现代测绘自动化技术在地形测量中的应用研究李大涛

现代测绘自动化技术在地形测量中的应用研究李大涛

深圳市爱华勘测工程有限公司广东深圳518111

摘要:在社会经济发展,科技水平提高的背景下,现代测绘技术水平得以提升。和传统的测量技术相比,现代测绘自动化技术具有操作简便,自动化程度高,精准度高等优势。同时,还能为图纸赋予更多信息,方便查询。基于此,本文结合工程案例,对现代测绘自动化技术在地形测量中的应用进行简要探讨。

关键词:现代测绘自动化技术;地形测量;应用

近年来,测绘测量技术不断完善,数据采集和处理的自动化程度提高,且测量标准也越来越规范化、科学化。当前,遥感技术、地理信息技术等自动化技术被用于地形测量中,不但提升了地形测量水平,还为测量数据的信息化发展提供了强有力的支持,现介绍如下。

1、现代测绘自动化技术在地形测量中的优势

1.1降低工作难度

相比于传统的地形测量技术,现代测绘自动化技术能简化工作流程,降低工作难度。在传统的测量工作中,多使用物力、人力测量地形,增加成本支出,再加上需要人工计算数据、绘制图纸,给工作人员带来困难。而现代测绘自动化技术的使用,不但弥补了上述不足,还将更多的先进技术引入其中。简单来讲,该技术多使用测量仪器开展工作,无需工作人员亲自到测量区域工作,通过对仪器的操作,就能完成整个区域的测量。而且,还能自动绘制图形,规避人工绘图差错,提高工作质量[1]。由此可见,现代测绘自动化技术在地形测量中的应用,能将测量工作以简单的形式呈现在员工面前,提高工作效率。

1.2提高测量精准度

地形测量对精准度的要求较高,无论是图形的绘制,还是测量的数据。我国地理教学、地域规划等,都会用到测量资料,所以,一旦测量精准度不够,就会影响到资料的使用,甚至阻碍各行业发展。在传统的地形测量中,使用的测量仪器精准度有限,再加上受气候环境等因素的影响,导致最终结果严重偏差。现代测绘自动化技术的使用,能提高测量精准度。在实际的测量工作中,使用的仪器先进,精准度高,多通过自动化的方法完成测量工作。例如我国地理书中的地形图,就是使用现代测绘自动化技术绘制的。总之,使用现代测绘自动化技术绘制图纸,能减少人工绘图带来的问题,提高整个测量工作的精准度。

1.3提高测量安全性

地形测量要求工作人员深入现场工作,但是这些区域存在或多或少的危险,比如陡峭环境下测量时,极有可能出现摔倒、跌落现象,危及工作人员生命。沼泽区则会因泥潭的下陷,影响测量工作的进行。可见,传统测量安全性低。在现代测绘自动化技术的使用下,有效规避了上述危险,因为其使用先进的仪器测量,降低着测量难度,改善着测量环境,保护着工作人员的生命安全。

2、现代测绘自动化技术在地形测量中的应用

2.1全球定位系统的应用

全球定位系统简称GPS,通过卫星导航定位位置,具有实时定位、全天候定位的特征。以往多将其用于应急通讯上,近年才开始用于各行各业。全球定位系统由地面控制技术、用户装置技术、空间技术共同组成,其中,地面控制技术能检测和控制定位系统,空间技术用卫星定位,而用户装置技术则接收定位系统发送的信号(工作原理见下图1)。在地形测量中使用GPS技术,不但能简化测量工作,还能加快工作进度,提高工作质量。一般来讲,地形测量需要控制测量,在以往的测量工作中,多用全站仪、经纬仪布设控制网,极易受障碍物、雨雪天气等因素影响。而GPS技术的使用,能在短时间内获得准确的测量、观测结果,为地形测量工作的开展提供帮助。现阶段,GPS技术不仅用于陆地上,还用于航空、海洋等方面,保护着工作人员生命[2]。比如在海洋底部,能充分了解海底情况,并上传至相应设备,从而对海底地形进行精准的测量。

图1GPS技术的工作原理

2.2地理信息系统的应用

地理信息系统简称GIS,其功能多建立在计算机学、几何学、测量学、地理学等理论基础上,使用计算机技术所具备的数据库、图形处理功能,采集、分析和处理数据,并将处理结果用图形的形式显示在计算机上,方便人们形象、直观的对数据进行分析。GIS技术能处理、管理和更新地理信息,从中挑选中有用数据,为多媒体技术、计算机图形学的发展提供帮助。在地形测量工作中,GIS技术通常先设计地形,再整合测量资料制成数字地图,从地图中了解地形结构,为城市规划、地形测绘等工作提供参考。

2.3遥感技术的应用

遥感技术简称RS,是地形测量中常用的技术。伴随着现代化技术的发展,遥感技术得到前所未有的提升,而且和传统测量技术的差距也越来越大。在传统的地形测量中,多用人工绘图,而现代测绘自动化技术包含了各方面的测量,如模拟、数字化等,这也使得遥感资料成为测量重点。在具体的地形测量中,RS技术发挥着重要作用,在多年的经验积累中,将以4D模式进入人们视线,推动着地形测量工作的发展。现如今,我国很多的测绘机构都进入信息化,利用现代化技术对地形进行测量,RS技术凭借雷达卫星全天、不受气候环境影响等优势,通过立体摄影技术获得地面信息,帮助人们更加清晰的了解地形特征。

2.4三维激光扫描技术的应用

三维激光扫描技术产生于20世纪90年代,是GPS技术之后的新型技术。该技术能提供扫描物的云数据,建立三维模型后,模拟重现真实的世界。其原理是由激光测距仪发射激光,接收扫描物表面反射的信号、计算距离。而且,扫描物的每个点都能测量出其和测量站之间的斜距,扫描过程中有垂直方向角、扫描水平,使用数学方法对每个点的相对坐标进行计算,最后再计算空间坐标[3]。以往的地形测量中,多使用单点测量法,而三维激光扫描技术突破了该局限,能够快速、大面积且高分辨率的获得扫描点坐标。因此,该技术在人无法到达、地形陡峭的测量中具有显著优势。

2.5无人机摄影测量技术的应用

无人机是利用遥控设备,或设置好的程序控制的。将无人机、摄影技术联合形成的无人机摄影测量技术,包括软件系统和硬件系统,具有自动测速、GPS导航等优势。飞行平台为无人驾驶飞行器,机载传感器则使用分辨率高的遥感设备。使用该技术进行地形测量时,通常不受气候环境、地质水文等因素影响,能加快测量速度,保证测量精准度,提高工作效率。另外,使用该技术测量地形,能在保证数据精准、完整的同时,自动生成图形,为大比例土地的调查提供依据。需注意的是,地形测量使用无人机摄影测量技术时,会因地物间的覆盖加大测量难度。

3、工程案例

3.1案例分析

该测量区域只有乡村小路和少量大路,交通不方便,增加测量工作的难度。为了在规定工期内完工,保证测量质量,使用GPS技术进行测量。本次测图范围38.5km2(比例尺1:10000),相当于矿权范围面积8.27km2(比例尺1:2000)。

3.2测量方法

第一,布设高程控制网。由于该测量区高等级水准点藏量少,距离远,因此在布设高程控制网时,将三等水准成果作为起算点,布设一个以坑口水准点为结点,沿三条水准路线组成的四等水准网。

第二,联测内容。为方便到达D级、部分E级的GPS点帕高程,使用四等水准进行联测。针对潮区内的坑口水准点,进行联测检核。对于位于高山地、建筑物的GPS点,使用测距高程联测处理,其中测距高程使用附合路线的形式。另外,由于该测量区地形复杂,比高大,无法对所有的四等水准进行测量,只能测量布设于平坦地区GPS点。但是,避开GPS施测点高程平差后所模拟的高程,是无法满足矿区日后的生产需求的。对此,建议对范围D级GPS点采用三角高程联测法,保证其高程精准度和四等水准高程一致[4]。

此外,在高程测量之前,需要沿着路线选择测量站,将视线长度控制在600m-1km之间。视线垂直角不能超过15o,视线高度、障碍物离开的距离不小于1.5m,往返测距不能小于2测回。严格按照《工程测量规范》对角度、高程、距离进行测量。在对高差进行计算时,参照以下公式:

H=Ssinα+(I-k)/2R(Scosα)2+I-V

其中,S表示改正后的斜距m,R表示地球平均曲率半径,I表示仪器高m,V表示觇标高m。待计算结果得出后,在控制点成果后备注本点高程所使用的方法。

4、现代测绘自动化技术的发展趋势

4.1集成技术和3G技术的发展

从现代测绘自动化技术的应用和发展状况来看,未来的测量技术会越来越趋向于集成化、智能化,以3G技术为核心的测绘测量技术必将得到广泛使用,甚至可以全部用于地形测量中。3G技术属于第三代移动通讯技术,能高度传输数据信息,使得视频、图片、声音等信息在最短的时间传至目的地。将其用于地形测量工作中,能使各项工作更为简便,比如:在传输数据信息时,不再局限于文字传输,可通过视频、声音真实的反映测量情况。而且,测量工作完成后,也能使用自动化的模式讲解数据,帮助工作人员更好了解测量技巧,提升工作质量。

4.2数据库、测量软件的开发应用

对于地形测量而言,测量软件的选用直接影响着测量精准度。在未来的测绘测量工作中,软件升级尤为重要,提高测量软件的使用率,为测量工作的开展提供帮助。在数据库的研发、更新中,各种新型数据库得以使用,例如存储量大的数据库,能归纳处理更为复杂、大量的数据信息,合理分配不同种类的数据[5]。新型数据库的使用,有利于查询数据、共享资源,完善测量技术的功能,使其更加趋向于信息化、科学化。

4.3人工智能在测量中的应用

计算机技术作为测绘自动化技术的核心,发挥着各种技术的应用价值。随着测量技术的演变,新型技术的发展,两者会不断融合,给人工智能的应用提供便利。基于人们思维模拟分析,使自动化技术更切合人工操作,推动地形测量技术发展。

5、小结

综上所述,随着测量仪器的智能化,计算机技术的发展,地形测量技术发生重大变化。文中从GIS技术、GPS技术、RS技术等方面,介绍了现代测绘自动化技术在地形测量中的应用,发现其不仅加快了测量速度,也提高着测量质量,应用前景不可估量。

参考文献:

[1]杜志勇.现代测绘自动化技术在地形测量中的应用[J].建筑工程技术与设计,2015,20(8):1874-1874.

[2]黄贺.现代测绘自动化技术在地形测量中的应用[J].建筑工程技术与设计,2016,16(3):93.

[3]曹新国.现代测绘技术自动化技术在地形测量中的应用分析[J].魅力中国,2017,29(35):67.

[4]李建平.现代测绘技术自动化技术在地形测量中的应用分析[J].建筑工程技术与设计,2016,10(33):138.

[5]姜俊野.现代测绘自动化技术在地形测量中的应用[J].科学技术创新,2018,39(25):195-196.

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