現(xiàn)代自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)探微

陳驚濤 寧波市阿拉圖數(shù)字科技中心，浙江 寧波 315042

科學(xué)技術(shù)的日新月異推動(dòng)了地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷完善后，逐漸演化為一套更加成熟的自動(dòng)化測(cè)量體系。現(xiàn)代自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)以其智能化、高精度、圖形屬性豐富等優(yōu)勢(shì)成為現(xiàn)代地形測(cè)量測(cè)繪的主要手段。

1 自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)內(nèi)容

1.1 GPS 技術(shù)

人類(lèi)歷史的發(fā)展已不僅僅局限于地球空間，而是將前進(jìn)的腳步邁進(jìn)了外太空，隨著近幾年宇宙探索的深入，許多現(xiàn)代化的現(xiàn)金技術(shù)被運(yùn)用到航天航空事業(yè)中，不僅拓寬了人們的視野，而且開(kāi)啟了宇宙探索新的篇章。GPS 技術(shù)即全球定位系統(tǒng)，該技術(shù)基于環(huán)繞地球運(yùn)行的衛(wèi)星導(dǎo)航和定位系統(tǒng)能夠?yàn)槿藗兲峁?shí)時(shí)距離信息，多個(gè)導(dǎo)航衛(wèi)星的同時(shí)運(yùn)行可以實(shí)現(xiàn)全天候測(cè)時(shí)、測(cè)距(GPS 定位原理示意見(jiàn)圖1)，因此，GPS技術(shù)的應(yīng)用不受時(shí)間和空間的限制，可隨時(shí)隨地為人們提供幫助［1］。由于導(dǎo)航衛(wèi)星的運(yùn)行基本不受外界因素的干擾，因此GPS 技術(shù)的測(cè)量精度較高。隨著GPS 技術(shù)的不斷改良，其具備的功能也將越來(lái)越多，并在地形測(cè)量測(cè)繪中扮演更加重要的角色。

圖1 GPS 定位原理示意圖

1.2 RS 技術(shù)

RS 技術(shù)與GPS 技術(shù)類(lèi)似，其發(fā)展歷程都得益于航空航天技術(shù)的進(jìn)步，RS 即遙感技術(shù)，該技術(shù)基于人造地球衛(wèi)星的相關(guān)搭載技術(shù)，能夠遠(yuǎn)距離發(fā)射可見(jiàn)光、紅外線、電磁波等信號(hào)，從而接收反饋信號(hào)，識(shí)別地理信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物的測(cè)繪［2］(RS 技術(shù)應(yīng)用原理見(jiàn)圖2)。由于該技術(shù)的目標(biāo)測(cè)繪是通過(guò)可見(jiàn)光、紅外線、電磁波的信號(hào)發(fā)射完成的，因此可客觀反映測(cè)繪區(qū)域的真實(shí)地形地貌，同時(shí)還能夠幫助識(shí)別土壤中的成分，為用戶(hù)提供更加全面的地理地質(zhì)信息。RS 技術(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)繪功能能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)繪，及時(shí)更新地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，便于為工程施工提供動(dòng)態(tài)參考信息。

圖2 RS 技術(shù)應(yīng)用原理

1.3 GIS 技術(shù)

GIS 技術(shù)的出現(xiàn)使人們的數(shù)據(jù)傳輸、分析和處理效率更高，GIS 技術(shù)即地理信息技術(shù)，該技術(shù)基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被應(yīng)用于工程建設(shè)中，可以確保工程項(xiàng)目的順利開(kāi)展和安全進(jìn)行。GIS 技術(shù)是多種技術(shù)的融合，集地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、幾何學(xué)于一體，是一種高度綜合性的新技術(shù)，其最大的特點(diǎn)是能夠有效結(jié)合地理位置信息及其特征，并將其直觀的反映在計(jì)算機(jī)顯示器上。GIS 技術(shù)在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、土地資源規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害預(yù)警方面都有廣泛的應(yīng)用，如我國(guó)自上世紀(jì)八十年代中期即開(kāi)始在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域推廣使用GIS 技術(shù)，并將其應(yīng)用到農(nóng)業(yè)資源信息采集、區(qū)域農(nóng)業(yè)規(guī)劃、農(nóng)作物估產(chǎn)研究中，均取得了顯著的效益，隨著GIS理論的逐漸完善，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用也更加深入，成為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域不可獲取的輔助工具［3］。

2 自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今社會(huì)正處于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)期，各種地形測(cè)量測(cè)繪儀器設(shè)備正在走向數(shù)字化和集成化，多種技術(shù)的融合和人工智能化發(fā)展成為自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)［4］。3G 集成技術(shù)的使用推動(dòng)GPS、RS、GIS 技術(shù)朝向多元化方向發(fā)展。地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用離不開(kāi)測(cè)繪軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)、更新，新型測(cè)繪軟件的開(kāi)發(fā)使得測(cè)繪系統(tǒng)更加靈活，功能也更加齊全，與測(cè)繪軟件相匹配的是信息數(shù)據(jù)庫(kù)，采集的測(cè)量信息需要錄入到信息數(shù)據(jù)庫(kù)中才能體現(xiàn)價(jià)值，數(shù)據(jù)庫(kù)的更新使得數(shù)據(jù)查詢(xún)更加方便，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源共享，使自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)逐漸走向動(dòng)態(tài)管理和實(shí)時(shí)化管理。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的高速發(fā)展使學(xué)科交叉和綜合性發(fā)展成為可能，人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)在測(cè)繪技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用前景，借助計(jì)算機(jī)的模擬分析能力使其代替人工從事數(shù)據(jù)處理和圖形處理，加大地提高了工作效率，人們也在嘗試?yán)麊为?dú)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)處理各種圖形數(shù)據(jù)信息，多種地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)的融合發(fā)展進(jìn)一步增強(qiáng)了系統(tǒng)的自我監(jiān)測(cè)和診斷能力，從而加快地理信息共享和智能化發(fā)展，為地形測(cè)量和測(cè)繪技術(shù)的健康發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用中存在的問(wèn)題

3.1 使用成本高

雖然現(xiàn)代自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，但是在實(shí)際使用過(guò)程中仍然存在許多問(wèn)題限制了高新技術(shù)的推廣，其中，使用成本高是阻礙自動(dòng)化測(cè)量測(cè)繪技術(shù)深入推廣的重要原因。雖然相關(guān)技術(shù)使用過(guò)程中的部分費(fèi)用由政府部門(mén)承擔(dān)，但如GPS、GIS 等技術(shù)的使用成本仍然較高，一些小型的測(cè)量測(cè)繪單位和組織由于無(wú)力承擔(dān)高昂費(fèi)用，基本上不會(huì)使用這些技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)量測(cè)繪，這種情況不僅影響了測(cè)量測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且在工程建設(shè)和礦區(qū)開(kāi)采中由于測(cè)量結(jié)果不精確也會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患，這種安全隱患還會(huì)一直延續(xù)到工程建設(shè)完畢后，影響周?chē)匦谓Y(jié)構(gòu)和環(huán)境，導(dǎo)致地形測(cè)量測(cè)繪工作失去意義。

3.2 技術(shù)尚不完善

雖然GPS 等自動(dòng)化技術(shù)具有諸多使用優(yōu)勢(shì)，但是由于推廣時(shí)間短，在許多方面尚不完善，仍然存在許多缺陷，容易受到周?chē)h(huán)境的影響，導(dǎo)致測(cè)量測(cè)繪結(jié)果出現(xiàn)誤差，在特殊情況下還會(huì)受到距離限制導(dǎo)致無(wú)法正常測(cè)量。這些技術(shù)缺陷導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)成果無(wú)法完全滿足工程建設(shè)和礦區(qū)開(kāi)展需要，因此，有必要在今后的推廣研究工作中，進(jìn)一步深入挖掘現(xiàn)有技術(shù)使用中存在的問(wèn)題，從而提升自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪的精確度和測(cè)量效率。

3.3 相關(guān)技術(shù)人員素質(zhì)不過(guò)關(guān)

先進(jìn)技術(shù)的推廣使用離不開(kāi)相關(guān)工作人員的努力和實(shí)踐。但是現(xiàn)有的技術(shù)人員儲(chǔ)備數(shù)量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)發(fā)展所需人才數(shù)量，隨著地球氣候的不斷惡化，地形測(cè)量測(cè)繪人員所面臨的工作環(huán)境也更加復(fù)雜，部分技術(shù)人員由于不適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境而放棄，導(dǎo)致技術(shù)人員保有量逐漸下降?？茖W(xué)技術(shù)日新月異，地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)和知識(shí)技能也在迅速變化，如果技術(shù)人員不善于主動(dòng)學(xué)習(xí)，就無(wú)法適應(yīng)行業(yè)發(fā)展。

4 GPS 在高原實(shí)地測(cè)量中的應(yīng)用實(shí)踐

GPS 應(yīng)用于高原地區(qū)地形測(cè)量中可分為三個(gè)步驟:首先，在系統(tǒng)組件架設(shè)運(yùn)行之前需檢測(cè)運(yùn)行情況，檢測(cè)環(huán)節(jié)包括軸瓦溫度參數(shù)核實(shí)、潤(rùn)滑油溫度檢測(cè)等，相關(guān)儀表專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員務(wù)必做到全程跟蹤，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)錯(cuò)誤及時(shí)處理。其次是信息數(shù)據(jù)的預(yù)處理操作，鑒于高原地區(qū)復(fù)發(fā)的地質(zhì)構(gòu)造，適宜采用基線數(shù)目在12 條以上的大型網(wǎng)絡(luò)作為布點(diǎn)基站，確?；静键c(diǎn)下限長(zhǎng)度在676-782m 之間，為了增強(qiáng)實(shí)地測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性，可以將其中的11 條基線單獨(dú)排列，對(duì)稱(chēng)性交叉排列9 個(gè)環(huán)線。最后是繪制地形測(cè)圖，這個(gè)環(huán)節(jié)主要是在前期GPS 系統(tǒng)站點(diǎn)布局完成之后的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，通過(guò)計(jì)算機(jī)終端的專(zhuān)業(yè)繪圖軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼和二次處理，形成可視化的彩色地形圖和三維立體圖表。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)發(fā)生了重大變革，從電子測(cè)距儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀等傳統(tǒng)測(cè)量測(cè)繪設(shè)備正在向著自動(dòng)化方向發(fā)展，以GPS、RS、GIS 等技術(shù)為代表的一批先進(jìn)測(cè)量技術(shù)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工作中，隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的深入，自動(dòng)化測(cè)量測(cè)繪技術(shù)將變得更加智能化、多元化、集成化，并逐漸形成高度集成的綜合型體系，雖然是推廣使用過(guò)程中存在一些問(wèn)題，但應(yīng)用實(shí)踐表明，現(xiàn)代自動(dòng)化地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)的使用在提高工作效率的同時(shí)，也提高了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，其在工程建設(shè)和礦區(qū)開(kāi)展中的推廣普及有助于加快經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。

［1］周得榮.關(guān)于測(cè)繪數(shù)字化在高原地區(qū)地形測(cè)量中的運(yùn)用與關(guān)鍵技術(shù)探討［J］.電子測(cè)試，2013，12:276-277.

［2］陳景偉.測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化在地形測(cè)量中的應(yīng)用及發(fā)展［J］.民營(yíng)科技，2014，01:21.

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［4］張家明.基于測(cè)繪發(fā)展現(xiàn)狀的工程測(cè)量測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用研究［J］.江西建材，2014，18:223-224.