地質測繪工程中測繪新技術的運用

周志成

（河北省地質調查院，河北 石家莊 050000）

各種測繪新技術的出現徹底改變了傳統測繪方式，不僅提高了工作效率，同時也實現了對社會提供優質服務的目的。隨著衛星遙感、GPS等為代表的空間測量技術日益成熟，以計算機系統、信息科學為基礎的各種新測繪手段也為測繪行業提供了關鍵的支持保障，讓測繪技術經歷著前所未有的發展趨勢。

1 測繪新技術的主要特征

工程測繪對于技術的要求比較高，尤其是測繪技術中的精確性要求。因為測繪工程本身會受到多種因素的影響，測量過程相對復雜，本身增加了測量的難度。測繪技術的成熟讓計算機信息化建設水平不斷提高，很大程度上為技術發展提供了保障性條件。

1.1 自動化

自動化水平高是現代測繪技術的主要特點。因為現代測繪技術大多是在計算機基礎上發展形成，借助精密的計算機軟件對問題進行研究和分析，也能實現繪圖、管理工作的智能化。所以在工作效率提高的同時，從根源上降低了不同類型錯誤出現的可能性。

1.2 高精確度

現代意義上的搜索技術融合了數字技術和傳統技術的優勢，不僅有效降低了誤差，同時讓繪圖能力得到顯著提高。例如新技術進行繪圖的過程中誤差可以控制在毫米范圍，這是傳統測繪技術無法達到的高度。因此在整個地質測繪工程當中，并不會出現因方向性誤差導致的精密度問題，真實反映測繪點的實際情況，增加繪圖的內容質量。

1.3 數字化

數字化圖形編輯技術能夠確保圖形的準確程度，合理反映圖形比例的信息。無論比例尺的情況如何，測量地質情況的精準程度都不會受到影響，同時還可以根據實際情況的變更做出合理調整，充分保障圖紙的使用效率。

2 測繪新技術的應用

2.1 數字化圖像技術

數字化圖像技術中會利用全站儀等設備進行角度和距離測量，同時將對應地點的坐標進行計算。例如全站儀通過一次觀測就可以獲取多種類型信息，并具有較強大的計算功能，自動化的記錄和數據存儲，大幅降低測量難度。例如三維激光掃描技術就是繼GPS技術后的又一項突破，以高速的編碼激光數進行距離測量，通過棱鏡系統計算三維空間坐標信息?？傮w來看可以以點云刻畫物體的表面形態，在點名數據采集過程中無需對物體進行表面處理，就可以實現遠距離自動測量，讓精細化測量的作用進一步體現。此類技術的出現改變了物體三維測量的方式，降低了傳統數據采集工作的勞動強度。獲取三維空間數據手段類型，包括單點采集，攝影采集和三維激光掃描采集，不同的方法在原理操作上存在差異。單點采集坐標方式主要通過GPS定位或三維坐標測量機來實現。三維激光掃描技術相比于傳統技術，以高密度點云數據刻畫出物體的三維空間形態，同時附有彩色信息、灰度信息，這些信息通過數字化存儲可轉化為不同類型的數據方式。這里所說的點名是高密度的點坐標數據，即被測物體的表面三維離散點，這些離散點雖具有隨機性的特征，但具有一定的分布規律。如果將這些離散的點進行連接，形成連續面，用這些面就可以表達現實世界的物體特征，以模型化概念描述被測信息。

我們以巖體監測工作為例，某些巖體在出現失穩破壞時往往呈現出突發性的特點，且失穩之前沒有明顯的征兆。巖體較為分散，無明顯規律性，每個巖體都具有自身的變形特征。此時采取傳統的定點監測方法難度較大，無法確定監測設備應安裝在巖體的哪個區域。但借助三維空間影像技術，可以直接對巖體展開檢測，且不需要事先判定具體監測位置。只需要利用高密度點云數據進行重點分析后，從點云數據的疊加對比結果中尋找出某些變形幅度較大的部位，就可以定位潛在的失穩區域，快速地采取安全管理措施。這樣一來，在監測期間內就可以了解巖體失穩的產生頻率與發生趨勢，以此為基礎提供重要的研究數據。而對于某些隧道測量、地面測量工作來說，如果斷面獲取不靈活，也可以利用三維空間影像測量技術獲取完整點云模型，以便于展開潛在的災害分析工作。

2.2 GPS網絡RTK測繪

RTK指的是固定基站網絡實時定位模式，即不間斷工作的衛星定位信號系統，克服了傳統測繪方式的缺陷，逐漸成為現代測繪工程中的主要技術手段。通過信號遞送網絡和移動衛星定位站，不同部分之間將信號處理鏈接給有機整體形成專用網絡，也是后續衛星定位技術升級的發展方向。通過長期不間斷運行的固定定位基站形成網絡，按照地質地形特征選定處理站后單機站測量數據和多機站觀測數據信息可以被進行實時修正，然后建立校改模型。用戶借助廣域差分可以修正GPS的誤差來提升定位精度。從實時定位的精確度來看，相位差分定位精度會比較高，同時保持了RTK的應用性能。

從系統構成特征來看，將數據處理站作為連接點，可以建立不間斷運行的GPS定位點，處理站和定位點之間建立數據傳輸通道后，便可以借助專業軟件分析數據間的差異了解誤差發生情況，獲取動態信息模型。

其中核心部分是數據處理中心的各項管理工作，它主要圍繞處理器、傳輸鏈路與軟件達成數據的傳輸接收和發送功能。有效的通信線路是系統中的核心部分，站點計算得到坐標信息后能夠通過處理站修正數據獲取最精確的數據值。定位信號計算處理的根本目的在于獲取對應觀測時間刻度的空間三維坐標，信號控制通過處理站的算法來實現。對已有資料展開分析后也能確定標準和作業依據，從技術指標中獲取成圖要求等信息。

2.3 MAC主副站技術

主副站技術會選擇某一個基準站作為主站，然后將所有的主站坐標信息傳輸給流動站。網絡中存在的其它基準站信息并沒有發生明顯變化，只是在坐標差信息方面進行了一些調整，因此傳輸的數據量大幅減少，技術服務半徑較大。

2.4 CORS網絡系統

CORS網絡系統指的是在一定區域內設置多臺連續運行的基站，每個基站都作為一個單獨的基站系統，自動控制軟件可以計算流動站和基站之間的距離，選擇最近的CORS基站作為差分作業參考站。但考慮到該系統基本上以獨立運行為主，很多地質測繪工程中需要根據實際情況選擇CORS系統運行的方法。

2.5 VRS技術

VRS即Virtual Reference Station，意為“虛擬參考站”，它是在RTK技術領域的一種延伸，是衛星定位測量技術的新方法。從基本原理來看，借助連續運行的基準站GPS接收機對GPS衛星進行長期跟蹤，將原始的觀測數據通過數據通信的方式發送給控制中心。在這一過程中，數據中心會接收相應的初始坐標，按照計算后的數據結果和設定規則選擇對應的基站組合。如果在計算環節存在某些影響GPS數據穩定性的衛星運行情況，那么地面處理中心會收集誤差信息展開同意處理，得到差分數據。差分的作用相當于多布設了一個與測點接近的站點，通過機動站和虛擬參考站之間的差分，就可以獲得測點的坐標信息。與傳統的GPS和RTK技術類似，VRS技術在應用的過程中具有高精度、高效率的優勢。但需要注意的是VRS技術應用和衛星信號之間存在密切聯系，如果衛星信號比較弱，或是周圍環境條件差，測量精度可能會因此受到影響。在地質測繪的工作前，應對區域內的環境狀況事先做好勘查研究，從而選擇合適的時機進行測量。

3 結語

當前國家各項大型工程都處于開展階段，給地質測繪工程帶來了嚴峻的挑戰，但也提供了重要的機遇。測繪新技術可以實現高精度、高自動化的工作，優化了常規的地質測繪技術流程并減少了測量誤差的積累，整體測量結果準確性得到顯著提高。以GPS RTK、數字化圖像技術、MAC、VRS技術為代表的測繪技術發展能夠為今后的地質工程提供新的數據來源與技術手段，也說明傳統測繪技術會逐漸地被現代測繪技術取代，成為重要的補充手段?？梢灶A見的是，未來的測繪工程將朝著一體化、自動化和系統智能化的趨勢發展，具有連續性和實時的特征。