谈谈GPS 测绘新技术与工程测量的内在联系-智能科学论文

谈谈GPS 测绘新技术与工程测量的内在联系
郑斌
【摘要】GPS 测量技术的出现和不断发展,极大地促进了地籍测绘工作的进步,不仅使地籍测绘的工作方式发生了根本性的变革,也大大提高了工程测绘的工作效率、拓广了工程测绘的服务范围。文章简要介绍了各种新技术（数字化技术、全球定位技术 GPS、地理信息技术 GIS、遥感技术 RS）在工程测量中的应用及其优点。
【关键词】测绘新技术工程测量应用与研究
一、概论
全球定位系统(GPS)是“卫星授时测距导航/全球定位系统”的简称。该系统由美国国防部于1973年组织研制,历经 20 年,耗资近 300 亿美元,于1993 年建设成功,主要为军事导航与定位服务。GPS利用卫星发射的无线电信号进行导航定位,具有全球性、全天候、高精度、快速实时三维导航、定位、侧速和授时功能,并具有良好的保密性和抗干扰性。GPS已成为美国导航技术现代化的重要标志, 被称为本世纪继阿波罗登月计划之后的又一重大航天技术。GPS不但可以用于军事上各兵种和武器的导航定位,在民用上也具有广泛的应用。GPS定位技术的引入,引发了测绘技术的一场革命,使得测绘领域步入了一个新的时代。
传统工程测量技术的服务领域主要包括水利、交通、建筑等行业。随着经济和社会的进步，现代的数字化技术、全球定位技术（GPS）地理信息技术（GIS）、遥感技术（RS）等各种新技术在工程测量中得以应用和研究。
二、工程测量中的数字化技术
1、地图数字化技术
在建立各种 GIS系统时，对原有地图进行数字化处理，在建库工作中占据了相当大的工作量，各工程测绘部门都投入相当大的人力和财力。对于已有纸制地图，若其现势性、精度和比例尺能满足要求，就可以利用数字化仪将其输入计算机，经编辑、修补后生成相应的数字地图。当前有手扶跟踪数字化和扫描矢量化两大类仪器，针对大比例尺地形图，大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息，高效、便捷、保真的对地图进行数字化处理。
2、数字化成图手段
大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容，常规的成图方法野外工作量大，作业艰苦，作业程序复杂，同时还有繁
琐的内业数据处理和绘图工作，成图周期长，产品单一，难以适应社会飞速发展的需要。而数字化成图技术具有精度高、劳动强度小、更新方便、便于保存管理及应用、易于发布等特点。目前，数字化成图技术有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法，主要设备是全站仪、电子手簿等，其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配从而具有较高的成图效率。
三、工程测量中的全球卫星定位技术（GPS）
GPS 是美国从20 世纪 70 年代开始研制历时 20 年，于 1994 年全面建成，具有海、陆、空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。GPS接收机的改进，广域差分技术、载波相位差分技术的发展，加之美国 SA技术的解除，使得 GPS 技术在导航、运载工具实时监控、城市规划、工程测量等领域有了更为广泛的应用。
RTK（Real Time Kinematics,实时动态）技术是在 GPS基础上发展起来的、能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPS定位测量方式，是 GPS 应用的重大里程碑。RTK 测量是将 l 台 GPS 接收机安装在已知点上对 GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对 GPS 卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量；流动站的 GPS 接收机再利用0TF（运动中求解整周模糊度）技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。RTK 测量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、快速地测定图根控制点、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生成电子地图。同时，也可以根据已有的数据成果快速的进行施工放样。因此，RTK 被广泛应用于图根控制测量，地籍、房地产测绘、数字化测图及施工放样等各种工作中。
四、工程测量中的地理信息（GIS）技术
GIS 是集计算机科学、空间科学信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体的新兴学科。已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台和地学空间信息显示的基本手段与工具。其技术优势不仅在于它的集地理数据采集存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程，还在于它的空间提示、预测预报和辅助决策功能。目前，GIS 不仅发展成为一门较为成熟的技术科学，而且已经成为一门新兴的产业，在测绘、地质矿产、农林水利、气象海洋、环境监测、城市规划土地管理、区域开发与国防建设等领域发挥越来越重要的作用。采用 GIS、数据库、内外一体化测图、扫描矢量化及全数字摄影测量等技术，为专业信息系统提供及时、准确、标准化、数字化的基础空间信息，以建立各类专业信息系统，从而实现管理的科学化、标准化、信息化。
五、工程测量中的数字摄影测量技术
数字摄影测量是基于数字影像与摄影测量的基本原理，应用计算机技术、数字影像处理、影像匹配、模式识别等多学科的理论与方法。航空摄影测量是大面积、大比例尺地形测图、地籍测量的重要手段与方法，可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图产品。全数字摄影工作站的出现，加上 GPS 技术在摄影测量中的应用，使得摄影测量向自动化、数字化方向迈进。随着全数字摄影测量系统的应用，摄影测量产品已经从影像图等向 4D 产品转化，为建立各类专业的信息系统和基础地理信息平台提供了可靠的数据保证。
六、工程测量中的遥感( RS)技术
遥感（RS）技术由于大面积的同步观测、时效性、数据的综合性和可比性及经济性等优势，得到快速的普及，多光谱航空摄影和高分辨率的遥感卫星将成为对地观测获取基础地理信息的重要手段。各种中小比例尺地形图都可以利用遥感影像来获取，为应用于工程测量领域的城市基本地形图、地籍图以及各种大、中、小比例地形图的快速更新提供了十分便利的方法和手段。
七、工程测量中的 3S 集成技术
3S（GPS、GIS、）技术的结合，取长补短，RS是一个自然的发展趋势，三者之间的相互作用行成了“一个大脑，两只眼睛”的框架，即 GPS与 RS 为 GIS 提供区域信息及空间定位信息，而 GIS 进行相应的空间分析以便从 GPS 和 RS提供的海量数据中提取有用的信息并进行综合集成，使之成为科学的决策依据。诸如三峡工程、南水北调工程、西气东输、青藏铁路等工程，其施工范围大、物流量大、施工周期长等，而 3S技术为该类大型工程提供了最有效的数据及信息采集、分析处理、表达决策的工具。
八、结束语
伴随着测绘新技术的不断进步，现代工程测量必将朝着测量内外作业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制和系统行为智能化、测量成果和产品数字化、测量信息管理可视化、信息共享和传播网络化的趋势发展。
参考文献：
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[3]李青岳.工程测量学[M].北京：测量出版社，1995. 测绘新技能在工程测量中的愚弄与研讨（GPS 导航系统原理）.