发布时间:2023-01-13 15:22:02
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【关键词】数字地形图 地形测绘 数字化 数字测绘 测绘问题 测图
中图分类号:P24 文献标识码:A
一.引言
数字化测图是建立在传统的白纸测图基础之上的,是利用先进的测量仪器,采用全站仪、GPS接收机等设备,通过计算机和自动化成图处理软件,运用灵活的定位防护,以数字信息的形式来表示地图的信息,对地图信息进行收集获取、转变、传输、识别以及存贮及处理、显示等计算机数字化处理过程。同传统的测图方法相比,数字化测图不仅仅是测绘方法上的进步,更是测绘技术上的飞越。随着数字化地形测绘技术的快速发展,全数字化测绘模式正在取代传统的大平板地形测绘模式,并形成未来的主流测绘模式。
二.数字化地形测绘过程中存在的问题。
1.野外采集的数据不全面,不准确。
此类问题主要表现在以下方面:
(1)部分线状地物,如电力线、暗沟、河沟、电缆及通讯线及各种管线等在图内应该是有始有终,由于测绘人员的技术缺陷或责任心缺乏,导致在拾取地形点时经常被忽略。
(2)地形变化处的地形点不全面,沟或坎上有点,而下面少点或无点,造成绘制的等高线出现失真,难以准确的反映实际的地形情况。
(3)野外草图绘制不细、不全。在野外绘制草图的人员通常都是测绘现场最繁忙的人,而对技术性要求较高,即便是绘制草图,也应该是按照正规图的标准来进行绘制,草图绘制的好坏,是最后成图能否符合规范要求的重要依据。在绘制时,对地貌或地物的连线关系要保持同实际一致,各测点的顺序不能记错,更不能颠倒。现场绘制草图的人员要准确绘制表示地物的相关位置,并在草图中标注清楚。草图绘制过程中,绘制不详细、不全面都会造成成图后地形地物不全、不清,影响巨大。
2.等高线处理不合理。
在数字化地形测绘软件中,等高线基本上都是根据野外采集的地貌点的高程,运用等值内插法,按照基本等高距插绘等值点连接成曲线,之后按照不同的圆滑方式,进行圆滑而生成。在实际地形测绘中,并非是所有野外采集的地貌点之间都可以进行等高线内插,即依靠全自动建立的数字地面模型也有可能出现失真,因而在实际测绘时,需要采用必要的人工干预,通过人工删除自动组网中无法内插等高线的三角边,而人工干预对绘图人员的技术要求和经验要求较高。例如,在坎或沟上的点不能和远离坡下的点插绘等高线,一旦插绘,会导致生成的等高线出现穿入地下或悬空,导致局部的地形面目全非。等高线不能穿过建筑物或道路,有时需要在建立DTM模型时充分考虑,而有些需要在绘制好等高线后,进行局部删除或修剪,一旦这些工作未处理到位,所绘制的数字地形图都无法真实的反映实际的地形。
3.绘制过程中自检工作处理不到位。
同常规测图相比,在图纸审核过程中,数字化成图的过程中发现的缺陷要比传统测图多一些。除开野外采集数据不准确及等高线处理不合理外,绘图人员的自检工作也是影响的主要原因。在实际绘制过程中,如果注记或植被的符号压线或覆盖地物、沟或坎上的高程标注于坎下或是下面的高程标注于上部等现象,依旧图式符号使用不正确等,这些现象只要经过仔细检查,完全可以避免。类似问题的出现,都同绘制人员的职业责任心缺失有关。
三.提高数字地形测绘的相关措施。
1.全站仪测碎部点时避免发生错误的检查。
在全站仪测碎部点过程中,通常都是由于人为的原因,导致照准的起始方向上出现偏差,导致测的碎部点的坐标存在错误,而使用全站仪录入碎部点数据时,作业人员不能随时检查,给后续的成图带来了麻烦。为了避免出现类似错误,在测站点上,要先把全站仪对中、整平,输入后视点和测站点的坐标,用对中杆棱镜对准后视,之后在利用全站仪测量后视点的坐标。将测量的坐标和已知的后视点坐标相比较,检查的结果可以检查后视点点位和测站点的正确与否。全站仪测量时,在照准起始方向后,要在测区内寻找一个电视天线、避雷针等较高的明显目标,并在照准之后记下该方位角的读数。之后,测量一定数量的碎部点或是间隔一定时间后,都要照准此明显目标,来检查全站仪是否存在方向偏移,以此来减少全站仪测绘误差。
2.做好全站仪的检验及校正。
全站仪是高精度测量设备,其工作状态及测量误差对测量结果影响较大。全站仪虽然在出厂时通过了出厂检查,并经过严格的检验,但由于在实际使用过程中,需要搬动及运输等操作,导致可能造成仪器出现测量偏差。另外,由于全站仪在长时间使用后,难免会出现部分项目或条件发生不可避免的偏移,导致测量无法满足基本要求。为了避免仪器误差导致测量结果出现异常,要根据仪器的相关标准和要求,做好全站仪的作业前检验工作,一旦发现问题要及时进行解决。对全站仪的检验项目包括:仪器光轴的检验、仪器常数的检验、十字丝和望远镜水平轴保持垂直的检验、管水准轴和仪器竖直垂直的检验、光学对中器的检验及垂直角零基准的检验等项目。通过定期或不定期的检验,按照规定要求进行校正,保证设备的稳定性,来确保测量结果的准确性。
4.提高绘制测站草图水平。
在采集细部点的同时,也要在采集数据的现场,及时绘制测站草图。测站草图的具体内容包括:测站点点号、地物地形或底面的轮廓、细部点的标号和属性、测站起止细部点的编号、草图绘制人员及测量时间等相关信息。在绘制好测站草图后,要及时上交。在每天测完后,要及时将全站仪的坐标数据和数据处理软件进行直接通讯,和控制点一并展开测绘。在数字地形图测绘过程中,要注意提高绘制测站草图的水平,通过细处完善,来提高地形图的精度及测绘准确度。
5.提高等高线绘制的准确度。
一般在进行等高线注记时只注记曲线,而且注记字头应该指向高地或山顶。对于地貌复杂的地方,要注意配置并要保持地貌的完整。标注高程点一般选择标注在较为明显的地形点和地物点上。等高线修饰中,如遇到房屋及其他建筑物、路堤、双线道路、陡坎、湖泊、斜坡、坑穴、水库、双线河、池塘及双线渠等,标注要中断,在等高线的坡向无法判别时,还应增加示坡线。
四.CPS RTK测绘技术应用。
GPS RTK指载波相位实时动态差分( Rea-l time Kinematic) 定位, 它是GPS发展到现在的最新技术,是GPS测量技术发展的一个新突破。GPS RTK实时动态定位系统由基准站和流动站组成,建立无线数据通讯是实时动态测量的保证,其原理是取点位精度较高的首级控制点作为基准点,安置1台接收机作为参考站,对卫星进行连续观测。
GPS RTK实时动态定位技术应用于数字地形测绘中,具有精度高、速度快、不受气候条件及通视条件的限制等优点,并具备自动观测、信息自动接收、自动存储的能力, 减少了内外业的传递过程。GPS RTK优势十分明显,与传统方法相比,GPS RTK的使用在很大程度了解放了铁路作业人员的劳动强度,提高了测绘的效率,为数字地形测绘工作提供了精确的数据。
其优点主要有:
1.实时动态显示经可靠性检验可达厘米级精度的测量成果。
2.彻底摆脱了由于粗差造成的返工,提高了GPS作业效率。
3.作业效率高,每个放样点只需要停留2~4s,其精度和效率是常规测量所无法比拟的。
4.应用范围广,可用于厂区控制网测量、施工测量、竣工测量、建筑物变形观测、GIS前端数据采集等诸多方面。
5.如辅助相应的软件,GPS RTK可与全站仪联合作业,充分发挥GPS RTK与全站仪各自的优势。
五.结束语。
利用仪器进行全数字地形图测绘时,要保证测图地物点的精度,要能逼真的反应地貌形态,要反应出细小地物和地貌的形态,要根据地貌特征点线来绘制等高线,要熟知各种地形图符号,要保证地形图符号和定位线及定位点以及实物的位置要相匹配,同时要确保使用测量仪器的测量精度满足规定的要求,通过细节重视,技术提升,来减少测量误差,提高数字地形图测绘水平。
参考文献:
[1] 吕剑 论数字化地形测绘中几个常见问题 [期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》 -2012年2期
关键词:无人机航摄系统;煤田普查;1:2000地形图测绘
中途分类号:P217参考文献:A
一、引言
煤田普查即发现煤田和概略评价煤炭资源的地质工作,一般是在区域地质调查或煤田预测的基础上进行的煤田地质工作。近年来,随着国家能源战略的加速推进,煤田地质工程越来越呈现出范围广、地形复杂、工期紧的特点,对测绘也提出了更高的要求。
传统的人工测量模式存在作业周期长、人力投入大、成本高等问题,甚至会出现困难地区无法施测,无法满足高难度、快节奏测量生产的需要。因此,借助新技术、新工艺来满足煤田普查项目任务重、时间短、质量高的需要显得极为迫切。
现有的卫星遥感技术虽然能够获取大区域的空间地理信息,但受回归周期、轨道高度、气象等因素的影响,遥感数据分辨率和时相难以保证。常规航空摄影技术因受空域协调、起降场地选取、天气等因素的影响较大,缺乏机动快速能力,同时成本较高,灵活及精细度不足,无法及时有效地满足小范围高分辨率数据快速获取。而作为传统航空摄影测量补充手段的低空无人机摄影技术,凭借其自身机动灵活、快速高效、困难地区探测的航片获取技术,以及精准的后处理技术,大大降低了作业成本和生产周期[2-3],在“短、平、快”的测绘项目中具有明显优势。
论文依托甘肃煤田地质局委托项目,甘肃煤田地质局综合普查队于2012年对甘肃省景泰县某煤矿测绘1:2000数字化地形图,测区面积约30km2。
二、无人机系统简介
低空无人(unmanned aerial vehicle,UAV)机航摄系统[4]是一种集无人驾驶飞行器、遥感及GPS导航定位等技术于一体建立起来的高机动性、低成本和小型化、专用化的遥感系统。
无人机航摄系统主要包括无人机飞行平台、飞行控制系统和非量测型面阵CCD数码相机,以及地面站、远程无线装置、地面数据处理系统等辅助设施。
无人机飞行平台
无人机飞行平台主要包含固定翼无人机、旋翼轻型无人机和无人飞艇。由于固定翼无人机具有低成本,可实现低速平稳飞行等优点,本研究采用固定翼无人机平台,该平台主要参数见表1。
表1 无人机飞行平台主要参数
飞行控制系统
飞行控制系统用行控制及任务设备管理,自由驾驶仪、姿态陀螺、GPS定位装置、无线遥控系统组成,可实现飞行姿态、航高、速度、航向的控制及各个参数的传输,以便地面人员实时掌控飞行情况。本研究中使用LT-150型无人机飞控导航系统。
摄影传感器
本研究搭载传感器为Cannon 5D MarkⅡ,检校结果(像幅5616*3744像素,像素大小:6.41 um),主点X0 ,相机检校参数见表2。
表2 相机检校参数
地面控制系统
地面控制系统的功能包括:航摄前期主要有测区查询、航线设计及参数设置;飞行阶段实时显示飞行参数,辅助飞控人员进行飞行;后期统计输出导航文件、影像飞行质量快速检查等。
三、低空无人机航摄系统在煤田普查1:2000地形图测绘中的应用
该煤田普查区地势由西南向东北逐渐降低,海拔高程1620~1850m,相对高差230m;测区西北部地面坡度在6°~25°,地形类别为山地,其他大部分地面坡度在2°以下,地形类别为平地,根据测区自然地理、气候和交通等情况,测区作业困难级别划为Ⅱ级。因按设计要求,需40个工作日内提供勘查区30km2的1:2000地形图,为保证工期与质量,决定采用无人机航摄技术,技术流程如图2所示。
1.无人机航摄数据获取
(1)测区相关资料收集
在飞行设计之前对测区概况进行了解收集相关资料,如测区GPS控制点坐标、交通路线图等。
(2)飞行设计
根据工程项目的成图要求及测区边界情况,本次飞行共设计2架次,航高750米,第一架次11条航带,共911张航片;第二架次9条航带,共1037张航片;测区航线总长178km,航片总数1948张,余片为287张。航线敷设情况如下图3所示。
图2.无人机航测技术流程
图3 航线敷设情况
(3)数据采集
将规划好的航线载入飞行控制系统,地面控制子系统按照规划航线控制无人机飞行,飞控系统则按预设的航线和拍摄方式控制相机进行拍摄。
本次飞行共获取影像1948张,采用人工选取同名点的方法计算相邻像片的重叠度和旋偏角,利用飞控数据和导航数据来检查航线弯曲度、同一航线的航高差等参数,像片有效范围在航向上超出成图范围的基线均在两条以上,摄区旁向覆盖超出摄区范围边界30%;航向重叠:一般在65%左右,最小为56%,最大为72%;旁向重叠:一般在30%左右,最小为25%,最大为43%;旋偏角:旋偏一般小于8°;航线弯曲度:所有的弯曲度均小于3%;航高保持:同一条航线上相邻像片的航高差均小于20米。同一航线上最大最小航高之差一般小于30米,符合规范要求。
2.像控布设及实施
根据该煤田勘查区特点,全区采用平高区域网布点方案。全测区按飞行架次与地形条件划分为四个网区。像片控制点采用了航线网布设,航向相邻像控点基线跨度为5条基线,最长为7条基线,旁向跨度为两条基线。全测区各区域网内像控点布设如下图4所示。
图4区域网布设图
3.影像处理
影像处理主要包括畸变差纠正、空中三角测量、3D产品制作及精度检查等内容。
(1)影像畸变差纠正
由于低空无人机的载重及体积原因,搭载传感器为非量测型相机,感光单元的非正方形因子和非正交性,以及物镜组的径向和切向畸变差的存在使得获取的数码影像存在各种畸变差,不能直接用于测绘生产[5]。本次航飞前在专业检校场对相机进行精检校,获取相机畸变差系数,借助PixelGrid畸变纠正模块完成数据预处理。
(2)空中三角测量
本次空中三角测量加密使用适普自动空中三角测量软件VirtuoZo AAT,该软件除半自动量测控制点之外,其他所有作业(包括内定向、选取加密点、加密点转点、相对定向、模型连接和生成整个测区像点网)都可以自动完成。由于PATB光束法区域网平差程序具有高性能的粗差检测功能和高精度的平差计算功能,因为本次航飞应用无人机进行低空摄影飞行,根据无人机的飞行质量情况,测区内所有加密点需要人工选取,内业工作量较大。
测区西北部地面坡度在6°~25°,地形类别为山地,其他大部分地面坡度在2°以下,地形类别为平地。因此确定1:2000数字线划图等高距为1米。
区域网划分:平高像控点采用区域网布点,全测区按飞行架次与地形条件划分为四个网区。高程像控点采用了航线网布设,相邻网区间使用多个公共像控点,减少了测区接边误差。
采用VirtuoZo AAT自动空中三角测量加密软件与PATB平差软件进行反复加密与平差,直至成果满足精度要求。详细空中三角测量作业方法如下:
建立测区:设置测区基本参数、建立相机文件、建立测区影像列表;
自动内定向:建立框标模板,检查自动内定向结果;
确定航线间的偏移量,选取连接点、人工加密点;
调用PATB平差,挑出粗差点进行修测;
导入控制点文件,量测控制点;
调用PATB平差,编辑粗差较大的控制点、连接点,直至成果合格;
导出空中三角测量成果。
加密过程按软件的功能遵循图5流程进行。
图5空中三角测量加密作业流程
空中三角测量是数据处理的核心,主要作业方法为根据POS数据自动建立航带内和航带间的拓扑关系网进行全自动连接点提取,通过大量平差点和快速平差算法剔除粗差点,利用控制点做空中三角测量计算,获取精确的外方位元素,生成加密点坐标。本项目空中三角测量加密成果精度见表3.
表3光束法整体平差精度报告
(3)DLG、DOM、DEM制作
在VZ站下导入空三成果恢复立体模型,生成核线影像文件,进行影像匹配、编辑,线划图采集。根据外业调绘片在CASS环境下进行属性编辑、图廓整饰。利用采集的三维DLG数据内插生成DEM数据,从而进行DOM制作。将正射影像图与线画图叠加分幅整饰最终完成1:2000地形图制作。如图6、图7所示。
图6测区局部DEM效果图图7 测区局部DLG和DOM叠加效果图
(4)DLG成图精度分析
精度评定包含地理精度和数学精度评定两方面。地理精度评定采取外业巡视的方法对图面地理要素的正确性及数据完整性、综合取舍的合理性、接边质量等进行检查;数学精度评定包括平面位置评定和高程评定,主要采用RTK实测地物点,并对比图上坐标,计算较差,利用点位中误差公式计算出各个检查点的平面位置中误差和高程中误差。
在保证精度评定基础上,全区选取19幅1:2000地形图进行检查。本次项目采取地理精度、数学精度同步检查方式,在对地物特征点进行坐标数据采集的同时,根据现场地物实际情况检查图面信息,并保证19幅均匀抽取10检测点以上。本次野外对19幅1:2000地形图进行外业检查。经检查,精度均优于规范要求。检查情况如下表4:
表 4 地形图精度检查情况
分析表4数据可知,无人机航摄技术测绘1:2000地形图的高程、平面中误差均满足《1:500 1:1000 1:2000地形图航空摄影测量外业规范》(GBT 7931-2008)要求,平面精度和高程精度指标大部分小于限差的1/3,符合设计与甲方要求;通过与实地地物特征现场对比、量测可知,图面内容表达清晰,地物地貌取舍合理,均符合《国家基本比例尺地图图式第1部分:1:5001:10001:2000地形图图式》(GB/T 20257.1-2007 )规范要求。依据《测绘成果质量检查与验收》核定该成果质量为“优”。
四、结束语
低空无人机具有轻便灵活、反应迅速、成本低廉等诸多优点,本文将该技术应用于煤田普查1:2000地形图测绘中,该技术在“短、平、快”的小范围地形测量中优势明显,可以高效、快速、保质地完成测绘工作任务,极大的节省了人力,缩短了测量周期。
然而,必须明白低空无人机航摄系统自身仍存在诸多缺陷,如采用小幅面的非量测型相机,单幅影像覆盖面积小,正射影像图接缝工作量大;像对模型多,增加了模型切换和模型接边工作量;飞行姿态不稳定,受天气影响大(特别是风力);空中三角测量工作量大,区域网接边误差较大,影响地形图精度。
总而言之,低空无人机虽然存在诸多缺陷,但是在作业工程中选择正确的方式方法,认真扎实的做好每一步工作,可以有效的降低误差,提高作业精度。在“短、平、快”小范围的煤田普查项目中,低空无人机明显具有其突出的优势。
参考文献:
[1] 吕立蕾 低空无人机航摄系统在长距离输油(气)管道1:2000带状地形图测绘中的应用研究[J],测绘通报:中国地图出版社,3012(4):42-45.
[2] 张永军 无人驾驶飞艇低空遥感影像的几何处理[J],武汉大学学报:信息科学版,2009,34(3):284-288.
[3] 鲁恒,李永树,李何超,等 无人机影像数字处理及在地震灾区重建中的应用[J]。西南交通大学学报,2010,45(45):12-15.
关键词:摄影测量,发展,应用
通过上世纪八九十年代对数字摄影测量的研究、开发与推广,进入21世纪,我国数字摄影测量以世人难以想象的速度发展,数字摄影测量工作站在中国的摄影测量生产中获得了普遍的应用与推广,摄影测量的教学也由过去只有少数院校才能进行的“贵族”式的教学得到了极大的普及。由于摄影测量生产的转型,影像扫描仪已被大量应用,全国扫描仪数量已超过100台。同时航空摄影机也在加速引进。应用于航空摄影过程中的GPS/IMU系统也已引进,Z/I公司的数字航空摄影机也已经开始在中国应用。与此同时,高分辨率的遥感影像、以及其定位参数文件的应用,只要极少量的外业控制点,就能迅速生成正射影像图,它已在城市、土地的变迁、规划中得到愈来愈广泛的应用。所有这一切表明,新一代传感器、定位系统的迅速发展以及数字摄影测量工作站的大规模推广,都对摄影测量自身的发展提出一个非常严峻而现实的问题:摄影测量向何处去?下面我们就针对摄影测量的发展讨论一下。免费论文参考网。
1.数字摄影测量发展的新契机
从20世纪初起,以纯精密、光机的模拟摄影测量仪器为特征的摄影测量一直持续了半个多世纪。在此期间,摄影测量的教学、极少量的科研,除所谓的变换光束理论研究以外,多数是围绕欧洲的几个著名厂商生产的模拟摄影测量仪器进行。到50年代末计算机开始进入摄影测量,摄影测量的研究领域得到了很大的扩展:如解析法空中三角测量、在线空中三角测量、区域网平差、粗差检测理论、正射纠正、数字测图等。90年代随着数字摄影测量时代的到来,相对于传统的模拟、解析摄影测量,其最大的特点是将计算机视觉、模式识别技术应用到摄影测量,实现了内定向、相对定向、空中三角测量、数字高程模型(DEM)生成等的(半)自动化。数字摄影测量不仅仅将传统摄影测量仪器各种功能全部计算机,以提高工效、降低对作业员的要求,而且正在不断地扩充摄影测量的功能。
但是我们必须清醒地认识到:一些数字摄影测量工作站只是解析测图仪的替代品;目前的数字摄影测量工作站主要只适合于航空、航天摄影测量,而近景、地面摄影测量与它有很大差异,将数字摄影测量应用于近景摄影测量,摄影测量的理论必须进一步发展;即使是当前自动化程度较高的数字摄影测量工作站,摄影测量的主要研究还仅仅在“同名点”的影像匹配技术。因此,我们必须跳出传统摄影测量的束缚,必须从计算机的特点考虑数字摄影测量的理论发展,这正是数字摄影测量为其理论与实践的发展提出了崭新的契机。
2.数字摄影测量发展的重要方向
当前数字影像、DEM、摄影机位置、姿态数据的直接获取等技术正在迅速发展,它们对于加快摄影测量成图周期、减少野外工作量将发挥愈来愈重要的作用。例如利用高分辨率的卫星影像与对应的有理多项式系数(RPC)定位数据文件,再加以极少量的GPS点作控制,即能快速生产1:1万乃至1:5000的正射影像图。但是,与此相对应的摄影测量自身的发展与任务是什么?这是一个摄影测量工作者必须回答的问题。不管数据获取手段如何发展,航空(航天)摄影测量发展的中心任务之一是数据更新,实现建立国家基本地形图的由定期更新到动态更新机制。特别是对于处于经济快速发展的我国,GIS数据更新显得尤为重要。但是,数据更新不是重测地形图,具体而言: 数据更新的复杂性 利用航空摄影的影像进行测绘,纵然在模拟测图期间,其生产流程、各种规范已经成熟,到解析、特别是数字摄影测量时代,摄影测量的流程虽然有很大的改变,但是基本任务与规范没有根本的变化。而数据更新则不同,其情况比“新测或重测”要复杂得多。它的复杂性来自如何利用已有数据,减少外业、内业的工作量,加速成图周期。由此就产生很多问题,必须予以考虑,例如:已有的数据是什么?是正射影像图+DEM,还是线划图+DEM?数据更新的地区是什么?是城区、郊区、还是山区?更新的地形图比例尺,是大比例尺,还是小比例尺?等等。例如在郊区、山区、小比例尺地图数据更新时,可以利用“新影像”与已有的“正射影像图+DEM”直接进行配准,进行无(或减少)控制点的空中三角测量。免费论文参考网。但是对于城区、大比例尺地形图更新,就很难利用已有的正射影像图,在更新城区、大比例尺地图时,利用已有的线划图将比影像图更为有利。 数据更新涉及摄影测量理论的创新与技术的更新 数据更新问题是如何利用已有的“数据”,更确切而言是如何利用已有的“信息”。众所周知:欲利用新影像更新已有地图,将两者“叠合”是最重要的一步。为此,确定影像的方位元素,将影像纠正为与地图一致的正射影像图,然后才能将“图”与像”套合。因此在数据更新中,除常用于传统的人工选取点作为控制点以外,能否利用地图上大量存在的“线状地物要素”作为控制,对于实现数据更新自动化、提高工效至关重要。免费论文参考网。 数据更新涉及观念的更新、规范的修改传统的摄影测量是由外业“控制点”、内业“加密点”与“碎部点”的等级之分,由外业“控制点”、进行空中三角测量获得“加密点”,最后是测绘“碎部点”,精度的要求当然是“上一级高于下一级”、“上一级控制下一级”进行测绘。内业测图是在加密点的控制下进行测绘地形图的碎部点、或进行正射纠正,因此加密点的精度应该高于地形图上的碎部点与影像图上的明显点。但是,在上述数据更新方法中,更多的是考虑应用地形图或影像图上的碎部点或明显点作为新一轮成图的控制(注意:被用作控制的碎部点的数量要比传统的控制点数量多出几十倍、甚至几百倍),由此生产的新一轮地图,但是它能否到达成图要求,当然还需作大量的验证。同时,更新方案也应该而且必须考虑加入少量的外业控制点、使用上一轮成图时影像的外方位元素、加密点与对应的影像,在可能的条件下应考虑应用定位定向系统(POS)数据等。但是,不管采用何种方案,多涉及传统观念的更新与相应规范的修改。
3.摄影测量发展的崭新领域
到目前为止数字摄影测量的发展,无论在理论上还是在实际上,主要是围绕着利用航空(航天)摄影测量测绘地形图,而对于数字近景(地面)摄影测量的研究甚少。同时随着数码相机的广泛应用、价格愈来愈低廉,数码相机在测量的应用将是摄影测量发展的必然趋势。 在此领域它与计算机视觉有着天然的密切联系,因为“计算机视觉的研究目标是使计算机具有通过二维图像认知三维环境信息的能力,这种能力将不仅使机器感知三维环境中物体的几何信息,包括它的形状、位置、姿态、运动等,而且能对它们进行描述、存储,识别与理解”,两者非常相似,但是又有明显的差异。同样,数字近景摄影测量与基于传统的基于单基线立体、测标的近景摄影测量也有很大的差别。 在过去的一个半多世纪,航空摄影测量取得了许多重大的成就,经历了模拟摄影测量阶段、解析摄影测量阶段和数字摄影测量阶段,革新了空间数据获取的技术方法,显示出了航空摄影巨大的生命力和影响力。应辨证的看待摄影测量的发展,在迎接新的发展机遇的同时,还应意识到严峻的挑战,过于悲观或过于乐观的“极端”态度,都不利于学科的发展。
关键词:无人机 大比例尺 地形图 测量技术 DEM
中图分类号:P231 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)01(b)-0000-00
无人机航摄系统具有以下特点,第一,受天气条件和地面状况影响较小,作业方式灵活快速;第二,无人机平台自身构建及其搭载的航摄设备维护成本低;第三,因无人机飞行高度低,所以能够获取高分辨率影像,在小范围信息获取方面有很大的优势;第四,可根据具体要求设置影像重叠度,大重叠度的影像能够增强后续处理的可靠性。第五,不需要申请空域、携带方便、转场快等优点。目前,小型无人机对地观测系统已经成为世界各国争相研究的热点课题,并在实际应用过程中不断提升无人机对地观测系统的性能。
下面以贵州某村为例,具体说明无人机航测绘制1:2000地形图的过程。项目采用“1980西安坐标系”和“1985国家高程基准”。木测区作业工序为无人机航摄、地形测量(包括四等控制测量、I级控制测量、像控测量、图根测量、野外补测、外业调绘)、空三加密、地形图制作(包括立体采集、数据编辑工序(1: 2000比例尺一套))、DOM制作、DEM制作、质检验收等工序。
1航空摄影
该村采取东西向飞行,平均航摄比例尺为1:23533,平均地面高度为1350米,其相对航高为650米。平均地面分辨率0.13米,满足1: 2000成图要求。本次外业摄影时间为2012年6月5 日。
2像片控制
2.1 影像资料分析
航线间隔及旁向重叠度在30%-40%之间,航向重叠度在65%-75%之间。全摄区无航摄漏洞,航向超出摄区范围三至六条基线。像片倾斜角
2.2 像控点布设及刺点
2.2.1 像控点布设
像控点布设:像控点在航线方向上按10-15条基线布设,在旁向上按2-4条基线布设。布设的像控点能够有效控制住成图范围,保证测段衔接区域内没有漏洞。像控点应刺在航向及旁向重叠有5-6张像片的区域内。像控点编号原则:测段像控点编号原则“GP十航片号四位+点序号”。像控点布设完成后绘制布点示意图供内业加密和存档。满足空三加密及数字化采集要求。该村项目区像控网如图1所示:
2.2.2 像控点的刺点及整饰情况
刺点误差和刺孔的直经均小于像片上0.1mm,且刺透,无双孔。点位说明确切,略图完整明了,刺孔、略图、说明与实地柱位一致。在像片正面上用红色直经为7mm的圆形整饰像控点,并注记点号。在像片的背面用铅笔绘制点位略图和标注文字说明等。
2.3 像控点测量
像控点坐标可以使用全站仪、RTK等常规仪器进行测绘。像控点的精度和施测要求参照常规航测外业规范执行。木次像控点测量采用双频GPS接收机,已知控制点为加密的一级GPS控制点。为保证像控点测量成果的可靠性,在全部像控点测量完毕后再收参考站。施测现场对点位进行拍照并制作成点位信息表供内业加密使用。将检查合格后的像控点数据进行处理,基线处理采用Compass静态处理专业版软件,得到该村片区像控成果。
2.4 该像控网精度
该村片区像控网①精度统计:
(1)线向量检核,同步环、异步环验算:
共验算同步环15个,其中环线全长相对闭合差最大为:6.52ppm,限差为:15.0ppm。
共验算异步环9个,其中坐标分量闭合差最大为:Wx = 4.46cm,Wy = 6.46cm,Wz = 6.36cm,限差为: =±21.06cm。
(2)三维无约束平差:
三维无约束平差最弱边相对精度为:1/15267,边名:2174-2173 (边长267 m)。
(3)二维约束平差
约束平差最弱边相对精度为:1/17725,边名:2174-2173 (边长267 m)。最弱点为2259,点位中误差±2.03cm,限差为:±20.0cm。
该村片区像控网②精度统计:
(1)基线向量检核,同步环、异步环验算:
共验算同步环14个,其中环线全长相对闭合差最大为:4.48ppm,限差为:15.0ppm.
共验算异步环14个,坐标分量闭合差最大为:Wx=-2.32cm,Wy=18.16cm,Wz=-12.55cm,限差为: =±21.06cm。
(2)三维无约束平差:
三维无约束平差最弱边相对精度为:1/14131,边名:2127-G04(边长545 m)。
(3)二维约束平差
约束平差最弱边相对精度为:1/34023,边名:2174-G04 (边长545 m)。最弱点为1187,点位中误差±4.19cm,限差为:±20.0cm。
从上述精度统计情况可以看出,该村片区像控网精度指标满足技术要求。
3 影像预处理
无人机航摄系统搭载非量测数码相机进行航拍,然而相机自身的性能对测量精度影响较大。未经过处理的航摄影像畸变差较大,无法直接用于空三测量等后续处理工作。所以,在影像进行空三加密前,需要先对其进行畸变差改正。在没有室内和室外高精度检校场的情况下,通常是根据非量测数码相机提供的鉴定报告,利用DPGrid系统内的小像幅影像畸变差校正模块对影像进行畸变差改正。
4空中三角测量
4.1 空三加密经过像点连接、像控点量测、平差计算过程
1)量测外控点时,先量测测区四周的像控点6个以后进行平差,其它像控点就可以通过预测的功能来找到大概位置达到快速量测A目的。外控点的量测由专业人员进行,并由另外一位专业人员检查。2)应用外业工序提供基础控制点参与计算,提升空三加密的整体精度;应用外业工序提供的实测高程点检测空三加密精度。3)量测完后进行最终的平差解算,首先将物方标准方差权放大,进行粗差的消除,然后逐步提高物方权重,确保粗差被全部探测出,最后给合适的权值强制平差。
DPGrid系统中的空三模块为全自动空三软件。系统根据建好的航线列表进行全测区自动匹配,接下来通过自动挑点程序将粗差大、多余的像点剔除。然后,进行连接点的交互编辑,根据刺好的控制点进行光束法平差解算,直到加密完成,输出空中结果(图2)。
4.2 区域网空中三角测量
根据连接点(加密点)的影像坐标以和少量地面控制点的影像坐标及其物方空间坐标,通过平差计算,求解影像的外方位元素和连接点的物方空间坐标,称为区域网空中三角测量。空三测量提供的平差结果是影像后续处理与应用的基础。
5 DEM、DOM 制作
5.1 DEM制作
首先,根据空三加密成果,对无人机航摄的原始影像进行重样生成核线影像。其次,系统自动匹配三维离散点,得到摄区的DSM。最后,经过自动滤波便可得到DEM。虽然DPGrid系统实现了自动匹配,但是由于现实地物的复杂性(如水体、树木、阴影)以及人工地物的影响,所以实际生产中为了提高DEM的精度,需要对DEM进行人工编辑。因为DEM是原始航片进行纠正的基础,只有准确的DEM才能保证DOM的精度。
5.2 DOM制作
DPGrid系统全自动生成DOM主要包括:DEM数据处理、影像匀光匀色处理、DOM纠正处理、色调均衡处理以及DOM镶嵌处理。系统生成的初步DOM结果,还要经过人工编辑,对初始DOM成果进行颜色和几何处理,才能真正满足对DOM成果的要求。
6 1:2000地形图制作
配合DEM将DOM进行校正,然后在拼接生成完整的区域地图。最后,将区域整体导入到VirtuoZo NT软件中进行测图,生成最终的地形图(图3)。
根据航空摄影测量内业规范及地形图图式进行地物、地貌要素的采集。外业调绘人员利用已有的图纸和测图数据,进行实地调绘、修测、补测等工作。
7无人机航摄影像成图精度分析
采用GPS快速静态方式获取该摄区外业检查点的坐标数据。该树片区抽查了 4幅图(占本片区图幅数的10%),共83个检说恪6员日庑┩庖导觳榈愕氖挡庾标与图上坐标,计算出两组坐标的及高程差值。根据点位中误差公式计算出每个检查点的平面中误差。具体计算结果如下。经过整理计算,该村片区地物点平面点位中误差为0.72m;高程中误差为0.69m。根据点位中误差计算结果绘制点位误差分布图。点位误差分布图更直观的反映了每个检查点的误差分布情况。可以看出绝大多数点位误差分布在0-0.8m之间,其平面精度满足1:2000地形图的要求。此外,我们将影像数据制作的地形图与已有的1:2000地形图数据在CASS中进行套合比较。
8小结
论文分析了无人机航摄系统的特点,介绍了无人机低空航摄规范。详细描述了无人机航测系统测绘1:2000地形图的具体工作流程,并对最终生成的地形图进行了精度评定,基本满足1:2000地形图的精度要求。
参考文献
[1] 竹林村.几种低空遥感系统对比分析[J].城市勘测.2009,3:65-67.
【论文摘要】:GPS、RTK测量技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统,文章就利用这项新技术在地形和地籍测量中的应用情况做一介绍。同时,文章利用地理信息系统(GIS)对测绘地形、地籍以及生成土地证、房产证等一些图件进行说明,并作相应的转换处理,满足了地籍管理工作的需要。
一、基于GPS、RTK测量技术的地形和地籍研究
(一)概述
GPS、RTK测量技术是建立在载波相位观测值基础上的实时动态定位系统,文章就利用这项新技术在地形和地籍测量中的应用情况做一介绍,供同行参考。地形测图是为城市以及为各种工程提供不同比例尺的地形图,以满足城镇规划和各种经济建设的需要。地籍测量是精确测定土地权属界址点的位置,同时测绘供土地管理部门使用的大比例尺的地籍平面图,并量算土地面积。用常规的测图方法(如用经纬仪、测距仪等)通常是先布设控制网点,这种控制网一般是在国家高等级控制网点的基础上加密次级控制网点。最后依据加密的控制点和图根控制点,测定地物点和地形点在图上的位置,并按照一定的规律和符号绘制成平面图。GPS新技术的出现,可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标。特别是应用RTK新技术,甚至可以不布设各级控制点,仅依据一定数量的基准控制点,便可以高精度并快速地测定界址点、地形点、地物点的坐标,利用测图软件可以在野外一次测绘成电子地图,然后通过计算机和绘图仪、打印机输出各种比例尺的图件。应用RTK技术进行定位时要求基准站接收机实时地把观测数据(如伪距或相位观测值)及已知数据?(如基准站点坐标)实时传输给流动站GPS接收机,流动站快速求解整周模糊度,在观测到四颗卫星后,可以实时地求解出厘米级的流动站动态位置。这比GPS静态、快速静态定位需要事后进行处理来说,其定位效率会大大提高。故RTK技术一出现,其在测量中的应用立刻受到人们的重视和青睐。
(二)RTK技术应用
RTK技术用于各种控制测常规控制测量如三角测量、导线测量,要求点间通视,费工费时,而且精度不均匀,外业中不知道测量成果的精度。GPS静态、快速静态相对定位测量无需点间通视能够高精度地进行各种控制测量,但是需要时候进行数据处理,不能实时定位并知道定位精度,内业处理后发现精度不合要求必须返工测量。而用RTK技术进行控制测量既能实时知道定位结果,又能实时知道定位精度。这样可以大大提高作业效率。应用RTK技术进行实时定位可以达到厘米级的精度,因此,除了高精度的控制测量仍采用GPS静态相对定位技术之外,RTK技术即可用于地形测图中的控制测量,地籍测量中的控制测量和界址点点位的测量。地形测图一般是首先根据控制点加密图根控制点,然后在图根控制点上用经纬仪测图法或平板仪测图法测绘地形图。近几年发展到用全站仪和电子手簿采用地物编码的方法,利用测图软件测绘地形图。但都要求测站点与被测的周围地物地貌等碎部点之间通视,而且至少要求2-3人操作。采用RTK技术进行测图时,仅需一人背着仪器在要测的碎部点上呆上一、二秒钟并同时输入特征编码,通过电子手簿或便携微机记录,在点位精度合乎要求的情况下,把一个区域内的地形地物点位测定后回到室内或在野外,由专业测图软件可以输出所要求的地形图。用RTK技术测定点位不要求点间通视,仅需一人操作,便可完成测图工作,大大提高了测图的工作效率。
(三)RTK技术在地籍测量中的应用
地籍和测量中应用RTK技术测定每一宗土地的权属界址点以及测绘地籍图,同上述测绘地形图一样,能实时测定有关界址点及一些地物点的位置并能达到要求的厘米级精度。将GPS获得的数据处理后直接录入GPS系统,可及时地精确地获得地籍图。但在影响GPS卫星信号接收的遮蔽地带,应使用全站仪、测距仪、经纬仪等测量工具,采用解析法或图解法进行细部测量。
在建设用地勘测定界测量中,RTK技术可实时地测定界桩位置,确定土地使用界限范围、计算用地面积。利用RTK技术进行勘测定界放样是坐标的直接放样,建设用地勘测定界中的面积量算,实际上由PS软件中的面积计算功能直接计算并进性检核。避免了常规的解析法放样的复杂性,简化了建设用地勘测定界的工作程序。在土地利用动态检测中,也可利用RTK技术。传统的动态野外检测采用简易补测或平板仪补测法。如利用钢尺用距离交会、直角坐标法等进行实测丈量,对于变通范围较大的地区采用平板仪补测。这种方法速度慢、效率低。而应用RTK新技术进行动态监测,则可提高检测的速度和精度,省时省工,真正实现实时动态监测,保证了土地利用状况调查的现实性。
二、GIS在地籍、地形测量中的运用
(一)概述
目前GIS正向着数据标准化、平台网络化、数据多维化、系统集成化、系统智能化和应用社会化的方向发展。互操作地理信息系统是GIS系统集成的平台,它实现异构环境下多个地理信息系统及其应用系统之间的通讯协作。基于WWW的GIS(WEBGIS)是利用Internet技术在网络上空间信息,供用户浏览使用,成为GIS社会化大众化最有效的途径。面向对象和构件的GIS是把GIS功能模块划分为多个标准控件,完成不同功能,通过可视化工具集成起来,形成最终GIS应用。嵌入式GIS是将GIS功能与嵌入式设备,嵌入式操作系统相结合创造更自由随意的GIS应用模式。三维GIS(3DGIS)目前研究重点集中在三维数据结构的设计优化实现,立体可视化技术的应用,三维系统功能和模块设计等方面。数字地球是对真实地球及其相关现象的统一性的数字化重现和认识,其核心思想是利用数字化手段统一处理地球问题和最大限度地利用信息资源。
在GIS软件开发方面,更换平台和环境,扩展数据库管理系统、更改一切语言和开发模式。操作平台以原Unix为主流更换到WindowsNT/2000平台,后者已成为发展主流。在理论研究方面,时空数据处理及三维GIS仍然是当前热点,随着计算机处理能力和多维空间可视化技术的进步,推进商品化的多维GIS将为时不远。在国内,当前研究GIS系统的主要有中国地大、武汉瑞得、南方CASS、金陵地籍等大小几十家企业,各家软件偏重点不同,使用方法各异。针对各个单位要求形成的数据格式不一样,作者在各个软件上分别使用,并转换到通用平台上,使之能在通用平台上操作、修改、编辑等,完成工作的需要。
(二)建设方案的设计思路
1.关键技术
(1)高分辨率对地观测技术
数字摄影测量将成为数字城市数据采集手段之一。
(2)3S一体化
3S指的是全球定位系统(GPS)、卫星遥感系统(RS)和地理信息系统(GIS),是建立数字城市的三大支撑技术,GPS可在瞬间产生目标定位坐标却不能给出点的地理属性,RS可快速获取区域面状信息但受光谱波段限制,GIS具有查询、检索、空间分析计算和综合处理能力,但数据的录入和获取始终是瓶颈问题。数字城市需要综合运用这三大技术的特长,方可形成和提供所需的对地观测,信息处理和分析模拟能力。
(3)空间一致性匹配
建立数字城市是一项庞大工程,不同信息源、不同比例尺、不同投影方式、不规则分幅地图,要在数字城市系统中复合显示,叠加查询和综合分析必须进行系统整合。
(4)互操作
统一协议是实现互操作的关键。互操作是在保持信息不丢失的前提下,从一个系统到另一个系统的信息交换能力,现已有抽象开放地理互操作规范(OGIS),主要由三大模块(开放式地理数据模型、OGIS服务模型、信息群模型)组成
2.系统结构组成
行业数据库,行业办公自动化系统,行业信息化系统、行业基础档案库
(2)3S技术系统
包括城市电子地图、遥感图像(卫星、航空)、地理信息系统、行业应用软件、全球卫星
定位系统(GPS)、立体测量系统。
(3)硬件环境
计算机硬件(包括外设)、网络系统、全球卫星定位系统、立体测量系统。
三、计算机技术在地籍地形测量中的运用
下面是应用软件的一个中文菜单提示:NAPGIS一个很大的特点就是图形和属性之间的联系紧密,图形处理功能强大。在其上建立的地籍管理信息系统除了图形处理能强大以外,还提供了一套符合土地系统的解析图形编辑法及十分强大的历史管理功能,解决了图形与属性数据历史信息管理的难题。宗地的属性数据是十分丰富的,由于各地经济发达的程度不同,城市的规模不同,需求的不同,它包括的内容也是多种多样的;但要以把宗地属性分为两类:空间方面的属性和人文方面的属性。空间属性主要有宗地面积,座落,四至等,这些是国家土地管理局颁
布的《城镇地籍调查规程》及《土地登记规则》中规定必须要具备的,另外还包括一些地区根据自己的需要所增加的一部分,如:地物分布及类型面积情况、容积率,密度等,从计算机管理的角度考虑并结合MAPGIS的特点,空间方面的信息又可分为与图形紧密联系的属性(如宗地面积,周长,宗地号,界标类型等)和一般性质的空间属性(如:宗地座落,四至等),在MAPGIS中根据这两种数据的特点,将其放在图形数据中由MAPGI平台直接维护其一致性,令面积的核算快速准确,而将一般性质的空间属性放在外部数据库中;而人文属性包括宗地的权
属、共用关系、用途等信息,这一部分属性全部放在外中数据库中,通过宗地号与图形数据建立联系。将上述的数据准备好以后,就可以进入系统进行初始数据采集与系统建库了。对于地籍数据而言,系统数据分层处理必须以能提高工作效率,便于数据分析,统计,查询,并且有良好的可扩展、可伸缩性,能够满足各地区地籍管理工作需要为目标。结合阳县地籍,可以按如下专题进行分层:地形数据分过渡层、方里网、测量控制点、居民地、独立地物、交通及附属、水系及附属特殊地貌、植被、注记、地形、电力线等层。界址数据包括界址点、界址线、宗地。由于界址数据在测量时就是一个整体,因此这一层没有进行分幅管理,而是充分发挥MAPGIS对数据的管理能力,从物理上就作为完整的一体进行管理。
参考文献
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关键词:水利水电工程;工程测量数据处理技术;数字摄影测量;GPS定位
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
0.引言:科学技术的新成就,电子计算机技术等新技术的发展与应用,以及测绘技术和科技的不断发展,工程测量技术近年来发生了很大的变化;水利水电工程施工测量技术的面貌日新月异。
1.全站仪测量放样技术
全站仪替代光学经纬仪和电磁波测距仪的应用.足地面测量技术进步的重要标志之一。全站仪具有测量精度高,仪器的集成化、自动化和智能化程度高等优点,为施工测量提供了极大的方便。已大量应用于各类工程的施工测量中。电子全站仪自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差,自动记录存储、实时测量三维坐标、与双向数据通讯功能,为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。目前全能型和智能化方向发展的电脑型全站仪都带有丰富的软件,可以直接进行坐标放样、导线测量、程序测量、悬高测量、道路放样、对边测量、面积测量、高程传递、参考线放样,故能提供高速高精度的观测成果,又能高效地完成多种测量作业。带马达驱动和程序控制的全站仪可以结合激光、通讯及CCD技术,能实现测量的完全自动化,被称作自动化测量器械。为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件。
2.数据库技术与GIS技术
测量工作者如何更好更好地为工程建设服务,其最有效的方法是利用数据库技术或GIS技术建立数据库或信息系统。其同的是把大量的测量数据或信息进行科学的存储.建立三维数字地形模型,提高测量数据利用率,减少重复劳动,以便于检索、分析、分发和利用。实现管理和服务的科学化、现代化。将GIS应用于水利水电工程建设,虚拟显示施工总布置三维全景,直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系并实现各种信息可视化查询、分析、统计计算,实现建筑物施工全过程动态仿真演示。以信息的数字化、直观化、可视化为出发点,直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程,为全面、准确.快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具,实现工程信息的高效应用与科学管理。
3.GPS定位技术
随着GPS的出现和不断发展完善,测绘定位技术发生了革命性的变革。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度、大范围的GPS技术所代替,同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间;定位方法已从静态扩展到动态;定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起,称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的三维极坐标测量技术完美结合,可实现无控制网的各种工程测量。水电工程施工区域大,控制点传算工作量大,精度衰减快;高山峡谷之中,山脉蜿蜒曲折,造成上点和通视困难;河流阻隔,致使交通不便,前后视须迂同前进。利用GPSRTK技术进行碎部点测绘与放样不需要与基站保持通视,也无需进行后视作业,误差不累加,精度分布均匀,精度衰减每公里只有lmm。10--15km的作业半径不需要设置过渡控制点,更长距离的测绘可通过设置中继电台转发电测波解决。大幅度地提高工作效率。
4.程序型计算器辅助计算技术
程序型计算器(如CASIO fx-4800P/fx-4500PA)以其功能强大、经济实惠、方便携带的特性受到了各行各业工程技术人员的欢迎,尤其是测绘方面的技术人员进行工程放样计算的有力工具。水利水电工程庞大而复杂。工程细部的放样往往牵涉到几十个公式的数学计算,尤其是在施工现场,严寒、酷暑、噪音、灰尘很难让人时刻保持清醒的头脑,计算的速度和结果的正确性大打折扣,严重影响放样的质量和效率。利用编程计算器事先编制好所需放样部位的计算程序,在施工现场最多只需输入测点三维坐标X,Y,Z的数据即可迅速计算出所需要的放样数据,结果准确率大大提高。全站仪实现了测点坐标的随测随得,编程计算器实现了放样数据的即输即得,大大加快了工程放样的速度。
5.数字化测绘技术
大比例尺地形图和工程图的测绘,是工程测量的重要内容和任务。常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一.难以适应飞速发展的现代化工程建设的需要。把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成―个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。实现大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供图纸,也可提供电子数据,为专业设计自动化建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。数字化成图技术住现代工程中的应用不仅提高了工作效率,并保质保量提交成果。仅内业制图部分可节约经费50%,节约时间60%。
6. AtuoCAD辅助设计技术
计算机辅助没计(Computer Aid Design简写CAD)足20世纪80年代初发展起来的一门新兴技术型应用软件。如今在各个领域均得到了普遍的应用。它大大提高了工程技术人员的工作效率。利用AutoCAD配合AutoLisp语言,可以编制一些常用的计算程序,得到定制的计算结果。在水利水电工程上有许多体形复杂的计算,尤其是各种不同体形衔接处的相交线,需要用空间解析几何的方法解算。单靠计算器手工计算,非常繁琐,工作量大,准确性也不好保证,用AutoCAD建立数字化模型,执行点坐标查询功能就可以了。也可以对所编写的程序的计算结果进行正确性验证。AutoCAD的特性提供了测量内业资料计算的另外一种全新直观明了的图形计算方法。另一方面是各种工程横断面、纵断面网的绘制,以及断面面积的计算和其它一些需要的图纸的绘制。从而大大减轻我们内业的工作强度和工作量。.
7.数字摄影测量技术
摄影测量技术由于可以提供实时的三维空间信息,无需接触被测物体,以及野外工作量少、效率高和成果品种多等优点,具有广泛的应用前景。随着全数字摄影测量系统的应用,摄影测量的产品将从影像图、线划图向数字化系列产品――4D产品转化。产品应用与服务领域更广,并为建立各类专业信息系统和基础地理信息系统提供可靠的数据保障。在水利水电工程。利用数字摄影测量技术可以迅速获取制作大比例尺影像图、地形图、立面图、等值线图和断面图图库,建立DTM(数字地面模型)和DEM(数字高程模型)模型数据库,建立并永久保存高分辨率建基面三维影像数字地面模型数据库。检查陡坡地段的开挖质量和工程竣工部位的形体资料,记录工程在施工过程中各个项目地理地貌信息,形成各种数字信息产品,并可通过网络方便快捷、及时地提供给各个部门使用。
8.工程测量数据处理技术
随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化,工程测量领域技术的发展趋势和方向是:测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化;测量数据管理的科学化、标准化、规格化;测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中,并发挥其主导作用。
9.结束语
科学技术的新成就,电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用,以及测绘科技本身的进步,为工程测量技术进步提供了新的方法和手段;水利水电工程施工测量技术的面貌也发生了深刻的变化。施工测量的速度与准确度得到了空前的提高。
参考文献
1. 陈向平 浅议水利工程施工的几种施工测量技术[期刊论文]-轻工设计2011(3)
2. 王立业 浅谈水利水电工程中的测量技术[期刊论文]-中华民居2011(10)
3. 邓国义 浅谈水利水电工程的施工测量方法与要求[期刊论文]-科技信息2010(31)
【关键词】GPS定位技术工程测量加护分析数字化 摄影测量
中图分类号: P228.4 文献标识码: A 文章编号:
一.引言。
工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门,其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念,它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定,而且包括对测量结果的分析,甚至对物体发展变化的趋势预报。
二.工程测量实施的阶段性分析。
1.规划设计阶段。
主要是提供大比例尺地形图。采用的方法主要有地面人工测图和摄影测量成图两类。
(1). 地面人工测图。是根据由总体到局部的原则,先在测区内建立平面和高程控制网点(见工程控制测量),然后根据控制点测绘地物、地貌。近年来,随着电子速测仪和机助制图系统的发展,可以应用多功能整体式或组合式的电子速测系统取得地物和地貌特征点的三维坐标数据,输入制图系统自动成图。
(2). 摄影测量成图。是对地面进行摄影,对像片加以判读、量测和处理,以获得所需资料。最先应用的是地面摄影测量,即在地面上用摄影经纬仪摄取测区的像片,据以成图。后来发展为航空摄影测量,它已成为目前测绘地形图的最主要、最有效方法。
近年来,随着摄影器材和测图仪器的改进,除了模拟测图方式以外,发展了解析测图方式,即利用立体坐标量测仪对像片量测进行解析处理,获得地形的数据资料。解析测图仪除了与一般模拟立体测图仪一样测图外,还可进行区域网点加密和数字化测图,获得数字地图。地面形态的数字表达称为“数字地面模型”,它可用来解决工程设计中绘制断面图、计算土石方量等问题。
2.施工阶段工程测量工作。
主要是按照设计和施工的要求,先建立施工控制网点,然后根据控制网点,在实地上以适当的精度放样出建筑物与生产设备各部分的位置,作为施工和安装的依据。放样工作包括平面位置放样和高程放样。平面位置放样通常采用极坐标法、直角坐标法以及交会法等。高程放样通常是根据高程控制网点用水准测量方法进行。近年来,已在施工测量中应用了激光测量仪器,例如:激光准直仪、激光垂线仪、激光平面仪、激光经纬仪、激光水准仪等(见工程测量仪器)。这不仅提高了测量的精度和速度,而且有助于实现自动化。
3. 经营管理阶段的工程测量工作。
主要是为了监视工程建筑物的现状,保证安全运营所进行的建(构)筑物变形观测。包括垂直位移(沉降)、水平位移、倾斜、挠曲,以及风振、日照等变形观测项目,其特点是要求建立较高精度的变形观测控制网和稳固的基准点。对于观测的精度要求与所采用的方法,因各项工程的要求不同,差异较大。野外观测工作完成以后,经过平差计算和初步整理,应用统计检验的方法来分析变形观测成果的可靠性,应用回归分析的方法探讨变形的规律性。垂直位移(沉降)观测,通常采用精密水准测量方法。使用液体静力水准测量法,可将液面的高程变化转换成电感输出,有利于实现观测自动化。建筑物的水平位移观测,由于它本身受力条件的不同,位移的方向不同,观测方法也就不同。对于任意方向的位移观测,常采用角度前方交会法,对于发生在某一特定方向的位移观测常采用基准线法。基准面的建立,可应用经纬仪的视线、拉紧的钢丝或者激光束。观测点相对于基准面的偏离值,可以用人工观测,也可以利用光电传感技术,实现自动化。建筑物的位移、倾斜、挠曲和瞬时变形观测,除了采用大地测量方法外,也可以应用近景摄影测量技术。
三.工程测量技术的现状。
1. 地面测量仪器。
20 世纪 80 年代以来出现许多先进的地面测量仪器,为工程测量提供了先进的技术工具和手段,如:光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等,为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件,改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代;光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量;具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量;无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作;电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器;精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
2.GPS定位技术。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。
在我国 G P S 定位技术的应用已深入各个领域,国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用 G P S 技术,在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用 G P S 技术。随着D G P S 差分定位技术和 R T K 实时差分定位系统的发展和美国 A S 技术的解除,单点定位精度不断提高,G P S 技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。
3. 数字化测绘技术。
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用,使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。
常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和 GEOMAP 系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。
4. 摄影测量技术。
摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用,由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产,结合计算机技术中的应用,使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体,而且减少了外业工作量,具有测量高效、高精度,成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用,具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现,为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法,该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。
六.结束语
在人类活动中,工程测量是无处不在、无时不用,只要有建设就必然存在工程测量,因而其发展和应用的前景是广阔的。
参考文献:
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[4] 颜学华 张怀兴 王本奎 全站仪测量技术分析及应用 [期刊论文] 《科技与企业》 -2012年21期
[5] 张兆军工程测量技术的现状和发展方向 [期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2010年20期
为培养应用型人才,结合我院实际情况,安排此次集中教学实习的目的,主要有以下几点:
1.培养学生团结协作、吃苦耐劳的精神,提高组织计划与组织管理的能力;
2.加强理论与实践的结合,进一步地消化理论,提高测量在相应专业中的应用能力;
3.提高学生对仪器的操作技能,提高观测速度,重点为操作j6级经纬仪、s3级水准仪和光电测距仪或全站仪的能力;
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4.树立执行《规范》意识,提高地形图测绘和工程测设的能力,提高数据处理的基本能力及对测量成果、资料的管理能力;
5.提高技术总结报告或实习报告的基本编写能力;