地形測(cè)量和測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)研究

袁浩

（南昌市測(cè)繪勘察研究院江西 南昌 330038）

地形測(cè)量和測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)研究

袁浩

（南昌市測(cè)繪勘察研究院江西 南昌 330038）

隨著社會(huì)的進(jìn)步好技術(shù)的發(fā)展，地形測(cè)量技術(shù)不斷更新，測(cè)試技術(shù)自動(dòng)化逐漸受到人們重視，其對(duì)于推動(dòng)地形測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展有著重要的意義?；谝陨?，本文從地形測(cè)量學(xué)分析入手，探討了測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化的特點(diǎn)，研究了測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用，并展望了測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，旨在進(jìn)一步推動(dòng)測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。

地形測(cè)量；測(cè)繪技術(shù)；自動(dòng)化技術(shù)

前言

我國(guó)幅員遼闊，地大物博，地形復(fù)雜多變，有平原、山脈、高原，也有丘陵、盆地，陸地基本的地形類型在我國(guó)均有分布，多樣化的地形對(duì)于我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有著重要的意義，對(duì)于工業(yè)的發(fā)展也有著促進(jìn)作用，其中地形測(cè)量學(xué)的應(yīng)用至關(guān)重要。隨著科技的發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)逐漸被重視起來(lái)，其為地形測(cè)量的發(fā)展注入了新鮮的血液?；谝陨?，本文簡(jiǎn)要研究了地形測(cè)量和測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)。

1 地形測(cè)量學(xué)概述

顧名思義，地形測(cè)量學(xué)就是對(duì)地形進(jìn)行測(cè)量并應(yīng)用測(cè)量結(jié)果的學(xué)科，地形測(cè)量中包括對(duì)地形圖的測(cè)繪和其他測(cè)繪工作，地形測(cè)量在城市建設(shè)、礦區(qū)工程等方面有著重要的應(yīng)用[1]。對(duì)于地形測(cè)繪來(lái)說(shuō)，其對(duì)地球表面形狀和大小進(jìn)行研究，并繪制成地形圖，地形圖能夠體現(xiàn)地表高低起伏形態(tài)和地物特征點(diǎn)位置和高程，之后經(jīng)過數(shù)據(jù)的分析和處理，采用測(cè)量符號(hào)將這些形態(tài)特征繪制成圖，從而為相關(guān)設(shè)計(jì)和施工提供資料和數(shù)據(jù)。

2 測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化的特點(diǎn)

自動(dòng)化技術(shù)指的是在沒有人員或較少人員參與的情況下，利用機(jī)械設(shè)備或系統(tǒng)按照人的要求進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、處理、分析、控制等一系列自動(dòng)操作的過程。自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用，對(duì)于地形測(cè)量領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，自動(dòng)化技術(shù)主要指的是測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)集數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、顯示等功能于一體，就目前來(lái)看，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)主要以3S技術(shù)為核心，下面來(lái)分析測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)：①自動(dòng)化水平高：我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜，一些測(cè)量工作艱苦危險(xiǎn)，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)憑借著較高的自動(dòng)化水平降低了對(duì)人力資源的依賴，提升了測(cè)繪的效率和安全性；②準(zhǔn)確度高：測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)抗干擾能力強(qiáng)，得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；③信息豐富：相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)而言，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)測(cè)繪結(jié)果更多，圖形、數(shù)據(jù)等材料豐富，這就為地形測(cè)繪判斷提供更加豐富的依據(jù)[2]；④圖形編輯方便：測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)通過計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)能夠短時(shí)間內(nèi)完成圖形編輯，相較于傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)而言，其圖形編輯更加方便。

3 測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用

測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的核心為3S技術(shù)，分別是GPS技術(shù)即GPS全球定位系統(tǒng)、GIS技術(shù)即GIS地理信息系統(tǒng)、RS技術(shù)即RS遙感，這三項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)在地形測(cè)量中有著重要的應(yīng)用，下面進(jìn)行具體分析：

3.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS技術(shù)指的是GPS全球定位系統(tǒng)，其最早由美國(guó)研制，利用導(dǎo)航衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)時(shí)和測(cè)距，能夠進(jìn)行海、陸、空三維導(dǎo)航和定位，GPS技術(shù)有著效率高、功能多、全天候、精度高等特點(diǎn)，其在地形測(cè)量中的應(yīng)用有靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位兩種模式，一般來(lái)說(shuō)，靜態(tài)定位在地形測(cè)量中的應(yīng)用較多，用靜態(tài)GPS作為基本控制，用導(dǎo)向動(dòng)態(tài)作為加密控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的全面采集，并利用計(jì)算機(jī)軟件形成圖的作業(yè)方案。

在GPS技術(shù)中，RTK技術(shù)比較先進(jìn)，GPS RTK能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的確定待測(cè)點(diǎn)位置，其一載波相位觀測(cè)值為基礎(chǔ)進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位，不會(huì)受到測(cè)程和通視條件的影響。

GPS測(cè)量數(shù)據(jù)的處理主要分為兩個(gè)階段，分別是基線解算階段和網(wǎng)平差階段，經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件完成兩個(gè)階段的數(shù)據(jù)處理之后會(huì)得到GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)，如表1為某工程地形測(cè)量GPS控制點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

表1 某工程GPS測(cè)量成導(dǎo)表

3.2 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS技術(shù)為技術(shù)地理信息系統(tǒng)，其通過計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)對(duì)地理空間數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，涵蓋了測(cè)量學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、幾何學(xué)以及地理學(xué)等多種學(xué)科。相較于GPS技術(shù)來(lái)說(shuō)，GIS技術(shù)不僅能夠?qū)Φ厍虮砻媸挛镞M(jìn)行標(biāo)示，同時(shí)能夠直觀的表現(xiàn)出空間事物的特點(diǎn)，便于利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行觀察。

GIS技術(shù)在地形測(cè)量中也有著重要的應(yīng)用，其能夠搜集研究對(duì)象的信息，并利用信息庫(kù)、多媒體以及計(jì)算機(jī)圖庫(kù)對(duì)搜集的信息進(jìn)行分析和處理，大大降低了地形測(cè)量人員的工作量。例如測(cè)量人員可以應(yīng)用GIS技術(shù)來(lái)制作各種各樣的電子地圖來(lái)適應(yīng)不同的地形測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。GIS技術(shù)能夠?qū)y(cè)量的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并對(duì)信息進(jìn)行分類和分級(jí)，以此為基礎(chǔ)，將地形信息通過條形圖、餅狀圖或直方圖的形式直觀的呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上。GIS技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用不僅能夠?qū)崿F(xiàn)定位，同時(shí)能夠呈現(xiàn)出豐富的信息。

在地形測(cè)量過程中，GIS技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟如下：①對(duì)地貌系統(tǒng)特點(diǎn)及地貌信息內(nèi)涵進(jìn)行分析和研究；②借助GOS工具建立地貌地形信息分析系統(tǒng)；③在信息系統(tǒng)支持下建立綜合定量分析模型；④開發(fā)地貌制圖系統(tǒng)，以此作為地形地貌信息輸出系統(tǒng)。圖1區(qū)域地貌離散分析圖。

圖1 區(qū)域地貌離散分析

3.3 RS技術(shù)的應(yīng)用

RS技術(shù)指的是遙感技術(shù)，其出現(xiàn)于20世紀(jì)60年代，RS技術(shù)以電磁波為基礎(chǔ)，通過電磁波輻射或反射來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象的感測(cè)，不需要實(shí)地接觸研究對(duì)象，通過遙感測(cè)量得到的信息經(jīng)過傳輸和處理可以挖掘出有價(jià)值的信息。RS技術(shù)涵蓋了傳感器技術(shù)、信息處理技術(shù)、信息提取技術(shù)、信息傳輸技術(shù)以及電磁波技術(shù)等多種技術(shù)，我們所熟知的攝影、衛(wèi)星以及航天攝影等都屬于RS技術(shù)的范疇之內(nèi)。

RS技術(shù)以遙感儀器為基礎(chǔ)，根據(jù)遙感儀器的類型可以將其分為電磁波RS技術(shù)、聲吶RS技術(shù)以及重力場(chǎng)或磁力場(chǎng)RS技術(shù)。RS技術(shù)在地形測(cè)量中有著重要的應(yīng)用，例如RS技術(shù)能夠?yàn)镚IS技術(shù)提供信息源，應(yīng)用RS技術(shù)能夠捕捉更多的研究對(duì)象的圖形和數(shù)據(jù)，這些信息經(jīng)過GIS技術(shù)的分析處理就能夠提取出有價(jià)值的信息[3]。此外，GPS技術(shù)可以對(duì)不全面的測(cè)量信息技術(shù)補(bǔ)測(cè)或補(bǔ)繪，從而使GIS技術(shù)中的信息處理工作更加完善。

總的來(lái)說(shuō)GPS技術(shù)、GIS技術(shù)與RS技術(shù)是相輔相成的三種測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)，三者通過協(xié)同合作能夠?qū)y(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)更好的應(yīng)用到地形測(cè)量中，從而提升測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平。

如圖2所示為RS技術(shù)在某工程中的應(yīng)用，此應(yīng)用為彩紅外成像，根據(jù)彩紅外圖像能夠?qū)崿F(xiàn)地形判讀。

判讀標(biāo)志為色彩、大小、形狀、陰影及位置等，在圖2中，A可以判讀為水體，B1、B2為植被，C1、C2為建筑，D為道路。

4 測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)探討

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，對(duì)于地形測(cè)量領(lǐng)域來(lái)說(shuō)也是如此，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)量?jī)x器以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的等方面的發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展前景呈現(xiàn)良好態(tài)勢(shì)。

4.1 3G技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

3G技術(shù)是一種高新技術(shù)，其在我國(guó)的應(yīng)用程度逐漸廣泛，但從地形測(cè)量領(lǐng)域來(lái)看，其應(yīng)用水平還有待加強(qiáng)，在未來(lái)的發(fā)展中，不斷攻破3G技術(shù)在地形測(cè)量中應(yīng)用的技術(shù)壁壘至關(guān)重要。3G技術(shù)與集成技術(shù)測(cè)量在地形測(cè)量中的應(yīng)用也將是重點(diǎn)研究方向。3G技術(shù)與3S技術(shù)的融合對(duì)于促進(jìn)地形測(cè)量中測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化、電子化水平的提升有著重要的意義。

圖2 某工程彩紅外航空?qǐng)D像

4.2 測(cè)繪軟件的發(fā)展和應(yīng)用

測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展會(huì)帶動(dòng)一系列與之相適應(yīng)的測(cè)繪軟件，這些測(cè)繪軟件的發(fā)展能夠推進(jìn)測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步創(chuàng)新。

4.3 圖形庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)的完善

隨著3S技術(shù)在地形測(cè)量中的應(yīng)用，越來(lái)越多從未涉及到的信息被發(fā)現(xiàn)并存儲(chǔ)，這對(duì)于信息庫(kù)的補(bǔ)充至關(guān)重要。為了提升測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平，對(duì)原有數(shù)據(jù)庫(kù)的更新是十分必要的[4]。因此，在未來(lái)的發(fā)展過程中對(duì)圖形庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)的完善和信息化、科學(xué)化的管理是主要趨勢(shì)，此外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)繪數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)化對(duì)于促進(jìn)測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也有著推動(dòng)作用。

4.4 人工智能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

人工智能技術(shù)與測(cè)繪分析模式的結(jié)合是測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)研究的重點(diǎn)領(lǐng)域，通過計(jì)算機(jī)模擬人腦思維來(lái)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理能夠進(jìn)一步提升測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化水平。

5 3S技術(shù)應(yīng)用實(shí)例（略）

6 結(jié)論

綜上所述，當(dāng)前地形測(cè)量中主要的測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)有GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、RS技術(shù)，三者相輔相成，在地形測(cè)量中的應(yīng)用至關(guān)重要。而隨著科技的發(fā)展，3G技術(shù)、測(cè)繪軟件、信息庫(kù)以及人工智能技術(shù)等的研究和應(yīng)用將是未來(lái)測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的主要發(fā)展方向。

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2016-5-22