測繪自動化技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用

中國江西國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作公司 江西南昌 330000

摘要：地形測量在測繪工程中本文闡述了地形測量和測繪技術(shù)相關(guān)概念及目前地形測量的測繪自動化技術(shù)，并探討了測繪技術(shù)自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：地形測量；測繪技術(shù)；自動化；

1.引言

地形測量學(xué)是研究測繪地形圖及與其有關(guān)測繪工作的理論、方法的應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。地形測量是為城市、礦區(qū)以及各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃、礦山開采設(shè)計以及各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。地形測繪是研究地球局部表面形狀和大小，并將其測繪成地形圖的理論和技術(shù)。通過測定小范圍地表高低起伏

形態(tài)和地物（如建筑物、道路、耕地等）的特征點(diǎn)的平面位置和高程，經(jīng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、采用一定的測量符號按一定的比例縮繪在圖紙上。從而獲得與相應(yīng)地面幾何圖形相似的地形圖，為國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供設(shè)計與施工的圖紙資料。傳統(tǒng)的測繪包括控制測量、地形測量、施工測量、竣工測量和變形監(jiān)測5個部分。現(xiàn)代測繪技術(shù)自動化技術(shù)具有自動化程度高、測圖精度高、圖形屬性信息豐富和圖形編輯方便等優(yōu)點(diǎn)。

2.自動化技術(shù)在地形測量中的應(yīng)用

測繪自動化是集數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、顯示于一體。隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測量儀器的智能化，測繪技術(shù)自動化技術(shù)發(fā)生了重大變革，3S技術(shù)（GPS全球定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、RS遙感）及其集成技術(shù)成為測繪技術(shù)自動化技術(shù)的核心。

（1）GPS技術(shù)。GPS（Global Positioning System）稱為全球定位系統(tǒng)，是美國20世紀(jì)70年代開始研制的，它歷時20年，于1994年3月全面建成的利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時和測距，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，是一種高精度、全天候、高效率、多功能的測繪工具。

（2）GPS RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)開始于90年代初，是一種全天候、全方位的新型測量系統(tǒng)，稱載波相位動態(tài)實時差分技術(shù)，是目前實時、準(zhǔn)確地確定待測點(diǎn)的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測值基礎(chǔ)上的實時動態(tài)定位技術(shù)。GPS RTK具有定位精度高且精度分布均勻，速度快、效率高，觀測時間短，方便靈活，測程不受限制，不受通視條件影響等優(yōu)點(diǎn)。攝影測量與遙感數(shù)據(jù)的計算機(jī)處理更趨向自動化和智能化。從影像數(shù)據(jù)中自動提取地物目標(biāo)，解決它的屬性和語義（What）是攝影測量與遙感的另一大任務(wù)。在已取得影像匹配成果的基礎(chǔ)上，影像目標(biāo)的自動識別技術(shù)主要集中在影像融合技術(shù)，基于統(tǒng)計和基于結(jié)構(gòu)的目標(biāo)識別與分類，處理的對象既包括高分辨率影像，也更加注重高光譜影像。隨著遙感數(shù)據(jù)量的增大，數(shù)據(jù)融合和信息融合技術(shù)逐漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數(shù)據(jù)壓縮方法也已商業(yè)化。我國學(xué)者在這些方面取得了不少可喜的成果。

（3）多時相影像數(shù)據(jù)自動發(fā)現(xiàn)技術(shù)。利用遙感影像自動進(jìn)行變化監(jiān)測（What change）關(guān)系到我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國防建設(shè)。過去人工方法投入大，周期長。隨著各類空間數(shù)據(jù)庫的建立和大量新的影像數(shù)據(jù)源的出現(xiàn)，實時自動化監(jiān)測已成為研究的一個熱點(diǎn)。自動變化監(jiān)測研究包括利用新舊影像（DOM）的對比、新影像與舊數(shù)字地圖（DLS）的對比來自動發(fā)現(xiàn)變化和更新數(shù)據(jù)庫。目前的變化監(jiān)測是先將新影像與舊影像（或數(shù)字地圖）進(jìn)行配準(zhǔn)，然后再提取變化目標(biāo)，這在精度、速度與自動化處理方面都有不足之處。筆者提出了把配準(zhǔn)與變化監(jiān)測同步的整體處理。最理想的方法是將影像目標(biāo)三維重建與變化監(jiān)測一起進(jìn)行，實現(xiàn)三維變化監(jiān)測和自動更新。進(jìn)一步的發(fā)展則是利用智能傳感器，將數(shù)據(jù)處理在軌完成，發(fā)送回來的直接為信息，而不一定為影像數(shù)據(jù)。

（4）RS技術(shù)。遙感RS（Remote Sensing）起源于20世紀(jì)60年代，不直接接觸被研究的目標(biāo)，感測目標(biāo)的特征信息（一般是電磁波的反射、輻射和發(fā)射輻射），經(jīng)過傳輸、處理，從中提取人們感興趣的信息。遙感包括攝影、陸地、衛(wèi)星、航空、航天攝影測量等技術(shù)。遙感技術(shù)依其波譜性質(zhì)，可分為電磁波遙感技術(shù)、聲學(xué)遙感技術(shù)、物理場遙感技術(shù)。遙感信息技術(shù)已從可見光發(fā)展到紅外、微波，從單波段發(fā)展到多波段、多角度、多時相、多極化，從空間維擴(kuò)展到時空維，從靜態(tài)分析發(fā)展到動態(tài)監(jiān)測。RS為GIS提供信息源，GIS為RS提供空間數(shù)據(jù)管理和分析的技術(shù)手段（圖像處理），GPS作為GIS有力的補(bǔ)測、補(bǔ)繪手段，實現(xiàn)了GIS原始地圖數(shù)據(jù)的實時更新。3S的綜合應(yīng)用是一種充分利用各自的技術(shù)特點(diǎn)，快速準(zhǔn)確而又經(jīng)濟(jì)地為人們提供所需的有關(guān)信息的新技術(shù)，三者的緊密結(jié)合，為地形測量提供了精確的圖形和數(shù)據(jù)。

3.自動化技術(shù)在測繪工程中的發(fā)展趨勢

隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測量儀器的系統(tǒng)化、智能化，測繪技術(shù)自動化技術(shù)向著3G技術(shù)及集成技術(shù)自動化、實時化、數(shù)字化，數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件的開發(fā)應(yīng)用，三維可視化技術(shù)以及人工智能化發(fā)展，使測繪技術(shù)自動化技術(shù)能全方位的應(yīng)用于地形測量中，提高了地形測量的效率和準(zhǔn)確性。

（1）空間數(shù)據(jù)庫趨向圖形、影像和DEM三庫一體化和面向?qū)ο蟆IS發(fā)展曾經(jīng)歷過柵格、矢量兩個不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)發(fā)展階段，目前隨著高分辨率衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)的飛快增長和數(shù)字地球、數(shù)碼城市的需求，形成了面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型和三庫（圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網(wǎng)庫）一體化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這樣的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)使GIS的發(fā)展更加趨向自然化、逼真化，更加貼近用戶。以面向應(yīng)用的GIS軟件為前臺，以大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫（Oracle 8i，9i等）為后臺數(shù)據(jù)庫管理，成為當(dāng)前GIS技術(shù)的主流趨勢。

（2）測繪軟件及數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與更新加強(qiáng)地形測量數(shù)字化測繪軟件的研發(fā)，使測繪軟件系統(tǒng)更加高效、靈活和功能齊全，使測繪軟件技術(shù)在地形測量中起到了相當(dāng)重要的作用。更新完善信息數(shù)據(jù)庫，將采集的測量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換直接進(jìn)入信息數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)管理查詢方便，數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)全球數(shù)據(jù)更新和擴(kuò)展空間基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的動態(tài)管理，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的管理科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化，實現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會化，使測繪技術(shù)走向自動化，實時化，數(shù)字化。

（3）空間分析和輔助決策智能化需要利用數(shù)據(jù)挖掘方法從空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)更多的有用知識。GIS是以應(yīng)用導(dǎo)向的空間信息技術(shù)，空間分析與輔助決策支持是GIS的高水平應(yīng)用，它需要基于知識的智能系統(tǒng)。知識的獲取是專家系統(tǒng)中最困難的任務(wù)。隨著各種類型數(shù)據(jù)庫的建立，從數(shù)據(jù)庫中挖掘知識成為當(dāng)今計算機(jī)界一個非常引人注目的課題。從GIS空間數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)的知識可以有效的支持遙感圖像解譯，以解決“同物異譜”和“同譜異物”的問題。反過來，從屬性數(shù)據(jù)庫中挖掘的知識又具有優(yōu)化資源配置等一系列空間分析的功能。盡管數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)這一命題仍處于理論研究階段，但隨著數(shù)據(jù)庫的快速增大和對數(shù)據(jù)挖掘工具的深入研究，其應(yīng)用前景是不可估量的。

（4）通過Web服務(wù)器和WAP服務(wù)器的互聯(lián)網(wǎng)和移動GIS將推進(jìn)聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫和互操作的研究及地學(xué)信息服務(wù)事業(yè)。隨著計算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)（包括有線和無線網(wǎng)）的大容量和高速化，GIS已成為在網(wǎng)絡(luò)上的分布式異構(gòu)系統(tǒng)。許多不同單位、不同組織維護(hù)管理的既獨(dú)立又互聯(lián)互用的聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫，將可提供全社會各行各業(yè)的應(yīng)用需要。因此，聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫和互操作問題成為當(dāng)前國際GIS聯(lián)合研究的一個熱點(diǎn)?；ゲ僮饕馕吨鴶?shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的直接共享，GIS規(guī)律功能模塊的互操作與共享，以及多點(diǎn)之間的相同工作，這方面的研究已顯示出明顯的成效。未來的GIS用戶將可能在網(wǎng)絡(luò)上繳納為其需要所選用數(shù)據(jù)和軟件功能模塊的使用費(fèi)，而不必購買這個數(shù)據(jù)庫和整套的GIS軟硬件，這些成果產(chǎn)生的直接效果是GIS應(yīng)用將走向地學(xué)信息服務(wù)。

4. 結(jié)論

隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測量儀器的智能化，測繪技術(shù)自動化技術(shù)發(fā)生了重大變革，從傳統(tǒng)的測繪技術(shù)（例如電子測距儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和平板儀）向3G技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)以及人工智能化發(fā)展，推動了測繪技術(shù)自動化技術(shù)的活躍和革新，測繪技術(shù)朝著自動化、實時化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化方向發(fā)展，使地形測量更快速、簡單、精確。

參考文獻(xiàn)：

[1]淺談數(shù)字化測繪技術(shù)和地質(zhì)工程測量的發(fā)展應(yīng)用[J].科技信息，2009，25.