计算机测量与控制
主办单位:中国航天科工集团公司
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计算机数字化测绘技术在工程测量中的应用

  摘要:本文阐述了计算机数字化测绘的发展和更新,重点介绍了现代测绘技术分类和在工程测量中的应用。伴随着计算机数字化测绘的延伸和发展,信息化测绘必然成为测绘技术由传统的测绘方法,向先进的数字化测绘转变和跨越的新阶段。


  关键词:计算机数字化测绘;工程测量;现代测绘技术;信息化测绘中图分类号:TB22 文献标识码:A 文章编号:1007—9599 (2012) 14—0000—02随着测绘科学技术的发展进步,新仪器、新设备、新技术、新方法的不断更新,工程测量行业也进行了不断的变革,由最初的简单调绘、平板成图到今天的计算机数字化、网络化经历了十几年的风雨历程,并随着计算机数字化的发展在逐步走向成熟。


  在工程测量中,不论工程项目的大小和类别,如:线路测量、施工与竣工测量、变形测量、公路测量和工程地形图测绘等,都离不开测量技术的支持。工程测量在工程项目中起着非常重要的作用:在工程建设规划设计的阶段,测量技术主要提供各种比例的地形图和地形资料,同时还要提供地址勘测、水文地质勘测和水文测量的数据;在工程建设施工阶段,要把测量之后的设计变为实地建设的依据,即根据工程现场地形和工程性质,建立完整的施工网,逐一把图纸化为实物。总之,从施工开始到结束,都离不开工程测量这项工作。因为对于一个工程,首先需要对建筑物进行定位,确定其实际位置,之后确定准确的标识,从而确定该区域是否有设计后新增建筑物或者其他,以保证机械设备的使用。基础设施完毕后,还要进行竣工线的投测,即对设备的平整度等进行跟踪测量,来保证设备工艺的流畅。在建筑物的运营管理阶段,工程测量同样重要。通过测量工程建筑物的运行状况,对不正常现象进行探讨分析,采取有效措施,防止事故发生。为了提高工程质量和施工效率,必须重视测量技术和新时期下测量技术的新发展。工程测量长期依靠经纬仪、平板仪、水准仪“老三仪”进行工作,新技术的应用较局限。随着现代测绘技术的逐步扩大应用,向“老三仪”告别的时代已经到来。现代测绘技术的核心是全球卫星定位技术、光电测距技术。


  一、全球卫星定位技术GPS即全球卫星定位系统(Global Positioning System)。它最初是由美国国防部开发的,利用离地面约两万多公里高的轨道上运行的24颗人造卫星所发射出来的讯号,以三角测量原理计算出收讯者在地球上的位置。卫星定位技术又分GPS(静态)定位技术和实时动态(RTK)定位技术。


  (一)GPS(静态)定位技术GPS(静态)定位技术比常规方法适应性更强,网型构造简单,不受天气气候等影响,即使离已知点较远也可以连接,而且不受天气影响,更重要的是它还解决了点与点不能通视的问题,广泛应用于大型控制测量。


  (二)实时动态(RTK)定位技术RTK(Real — time kinematic)实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙光,极大地提高了外业作业效率。实时动态测量RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术。在RTK作业模式下,基准站通过数据锭—调制解调器,将其观测值及站点的坐标信息用电磁信号一起发送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的数据。同时本身也要采集GPS卫星信号,并取得观测数据,在系统内组成差分观测值进行实时处理,瞬时地给出精度为厘米级(相对于参考站)的流动站点位坐标,它广泛用于控制测量、线路中线定线、建筑物规划放线、用地测量。特别是在中小型水利水电工程中,GPS测量技术的优点体现的更为明显。因为在中小型水利水电项目中,控制测量的方法得到了极大的简化,也可以根据需要选择布点,在此应用RTK高精度的特点,测量工作可以大量节省人力资源和减小工作的时间和劳动的强度。例如,在引水式工程中,特别是长距离引水工程,明渠引水对地貌的损坏很大并且受地形条件的影响也很大,如果采用传统的测量方法,对人力和时间的消耗将会是很大的,但是如果在项目建议书和设计施工阶段都采用RTK测量技术,就可以克服这些工程所面临的地形地势、交通条件等因素的影响,省去大量的人工控制复核,大大减少甚至省去中间过渡点的测量,就可以节省大量时间,更重要的是,通过GPS测量得到的数据精度很高,大大方便以后的工程建设。


  二、光电测距技术光电测距技术主要应用在全站仪、电子水准仪等设备上。


  (一)全站仪全站仪是一种集光、机、电及精密机械加工等高精尖技术于一体的先进测量仪器,用它可准确、高效、方便地完成多种工程测量工作。它不仅精度高,而且速度快、操作简便,还带有丰富的内置软件,具有常规测量仪器无法比拟的优点,在测绘、测试、监测等领域应用日渐广泛。全站仪是全站型电子测速仪的简称,又被称为“电子全站仪”,是指由电子经纬仪、光电测距仪和电子记录器组成的,可实现自动测角,自动测距、自动计算和自动记录的一种多功能高效率的地面测量仪器。电子全站仪进行空间数据采集与更新,实现测绘的数字化。它的优势存在于数据处理的快速与准确性。全站仪在工程测量中的应用,不仅提高了工作效率,减少了外业计算、记录和外业工作时间,而且还提高精度。应用有很多种,例如:数据采集、施工放样、后方交会、导线测量、对边测量、悬高测量等。


  (二)电子水准仪电子水准仪又称数字水准仪,它是在自动安平水准仪的基础上发展起来的。它采用条码标尺,各厂家标尺编码的条码图案不相同,不能互换使用。目前照准标尺和调焦仍需目视进行。人工完成照准和调焦之后,标尺条码一方面被成象在望远镜分化板上,供目视观测,另一方面通过望远镜的分光镜,标尺条码又被成象在光电传感器(又称探测器)上,即线阵CCD器件上,供电子读数。电子水准仪利用数字图像处理技术,把由标尺进入望远镜的条码分划影像,用行阵探测器传感器替代观测员的肉眼,从而实现观测夹准和读数自动化。测量作业时只要将水准仪概略整平,补偿器自动使视线水平,照准标尺并调焦,按测量键等4秒钟后,在显示器上即显示h和d。每站观测数据在内存模块或PCMCIA卡上自动记录并进行各项检校,仪器可设置自动进行地球弯曲差和大气垂直折光差改正。它与传统仪器相比有以下优点:读数客观、精度高、速度快、效率高。


  信息化测绘是计算机数字化测绘的延伸和发展,是信息社会测绘生产力发展的必然要求。在信息化条件下,空间数据生产的劳动强度极大降低,技术含量极大提高,应用前景更加广阔。历史将有力证明:建设城市信息化测绘体系是工程测量行业实现可持续发展的必由之路,殷切期待工程测量行业在信息化的浪潮中更加繁荣昌盛。


  参考文献:


  [1]《工程测量规范》GB50026—2007[2]《城市测量规范》CJJ 8—99[3]《全球定位系统(GPS)测量规范》(GB/T 18314—2009)


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