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1、摘 要 :伴随空间技术 、计算机技术 、电子学 、激光技术等相关学科的不断发展 ,工程测量在其定义 、服务领域 、测量设备 、技术手段等方面都发生了根本性的变化 。首先探讨了工程测量的发展变化 ,并阐述了数字化成图 、GPS 、GIS 、RS 及3 S 集成等测绘新技术在工程测量方面的应用 ,最后对工程测量的发展进行了展望 。关键词 :工程测量 ; GPS ; GIS ; RS ;发展1 概述工程测量学是一门历史悠久的学科 1 ,近些年来 ,随着科学技 术的进步和生产力的发展 ,各国兴建了许多规模大 、内容复杂 、精 度要求高的工程 ,例如拦河大坝 、大型联合企业 、跨江大桥 、超长隧道 、城
2、市地下铁路网 、数百米高的电视塔 、精度要求非常高的自动化工业设备和科学实验装备如高速导轨 、离子加速器 、射电望远 镜 、通讯卫星地面接收天线等 ,工程测量也得到了迅速的发展 。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 2 。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 。在这样的背景下 , 工程测量学将与新兴的
3、信息技术相结 合 ,由传统意义上的测量学发展成为了工程实用 的地学信息科学 ,新的地学信息科学将可 用于城市规划 、土地利用 、房地产经营 、环境保护 、交通规划等方面 。工程测量已经远远超出传统服 务范围 ,将逐步扩展到包括城建 、地质 、铁路 、交通 、房地产管理 、 水利电力 、能源 、航天和国防等各种工程建设部门 。2 测绘新技术在工程测量中的应用2 . 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
4、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 ,手扶跟踪数字化仪工艺流程为硬 件连接 图形 定向 数据采集 图形编辑 图形输出 。扫描仪数字化仪的工 作流程为原图扫锚 图形纠正 图形定向 原图矢量化 图形 编辑 图形输出 。利用扫描矢量化技术进行地图数字化是提高数字化质量与速 度的必由之路 ,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 。 目前市面上流行的有清华大学的 EPSCAN 扫描矢量化软件 、南方 测绘开发的 CASS 系列软件 、武汉瑞得测绘自动化公司研制
5、的矢 量化系统 RDSCAN 、武汉大学吉奥信息工程技术有限公司推出的GIS 软件 Geo star 中的 Geo scan 模块都取得了满意成果 。2 . 2 数字化成图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 ,常 规的成图方法的野外工作艰苦 ,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 ,难以适应飞速发展的城市建设的需要 。20 世纪 90 年代以来 ,数字化成图技术得到了迅速的发 展 。它具有精度高 、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
6、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 。根据使用编码或者是画草图来描 述记录连接关系和地图实体的地理属性 , 可以分为有码 和无码 作业 3 。无码作业比较方便 、可靠 ,同时由于无码作业采用草图 的方式 ,使得数据采集工作直观 ,并且可以减轻测站观测人员的 压力 。当然 ,若观测人员经验丰富且能熟练的使用相应的数字化成图系统的编码 ,也可采用有码方式 。内外业一体化 (有码作业)作业流程为外业数据采集 ( 有码) 数据通讯 编码转换 ( 内外 码) 图形生成 图形编辑 图形输出 。内外业一体化 ( 无码作 业) 作业流
7、程见图 1 。图 1 内外业一体化 ( 无码作业)当前的成图软件有南方测绘研制的内外业一体化地形地籍图成图系统 CA SS 、武汉瑞得测绘自动化公司研制的数字化测图系统 RDM S 、中国地质大学研发的 Map GIS 、清华山维的数字测图成图 系统 EPSW 、美国 Bentley 公司的 Micro Statio n 系统等 。电子平板与全站仪相结合 ,在野外采集数据无需编码 ,测量数据直接进入电子平板绘图 ,现场修改编辑显示 ,最后由绘图仪 输出成果 ,基本上将所有工作放在外业完成的数字化成图方法 , 其特点是电子平板在测站代替常规测图板 ,实现了数据采集 、数2006 年第 6 期覃祖
8、雄 ,丁孝兵 :测绘新技术在工程测量中的应用研究103据处理 、图形编辑现场同步完成 。该模式精度高 ,现场成图实现了直观的“所见即所测”, 从 而可靠性好 , 作业流程如图 2 所示 。 典型的成图软件有清华山维公司研制的 EPSW 电子测图系统 。如今的数字化成图技术已发展为掌上电脑 ( PDA) 现场采集 数据并成图 ,携带更方便 ,操作更简洁 ,并实现了数据采集 、更新 、 管理的一体化和自动化 。总之 ,数字化成图技术在城市测量及中小范围工程测量中有广泛应用 。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边缘学科5 。从 20 世纪 60 年
9、代至今只有短短的 四十多年的时间 ,但已经成为多学科集成并应用于各领域的基础平 台 ,成为地学空间信息分析的基本手段与工具 。其技术优势不光在 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 ,还在于它的空间分析 、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
10、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 。2 . 5 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 6 。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 技术在图 2 电子平板2 . 3 GPS 定位技术GPS( Global Po sition System ,全球定位系统) 是美国从 2
11、0 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4 。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 技术所代替 。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 (Selective Availability) 技术的解除 , 使 得 GPS 技术在导航 、运载工具实时监控 、
12、城市规划 、工程测量等领域有了更为广泛的应用 。铁路 、公路 、桥梁及隧道等大型工程控制网的 实施均采用了 GPS 技术 ,时至今日 , GPS 定位技术已经基本上淘汰了用常规测角 、测距手段建立大地控制网的方法 ,其良好的精度 、可观的经济效益已为工程测量界所公认 。在工程测量的其他方面 ,可 以应用静态 GPS 定位技术布设精密工程控制网 ,应用 D GPS 技术进 行地面沉降监测 、大坝变形监测 、高层建筑变形监测 、隧道贯通测量等精密工程 。R T K( Real Time Kinematic) 测量是将 1 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
13、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 O T F (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 。它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 ,然后通过绘图仪 、打印机等设备输出各种比例尺的图件或是直接
14、将观测成果输入到地理信息系统的数据库中 。因此 , R T K 被广泛应用于图根控制测量 ,地籍 、房地产 测绘及施工放样等工作中 。2 . 4 GIS 技术GIS( Geographical Information System ,地理信息系统) 是集计算摄影测量中的应用 , 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 4 D 产品转化 ( D EM , 数 字 高 程 模 型 ; DOQ , 数 字 正 射 摄 影 图 ;DL G ,数字线划图 ;D R G ,数字栅格图) ,为建立各类专业的信 息系统和基础地理信息平台提供
15、了可靠的数据保证 。近景摄影 测量或非地形摄影测量技术已被广泛应用于文物 、考古 、园林 、古 建筑等的测绘 ,建筑物形变 、滑坡等的监测 ,计算机视觉 、机器视 觉及机器人视觉等视觉科学 , 在工业上被应用于对流水 生产线 上移动零件或产品的监测 。2 . 6 RS 技术RS ( Remo te Sensing ,遥感) 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 7 ,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 、
16、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 。一些大中城市已经利用航空遥感进行城市的 综合调查 ,编制地质 、水文 、植被 、交通 、污染 、土地利用等专题地 图 ,获取了大量社会与自然环境资料 ,为城市规划建设及国土资 源开发利用提供了宝贵的信息资料 。随着遥感数据源向着高光谱分辨率和更高空间分辨率发展 , 加之相关处理技术的 日益成熟 ,结合 GIS 和 GPS ,必将使 RS 技术在工程等领域应用进一步 普及和深化 。2 . 7 3S 集成技术20 世纪 90 年代发展起来的 3 S 及其集成技术的确是测绘技术及观念上的一场巨大的革命 , 3 S 技术为科
17、学研究 、政府管理 、社会生产提供了新一代的观测手段 、描述语言和思维工具 。3 S技术的结合 ,取长补短 ,是一个自然的发展趋势 ,三者之间的相互 5 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 ,并进摘 要 :阳春合水位于吴川 四会 N N E 向构造带 ,邻区有石碌铜矿 、网山钨矿等 ,具备一定成矿条件 。介绍主要矿点 ,指出成矿规律性 。关键词 :夹持部位 ;地质体 ;成矿部位 ;全结晶 ;细粒结构
18、 ;绢云母化东南侧出露燕山四期的二长花岗岩 3 (1) 。先期曾对阳春市合水进行次生晕化探取样 、分析 ,发现 Cu 、Pb 、Sb 、A s 次生晕异常 ,经地表 、民采坑道地质调查 ,发现多处多 金属脉带 、矿化点 ,具有一定找矿远景 。1 区城地质远景区位于阳春市区 N E 方向 ,平距约 15 km 。区域构造位 于粤中拗陷 ( 级 构 造 单 元) , 阳 春 复 式 向 斜 中 段 。吴 川 四 会5区内断裂主要为 SN 向 F1 ,N N E 向 F2 。3 矿体地质3 . 1 龙仔片区位于龙仔村南侧 。片区内裂隙主要为近 EW 向 、N E 向裂隙 组 。发现含金脉带 3 条
19、,局部已采空 。N N E 向构造带中 。东侧出露燕山四期的二长花岗岩 3 (1) 。3 . 1 . 1V15产于煌斑岩的裂隙破碎带中 ,岩脉围岩为上亚组 ( Db ) 。煌2 矿区地质中部出露地层为寒武系八村群 ( bc ) 。北部出露地层为泥盆系 中统桂头群 (D2g ) ,上统天子岭组 (D3t ) 、帽子峰组 (D3m ) 。寒武系八村群 ( bc ) 为变质石英砂岩与绢云母页岩互助组层 ,上部夹绢云母页2g斑岩普遍绢云母化 ,变成蚀变英云斜煌岩 。岩脉走向近 EW 向 ,延长 1 . 5km 以上 ,含金矿脉产于煌斑岩的裂隙破碎带中 ,呈网脉 状 。单脉幅多在 560cm 之间 ,局
20、部厚可达 1 . 5 m ; 矿脉 倾向为170190,倾角 3545。单脉沿走向 、倾向延伸不长 。刻槽采 样 5 个 , A u 平 均 品 位 为 6 . 33 10 - 6 , Cu 平 均 品 位 为 0 . 17 10 - 2 ,A u 最高品位为 17 . 13 10 - 6 , Cu 最高品位为 0 . 32 10 - 2(表 1) 。值得一提的是 ,坑道 PD2 中的一竖井 10m 处 ,见到黄铜 矿 ,品位 5 %10 % ,黄铜矿为粗粒结构 ,块状 、浸染状构造 。脉幅约 0 . 7m ,同受 N E E 向破碎带控制 。岩 、粗粒长石石英砂岩 。泥盆系桂头群 (D2g
21、) 下段 (Dag ) 为浅棕红色砾2岩 、砂砾岩 ,含粗砂砾岩 ,中细粒石英砂岩夹细砂岩 、粉砂岩 。上段(Db ) 为灰绿 、灰白色中细粒石英砂岩 ,灰色粉砂质页岩 。天子岭组2g(D3t ) 为灰岩 。帽子峰组 (D3m ) 为灰岩 、粉砂岩与页岩互层 ,上部为长石石英砂岩 、粉砂岩 、页岩 。泥盆系地层走向 N EE ,倾向向 SE ,与寒 武系八村群地层形成角度不整合接触 。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 3 S 技术为该类大型工程提供了最有效的数据及 信息采集 、
22、分析处理 、表达决策的工具 。如今 , 3 S 集成技术 已经被成功应用于海洋渔业 ,精细农业 ,土地研究 ,全球变化 ,环境动态监测与环境保护 ,防灾 、减灾 、救灾 ,车辆导航 、车辆监控及城市 规划与管理等诸多领域 。3 对工程测量发展的展望我国国民经济持续快速增长 , 各项重大 工 程 建 设 的 蓬 勃 开 展 ,为工程测量发展带来了严峻的挑战的同时也提供了良好的机 遇 。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 ,其发
23、展特点可概括为精确 、可靠 、 快速 、简便 、连续 、动态 、遥测 、实时 89 。参考文献 : 1 2 3 张正禄. 工程测量学 M . 武汉 :武汉大学出版社 ,2002 ,7 .陈龙飞 ,金其坤. 工程测量 M . 上海 :同济大学出版社 ,1990 ,8 . 谢刚生 ,邹时林. 数字化成图与原理与实践 ( 第 1 版) M . 西安 : 西 安地图出版社 ,2000 ,6 .徐绍铨 ,张华海 ,等. GPS 测量原理及应用 ( 第 1 版) M . 武汉 :武汉 大学出版社 ,2001 ,7 .邬伦 ,刘瑜 ,等. 地理信息系统原理 、方法和应用 ( 第 1 版) M . 北 京 :科学出版社 ,2001 ,2 .张祖勋 ,张剑清. 数字摄影测量学 ( 第 1 版) M . 武汉 : 武汉大学出 版社 ,1997 ,1 .梅安新 ,彭望禄 ,等. 遥感导论 ( 第 1 版) M . 北京 : 高等教育出版 社 ,2001 ,7 .张正禄. 工程测量学的研究发展方向J . 现代测绘. 2003 , ( 3) .潘庆林 ,刘继宝. 当代测绘新仪器 、新技术在测绘工程中的应用 J .工程勘察 ,2004 , ( 4) . 4 5 6 7 8 9
