淺談工程測量中測繪新技術的發(fā)展和應用

■王淑璇 ■湖北國土資源學院，湖北 武漢 430090

工程建設中涉及勘測設計、施工和管理的各種測量理論、方法和技術都可以稱為工程測量。較早工程測量技術主要給建筑、水利、交通、礦山等部門提供服務，基本服務內(nèi)容為測圖而后放樣。隨著測繪技術的發(fā)展，人們的需求越來越多樣化，現(xiàn)代工程測量早已經(jīng)不僅僅服務于工程建設服務，它已經(jīng)開始提供一些延伸的服務內(nèi)容。現(xiàn)在的服務內(nèi)容包括測定工程的靜態(tài)、動態(tài)幾何與物理量，也開始進行分析測量結果，甚至通過數(shù)據(jù)分析預測物體發(fā)展變化的趨勢。

工程測量學科是一門直接服務于國民經(jīng)濟建設和國防建設的應用學科，它是與生產(chǎn)事件聯(lián)系最多，相互之間融合較多的學科，它是伴隨經(jīng)濟社會和國防建設的發(fā)展而發(fā)展。擁有悠久歷史的工程測量一直是測繪學科中最活躍的學科，尤其近20 年，各種先進技術的相互融合，工程測量技術發(fā)展很快。

1 簡述現(xiàn)代測繪新技術的發(fā)展

1.1 全球定位系統(tǒng)(GPS)的發(fā)展

上個世紀70 年代開始，美國著手發(fā)展太空技術，開始研究、部署全球定位系統(tǒng)(navigation satellite timing and ranging/global positionsystem，GPS)，在上個世紀末，導航衛(wèi)星逐漸就位標志著GPS 正式建成完畢。GPS 定位系統(tǒng)可以利用通訊和衛(wèi)星先進技術進行全方位、多層次實時導航與定位、測距與測時。全球定位系統(tǒng)優(yōu)點很多:自動化程度高、精度高和全天候。這些功能和優(yōu)點促使其迅速在工程測量、大地測量、礦產(chǎn)勘察、工程變形監(jiān)測等方面得到廣泛應用，并取得了良好社會效率與經(jīng)濟價值。

1.2 遙感技術(RS)的發(fā)展

20 世紀60 年代，隨著航天技術與電子計算機技術的相互融合而逐漸一門新的應用技術:遙感技術。該技術就是充分利用電磁波原理，利用各種傳感儀器收集遠距離目標所輻射和反射的電磁波信息，通過計算機處理、成像，從而對地面各種景物進行探測和識別。當前遙感技術主要分衛(wèi)星遙感和航空遙感，其中航空遙感已經(jīng)廣泛應用于地形圖測繪，衛(wèi)星遙感影像測圖也取得較好的效果。遙感信息獲取技術已從可見光發(fā)展到紅外、微波:從單波段發(fā)展到多波段、多角度、多極化;從空間維擴展到時空維;從低分辨率發(fā)展到高分辨率甚至超高分辨率。

1.3 地理信息系統(tǒng)(GIS)技術的發(fā)展

地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System 或Geo-Information system，GIS)是20 世紀60 年開始發(fā)展而來，也屬于多種學科相互融合發(fā)展而產(chǎn)生的學科。它的技術特點建立地理模型分析方法、以地理空間為基礎，運行計算分析和處理可以實時提供地理信息。GIS 技術主要利用三維空間坐標來定義空間目標，其主要可以服務于地圖管理、作圖、電網(wǎng)分析以及設備管理等。GIS 技術也能很好的應用于工程測量。CIS 能非常精準的采集到測繪數(shù)據(jù)。CIS 技術的計算演算方面強大的功能可以做到對不同的數(shù)據(jù)進行分級、分類;GI 技術本身就是空間定位測繪技術，其輸出產(chǎn)物更加可視和多樣化。

2 當代工程測繪技術的新特點

(1)測量新技術自動化程度高。新自動化的測繪技術大量融合計算機軟件自動計算、自動識別、自動繪圖、自動調(diào)用各種地形圖符號等技術，可以自動繪出精確、規(guī)范、美觀的數(shù)字地形、地貌圖。

(2)測量新技術更加方便、快捷。成熟起來的3S 技術為可以給工程建設提供方面，尤其是再通視條件比較差的地方，3S 技術的方便性表現(xiàn)的更加突出?，F(xiàn)代測量技術多可以遠程控制和自動化，這些特征都使得現(xiàn)在現(xiàn)代工程測量變得更加便捷。

(3)測量精度更高。新的技術的使用，使得測量的精度提高。數(shù)字測圖技術測距和測高誤差大大降低。PRT 技術對地形圖測量精度也大大提高。GPS 技術可以降低控制網(wǎng)點間的過度，減少了測控點數(shù)據(jù)誤差。

3 測繪新技術在工程測量中的應用

3.1 數(shù)字化測繪技術在工程測量中的應用

一直以來，城市和工程測量多數(shù)涉及大比例尺地形圖和工程圖的測繪。數(shù)字化測繪技術就可以使得大比例尺測圖技術向數(shù)字化、信息化發(fā)展。顧數(shù)字化測繪技術在工程測量中得到廣泛應用。過去的成圖過程是這樣的:進行大量腦力勞動和體力勞動結合野外工作后，還需要在室內(nèi)對這些采集的數(shù)據(jù)進行分析處理，而后進行繪圖工作。周期長，產(chǎn)品單一就是原來出圖的特點，這樣的情況已經(jīng)很滿足當前城市建設和現(xiàn)代化工程建成對速度和質(zhì)量高標準要求。通過電子經(jīng)緯儀、全站儀和GEOMAP 系統(tǒng)把野外數(shù)據(jù)采集的先進設備與微機及數(shù)控繪圖儀三者結合起來形成綜合系統(tǒng)，這個系統(tǒng)可以囊括采集從野外或室內(nèi)數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、編輯圖形和自動繪圖等多個功能。數(shù)字測繪技術研究內(nèi)容主要是自動繪制城市大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件。

3.2 攝影測量技術在工程測繪中的應用

攝影測量技術總是伴隨著高質(zhì)量、高精度的攝影測量儀器出現(xiàn)而發(fā)展，近幾年，攝影測量技術和計算機技術相互融合，加之遙感技術的應用，使得攝影測量技術具備能提供完全的、實時的三維空間信息、不需要接觸物體，減少了外業(yè)工作量、測量高效、高精度，成果品種繁多等特點。這樣以來攝影測量技術越來越廣泛的應用在城市和工程大比例尺地形測繪、地籍測繪、公路、鐵路以及長距離通訊和電力選線、描述被測物體狀態(tài)、建筑物變形監(jiān)測等城市和工程測繪領域中。由于全數(shù)字攝影測量工作站的出現(xiàn)，為攝影測量技術應用提供了新的技術手段和方法，該技術已在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進和應用。

3.3 先進的地面測量儀器在工程測量中的應用

新的測量技術必選產(chǎn)生一些實實在在的測量儀器，尤其地面測量儀器。上個世紀八十年代以來，新的技術來帶例如光電測距儀、精密測距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、電子水準儀、數(shù)字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等先進技術工具和手段。這些工具和手段的應用大大推動了工程測量向現(xiàn)代化、自動化、數(shù)字化方向的發(fā)展。這些帶有先進技術工具的應用改變了傳統(tǒng)的工程控制網(wǎng)布網(wǎng)、地形測量、道路測量和施工測量等的作業(yè)方法，比如已被三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)、測距導線網(wǎng)替代過去的三角網(wǎng);光電測距三角高程測量代替三、四等水準測量;具有自動跟蹤和連續(xù)顯示功能的測距儀用于施工放樣測量;無需棱鏡的測距儀解決了難以攀登和無法到達的測量點的測距工作;電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器;精密測距儀的應用代替了傳統(tǒng)的基線丈量。

3.4 GPS 技術應用

上個世紀80 年代以來GPS 定位技術的出現(xiàn)注定要給測繪定位技術帶來革命性的變革。一次性確定3 維坐標的、高速度、高效率、高精度的GPS 技術一步一步代替用測角、測距、測水準為主體的常規(guī)地面定位技術，展現(xiàn)工程測量技術新高度。同時定位范圍已從陸地和近海擴展到海洋和宇宙空間;定位方法已從靜態(tài)擴展到動態(tài);定位服務領域已從導航和測繪領域擴展到國民經(jīng)濟建設的廣闊領域。近幾十年，我們建立和改造了在我國國家大地網(wǎng)、城市控制網(wǎng)、工程控制網(wǎng)，在這個過程中GPS 定位技術得到廣泛應用。

4 結束語

總之，經(jīng)濟社會的發(fā)展要求工程測量做到及時性、高效性、準確性，而實現(xiàn)工程測量這些要求的測量技術又在科學技術發(fā)展中得到提高，新的技術的實施又能更大程度上促進經(jīng)濟社會的發(fā)展。兩者相互促進，共同發(fā)展。工程測量技術也必將向智能化、數(shù)字化、可視化，高度共享化和操作簡單化方向發(fā)展。當然，不斷提高的工程測量技術給施工企業(yè)帶來效率的同時也帶來挑戰(zhàn)，需要加大投資、培養(yǎng)員工，但工程測量技術發(fā)展必然會給企業(yè)帶來實實在在的好處，也給整個社會帶來益處。