1、2012年7月 睫村嗣曩商 勘察与测绘 试论数字化测绘技术和工程测量应用 邬小华 (池州市国土资源规划勘测院) 摘 要：本文在分析了数字化测绘技术中GIS和GPS的主要内容，对GPS技术在工程测量中的应用问题发表了若干看法，目的是为 今后的工程测量工作提供新的思路。 关键词：工程测量；地理信息系统；全球定位系统 1引言 随着科学技术的发展，工程测量技术获得了较大的提高。运用高科 技技术，工程测量效率和准确性都得到保证。本文从地理信息系统和全 球地位系统这两方面阐述了工程测量技术的发展情况。 、 2数字化测量技术的内容 21地理信息系统(GIS) 211 GIS概念 信息系统是由计算机硬件、软件
2、组织的具有数据输入、存储、随用户 意愿检索、分析处理，结果输出和制图等功能的一套工具。GIS则是处理 与地理有关的各类数据，用于地理分析的信息系统。如果把土地、地理、 环境都定义为大气、地表、地下三大部分组成的空间范围内的一切物质 的集合，GIS可以涵盖所有的信息系统的定义。 212 GIs组成部分 (1)硬件部分 计算机：小型机、微型机或工作站等。输入设备：数字化仪、扫描仪、 磁带和磁盘机。输出设备：绘图仪、打印机、磁带和磁盘机。 (2)软件部分 输入软件、输出软件、人机对话软件、数据处理和分析软件。 (3)数据部分 GIS数据分为空间(图形)数据和非空间(属性)数据两部分，其具体 内容以建
3、立系统的目的而定。从数据存储方式看，空间数据又可分为矢 量和栅格数据，如以点的坐标形式存储的图形数据，就是矢量数据。利用 栅格数据也可表示图形，具有图形毛点、线，面的像素值赋1，否则为0。 矢量数据便于在矢量绘图桌上输出；栅格数据便于多种数据的复合和分 析，因此，这两种数据格式之互相替补和转换，则是GIS的重要组成部 分。 还有残留之时，不能及时发现标贯器落至应测试孔底位置的情况，从而 造成标贯数据严重失真。另外，根据规定，重型及超重型动力触探需连续 贯入，并定深旋转触探杆，然而在施工时由于连续贯入比较缓慢且起杆 困难或局部地段锤击不进而放弃连续贯入，使得对碎石土评价本来就缺 乏相应手段的触探
4、指标数据不够详实，进而造成对碎石类土的评价困 难。 25原状土取样 由于土样采取的方法不同，往往会导致取回的“原状”土样的质量在 不同的试验室之间差别很大，从而使室内试验数据与真实情况有较大的 误差。取样方法的不同会导致土样含水率产生不同的的变化。 3主要对策 (1)规范市场行为、严格按照建设程序执行，推进全程化监理。 (4)数据库部分 一般的数据库，主要有数据存储、管理、检索和输出功能；而GIS除 了具有上述之功能外还必须具有分析和决策的功能。GIS数据库应包括 数据库管理系统。 22全球定位系统(GPS) 221 GPS概念 GPS全球定位系统是以卫星为基础的无线电导航系统，可为航空、 航
5、天、陆地、海洋等用户提供三维的导航、定位和定时。具有全球性、连续 性和全天候的功能。 222观测原理和信号结构 GPS是采用单程测量法，将测量信号从卫星到接收机的传递时间乘 以电波传播速度，即可得出站星距离。由于卫星钟和按收机钟不可能精 确同步，则测出的传递时间含有同步误差，故由此算出的距离称为“伪 距”。GPS的墓本原理就是测定伪距 同时测显4个伪距，即可算出接收 机坐标和钟同步差。 图2 G 卫星星座 GPS卫星用两种频率(L1，L2)发射信号。在L1频率上发插CA码 (粗码)和P码(精码)，在L2频率上只发射P码。CA码的长度为1ms，频 率为1023MHz。P码长度为267d，频率为1
6、023MHz。两种码都具有伪随 机特性，故称为伪随机码，如图3。 为了确定信号传递时间，用户需要在其接收机中复制电码，接收机 内的码序列将逐步进行相移，而且同接收的码信号相关，一直到最大相 关为止。为此所必需的相移就是传递时间。为了满足精密定位测量的需 安，伪距应由相位测量值导出。在GPS观测中，要处理三种信号：载波信 号、码信号和数据信号。 (2)标准贯入试验。 (3)加强勘查技术人员的技术培训和再教育，并形成定期的制度，提 高其职业素质。 (4)重视波速测试的精确度和稳定性。 4总结 在岩土工程勘察的过程中，必须坚持严谨认真的工作态度，必须学 会全面综合分析的方法，必须娴熟的利用先进的探测
7、仪器和设备。 参考文献 1】韩继军Excel电子表格在岩土工程勘察中的应用叨科技创新导报，2010(05) 2王齐浅析水运工程勘察设计招标投标J中国水运(理论版)，2007(06) 3张峰文道路岩土工程勘察浅析叨科技咨询导报，2007(21) 167 勘察与测绘 碡研嗣蓑商 2012年7月 蔫奉赣弗f I 23MHz I口 I I CA粥 P岳蟠 l_ l54 lS了5 啦MH I 3MH 10 2 一 l20 l227rioMr l023MH I I 50BP5 赣搠娼(钟靛1王嶷曛D鳓) I 图3 GPS卫星信号产生示意图 3数字化测绘技术在工程测量中的具体应用 31数字地形模型 测绘人员
8、测得大量数据后(或用航测手段获取大量有关地表情况的 客观信息后)概括成图像(地形图)。设计人员需要有关地形的数据时又 得从图上重新量取。在这样一种“数据一图像一数据”的过程中损失了不少 精度。数字地形模型就可以实现从测量数据到设计数据的直接过渡。 建立数字地形模型首先要解决两个方面的问题。一方面是如何获取 大量地形点的三维坐标(x，v，H)以及其他有关地物的信息。另一方面是 利用输入的数据和信息计算任意地面点(其X，Y给定)的高程即内 插或插补问题，并根据输入的信息追忆出整个地表情况以便后续工序能 使用这数字地形模型。数据信息可以由多种途径获得，如： (1)由测绘人员实测记录而得。 (2)对于
9、海图或水下地形图，可以由回声测深仪及无线电定位仪白 动记录在纸带上或磁带上。 (3)从现有地形图上量取。设计人员缺少其他资料来源时，现有的地 彤图仍是建立数字地形模型的一种资料来源。自动化编制地图也需大量 利用现有地形图。目前把地形图上的图形转化为数据这工作的自动化程 度尚很低，即使有了“编码阅读器” 图形跟踪数码转换器”仍需化费大 量人工劳动。还必须有大量磁带、磁盘等硬件来记录、贮存这些数据。 (4)利用摄影资料获取数据，这方面又可分为手控的、半自动的和全 自动的三种方式。手控方式：利用航测仪器建立光学模型后，观测员照准 一个模型点，就记录下一个点的模型坐标或象片坐标，然后作数学处理。 半自
10、动方式：一般是利用航测仪器加小型电子计算机控制，在观测员参 与工作的条件下实现半自动扫描及记录。例如一架立体坐标量测仪配上 小型电子计算机后能实时算出象点的横向视差，发出信息驱动一个承片 盘消除横向视差，这样观测员在扫描过程中只需手动纵向视差手轮，使 扫描中的测标随时切于立体模型的地表。扫描过程中自动记录装置记录 下一系列断面点上坐标的信息。 全自动方式：用相关器代替观测员的眼睛。航测资料必须通过同名 点的联系才能由平面象片资料求得空间三维的资料，也才能把众多平面 象片资料联成区域。以往判断同名点靠观测员的立体视觉或平面象片转 刺，现设想有“灰度计”能记录下象片上象点深浅不同的灰度，并能凭灰
11、度在相邻象片上自动找出同名点。然后经数学处理建立数字地形模型， 用相关器代替观测员的眼睛后就可以实现航测象片加工的自动化，从而 可以大大提高处理的速度。 32布设控制网 321组织作业 在作业的组织方面，有“跳点法”和“主点法”两种。“跳点法”是指各 接收机同步测了数点后，再迁移去测另外一些点，目前这是主要的作业 方法。“主点法”是指在测区内选择一个或几个主点，它们在各观测段连 续观测，这些主点的精度要更高些，但此法在典型静态模式中，效率较 低，四台接收机“跳点法”比一台接收机固定的“主点法 效率提高20 35。现随着动态、伪动态 快速静态模式的开发，情况就改变了，这些模 式均需有1台或1台以
12、上的固定接收机，而其他则为流动接收机。故使 用“主点法”为主或“跳点法”与“主点法”结合的作业组织形式。 322设置固定坐标 在数据处理的基线及基线网求解中，必须固定一点的坐标，此固定 点WGS一84系的坐标精度，将影响基线解算的精度。此点坐标精度依网 l68 的要求精度不同而不同。 (1)测区内若有VLB工站或SLR站，则以该站作为固定点，采用该 站的WGS一84系坐标。 (2)测区内若有卫星多普勒点，则将该点作为固定点，因多普勒点系 利用子午卫星多普勒观测值建立的，它的绝对定位精度高于GPS的单点 定位精度。若该点为WGS一72系的数值则需换算成WGS一84系。 (3)采用某点多测段观测得
13、的单点定位结果平均值。若单位观测时 间内单点定位误差为100m，则16个单位观测时间的单点定位结果平均 值可达25m精度。 323控制网的起点 对于工程测量的平面控制网，在一些新测区，如果没有或者很少有 旧的测绘成果，则可以利用一最高级国家摔制点和一最坚强方向作为 GPS网的起算数据，等于仅将GPS网整个位移和旋转，保持了GPS网的 整体强度。从精度指标以及我国完成的若干GPS网的精度统计来看，所 建立的GPS网均高于要求建立的等级网精度，因此，这样做可以储备起 这部分精度潜力，使不受到损失，为了校核GPS网，可在网中加测些高精 度电磁波测距边长，进行校核和尺度比对，它们可选于网的弱部且东西、
14、 南北走向均有。为了确定海拔高程，仍然要在若干水准点上进行GPS观 测，或在上述GPS点上测出水准高程，以利于进行曲面拟合，求得海拔高 程。 表1 GIS在数据收集上的设计 工程测量 建设方案 生产动态 开发资料 数据库 数据库 数据库 数据库 经济技术 材料设备 地下管网数据库 指标数据 数据库 地形图数据库 库 GIS系统软件 数据库管理软件 操作系统 3-3基于地理信息系统的数据整理 GIS在图形问题上不同于CAD，在数据问题上又不同于数据库，其 原因在于它有一种空间数据。所谓空间数据不仅仅是目标的位置(座标) 信息，更主要的是它在空间的相互关系。比如一条管线，前后同哪条管线 相连，左右
15、同什么相邻等等。 利用GIS储存和管理基本地理信息，位于其上的其他数据库和应用 软件可以从中获得需要的地形图和空间信息。这里的地形图，没有图幅 和图框的限制，原则上可以把它看成一张连续的地形图，并可从中任意 割取。 4结论 综上所述，工程测量技术也在不断的革新之中，技术设计只有不断 改进设计方法，适应当代科学技术发展，才能有效地指导、控制测绘工程 的实施和质量。才能使工程测量实现快速优化成为可能，对提高城市利 用、改造、美化环境的水平，促进人类的进步具有重要意义 参考文献 1】刘浩擞字化测绘技术在工程测量中应用初探【J1l中华建设2Ol1(o6) 2】宋雪宁我国工程测量技术发展现状与成枷J】科技资讯2008(o9) 3雷为民工程测量中的测绘新技术探讨与应用J】经营管理者2Ol 1(O5) 4张凯数字化测图在测绘技术中的应用科技信息2olo(o9)
