刍议工程测量中的数字化技术

期刊目录网应用电子技术论文发表2011-03-12 11:16关注(1)

　　摘要：随着数字化测量技术的发展与提高，GIS技术的不断成熟、目前GPS技术在各行各业已得到广泛应用，工程测量必将朝着数字化的方向去发展。本文主要论述了数字化测量技术的特点。
　　关键词：工程测量；数字化；技术
　　一、数字化技术在原图处理中的应用
　　(一)原图数字化处理
　　在建立各种GIS系统时，需要对原有地图进行数字化处理，对于原始地图，若其现势性、精度和比例尺能满足要求，就可以利用数字化仪对其进行数字化处理工作。当前主要有手扶跟踪数字化和扫描矢量化、GPS数据输入三种方法，手扶跟踪数字化需要的仪器为计算机，数字化仪及相关软件，是较早的一种数字化输入方法，输入速度较慢，劳动强度也较大。扫描矢量化是通过扫描仪输入扫描图像，然后通过矢量跟踪，确定实体的空间位置。随着扫描仪的普及和矢量化软件的不断升级，其作业方法越来越趋于自动化，它是一种省时，高效的数据输入方法。GPS输入是依据GPS工具能确定地球表面图形精确位置，由于它测定的是三维空问位置的数字，因此不需作任何转换，可直接输入数据库，目前主要是应用RTK(RealTimeKine—matics一实时动态)技术，它是在GPS基础上发展起来的、能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式，通过将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量，流动站的GPS接收机再利用OTF(运动中求解整周模糊度)技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。应用这种测量方法测量可以不布设各级控制点，仅制点、界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次生成电子地图。同时，也可以根据已有的数据成果快速地进行施工放样。而实际应用得较多的主要是数字扫描矢量化软件，针对大比例尺地形图，大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息，高效、便捷、保真的对地图进行数字化处理。
　　下面简单介绍MAPCAD软件的原图数字化处理作业流程。
　　(二)数字化原图作业流程(图1)
　　
　　图1作业旋器圈
　　由于MAPCAD软件扫描矢量化输入方法具有图像清晰、编辑方便、易于转换等特点一般外设精度都能满足，所以地形图的精度主要取决于人工跟踪精度和输出设备精度，而人工跟踪精度主要取决于作业人员的技能掌握熟练程度和工作态度，所以必须在加强作业人员基本技能培训上下工夫，要求工作人员严格按矢量化方案作业，确保图件的精度和质量高于国家现行数字化测图规范所规定的数字化精度和质量。在工程测量实践中，要做好地形图外业测点与数字化图缩放相结合、符号图层的划分子图、线型符号库的设计等工作保证满足工程进度的同时又节约项目经费，设计出的数字地图简单易用、美观整洁、易于使用地形图的工作人员判读。
　　二、数字化绘图
　　(一)数字化绘图的特点
　　大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容，数字化绘图克服了手工绘图存在的许多弊端，如工作量大，作业艰苦，作业程序复杂，烦琐的内业数据处理和绘图工作，成图周期长，产品单一等缺点，符合现代飞速发展的工程需要。目前，数字化成图技术主要有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法，主要设备是全站仪、电子手簿等，其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配，从而具有较高的成图效率。具有以下的特点：
　　1．一测多用：如在一些综合性较强的工程中需要对同一地形图绘制不同比例尺的地形图，过去的平板测图方法则需要重复工作，而数字化测图则可以同时根据完成的地形图绘制不同比例尺的多个地形图，因为往往小比例尺包含了大比例尺地形图测图范围。仅需先测大比例尺图范围，再补充小比例尺测图范围即可满足各不同专业人员对不同比例尺的地形图的需要。
　　2．精度高：数字化成图系统在外业采集数据时，利用全站仪现场自动采集地形地物点的三维坐标，并自动存储，在内业数据处理时，完全保持了外业测量的精度，消除了人为的错误及误差来源，而且外业工作省略了读数、计算、展点绘图等外业工序，减少了作业人员，外业工效大大提高，时间缩短，直接生产成本大幅度下降。
　　3．劳动强度：小数字化成图的过程，减轻了作业人员的劳动强度，使生产周期大大缩短，能及时满足用户的要求。
　　4．便于保存管理及更新方便：数字化产品既可以存储在软盘上，也可以通过绘图仪绘在所需的图纸上，线条、线划粗细均匀，注记、字体工整，图面整齐、美观。且便于修改，能更好地保证图形的现势性和不变形性，避免重复测绘造成的浪费，
　　增加地形图的实用性和用户的广泛性。
　　(二)外业数据的采集
　　在采集数据时，数据采集人员要准确应用地物代码，以免在内业成图时出现错误；在观测开始时，相关工作人员需严格按照要求应对测站点进行检查，跑尺人员应严格按照自动成图的要求作业，确保能完整地描述地形地貌的特征点，必须通过
　　绘制草图来表明各个地物碎部点的属性及相互关系，测量坎子时，要量取坎子比高，坎下也要进行地形点采集。当一个测区完成后，如果有必要可把数据备份。
　　(三)绘制内业数据处理
　　无论是工程进程各阶段的测量工作，还是不同工程的测量工作，都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段，并对测量成果进行处理和分析。
　　三、工程测量中的数字摄影测量技术
　　数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法。就摄影测量本身而言，从测绘的角度上来看数字摄影测量还是利用影像来进行测绘的科学与技术；而从信息科学和计算机视觉科学的角度来看，它是利用影像来重建三维表面模型的科学与技术，也就是在“室内”重建地形的三维表面模型，然后在模型上进行测绘，从本质上来说，它与原来的摄影测量没有区别。因而，在数字摄影测量系统中，整个的生产流程与作业方式，和传统的摄影测量差别似乎不大，但是它给传统的摄影测量带来了重大的变革。
　　目前通过在空中利用数字摄影机所获得的数字影像，内业使用专门的航测软件处理，进行的航空摄影测量是大面积、大比例尺地形测图、地籍测量的重要手段与方法，在计算机上对数字影像进行像对匹配，建立地面的数字模型，再通过专用的软件来获得数字地图。该方法的特点是可将大量的外业测量工作移到室内完成，它具有成图速度快、精度高而均匀、成本低，不受气候及季节的限制等优点。特别适合于城市密集地区的大面积成图。但是该方法的初期投入较大，如果一个测区较小，它的成本就显得较高。但可以说是今后数字测图的一个重要发展方向，未来社会要求的是可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图产品。并且随着全数字摄影工作站的出现，加上GPS技术在摄影测量中的应用，使得摄影测量向自动化、
　　数字化方向迈进。
　　四、结语
　　综上所述，大力开展数字化测绘技术的应用与研究将是测绘单位提升自身竞争实力和创造经济效益的首要任务。

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