談?wù)凣PS 測繪新技術(shù)與工程測量的內(nèi)在聯(lián)系
鄭斌
【摘 要】GPS 測量技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展,極大地促進(jìn)了地籍測繪工作的進(jìn)步,不僅使地籍測繪的工作方式發(fā)生了根本性的變革,也大大提高了工程測繪的工作效率、拓廣了工程測繪的服務(wù)范圍。文章簡要介紹了各種新技術(shù)（數(shù)字化技術(shù)、全球定位技術(shù) GPS、地理信息技術(shù) GIS、遙感技術(shù) RS）在工程測量中的應(yīng)用及其優(yōu)點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】測繪新技術(shù) 工程測量 應(yīng)用與研究
一、概論
全球定位系統(tǒng)(GPS)是“衛(wèi)星授時(shí)測距導(dǎo)航/全球定位系統(tǒng)”的簡稱。該系統(tǒng)由美國國防部于1973年組織研制,歷經(jīng) 20 年,耗資近 300 億美元,于1993 年建設(shè)成功,主要為軍事導(dǎo)航與定位服務(wù)。GPS利用衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號進(jìn)行導(dǎo)航定位,具有全球性、全天候、高精度、快速實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航、定位、側(cè)速和授時(shí)功能,并具有良好的保密性和抗干擾性。GPS已成為美國導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志, 被稱為本世紀(jì)繼阿波羅登月計(jì)劃之后的又一重大航天技術(shù)。GPS不但可以用于軍事上各兵種和武器的導(dǎo)航定位,在民用上也具有廣泛的應(yīng)用。GPS定位技術(shù)的引入,引發(fā)了測繪技術(shù)的一場革命,使得測繪領(lǐng)域步入了一個新的時(shí)代。
傳統(tǒng)工程測量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域主要包括水利、交通、建筑等行業(yè)。隨著經(jīng)濟(jì)和社會的進(jìn)步，現(xiàn)代的數(shù)字化技術(shù)、全球定位技術(shù)（GPS）地理信息技術(shù)（GIS）、遙感技術(shù)（RS）等各種新技術(shù)在工程測量中得以應(yīng)用和研究。
二、工程測量中的數(shù)字化技術(shù)
1、地圖數(shù)字化技術(shù)
在建立各種 GIS系統(tǒng)時(shí)，對原有地圖進(jìn)行數(shù)字化處理，在建庫工作中占據(jù)了相當(dāng)大的工作量，各工程測繪部門都投入相當(dāng)大的人力和財(cái)力。對于已有紙制地圖，若其現(xiàn)勢性、精度和比例尺能滿足要求，就可以利用數(shù)字化儀將其輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)編輯、修補(bǔ)后生成相應(yīng)的數(shù)字地圖。當(dāng)前有手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化兩大類儀器，針對大比例尺地形圖，大多數(shù)掃描矢量化軟件能自動提取多邊形信息，高效、便捷、保真的對地圖進(jìn)行數(shù)字化處理。
2、數(shù)字化成圖手段
大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統(tǒng)工程測量的重要內(nèi)容，常規(guī)的成圖方法野外工作量大，作業(yè)艱苦，作業(yè)程序復(fù)雜，同時(shí)還有繁
瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長，產(chǎn)品單一，難以適應(yīng)社會飛速發(fā)展的需要。而數(shù)字化成圖技術(shù)具有精度高、勞動強(qiáng)度小、更新方便、便于保存管理及應(yīng)用、易于發(fā)布等特點(diǎn)。目前，數(shù)字化成圖技術(shù)有內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內(nèi)外業(yè)一體化是一種外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法，主要設(shè)備是全站儀、電子手簿等，其特點(diǎn)是精度高、內(nèi)外業(yè)分工明確、便于人員分配從而具有較高的成圖效率。
三、工程測量中的全球衛(wèi)星定位技術(shù)（GPS）
GPS 是美國從20 世紀(jì) 70 年代開始研制歷時(shí) 20 年，于 1994 年全面建成，具有海、陸、空全方位實(shí)施三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。GPS接收機(jī)的改進(jìn)，廣域差分技術(shù)、載波相位差分技術(shù)的發(fā)展，加之美國 SA技術(shù)的解除，使得 GPS 技術(shù)在導(dǎo)航、運(yùn)載工具實(shí)時(shí)監(jiān)控、城市規(guī)劃、工程測量等領(lǐng)域有了更為廣泛的應(yīng)用。
RTK（Real Time Kinematics,實(shí)時(shí)動態(tài)）技術(shù)是在 GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的、能夠?qū)崟r(shí)提供流動站在指定坐標(biāo)系中的三維定位結(jié)果，并在一定范圍內(nèi)達(dá)到厘米級精度的一種新的GPS定位測量方式，是 GPS 應(yīng)用的重大里程碑。RTK 測量是將 l 臺 GPS 接收機(jī)安裝在已知點(diǎn)上對 GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測，將采集的載波相位觀測量調(diào)制到基準(zhǔn)站電臺的載波上，再通過基準(zhǔn)站電臺發(fā)射出去；流動站在對 GPS 衛(wèi)星進(jìn)行觀測并采集載波相位觀測量的同時(shí)，也接收由基準(zhǔn)站電臺發(fā)射的信號，經(jīng)解調(diào)得到基準(zhǔn)站的載波相位觀測量；流動站的 GPS 接收機(jī)再利用0TF（運(yùn)動中求解整周模糊度）技術(shù)由基準(zhǔn)站的載波相位觀測量和流動站的載波相位觀測量來求解整周模糊度，最后求出厘米級精度流動站的位置。RTK 測量可以不布設(shè)各級控制點(diǎn)，僅依據(jù)一定數(shù)量的基準(zhǔn)控制點(diǎn)，便可以高精度、快速地測定圖根控制點(diǎn)、界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)的坐標(biāo)，利用測圖軟件可以在野外一次生成電子地圖。同時(shí)，也可以根據(jù)已有的數(shù)據(jù)成果快速的進(jìn)行施工放樣。因此，RTK 被廣泛應(yīng)用于圖根控制測量，地籍、房地產(chǎn)測繪、數(shù)字化測圖及施工放樣等各種工作中。
四、工程測量中的地理信息（GIS）技術(shù)
GIS 是集計(jì)算機(jī)科學(xué)、空間科學(xué)信息科學(xué)、測繪遙感科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和管理科學(xué)等學(xué)科為一體的新興學(xué)科。已成為多學(xué)科集成并應(yīng)用于各領(lǐng)域的基礎(chǔ)平臺和地學(xué)空間信息顯示的基本手段與工具。其技術(shù)優(yōu)勢不僅在于它的集地理數(shù)據(jù)采集存儲、管理、分析、三維可視化顯示與成果輸出于一體的數(shù)據(jù)流程，還在于它的空間提示、預(yù)測預(yù)報(bào)和輔助決策功能。目前，GIS 不僅發(fā)展成為一門較為成熟的技術(shù)科學(xué)，而且已經(jīng)成為一門新興的產(chǎn)業(yè)，在測繪、地質(zhì)礦產(chǎn)、農(nóng)林水利、氣象海洋、環(huán)境監(jiān)測、城市規(guī)劃土地管理、區(qū)域開發(fā)與國防建設(shè)等領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。采用 GIS、數(shù)據(jù)庫、內(nèi)外一體化測圖、掃描矢量化及全數(shù)字?jǐn)z影測量等技術(shù)，為專業(yè)信息系統(tǒng)提供及時(shí)、準(zhǔn)確、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化的基礎(chǔ)空間信息，以建立各類專業(yè)信息系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化。
五、工程測量中的數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)
數(shù)字?jǐn)z影測量是基于數(shù)字影像與攝影測量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識別等多學(xué)科的理論與方法。航空攝影測量是大面積、大比例尺地形測圖、地籍測量的重要手段與方法，可以提供數(shù)字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產(chǎn)品。全數(shù)字?jǐn)z影工作站的出現(xiàn)，加上 GPS 技術(shù)在攝影測量中的應(yīng)用，使得攝影測量向自動化、數(shù)字化方向邁進(jìn)。隨著全數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)的應(yīng)用，攝影測量產(chǎn)品已經(jīng)從影像圖等向 4D 產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，為建立各類專業(yè)的信息系統(tǒng)和基礎(chǔ)地理信息平臺提供了可靠的數(shù)據(jù)保證。
六、工程測量中的遙感( RS)技術(shù)
遙感（RS）技術(shù)由于大面積的同步觀測、時(shí)效性、 數(shù)據(jù)的綜合性和可比性及經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)勢，得到快速的普及，多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛(wèi)星將成為對地觀測獲取基礎(chǔ)地理信息的重要手段。各種中小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來獲取，為應(yīng)用于工程測量領(lǐng)域的城市基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。
七、工程測量中的 3S 集成技術(shù)
3S（GPS、GIS、 ）技術(shù)的結(jié)合，取長補(bǔ)短，RS是一個自然的發(fā)展趨勢，三者之間的相互作用行成了“一個大腦，兩只眼睛”的框架，即 GPS與 RS 為 GIS 提供區(qū)域信息及空間定位信息，而 GIS 進(jìn)行相應(yīng)的空間分析以便從 GPS 和 RS提供的海量數(shù)據(jù)中提取有用的信息并進(jìn)行綜合集成，使之成為科學(xué)的決策依據(jù)。諸如三峽工程、南水北調(diào)工程、西氣東輸、青藏鐵路等工程，其施工范圍大、物流量大、施工周期長等，而 3S技術(shù)為該類大型工程提供了最有效的數(shù)據(jù)及信息采集、分析處理、表達(dá)決策的工具。
八、結(jié)束語
伴隨著測繪新技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代工程測量必將朝著測量內(nèi)外作業(yè)一體化、數(shù)據(jù)獲取及處理自動化、測量過程控制和系統(tǒng)行為智能化、測量成果和產(chǎn)品數(shù)字化、測量信息管理可視化、信息共享和傳播網(wǎng)絡(luò)化的趨勢發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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