關(guān)于測(cè)繪新技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪工程中的應(yīng)用研究

摘 要：測(cè)繪新技術(shù)泛指以數(shù)字化技術(shù)、通信技術(shù)和自動(dòng)測(cè)量技術(shù)等為基礎(chǔ)的各種先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)，將其應(yīng)用到地質(zhì)測(cè)繪工程中可有效提升工程測(cè)繪精確性及測(cè)繪效率。本文首先對(duì)測(cè)繪新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)進(jìn)行分析，進(jìn)而探討各種測(cè)繪新技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪工程中的具體應(yīng)用策略，包括GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、遙感技術(shù)、數(shù)字成圖技術(shù)等。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪新技術(shù)；地質(zhì)測(cè)繪工程；應(yīng)用策略

中圖分類號(hào)：P623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0224-02

前 言

在科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展下，測(cè)繪新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，實(shí)用工具越來(lái)越多，極大的促進(jìn)了當(dāng)代地質(zhì)測(cè)繪工程的發(fā)展。目前在山東地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)局下屬單位中，測(cè)繪新技術(shù)已經(jīng)得到較為廣泛的應(yīng)用。從工程實(shí)踐效果來(lái)看，新技術(shù)的應(yīng)用不僅對(duì)于提高工程測(cè)繪效率有顯著作用，而且有利于降低工程成本，提高測(cè)繪過(guò)程的安全性，具有多方面應(yīng)用價(jià)值。因此，有必要提高對(duì)測(cè)繪新技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的關(guān)注，了解新技術(shù)特點(diǎn)，做到對(duì)各種新技術(shù)的靈活運(yùn)用。

1 測(cè)繪新技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點(diǎn)

1.1 測(cè)繪新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

測(cè)繪工程是一門(mén)傳統(tǒng)學(xué)科，但在新技術(shù)的應(yīng)用下，不斷迸發(fā)出新的活力，在各類工程建設(shè)工作中，占有重要地位。開(kāi)展工程地質(zhì)測(cè)繪的主要目的是掌握工程地質(zhì)條件、水文條件、巖石構(gòu)造、地貌環(huán)境等，從而分析地質(zhì)水文環(huán)境可能對(duì)工程建設(shè)活動(dòng)產(chǎn)生的影響，提前制定可行的應(yīng)對(duì)措施?；诘刭|(zhì)測(cè)繪工程的重要性，相關(guān)技術(shù)研究受到的高度重視，特別是近20年來(lái)在，在信息技術(shù)快速發(fā)展的帶動(dòng)下，地質(zhì)測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)徹底改變了原本的面貌。其中具有代表性的技術(shù)及產(chǎn)品包括全站儀測(cè)量技術(shù)、電子數(shù)字水準(zhǔn)儀的應(yīng)用、高精度激光鉛垂儀的應(yīng)用、大比例數(shù)字測(cè)圖技術(shù)、精密自動(dòng)導(dǎo)向技術(shù)、以及“3S”技術(shù)的應(yīng)用等。這些先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)廣泛引進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)等，采用各種傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪對(duì)象信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集與傳輸，不僅代替了大部分傳統(tǒng)人工操作，還使測(cè)量精度得到顯著提升[1]。

1.2 測(cè)繪新技術(shù)的主要特點(diǎn)

測(cè)繪新技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，具有諸多明顯優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)主要采用幾何測(cè)量、三角測(cè)量等方法，許多測(cè)繪作業(yè)在野外完成，而且需要大量的人工操作。因此在以往的工程實(shí)踐過(guò)程中，需要配置較多的專業(yè)測(cè)繪人員，而且勞動(dòng)效率低，難以滿足工程建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展需求。相比之下，測(cè)繪新技術(shù)主要具備以下幾方面特點(diǎn)：①自動(dòng)化水平高，數(shù)據(jù)采集和分析處理工作主要依靠計(jì)算機(jī)精密軟件處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，能夠根據(jù)地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，快速繪制出精確的測(cè)繪圖，人工參與少，誤差概率低； ②測(cè)繪圖的精確度得到顯著提高，比如采用先進(jìn)的遙感技術(shù)，控制距離在300m范圍時(shí)，測(cè)定物點(diǎn)的誤差僅為2mm，地形高度誤差僅為18mm，采用傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)無(wú)法達(dá)到如此高的精確度，而且不會(huì)因地質(zhì)條件的復(fù)雜性導(dǎo)致測(cè)量失真現(xiàn)象；③測(cè)繪資源豐富，且利用效率高，采用測(cè)繪新技術(shù)不僅能夠反映出測(cè)量對(duì)象的基本性質(zhì)，還能夠反映出周圍環(huán)境情況，從而使測(cè)繪圖內(nèi)容更加詳細(xì)。得到的各類測(cè)繪信息可以被存儲(chǔ)起來(lái)，方便查看和重復(fù)使用。測(cè)繪新技術(shù)與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比情況如表1所示。

2 測(cè)繪新技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪工程中的具體應(yīng)用

2.1 GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS即全球定位系統(tǒng)，該技術(shù)誕生于20世紀(jì)70年代，其研究初衷是為軍事行動(dòng)提供全球性的精準(zhǔn)導(dǎo)航服務(wù)。GPS技術(shù)發(fā)展至今，不僅覆蓋范圍、定位精度顯著提升，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。GPS系統(tǒng)主要由GPS終端設(shè)備、監(jiān)控平臺(tái)和傳輸網(wǎng)絡(luò)三大部分組成，其主要功能包括：①跟蹤定位功能，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行24h全天候的跟蹤定位，掌握監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)時(shí)信息；②軌跡回放功能，自動(dòng)記錄測(cè)量對(duì)象的運(yùn)動(dòng)軌跡，并根據(jù)需要進(jìn)行回放；③即時(shí)查詢功能，監(jiān)控平臺(tái)重點(diǎn)發(fā)布查詢指令后，指定GPS終端立即上傳測(cè)量對(duì)象的經(jīng)緯度信息、方向角信息和衛(wèi)星數(shù)信息等。

GPS技術(shù)的上述功能在地質(zhì)測(cè)繪工程中都得到了較為廣泛的應(yīng)用，比如在某水下地質(zhì)測(cè)繪工程中，利用GPS技術(shù)監(jiān)測(cè)水文觀測(cè)孔的高程、對(duì)工程地質(zhì)控制網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)等。該工程為水利水電站測(cè)繪工程，在GPS的應(yīng)用過(guò)程中，首先安裝GPS控制系統(tǒng)，并對(duì)其性能進(jìn)行檢測(cè)。將天線位置設(shè)計(jì)在高于水面處，對(duì)水位高度和深度進(jìn)行測(cè)量。然后進(jìn)行供水線路和壩址軸線方向，利用GPS技術(shù)的導(dǎo)航功能進(jìn)行定點(diǎn)策略，得到所需的坐標(biāo)網(wǎng)圖，最后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)利用軟件繪制成圖。相比于傳統(tǒng)技術(shù)，利用GPS技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪有效解決了水下地質(zhì)測(cè)繪人工難以實(shí)施的問(wèn)題，而且使測(cè)量效率和成圖準(zhǔn)確率得到明顯提升[2]。

2.2 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS即地理信息系統(tǒng)，是一種在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)的重要空間信息系統(tǒng)，可以對(duì)地球表層或局部空間的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、分析和處理。GIS技術(shù)的功能主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①資料采集，操作人員可以通過(guò)多種方式向GIS系統(tǒng)輸入信息數(shù)據(jù)，并以數(shù)字形式進(jìn)行存儲(chǔ)。比如紙印的地圖可直接掃描成為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，并在數(shù)字地圖中對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步操作，從GPS系統(tǒng)中測(cè)量得到的地理位置信息等也可以直接輸入到GPS中；②資料處理，GIS系統(tǒng)在對(duì)地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，可將其轉(zhuǎn)化為不同結(jié)構(gòu)，從而使異構(gòu)數(shù)據(jù)源相互兼容，確保操作順利完成；③空間分析，作為GIS技術(shù)的主要功能，GIS以空間統(tǒng)計(jì)學(xué)、拓?fù)鋵W(xué)和圖論等為基礎(chǔ)，能夠?qū)臻g構(gòu)成進(jìn)行準(zhǔn)確描述，為工程地質(zhì)分析提供知識(shí)和機(jī)理；④資料展示功能，完成數(shù)據(jù)分析處理后，GIS系統(tǒng)可以將結(jié)果數(shù)據(jù)以數(shù)字形式進(jìn)行展示，將客觀對(duì)象分為離散對(duì)象和連續(xù)對(duì)象，分別用柵格和矢量的形式進(jìn)行展示[3]。

比如在某地質(zhì)測(cè)繪工程中，測(cè)繪任務(wù)是得到4個(gè)1：20萬(wàn)比例礦產(chǎn)資源測(cè)繪圖。利用GIS技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪，首先建立數(shù)學(xué)地質(zhì)模型，然后利用GIS軟件進(jìn)行矢量叉積計(jì)算、線段最近點(diǎn)計(jì)算、交點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算、點(diǎn)坐標(biāo)方位判斷、兩線段相交判斷等。由于GIS技術(shù)提供了完整的數(shù)據(jù)提取和管理方案，使數(shù)值計(jì)算以及圖形能力得到顯著增強(qiáng)，圓滿的完成了工程測(cè)繪任務(wù)。

2.3 RS技術(shù)的應(yīng)用

RS即遙感技術(shù)，在地質(zhì)測(cè)繪工程中，主要利用RS技術(shù)獲得工程測(cè)量所需的不同比例地形圖。RS技術(shù)的三大要素為目標(biāo)物、傳感器和測(cè)量方法。按照遙感平臺(tái)進(jìn)行劃分，具體可將其分為地面遙感技術(shù)、機(jī)載遙感技術(shù)和星載遙感技術(shù)等。比如目前在復(fù)雜地形地貌條件應(yīng)用較為廣泛的機(jī)載遙感技術(shù)，可以通過(guò)在無(wú)人飛行器上搭載傳感器、CCD相機(jī)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)區(qū)域圖像的自動(dòng)采集。該技術(shù)起源于航空攝影技術(shù)，利用物體的波普響應(yīng)特征，識(shí)別地面物質(zhì)，獲取被工程所需的各類地質(zhì)信息。由于其測(cè)量精度高，可以獲得各種比例的地形圖，具有數(shù)據(jù)采集速度快、勘測(cè)范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

RS技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪工程中的應(yīng)用，不僅能夠反映出地表物體結(jié)構(gòu)，還能夠準(zhǔn)確捕捉物體大小、形態(tài)、顏色等信息，最后集成在數(shù)字圖像中。比如某沙漠地區(qū)的地質(zhì)測(cè)繪工程，由于地形地質(zhì)條件惡劣，人員難以達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，采用RS技術(shù)則沒(méi)有此類限制，可以方便的使用機(jī)載遙感技術(shù)獲取目標(biāo)地質(zhì)信息，其獲取信息手段多，可以采用遙感儀器、可見(jiàn)光等進(jìn)行探測(cè)，還能夠利用不同波段的物體穿透性，獲取地面深層或地下水體信息等。

2.4 數(shù)字成圖技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字化成圖技術(shù)在當(dāng)今地質(zhì)測(cè)繪工程中的應(yīng)用十分廣泛，具有代表性的是全站儀系列設(shè)備，主要包括電子經(jīng)緯儀、數(shù)據(jù)記錄裝置、光電測(cè)距儀等，是目前地質(zhì)測(cè)繪中最常用的儀器。比如Gpl-2A陀螺全站儀可以在20min中以小于±20的誤差測(cè)定真北方向及真方位角，利用所測(cè)數(shù)據(jù)為后續(xù)測(cè)量工作提供支持。全站儀能夠在同一測(cè)站中進(jìn)行距離和角度測(cè)量，計(jì)算目標(biāo)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)，其特點(diǎn)是可通過(guò)一次觀測(cè)獲得多種數(shù)據(jù)，而且具有強(qiáng)大的計(jì)算功能。將此類數(shù)字成圖技術(shù)應(yīng)用到地質(zhì)測(cè)繪工程中，可大幅度降低測(cè)繪人員的工作量和測(cè)量難度，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的數(shù)據(jù)采集、記錄、存儲(chǔ)和輸出。上述幾種測(cè)繪新技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪工程中的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)測(cè)繪工作模式，使工程地質(zhì)測(cè)繪能力得到顯著提升。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，測(cè)繪新技術(shù)在地質(zhì)測(cè)繪工程中的應(yīng)用具有多方面優(yōu)勢(shì)，通過(guò)對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，可以為地質(zhì)測(cè)繪工程的選擇、運(yùn)用提供參考。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各種常用測(cè)繪新技術(shù)的具體功能和用途進(jìn)行分析，可以為實(shí)際應(yīng)用操作提供指導(dǎo)，促進(jìn)相關(guān)測(cè)繪新技術(shù)的推廣應(yīng)用。

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收稿日期：2018-8-17

作者簡(jiǎn)介：李 建（1993-）男，助理工程師，本科，主要從事測(cè)量工作。