制导的一种重要技术手段。其工作原理是利用弹上安装的GPS接收机接收4颗以上导航卫星播发的信号来修正导弹的飞行路线,提高制导精度。
3 GPS在中国的发展现状
拥有自主权的第一代卫星导航定位系统“北斗一号”的研发成功,
无疑是我国在GPS应用方面取得重大成就的标志。这个由3颗分别于2000年10月31日和12月21日、2003年5月25日发射升空的“北斗一号”卫星组成的导航定位系统,其在各领域的广泛运用,对我国的国防和经济建设具有重大意义。从发展趋势看,主要有两种:一是以车载导航为核心的移动目标监控、管理与服务系统;在GPS应用领域中,车辆应用所占的比例较大。最初GPS车辆应用一般分为车辆跟踪、车辆导航两大系统。但当推出将车辆导航与跟踪集于一体的车辆信息系统后,它就成了发展的方向。
以车辆防盗为例,一般分为静态车辆防盗与动态车辆追踪两种。前者是指车主离开汽车,停泊的车辆遭遇偷盗、毁坏、移动时,车辆通过自身的监控系统向GPS监控中心发出警报,并自动与车主手机联系、电话报警等。后者则可对行使中的被盗车辆进行定位跟踪、车况监听、车迹记录,甚至控制车辆断电、断油等。二是面对个人消费者的终端GPS产品等。芯片的小型化技术、生产成本的降低、体积与耗电量的减小等有利因素,使GPS产品走下神坛、深入到人们的日常生活中。目前面向个人消费者的产品主要有车载自主导航系统、移动监控终端以及消费类,电子产品。移動监控终端是移动目标监控系统的关键部分。有用于集装箱等货物、车辆的跟踪等领域的隐蔽式安装产品,也有多功能的综合车载平台。但随着产品成本的降低与体积微型化,市场上已出现供儿童、老人、2005病人甚至宠物等特殊群体使用的手表类、寻人仪、儿童玩具型GPS产品,它们可佩带在身上、嵌入老人的拐棍中、甚至植入体内。
五 结语
在现代测绘技术及仪器逐步向数字化、自动化方向过渡的过程中,传统测绘理念也面临着新的变革,尤其是针对现代测绘技术中存在的部分问题,包括外业数据采集模式的改进、成图标准问题以及图形数据结构与GIS接口问题等,仍需要我们一线测绘工作者继续实践和探索,提出新课题、新要求,才能更好地推动工程测量事业的发展。
参考文献:
[1]廖立新,对数字化测绘技术在地质勘查中的应用探讨[J].广东科技,2009,4.
[2]邹振兴,数字化测绘技术的特点及在工程测量中的应用探讨[J].中国高新技术企业,2008.
[3]胡云,数字化测绘在地质勘查中的应用[J].应用科学,2010,14.
[4]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.
注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。