數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用分析探討

陳健行

【摘 要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，數(shù)字化技術(shù)漸趨成熟并被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。在地質(zhì)工程測(cè)量工作中，數(shù)字技術(shù)與測(cè)量技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，形成了一種新型的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)。作為具有高科技水準(zhǔn)的測(cè)繪技術(shù)，其有效解決了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)難以克服的測(cè)量難題，極大地提高了地質(zhì)工程測(cè)量的工作效率與質(zhì)量，應(yīng)用前景非常可觀。本文主要分析了數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并著重探討了其在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用，以供參考。

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化；測(cè)繪技術(shù)；地質(zhì)工程；工程測(cè)量

【Abstract】With the development of science and technology， digital technology has gradually matured and is widely used in all walks of life. In the geological engineering survey work， the organic combination of digital technology and measurement technology has formed a new type of digital surveying and mapping technology. As a high-tech level of surveying and mapping technology， it effectively solves the traditional surveying and mapping technology difficult to overcome the measurement problems， greatly improving the efficiency and quality of geological engineering surveys， the application of a very promising future. This article mainly analyzes the advantages of digital surveying and mapping technology， and focuses on its application in geological engineering surveys for reference.

【Key words】Digitalization；Surveying and Mapping Technology；Geological Engineering；Engineering Surveying

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是一種新型的測(cè)繪技術(shù)，其以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等為基礎(chǔ)，具有自動(dòng)化程度高、測(cè)圖精度高、圖形屬性信息豐富以及存儲(chǔ)便捷等優(yōu)點(diǎn)，其能有效提高工程測(cè)量的效率與質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了真正的降本增效，因而在工程測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。地質(zhì)工程測(cè)量是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜、專(zhuān)業(yè)性非常強(qiáng)的技術(shù)工作，是各類(lèi)建筑工程建設(shè)、資源開(kāi)發(fā)等的基礎(chǔ)支持。在地質(zhì)工程測(cè)量實(shí)踐中，應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，能確保地質(zhì)工程測(cè)量結(jié)果精確，有效減少誤差，使地質(zhì)工程測(cè)量的價(jià)值與意義能得到最大化實(shí)現(xiàn)。

1. 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的構(gòu)成

GPS、GIS、GRS是目前主要的數(shù)字測(cè)繪技術(shù)。將這三種數(shù)字測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于地質(zhì)勘探中，能促進(jìn)地質(zhì)勘測(cè)的速度和精確度不斷提高，從而為我國(guó)地質(zhì)勘測(cè)事業(yè)提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)保障。

（1）GPS。

全球定位系統(tǒng)（GPS）是一種衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，由美國(guó)開(kāi)發(fā)，具有全方位、多層次實(shí)時(shí)導(dǎo)航與定位功能。在地質(zhì)工程測(cè)量中，可利用GPS進(jìn)行測(cè)距與測(cè)時(shí)。GPS 系統(tǒng)主要主要包括地面監(jiān)控系統(tǒng)、空間衛(wèi)星、接收設(shè)備三大部分。在GPS的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分技術(shù)（RTK），該技術(shù)的測(cè)量精度比GPS更高，可達(dá)厘米級(jí)。

（2）GIS。

地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種集地理空間數(shù)據(jù)分析與綜合處理的技術(shù)，功能模塊包括地圖管理、作圖、電網(wǎng)分析以及設(shè)備管理等。其利用 X、Y、Z 三個(gè)空間坐標(biāo)軸來(lái)定義空間目標(biāo)，可操作性強(qiáng)、方便快捷，能很好地解決地質(zhì)勘探中的諸多問(wèn)題，已在地質(zhì)勘探中得到迅速普及。GIS可對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行分級(jí)、分類(lèi)，并根據(jù)不同的數(shù)據(jù)表示方法，通過(guò)統(tǒng)計(jì)圖對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。GIS 技術(shù)可視化的重要產(chǎn)品是三維仿真地圖，其能利用文本、聲音、動(dòng)畫(huà)以及圖形等形式來(lái)展示空間信息。

（3）RS。

遙感技術(shù)（RS）是通過(guò)傳感器探測(cè)和接收來(lái)自目標(biāo)物體的電、磁場(chǎng)信息，經(jīng)過(guò)技術(shù)處理后，為人們提供所需要的測(cè)量信息。RS可分為物理場(chǎng)遙感技術(shù)、聲學(xué)遙感技術(shù)、電磁波遙感技術(shù)，并逐漸從過(guò)去的可見(jiàn)光，向著微波、紅外發(fā)展，從單波段向著多角度、多波段、多極化、多時(shí)相發(fā)展，從空間維和靜態(tài)分析向著時(shí)空維和全過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)發(fā)展。

此外，在地質(zhì)工程測(cè)量中，由于GIS、GPS、RS各有優(yōu)勢(shì)與不足，在綜合應(yīng)用中逐漸融合形成了3S 集成技術(shù)，GPS 能實(shí)時(shí)、快速提供目標(biāo)事物的空間位置，RS 能快速地提供地表物體的地理信息，GIS 則負(fù)責(zé)進(jìn)行綜合處理與分析，這進(jìn)一步提升了地質(zhì)工程測(cè)量精度，也為地質(zhì)工程測(cè)量提供了一個(gè)新的技術(shù)亮點(diǎn)。

2. 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）測(cè)量精度高。

與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的精度極高，極大地提升了地質(zhì)工程測(cè)量結(jié)果的精細(xì)化和精確化。在測(cè)量實(shí)踐中，測(cè)繪人員可依據(jù)實(shí)際地形特點(diǎn)，選擇全站式自動(dòng)采集模式，系統(tǒng)可自主采集相關(guān)地理位置的三維坐標(biāo)。這樣，不僅采集的數(shù)據(jù)精度得到了顯著提高，而且也減少了人為因素導(dǎo)致的測(cè)量誤差。同時(shí)，所采集的數(shù)據(jù)信息還能自動(dòng)進(jìn)行存儲(chǔ)，既提高了地質(zhì)工程測(cè)量工作效率，也降低了測(cè)繪人員的工作量。

（2）自動(dòng)化程度高。

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是在信息技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，自動(dòng)化程度比傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)顯著提高。其能利用電子軟件，自動(dòng)對(duì)勘探數(shù)據(jù)信息進(jìn)行計(jì)算與分析，并能依據(jù)地質(zhì)條件實(shí)際情況，自動(dòng)識(shí)別及匹配與之相適應(yīng)的圖示符號(hào)、顏色等，充分保證了地質(zhì)勘探結(jié)構(gòu)圖的精確性和地形圖的美觀性和規(guī)范性，降低了測(cè)量誤差率，提高了地質(zhì)繪圖的效率和效果。

（3）圖形屬性信息豐富。

在地質(zhì)工程測(cè)量中應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，能夠精確地獲取測(cè)量地的位置坐標(biāo)信息，并能將地形點(diǎn)上豐富的圖形屬性信息展現(xiàn)出來(lái)，從而使圖形信息更加清晰化、具體化和全面化，為工程測(cè)量及繪圖提供更大的便利。在圖形信息中，不僅有基本信息，還有一些特殊的符號(hào)，可以將所測(cè)繪的地質(zhì)情況進(jìn)行還原，使地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖的繪制變得十分簡(jiǎn)便且快捷，極大地提高地質(zhì)勘探結(jié)構(gòu)圖的繪制效率以及顯示效果。

（4）儲(chǔ)存更加便捷。

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，還使得地質(zhì)工程測(cè)量的各項(xiàng)信息數(shù)據(jù)更便于保存，因?yàn)閿?shù)字化信息存儲(chǔ)介質(zhì)體積小、容量大，不容易發(fā)生損壞和變形等，保管、存放均非常方便，可有效避免紙質(zhì)地質(zhì)圖破損或勘探數(shù)據(jù)丟失等導(dǎo)致的損失。而且，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息還能進(jìn)行重復(fù)利用、查詢(xún)、傳輸?shù)?，也可以隨時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)能夠降低工作強(qiáng)度，保證成圖的質(zhì)量與效率，減少了重復(fù)勘探、測(cè)量的發(fā)生率，大大降低了工程測(cè)量的成本，提高了地質(zhì)工程測(cè)量的效益及應(yīng)用價(jià)值。

3. 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用

（1）在原圖數(shù)字化中的應(yīng)用。

在地質(zhì)工程測(cè)量工作中，經(jīng)常需要對(duì)原有測(cè)量圖形進(jìn)行數(shù)字化處理，其目的是使原有圖形的價(jià)值得到最大化發(fā)揮，快速應(yīng)用數(shù)字化軟件獲取有用的地圖。原圖數(shù)字化方法一般有兩種，即掃描矢量化和手扶跟蹤數(shù)字化。在這兩種方法中，掃描矢量化的精確性更高，數(shù)字化處理效率也比手扶跟蹤方式顯著高，其不足之處是會(huì)在一定程度上降低原圖的精度，因此一般作為工程測(cè)量的應(yīng)急性措施進(jìn)行應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，可以結(jié)合實(shí)際情況，有針對(duì)性地采用補(bǔ)測(cè)、修測(cè)等方法來(lái)進(jìn)行輔助，同時(shí)，還要參照工程測(cè)量中的地表信息，這樣可以有效修正和完善遠(yuǎn)途中的信息，提高原圖的精度，使地質(zhì)工程測(cè)量目標(biāo)順利達(dá)成。經(jīng)過(guò)數(shù)字化的原圖可以直接進(jìn)行保存或傳輸，快速應(yīng)用于實(shí)踐。

（2）在地面數(shù)字測(cè)圖中的應(yīng)用。

如果地質(zhì)工程測(cè)量對(duì)精度要求比較高，且缺少合適的地形圖時(shí)，可利用地面數(shù)字測(cè)圖來(lái)進(jìn)行測(cè)量。地圖數(shù)字測(cè)圖方法是當(dāng)前常用的內(nèi)外一體化數(shù)字測(cè)圖方法，可以得到精確度更高的地圖，關(guān)鍵的地物及鄰近點(diǎn)的測(cè)量精度≤5cm，在缺乏符合國(guó)家相關(guān)制圖要求的、比例尺縮放范圍較大的、但對(duì)地質(zhì)勘探結(jié)果有較高精確性要求的地質(zhì)勘探結(jié)構(gòu)圖中應(yīng)用較多。在采集數(shù)據(jù)的過(guò)程中，可利用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)建立相應(yīng)的三維地形坐標(biāo)，然后再手機(jī)數(shù)據(jù)信息，此過(guò)程可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可減少人力、物力、財(cái)力等的投入。

（3）在數(shù)字地球中的應(yīng)用。

數(shù)字地球是指一個(gè)數(shù)字模型，其是以現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)建立的，包含了涉及到社會(huì)、地理、經(jīng)濟(jì)等方方面面的信息，屬于一項(xiàng)復(fù)雜、龐大的信息數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工程。數(shù)字地球?qū)Φ乩碜鴺?biāo)實(shí)行統(tǒng)一構(gòu)筑，并建構(gòu)成一個(gè)完善的框架體系，在此框架體系中，用戶(hù)可以根據(jù)需求獲取相應(yīng)的儲(chǔ)存信息。數(shù)字地球建設(shè)需要眾多部門(mén)和技術(shù)的支持，其中，作為信息學(xué)和地學(xué)關(guān)鍵內(nèi)容的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，便是一項(xiàng)重要的技術(shù)。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)結(jié)合了信息技術(shù)與地理信息，其通過(guò)測(cè)量所得的技術(shù)，可為數(shù)字地球建設(shè)提供良好的信息保障。

4. 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是在信息科技基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)，具有綜合性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量精度高等優(yōu)勢(shì)，在地質(zhì)工程測(cè)量工作中應(yīng)用該技術(shù)，可以極大地提高測(cè)量的工作效率與質(zhì)量，為地質(zhì)工程測(cè)量提供更加準(zhǔn)確的地圖信息，并能使數(shù)據(jù)信息更易獲取、存儲(chǔ)和利用，同時(shí)，其還能減少人力投入，節(jié)約工程測(cè)量成本，為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供更好的服務(wù)。

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[文章編號(hào)]1619-2737（2018）03-18-775