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

 

        地形測(cè)量學(xué)是研究測(cè)繪地形圖及與其有關(guān)測(cè)繪工作的理論、方法的應(yīng)用技術(shù)學(xué)科。[1]地形測(cè)量是為城市、礦區(qū)以及各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃、礦山開采設(shè)計(jì)以及各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。 

        地形測(cè)繪是研究地球局部表面形狀和大小，并將其測(cè)繪成地形團(tuán)的理論和技術(shù)。通過測(cè)定小范圍地表高低起伏形態(tài)和地物(如建筑物、道路、耕地等)的特征點(diǎn)的平面位置和高程，經(jīng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、采用一定的測(cè)量符號(hào)按一定的比例縮繪在圖紙上。從而獲得與相應(yīng)地面幾何圖形相似的地形圖，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供設(shè)計(jì)與施工的圖紙資料。

 

        傳統(tǒng)的測(cè)繪包括控制測(cè)量、地形測(cè)量、施工測(cè)量、竣工測(cè)量和變形監(jiān)測(cè)5個(gè)部分�，F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)具有自動(dòng)化程度高、測(cè)圖精度高、圖形屬性信息豐富和圖形編輯方便等優(yōu)點(diǎn)。[3] 

 

        測(cè)繪自動(dòng)化是集數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸、顯示于一體。隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測(cè)量?jī)x器的智能化，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)生了重大變革，3S技術(shù)(GPS全球定位系統(tǒng)、GIS地理信息系統(tǒng)、RS遙感)及其集成技術(shù)成為測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的核心。 

        1.1 GPS技術(shù) GPS(Global Positioning System)稱為全球定位系統(tǒng)，是美國(guó)20世紀(jì)70年代開始研制的，它歷時(shí)20年，于1994年3月全面建成的利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)時(shí)和測(cè)距，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，是一種高精度、全天候、高效率、多功能的測(cè)繪工具。[4] 

        GPS定位技術(shù)與常規(guī)地面測(cè)量定位相比，具有抗干擾性能好、保密性強(qiáng)，功能多、應(yīng)用廣，觀測(cè)時(shí)間短，執(zhí)行操作簡(jiǎn)便，全球、全覆蓋、全天候、高精度的特點(diǎn)。特別是RTK的定位精度可達(dá)厘米級(jí)，在水上定位得到了廣泛的應(yīng)用。 

        GPS RTK(Real Time Kinematic)技術(shù)開始于90年代初，是一種全天候、全方位的新型測(cè)量系統(tǒng)，稱載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)差分技術(shù)，是目前適時(shí)、準(zhǔn)確地確定待測(cè)點(diǎn)的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測(cè)值基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)。 

        GPS RTK具有定位精度高且精度分布均勻，速度快、效率高，觀測(cè)時(shí)間短，方便靈活，測(cè)程不受限制，不受通視條件影響等優(yōu)點(diǎn)。 

        1.2 GIS技術(shù) 地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System-GIS）是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)處理地理空間及其相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，是融地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和應(yīng)用對(duì)象為一體的綜合性高新技術(shù)。其最大的特點(diǎn)就在于：它能把地球表面空間事物的地理位置及其特征有機(jī)地結(jié)合在一起，并通過計(jì)算機(jī)屏幕形象、直觀地顯示出來(lái)。[5] 

        GIS具有以下的基本特點(diǎn)：一是公共的地理定位基礎(chǔ)；二是多維結(jié)構(gòu)；三是標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化；四是具有豐富的信息。 

      地理信息系統(tǒng)對(duì)空間地理信息進(jìn)行處理，準(zhǔn)確采集有關(guān)的數(shù)據(jù)，并對(duì)地理空間數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行處理、管理、更新和分析，是采用數(shù)據(jù)庫(kù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體等最新技術(shù)的技術(shù)系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的起重要支撐作用。 

        目前GIS地理信息將向著數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化(Interoperable GIS)、數(shù)據(jù)多維化(3D&4DGIS)、系統(tǒng)集成化(Component GIS)、系統(tǒng)智能化(Cyber GIS)、平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化(Web GIS)和應(yīng)用社會(huì)化(數(shù)字地球)的方向發(fā)展。 

        1.3 RS技術(shù) 遙感RS（Remote Sensing）起源于20世紀(jì)60年代，不直接接觸被研究的目標(biāo)，感測(cè)目標(biāo)的特征信息(一般是電磁波的反射、輻射和發(fā)射輻射)，經(jīng)過傳輸、處理，從中提取人們感興趣的信息。遙感包括攝影、陸地、衛(wèi)星、航空、航天攝影測(cè)量等技術(shù)。

[6]遙感技術(shù)依其波譜性質(zhì)，可分為電磁波遙感技術(shù)、聲學(xué)遙感技術(shù)、物理場(chǎng)遙感技術(shù)。 

        遙感信息技術(shù)已從可見光發(fā)展到紅外、微波；從單波段發(fā)展到多波段、多角度、多時(shí)相、多極化；從空間維擴(kuò)展到時(shí)空維；從靜態(tài)分析發(fā)展到動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。 

        RS為GIS提供信息源，GIS為RS提供空間數(shù)據(jù)管理和分析的技術(shù)手段(圖像處理)，GPS作為GIS有力的補(bǔ)測(cè)、補(bǔ)繪手段，實(shí)現(xiàn)了GIS原始地圖數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新。3S的綜合應(yīng)用是一種充分利用各自的技術(shù)特點(diǎn)，快速準(zhǔn)確而又經(jīng)濟(jì)地為人們提供所需的有關(guān)信息的新技術(shù)，三者的緊密結(jié)合，為地形測(cè)量提供了精確的圖形和數(shù)據(jù)。[6] 

 

        隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測(cè)量?jī)x器的系統(tǒng)、智能化，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)向著3G技術(shù)及集成技術(shù)自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、數(shù)字化，數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用軟件的開發(fā)應(yīng)用，三維可視化技術(shù)以及人工智能化發(fā)展。使測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)能全方位的應(yīng)用于地形測(cè)量中，提高了地形測(cè)量的效率和準(zhǔn)確性。

        2.1 3G技術(shù)及集成技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展 積極普及3G技術(shù)的應(yīng)用，改進(jìn)3G技術(shù)中存在問題，更新3G及其集成技術(shù)測(cè)量的方法和手段，加強(qiáng)測(cè)量精度和準(zhǔn)確性，使3G技術(shù)能在地形測(cè)量測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)展。 

        全球數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)在GPS、GIS、RS和3S集成技術(shù)中的應(yīng)用，對(duì)數(shù)碼攝影測(cè)量和地形測(cè)量更加普及和深化，使測(cè)繪技術(shù)向電子化、自動(dòng)化、數(shù)字化方向發(fā)展。 

        2.2 測(cè)繪軟件及數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)與更新 加強(qiáng)地形測(cè)量數(shù)字化測(cè)繪軟件的研發(fā)，使測(cè)繪軟件系統(tǒng)更加高效、靈活和功能齊全，使測(cè)繪軟件技術(shù)在地形測(cè)量中起到了相當(dāng)重要的作用。 

        更新完善信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將采集的測(cè)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換直接進(jìn)入信息數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)管理查詢方便，數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)全球數(shù)據(jù)更新和擴(kuò)展空間基礎(chǔ)信息系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的管理科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化，實(shí)現(xiàn)測(cè)繪數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)化、多樣化、社會(huì)化，使測(cè)繪技術(shù)走向自動(dòng)化，實(shí)時(shí)化，數(shù)字化。 

        2.3 人工智能和專家系統(tǒng)在測(cè)繪技術(shù)中的應(yīng)用 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和測(cè)繪技術(shù)與相關(guān)學(xué)科的交叉、綜合，人工智能和專家系統(tǒng)在測(cè)繪技術(shù)中有著廣泛的應(yīng)用前景。計(jì)算機(jī)利用專家知識(shí)模擬人腦思維進(jìn)行推理，從事智能化的數(shù)據(jù)、圖形處理和信息管理工作，極大地提高工作效率，使測(cè)繪技術(shù)向自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

全球定位系統(tǒng)(GPS)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)(DPS)、遙感技術(shù)(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和專家系統(tǒng)(ES)這5S技術(shù)的發(fā)展和相互結(jié)合，專家系統(tǒng)在其中發(fā)揮著重要的作用，專家系統(tǒng)對(duì)整個(gè)測(cè)量流程進(jìn)行控制，并執(zhí)行相應(yīng)的推理、分析和處理工作，并可實(shí)現(xiàn)信息資源共享，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)診斷，提高效率和質(zhì)量，是測(cè)繪技術(shù)通向?qū)崟r(shí)、自動(dòng)、智能測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵。 

 

        隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展及測(cè)量?jī)x器的智能化，測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)發(fā)生了重大變革，從傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)（例如電子測(cè)距儀、經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和平板儀）向3G技術(shù)、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)以及人工智能化發(fā)展，推動(dòng)了測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化技術(shù)的活躍和革新，測(cè)繪技術(shù)朝著自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化方向發(fā)展，使地形測(cè)量更快速、簡(jiǎn)單、精確。 

[1]王運(yùn)昌.地形測(cè)量學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社.1993.p2. 

[2]吳貴才.地形測(cè)量出版社[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2005.p2. 

[3]李淑燕.淺談數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)和地質(zhì)工程測(cè)量的發(fā)展應(yīng)用[J].科技信息.2009.25:p37. 

[4]張德軍，皺順平.淺談土地測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展[J].山西建筑.2009.35(29):p355-356. 

[5]范文琦.GPS和GIS技術(shù)在1:1萬(wàn)土壤地球化學(xué)測(cè)量中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技信息.2008.23:p40-41. 

[6]劉坤，廣興賓.RS遙感技術(shù)簡(jiǎn)介和應(yīng)用[J].林業(yè)勘查設(shè)計(jì).2002.2:p59