關(guān)于新技術(shù)、新儀器在城市測(cè)繪中的應(yīng)用

摘 要 隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，測(cè)繪科學(xué)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，關(guān)于城市測(cè)繪出現(xiàn)了更多的新技術(shù)、新儀器。本文主要針對(duì)GPS網(wǎng)絡(luò)RTK在未來城市測(cè)繪控制領(lǐng)域的應(yīng)用、電子水準(zhǔn)儀在高程控制測(cè)量、建筑物沉降觀測(cè)中的應(yīng)用以及三維數(shù)字城市在規(guī)劃、設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用，以個(gè)人拙見作為參考。

關(guān)鍵詞 網(wǎng)絡(luò)RTK；電子水準(zhǔn)儀；三維數(shù)字

中圖分類號(hào) TN914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)071-0196-01

城市的發(fā)展與城市測(cè)繪有著密切的關(guān)系，尤其是最近幾十年來，關(guān)于測(cè)繪科學(xué)技術(shù)發(fā)展非?？欤鞘袦y(cè)繪在發(fā)展的過程中出現(xiàn)了很多的新技術(shù)與新儀器。隨著信息時(shí)代的來臨，出現(xiàn)了更多的新領(lǐng)域，促使城市測(cè)繪的服務(wù)范圍需要不斷的擴(kuò)張，更加需要有力的推進(jìn)，本文結(jié)合目前部分新技術(shù)、新儀器在城市測(cè)繪中的應(yīng)用以及三維數(shù)字城市在規(guī)劃、設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1 GPS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在未來城市測(cè)繪控制領(lǐng)域的應(yīng)用

傳統(tǒng)的ＲＴＫ定位技術(shù)一旦流動(dòng)站與參考站超過一定的距離后，其精度就無法保證，就算是經(jīng)差分處理后的數(shù)據(jù)還是含有一定的觀測(cè)誤差，通過工程實(shí)踐也充分證實(shí)了這一點(diǎn)———要達(dá)到所需要的精度要求，RTK的實(shí)際作業(yè)有效半徑比其標(biāo)稱半徑要小。為了克服RTK定位技術(shù)的這種局限性，網(wǎng)絡(luò)ＲＴＫ技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生———它采用建立由多個(gè)的參考站組成的固定GPS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來虛擬較大范圍的GPS誤差模型，通過這個(gè)模型的精化，每個(gè)參考站所發(fā)出的校正數(shù)據(jù)已不是單個(gè)參考站的實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)，而是一個(gè)經(jīng)修正后的虛擬參考站數(shù)據(jù)。在這種情況下，通過距離流動(dòng)站最近的參考網(wǎng)格來校正后的數(shù)據(jù)，其觀測(cè)誤差受距離的影響將會(huì)大大降低。

以北京為例：目前已經(jīng)構(gòu)建了16個(gè)CORS參考站，基本可覆蓋整個(gè)北京地區(qū)。通過近年來的工程實(shí)踐，在精度方面：當(dāng)流動(dòng)站與實(shí)際參考站距離在50-75公里時(shí)，平面方向可達(dá)2厘米定位精度，垂直方向也可達(dá)到5厘米左右的定位精度。隨著網(wǎng)絡(luò)誤差模型的不斷修正、精化。未來網(wǎng)絡(luò)RTK的精度將不斷提高，最終能夠?qū)崿F(xiàn)在平面方面代替二級(jí)及以下導(dǎo)線測(cè)量，高程方面，通過適當(dāng)延長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間，采用水準(zhǔn)測(cè)量聯(lián)測(cè)部分高等級(jí)控制點(diǎn)，經(jīng)過嚴(yán)密的約束平差，可獲得滿足測(cè)繪生產(chǎn)的大部分精度要求的高精度正常高。

2 電子水準(zhǔn)儀在高程控制測(cè)量、建筑物沉降觀測(cè)中的應(yīng)用

這里所提到的電子水準(zhǔn)儀，是根據(jù)自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的原理來進(jìn)行改善的，從而成為望遠(yuǎn)鏡光路中增加分光鏡和探測(cè)器，將圖像處理融入，然后進(jìn)行比對(duì)的電子系統(tǒng)，對(duì)條碼標(biāo)尺的條碼進(jìn)行識(shí)別讀取，進(jìn)行比對(duì)以后得出讀數(shù)。

上個(gè)世紀(jì)末已經(jīng)出現(xiàn)了電子水準(zhǔn)儀，但是得到真正的使用，還是最近這幾十年。與傳統(tǒng)的光學(xué)水準(zhǔn)儀進(jìn)行對(duì)比，電子水準(zhǔn)儀具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)：首先，精度很高，本來是通過條碼標(biāo)尺比對(duì)得出讀數(shù)的，因此消除傳統(tǒng)標(biāo)尺分劃誤差的影響，而且能重復(fù)多次，得出平均值來減少誤差；其次，消除了人工讀數(shù)、記錄的環(huán)節(jié)，增強(qiáng)了客觀性、準(zhǔn)確性，降低了因?yàn)槿斯ぷx數(shù)，而出現(xiàn)的“人差”；然后，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自檢，將限差設(shè)定之后，就可以實(shí)現(xiàn)站內(nèi)自檢、測(cè)段自檢了，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤就會(huì)提示重測(cè)，降低了心算檢查可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤率；接著，速度很快，因?yàn)樯倭巳斯ぷx數(shù)、手工記錄這些環(huán)節(jié)，野外作業(yè)時(shí)只需要將電子水準(zhǔn)儀整平以后對(duì)準(zhǔn)條碼進(jìn)行觀測(cè)就行了，有效提升了工作效率；最后，預(yù)存ｉ角檢驗(yàn)程序，便于每次作業(yè)前進(jìn)行ｉ角誤差檢查和校正；最后還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，它可以根據(jù)項(xiàng)目的不同精度要求，導(dǎo)出包括測(cè)站距離、測(cè)站讀數(shù)等多項(xiàng)信息，便于后期進(jìn)行不同等級(jí)的水準(zhǔn)路線或水準(zhǔn)網(wǎng)平差處理。

在實(shí)踐的工作中，筆者認(rèn)為電子水準(zhǔn)儀也有幾點(diǎn)不足之處：首先，電子水準(zhǔn)儀對(duì)外界的環(huán)境要求較嚴(yán)格———目標(biāo)和背景對(duì)比度太大、現(xiàn)場(chǎng)光線較暗時(shí)都不能讀數(shù)；其次，標(biāo)尺被前方障礙物遮擋，水平視距內(nèi)所觀測(cè)條碼尺長(zhǎng)度不足30 cm時(shí)，電子水準(zhǔn)儀不能讀數(shù)。電子水準(zhǔn)儀的出現(xiàn)，不僅提高了外業(yè)測(cè)量的速度，降低了人員消耗，減少了誤差來源，而且它的易操作性更方便觀測(cè)員對(duì)其的掌握，通過這些年的發(fā)展，電子水準(zhǔn)儀已廣泛應(yīng)用于高等級(jí)高程控制測(cè)量、建筑物沉降觀測(cè)、地基沉降觀測(cè)等高精度水準(zhǔn)測(cè)量上。

3 三維數(shù)字城市在規(guī)劃、設(shè)計(jì)領(lǐng)域的應(yīng)用

數(shù)字城市的獲取手段主要是衛(wèi)星遙感及航空攝影測(cè)量，隨著科技的進(jìn)步，無人機(jī)航空攝影測(cè)量、以及最新的三維激光掃描車也加入進(jìn)來。對(duì)城市規(guī)劃以及建筑設(shè)計(jì)而言，三維數(shù)字城市具有很好的應(yīng)用前景。它可以直觀的將現(xiàn)有建筑物、構(gòu)筑物、周圍地貌特征、還有擬建建筑物以立體的形式展示于規(guī)劃、設(shè)計(jì)人面前，建筑物、城市道路、橋梁的規(guī)劃，建筑容積率的設(shè)定，景觀風(fēng)格等的設(shè)計(jì)都可以“立竿見影”。以前在電腦游戲《模擬城市》中出現(xiàn)的智能化規(guī)劃已不再是夢(mèng)想。目前我國(guó)很多一線城市都已經(jīng)開始或者著手開始三維數(shù)字城市的建立。雖然說航片、遙感數(shù)據(jù)都可以為構(gòu)建三維數(shù)字城市提供良好的數(shù)據(jù)來源，但是要想達(dá)到較高的精度要求，讓三維數(shù)字城市不僅僅停留在“數(shù)字景觀”階段，就需要利用傳統(tǒng)的測(cè)繪采集方式對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充，提高整體精度，通過三維糾正、可以使其精度其達(dá)到分米級(jí)，這樣，相對(duì)于建筑初步設(shè)計(jì)、一般性細(xì)部設(shè)計(jì)也可以達(dá)到基本要求，如果在系統(tǒng)中加入太陽的運(yùn)行軌跡、所處區(qū)域季候風(fēng)的長(zhǎng)期規(guī)律等信息，就可以模擬擬建建筑物日照、通風(fēng)等情況，還可利用尺度工具進(jìn)行建筑物間距、高度等規(guī)劃信息的機(jī)上直接量取。如果在進(jìn)一步加入地質(zhì)變化等信息，甚至可以模擬出城市所能遇到的各種地質(zhì)災(zāi)害，為國(guó)家的防災(zāi)減災(zāi)提供可研究型模擬數(shù)據(jù)。

除了傳統(tǒng)的航片、遙感數(shù)據(jù)等獲取手段，近幾年新發(fā)展起來的三維全景采集車，也加入到三維數(shù)字城市的采集隊(duì)伍中。三維全景采集車集成了定位定姿系統(tǒng)（高精度GPS及用于航空攝影的慣導(dǎo)系統(tǒng)相結(jié)合）、圖形采集系統(tǒng)（全景、高速相機(jī)）、點(diǎn)云采集系統(tǒng)（2D或3D激光掃描儀）、還有相應(yīng)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)硬件、控制軟件、處理軟件等），能夠快速地獲取高密度高精度的目標(biāo)空間信息。相比傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，它不僅在獲取速度上有很大的提升，而且GPS網(wǎng)絡(luò)RTK與慣性導(dǎo)航技術(shù)的結(jié)合，可以時(shí)時(shí)定位，就算是短時(shí)GPS失鎖情況下，也能達(dá)到比較精確的定位精度。筆者相信，隨著三維激光掃描車這一新型技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，三維數(shù)字城市的建立將以更快的速度鋪向二線城市。

總之，作為測(cè)繪工程技術(shù)人員，只有深入了解、掌握本行業(yè)的新技術(shù)、新方法、新儀器，才能更好的摸清行業(yè)發(fā)展的脈絡(luò)，不被時(shí)代所淘汰。

參考文獻(xiàn)

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