1概述

傳統的測繪工程長期依靠經緯儀、平板儀、水準儀進行工作,隨著現代測繪技術的逐步擴大應用,向傳統測繪工程技術告別的時代已經到來。現代測繪技術的核心是衛星導航定位技術、遙感技術和地理信息系統技術。其中,衛星導航定位技術和遙感技術是航天技術、衛星技術、傳感器技術、現代通信技術、計算機技術等高新技術綜合集成的結果,地理信息系統技術是計算機技術、數據庫技術、空間分析與模擬技術綜合集成的結果。因此,現代測繪技術是空間技術和信息技術等現代高新技術的綜合集成,也是國家高新技術的重要組織部分。

2現代測繪工程技術的發展

2.1測繪儀器的發展現代測量儀器以自動化、數字化、智能化、網絡化為方向發展,傳統的光學測量儀器呈現出被棄用的趨勢。全站儀堪稱工程測量的代表儀器,它是電子經緯儀和測距儀的集成體。全站儀不僅具有電子測角和電子測距的功能,而且具有自動記錄、存儲和運算能力,有很高的工作效率。目前還出現了“自動目標識別全站儀”,可以自動跟蹤反射器并實時得到三維坐標,在軟件的支持下與設計值比較,從而控制施工過程。用于高精度定向的陀螺經緯儀向激光陀螺定向發展。另外,將陀螺儀和全站儀集成就出現了陀螺全站儀。大面積的首級控制測量早已使用GPS全球定位系統。目前,用于控制測量的靜態GPS接收機已實現天線、接收機和電源一體化,操作完全自動化。用于圖根控制測量和采集數據的實時動態RTK GPS接收機,可以瞬時獲得地面點的坐標。另外,它還可以在30～50km范圍內按坐標施工放樣。將全站儀和GPS集成一體,就出現了“超站儀”,它改變了工程測量外業的作業模式,實現控制測量、碎部測量和施工放樣的一體化和無縫銜接作業。三維激光影像掃描儀可以快速、精確和可靠地獲得被識別物體三維空間數據,在橋梁變形、水壩監測及建模、土石滑坡監控、開挖容量測量、城市數字化測量等方面非常有用。高精度高程測量方法目前還是采用幾何水準測量,但水準測量的儀器實現了數字化和自動化。數字水準儀不光實現了自動安平,還配合條碼標尺,實現觀測自動化和測量結果數字化。數字水準儀主要是利用相關法和相位法的原理實現自動讀取視線高和視線距離。

2.2現代測繪技術的發展

2.2.1全球定位系統GPS即全球衛星定位系統。它最初是由美國國防部開發的,利用離地面約兩萬多公里高的軌道上運行的24顆人造衛星所發射出來的訊號,以三角測量原理計算出收訊者在地球上的位置。GPS采用的是全球性地心坐標系統,坐標原點為地球質量中心。GPS自問世以來,充分顯示了其在無線導航、定位領域的霸主地位。

2.2.2遙感技術

遙感(RS)是一種遠距離,大面積幾何形態、位置以及相關物理特性的傳感手段。廣義的遙感包含航空攝影測量。現代航天遙感技術(RS)可提供分辨率的影像資料,航空遙感技術即全數字攝影測量可提供分米級甚至厘米級的影像資料。遙感技術在近一、二十年內飛速發展,既有框幅式可見光黑白攝影、多光譜攝影、彩色攝影、彩紅外攝影、紫外攝影,又有全景攝影機、紅外掃描儀,紅外輻射計、多光譜掃描儀、成象光譜儀,CCD線陣列掃描和矩陣攝影機、微波輻射計、散射計,合成孔徑雷達及各種雷達和激光測高儀等。傳感器的研制在向更高的空間分辨率方向發展的同時,也向全方位的立體觀測能力方向發展。遙感多時相性,提供了人們長期、系統和動態研究地球表面的變化及其規律的可能性。

2.2.3地理信息系統

從系統角度看,在未來的幾十年內,地理信息系統(GIS)將向著數據標準化(Interoperable GIS)、數據多-維化(3D&4D GIS)、系統集成化(Component GIS)、系統智能化(Cyber GIS)、平臺網絡化(Web GIS)和應用社會化(數字地球DE)的方向發展。Interoperable GIS互操作地理信息系統(Interoperable GIS)是GIS系統集成平臺,它實現在異構環境下多個地理信息的系統或其應用系統之間的互相通信和協作,以完成某一特定任務。3D&4D GIS三維(四維)地理信息系統(3D&4D GIS)目前研究重點集中在三維數據結構的設計,優化與實現,以及體視化技術的運用,三維系統的功能和模塊設計等方面。

Com GIS面向對象和構件技術的地理信息系統(Com GIS)是把GIS的功能模塊劃分為多個控件,每個控件完成不同的功能,通過可視化的軟件開發工具集成起來,形成最終GIS應用。Web GIS基于WWW的地理信息系統(Web GIS)是利用Internet技術在Web上發布空間信息供用戶瀏覽和使用。Digital Earth它是對真實地球及其相關現象統一性的數字化重現和認識,其核心思想是用數字化手段統一地處理地球問題和最大限度地利用信息資源,從而完成數字地球的核心功能,光纜、衛星通信技術以及計算機網絡等技術則完成海量數據的傳輸任務。

“3S”是全球衛星定位系統(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(GIS)的合稱。“3S”集成技術提供了對地球系統進行長期的立體的監測能力,為收集、處理和分析地球系統變化的海量數據提供了工具。在大型工程中,如三峽工程、南水北調、西氣東送等,都具有施工范圍大、戰線長、物流量大、施工周期長、土方工程大等特點。“3S”技術為大型工程提供了最有效的數據和信息采集、分析處理、表達決策的工具。“3S”集成技術將在大型工程中貫穿從勘測、設計、質量監控、安全監控、竣工驗收到運行監控管理的一切階段。