工程測(cè)量信息化和數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用分析

摘要：本文探討如何去運(yùn)用數(shù)字化進(jìn)行測(cè)量及針對(duì)目前的測(cè)量技術(shù)中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；數(shù)字化；問題分析

隨著全球信息網(wǎng)格（GIG）概念的提出，人們將要面臨在下一代3G（great global grid）互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行網(wǎng)格計(jì)算，即不僅可以查詢和檢索GIS時(shí)空數(shù)據(jù)，而且還要能利用網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算資源進(jìn)行網(wǎng)格計(jì)算。在網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境下，目前的GIS數(shù)據(jù)面臨著空間數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)、空間數(shù)據(jù)的時(shí)態(tài)、語義描述以及數(shù)據(jù)存貯格式不一致的4大障礙。因此，建立全球統(tǒng)一的空間信息網(wǎng)格對(duì)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格計(jì)算勢(shì)在必行。為此，我們提出了從用戶需求出發(fā)的空間信息多級(jí)網(wǎng)格（SIMG）的概念，用帶地學(xué)編碼的粗細(xì)網(wǎng)格來統(tǒng)一存貯時(shí)空數(shù)據(jù)。其基本的思想是在地理坐標(biāo)框架下，根據(jù)自然社會(huì)發(fā)展的不平衡特征將全球分成粗細(xì)不等的格網(wǎng)，格網(wǎng)中心點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)和全球地心坐標(biāo)系坐標(biāo)作為參照標(biāo)準(zhǔn)，存貯各個(gè)格網(wǎng)內(nèi)的地物及其屬性特征，這種存貯方法特別適合于國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)空間統(tǒng)計(jì)與分析。如果能解決空間信息多級(jí)網(wǎng)格與現(xiàn)有不同比例尺空間數(shù)據(jù)庫的相互轉(zhuǎn)換，GIS的應(yīng)用理論將會(huì)上一個(gè)新的臺(tái)階，空間數(shù)據(jù)挖掘也可望得到更好的應(yīng)用，使空間分析和輔助決策支持上一個(gè)新臺(tái)階，同時(shí)也對(duì)信息化測(cè)繪體系提出了明晰的目標(biāo)和方向。人類的社會(huì)活動(dòng)和自然界的發(fā)展變化都是在時(shí)空框架下進(jìn)行的，地球空間信息是它們的載體和數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。在信息時(shí)代由于互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展加上計(jì)算機(jī)終端的便攜化，使時(shí)空信息服務(wù)的大眾化代表了當(dāng)前和未來的時(shí)代特征，也是空間信息行業(yè)能否產(chǎn)業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。

一、信息化測(cè)繪的任務(wù)與特征

信息化測(cè)繪是當(dāng)前測(cè)繪事業(yè)發(fā)展的方向。信息化測(cè)繪體系是地理空間信息獲取、處理和服務(wù)等測(cè)繪業(yè)務(wù)流程信息化的具體體現(xiàn)，主要包括現(xiàn)代化的測(cè)繪基準(zhǔn)體系、基礎(chǔ)地理信息資源體系和地理空間信息的實(shí)時(shí)化獲取體系、自動(dòng)化處理體系、網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)體系等。充分利用現(xiàn)代高新技術(shù)，加快建設(shè)信息化測(cè)繪體系，大力推進(jìn)測(cè)繪信息化進(jìn)程，是測(cè)繪事業(yè)適應(yīng)國家信息化建設(shè)的緊迫任務(wù)和重要內(nèi)容，也是實(shí)現(xiàn)測(cè)繪事業(yè)又好又快發(fā)展的基本要求和必要途徑。信息化測(cè)繪體系建設(shè)應(yīng)該包括兩大目標(biāo)：一是要著力發(fā)展先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)方法，建設(shè)現(xiàn)代化的測(cè)繪基礎(chǔ)設(shè)施；二是要著力提升測(cè)繪的保障服務(wù)能力。這兩個(gè)目標(biāo)密切相關(guān)。前一個(gè)目標(biāo)是后一個(gè)目標(biāo)的基礎(chǔ)和前提，是實(shí)現(xiàn)后一個(gè)目標(biāo)的手段和條件；而后一個(gè)目標(biāo)則是前一個(gè)目標(biāo)的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)，是建設(shè)信息化測(cè)繪體系的終極目標(biāo)。因此，信息化測(cè)繪體系建設(shè)的核心是切實(shí)提升測(cè)繪的保障服務(wù)能力。當(dāng)然，要提升測(cè)繪的保障服務(wù)能力，必須大力發(fā)展測(cè)繪技術(shù)手段，建立健全相應(yīng)的政策法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。從提升測(cè)繪保障服務(wù)能力的角度上看，信息化測(cè)繪應(yīng)該具有以下特征： 1.測(cè)繪保障服務(wù)的層次有顯著提高。在強(qiáng)化測(cè)繪的“支撐”作用的同時(shí)，大力發(fā)展測(cè)繪的“提升”作用。

2.測(cè)繪保障服務(wù)的模式有顯著變化。測(cè)繪應(yīng)該從被動(dòng)服務(wù)、普遍服務(wù)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)服務(wù)、按需服務(wù)。這不僅包括測(cè)繪服務(wù)和成果的提供模式，也包括測(cè)繪成果的應(yīng)用模式和后續(xù)服務(wù)模式等。

3.測(cè)繪保障服務(wù)的質(zhì)量有顯著改善。測(cè)繪產(chǎn)品及服務(wù)不僅要優(yōu)質(zhì)化，更要增值化。測(cè)繪成果的內(nèi)容、形式和質(zhì)量應(yīng)適應(yīng)應(yīng)用的需求，特別是成果的現(xiàn)勢(shì)性應(yīng)得到明顯改觀。

4.測(cè)繪保障服務(wù)的效果有顯著增強(qiáng)。測(cè)繪保障服務(wù)要適宜、及時(shí)和有效，并應(yīng)以其為其它業(yè)務(wù)的成功而提供的支持程度作為衡量保障服務(wù)效果的基本標(biāo)準(zhǔn)。

二、信息化測(cè)繪的若干關(guān)鍵技術(shù)

（一）城市地理信息共享標(biāo)準(zhǔn)。由于標(biāo)準(zhǔn)化工作未得到重視的危害有滯后性，往往被忽視，而一旦發(fā)現(xiàn)失誤再去彌補(bǔ)，代價(jià)很大，有些工程需要重來。因此，信息測(cè)繪體系建設(shè)應(yīng)十分重視標(biāo)準(zhǔn)先行。城市地理信息共享標(biāo)準(zhǔn)涉及地理模型、數(shù)據(jù)獲取、組織管理、共享服務(wù)等方面。主要包括：地理基礎(chǔ)框架與地理信息分類標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和分發(fā)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等。

（二）現(xiàn)代化城市測(cè)繪基準(zhǔn)體系?，F(xiàn)代測(cè)繪基準(zhǔn)體系主要包括：GNSS虛擬參考站技術(shù)、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換技術(shù)、厘米級(jí)大地水準(zhǔn)面精化技術(shù)、分米級(jí)交通導(dǎo)航技術(shù)等。該技術(shù)不僅可逐步取代傳統(tǒng)的城市測(cè)量控制系統(tǒng)，還可以提供實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的空位置服務(wù)，將帶來城市測(cè)量的歷史性進(jìn)步。

（三）智能化移動(dòng)測(cè)量技術(shù)。移動(dòng)測(cè)量技術(shù)是多傳感器集成技術(shù)、空間同步技術(shù)、自動(dòng)提取技術(shù)、移動(dòng)信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)燃夹g(shù)的總稱。目前典型的產(chǎn)品有：基于PDA的野外全息數(shù)據(jù)采集技術(shù)；基于可量測(cè)實(shí)景影像（DMI）信息提取技術(shù)。該技術(shù)特別適合專題熱點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，有利于實(shí)現(xiàn)地理信息服務(wù)的大眾化、社會(huì)化、靈性化與實(shí)時(shí)化。

（四）無人飛行器航空攝影測(cè)量技術(shù)。無人飛行器航空攝影測(cè)量技術(shù)主要包括：長航時(shí)無人飛行器技術(shù)、傳感器姿態(tài)控制技術(shù)、平流層平臺(tái)攝影測(cè)量技術(shù)與應(yīng)用、航空攝影二維及三維信息的提取技術(shù)等。此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用將改變傳統(tǒng)的攝影測(cè)量作業(yè)方式，大大縮短成圖周期、降低測(cè)繪成本、提高測(cè)繪生產(chǎn)與成果更新的效率，并可為三維仿真提供高分辨率紋理數(shù)據(jù)。

（五）地理信息動(dòng)態(tài)更新技術(shù)。地理信息動(dòng)態(tài)更新技術(shù)主要包括：基于遙感信息的地物要素變化的發(fā)現(xiàn)與測(cè)定技術(shù)、級(jí)聯(lián)更新技術(shù)、基于時(shí)態(tài)的增量更新與歷史數(shù)據(jù)保存技術(shù)等。通過此類技術(shù)的應(yīng)用，我國城市測(cè)繪部門將從根本上改變目前地理信息現(xiàn)勢(shì)性不強(qiáng)、更新緩慢、更新勞動(dòng)強(qiáng)度大等狀況。

四、數(shù)字化制圖過程中存在的問題

1.等高線處理不當(dāng)

由于數(shù)字化地形測(cè)繪軟件中的等高線一般都是根據(jù)野外采集的地貌點(diǎn)的高程，采用等值內(nèi)插法，按基本等高距插繪等值點(diǎn)連成曲線，再按不同的圓滑方法進(jìn)行圓滑而生成的。在地形測(cè)量中，并不是野外采集的所有地貌點(diǎn)之間都能進(jìn)行等高線內(nèi)插的，也就是說靠全自動(dòng)建立的數(shù)字地面模型DTM有可能失真，因而需要進(jìn)行必要的人工干預(yù)，刪除自動(dòng)組網(wǎng)中那些不能內(nèi)插等高線的三角邊，而要做好這一點(diǎn)，就要靠實(shí)際繪圖人員的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。比如，溝或坎上的點(diǎn)就不能與遠(yuǎn)離其坡下的點(diǎn)插繪等高線，否則可能會(huì)使生成的等高線懸空或穿入地下，使局部地形面目全非。再如等高線不能穿過道路和建構(gòu)筑物，有的需在建立DTM模型時(shí)應(yīng)充分考慮，有些應(yīng)在繪制好等高線后進(jìn)行局部修剪或刪除。

1.2野外數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)不全

（1）地形變化處地形點(diǎn)不全面，坎溝上有點(diǎn)，下面無點(diǎn)或少點(diǎn)，這給計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制等高線，也帶來一定的麻煩，所繪出的等高線也會(huì)失真，難以準(zhǔn)確反映實(shí)地地形；

（2）有些線狀地物如小溝特別是暗溝、電力線、電訊線或電纜、各種管線在圖內(nèi)應(yīng)該有始有終，而拾取地形點(diǎn)時(shí)往往容易忽略，來龍去脈不清，這些都與跑尺員的技術(shù)素質(zhì)和責(zé)任心有很大關(guān)系；

（3）野外草圖繪制不全、不細(xì)。野外繪制草圖人員是現(xiàn)場(chǎng)跑路最多而且最忙的，技術(shù)要求也高，雖然是草圖，也應(yīng)按正規(guī)圖來繪，因?yàn)樗亲詈蟪蓤D能否滿足規(guī)范要求的重要依據(jù)之一。尤其是地物、地貌的連線關(guān)系應(yīng)與實(shí)地一致，測(cè)點(diǎn)順序不能顛倒和記錯(cuò)。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)繪制草圖人員還得記清跑尺員省去而圖上需要表示的地物的相關(guān)位置，都應(yīng)準(zhǔn)確量取并在草圖中標(biāo)注清楚。如果工作不細(xì)心，這些都易忽略，造成地形地物不清不全。

1.3自檢工作不利

相對(duì)于常規(guī)測(cè)圖而言，在圖紙審核中，數(shù)字化成圖的過程發(fā)現(xiàn)的缺陷要多一些。除了上述問題之外，主要就是繪圖人員的自檢工作加強(qiáng)。如注記或植被符號(hào)壓線和覆蓋地物的現(xiàn)象以及坎溝上的高程注于坎下或下面的高程注在上面的現(xiàn)象。還有圖式符號(hào)使用不正確等，這種現(xiàn)象只要經(jīng)過仔細(xì)自檢，應(yīng)該都可以避免，而這些問題都與制圖人員的責(zé)任心有關(guān)。

2.提高成圖質(zhì)量應(yīng)注意的問題

2.1加強(qiáng)技能培訓(xùn)，不斷提高地形測(cè)量從業(yè)人員的技術(shù)素質(zhì)

新一代年青的測(cè)繪技術(shù)人員，尤其是21世紀(jì)的大中專生，盡管具有較高的計(jì)算機(jī)操作本領(lǐng)，甚至有一定的編程技術(shù)，但是缺乏現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪地形圖的經(jīng)驗(yàn)，更缺乏勾繪等高線的基本功。而現(xiàn)代數(shù)字化測(cè)繪軟件雖然自動(dòng)化程度很高，仍不可避免地需要進(jìn)行必要的人工干預(yù)。所以對(duì)這些從事地形測(cè)量人員進(jìn)行必要的技能培訓(xùn)和基本功訓(xùn)練是十分必要的。具體實(shí)施辦法建議選擇適當(dāng)場(chǎng)地參加野外實(shí)地按原來的常規(guī)辦法測(cè)繪地形圖或室內(nèi)找一些范例進(jìn)行實(shí)習(xí)與講授相結(jié)合的辦法來提高他們的技能。

2.2加強(qiáng)崗位培訓(xùn)，提高地形測(cè)量從業(yè)人員的質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任感

地形測(cè)量工作是一項(xiàng)通過集體作業(yè)來完成產(chǎn)品的。無論哪一環(huán)出現(xiàn)缺陷都會(huì)反映到最終的成圖中來。跑尺員因地形地物取舍不當(dāng)會(huì)直接影響到地形圖的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。同時(shí)還會(huì)使地形圖缺這少那，顧此失彼，殘缺不全。要解決此類缺陷，除了按測(cè)量規(guī)范和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的要求進(jìn)行合理取舍之外，繪制草圖人員還應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)具體情況與跑點(diǎn)人員密切配合，分清主次，確定具體取舍對(duì)象，做到該取的就應(yīng)當(dāng)取全，不能遺漏，有始有終。如有些埋地管線在現(xiàn)場(chǎng)時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，也要追根究底，盡量在圖上反映出來。因此，跑尺員也應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)，與草圖繪制人員密切配合。

3.觀測(cè)員在施測(cè)前應(yīng)檢查所用儀器是否滿足規(guī)范要求

3.1在測(cè)站安置好儀器后準(zhǔn)確量取并輸入儀器高，同時(shí)與跑尺員配合對(duì)準(zhǔn)后視方向，并對(duì)相關(guān)圖根點(diǎn)或已測(cè)地物進(jìn)行必要的測(cè)站檢查。儀器高和目標(biāo)高的量取及輸入都必須仔細(xì)，否則將會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集錯(cuò)誤或個(gè)別點(diǎn)高程數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，因而提高觀測(cè)員的質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任心十分重要。

3.2 草圖繪制人員既要使繪制的草圖符合現(xiàn)場(chǎng)情況，又要指揮跑尺員合理取舍，安排跑點(diǎn)線路。因?yàn)樽罱K的成果圖是由現(xiàn)場(chǎng)草圖和地形點(diǎn)的數(shù)據(jù)共同來實(shí)現(xiàn)的。哪怕草圖繪得再好，如果沒有現(xiàn)場(chǎng)采集的原始數(shù)據(jù)，他是繪不出滿足質(zhì)量要求的地形圖來的。所以當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)局部地形和地物有漏點(diǎn)時(shí)，草圖繪制人員必須要求立即補(bǔ)點(diǎn)，不得含糊。同時(shí)，為了提高野外作業(yè)進(jìn)度，繪制草圖人員還可根據(jù)所測(cè)地物量取相應(yīng)數(shù)據(jù)如間距等記于草圖中，以備作圖用。這樣，草圖繪制人員就必須要有高度的責(zé)任感，做到嘴勤、手勤、腿勤、腦勤，保證第一手資料的準(zhǔn)確齊全。

3.3 完成野外數(shù)據(jù)采集之后，成圖質(zhì)量的好壞，制圖人員的工作也起到重要的作用。數(shù)字地形圖的制圖相對(duì)于常規(guī)測(cè)圖而言，可謂現(xiàn)代化、自動(dòng)化作業(yè)，但人工干預(yù)不可缺少，而人工干預(yù)的好壞就直接影響成圖的質(zhì)量。將所采集的原始數(shù)據(jù)傳入計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并生成展點(diǎn)圖之后，根據(jù)所展繪的地形地物點(diǎn)進(jìn)行連線處理一般是通過人機(jī)共同完成的，這就需要制圖人員依據(jù)草圖和菜單來完成地物、溝、坎等依圖式要求進(jìn)行連線并填充植被繪制相關(guān)平面圖。在此基礎(chǔ)上，由計(jì)算機(jī)根據(jù)所展繪的地形點(diǎn)自動(dòng)建立DTM模型。由于野外取點(diǎn)不當(dāng)或者個(gè)別測(cè)點(diǎn)有誤，局部DTM模型的失真現(xiàn)象是可能出現(xiàn)的，尤其是測(cè)區(qū)邊緣。這就需要人工進(jìn)行必要的干預(yù)。

3.4數(shù)字成圖系統(tǒng)軟件基本上都提供了可在二維和三維透視方式下直接修改三角網(wǎng)圖，模型可任意旋轉(zhuǎn)、縮放、渲染著色等方式，十分直觀，除構(gòu)網(wǎng)失真外，還可發(fā)現(xiàn)個(gè)別明顯高程錯(cuò)誤，這使DTM的修改由數(shù)據(jù)操作變?yōu)榭梢暬?，若再加上操作人員的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)和較好的繪制等高線基本功，在已經(jīng)制好的平面圖上作進(jìn)一步修改應(yīng)該不是難事，關(guān)鍵是要制圖員加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任感，細(xì)心操作，一絲不茍。在等高線加入之后，注記壓線和壓地物之類的問題認(rèn)真進(jìn)行自檢和刪、剪、移動(dòng)即可順利解決，這些問題只有加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí)和責(zé)任感就可使成圖缺陷降到最低限度。再加上校對(duì)、審核人員的共同努力，成圖的質(zhì)量將會(huì)得到明顯提高。

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