1概述

傳統(tǒng)的測(cè)繪工程長(zhǎng)期依靠經(jīng)緯儀、平板儀、水準(zhǔn)儀進(jìn)行工作,隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的逐步擴(kuò)大應(yīng)用,向傳統(tǒng)測(cè)繪工程技術(shù)告別的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的核心是衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)、遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)。其中,衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)和遙感技術(shù)是航天技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)、傳感器技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)綜合集成的結(jié)果,地理信息系統(tǒng)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、空間分析與模擬技術(shù)綜合集成的結(jié)果。因此,現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)是空間技術(shù)和信息技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)的綜合集成,也是國(guó)家高新技術(shù)的重要組織部分。

2現(xiàn)代測(cè)繪工程技術(shù)的發(fā)展

2.1測(cè)繪儀器的發(fā)展現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器以自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化為方向發(fā)展,傳統(tǒng)的光學(xué)測(cè)量?jī)x器呈現(xiàn)出被棄用的趨勢(shì)。全站儀堪稱工程測(cè)量的代表儀器,它是電子經(jīng)緯儀和測(cè)距儀的集成體。全站儀不僅具有電子測(cè)角和電子測(cè)距的功能,而且具有自動(dòng)記錄、存儲(chǔ)和運(yùn)算能力,有很高的工作效率。目前還出現(xiàn)了“自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別全站儀”,可以自動(dòng)跟蹤反射器并實(shí)時(shí)得到三維坐標(biāo),在軟件的支持下與設(shè)計(jì)值比較,從而控制施工過(guò)程。用于高精度定向的陀螺經(jīng)緯儀向激光陀螺定向發(fā)展。另外,將陀螺儀和全站儀集成就出現(xiàn)了陀螺全站儀。大面積的首級(jí)控制測(cè)量早已使用GPS全球定位系統(tǒng)。目前,用于控制測(cè)量的靜態(tài)GPS接收機(jī)已實(shí)現(xiàn)天線、接收機(jī)和電源一體化,操作完全自動(dòng)化。用于圖根控制測(cè)量和采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)RTK GPS接收機(jī),可以瞬時(shí)獲得地面點(diǎn)的坐標(biāo)。另外,它還可以在30～50km范圍內(nèi)按坐標(biāo)施工放樣。將全站儀和GPS集成一體,就出現(xiàn)了“超站儀”,它改變了工程測(cè)量外業(yè)的作業(yè)模式,實(shí)現(xiàn)控制測(cè)量、碎部測(cè)量和施工放樣的一體化和無(wú)縫銜接作業(yè)。三維激光影像掃描儀可以快速、精確和可靠地獲得被識(shí)別物體三維空間數(shù)據(jù),在橋梁變形、水壩監(jiān)測(cè)及建模、土石滑坡監(jiān)控、開(kāi)挖容量測(cè)量、城市數(shù)字化測(cè)量等方面非常有用。高精度高程測(cè)量方法目前還是采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量,但水準(zhǔn)測(cè)量的儀器實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化和自動(dòng)化。數(shù)字水準(zhǔn)儀不光實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)安平,還配合條碼標(biāo)尺,實(shí)現(xiàn)觀測(cè)自動(dòng)化和測(cè)量結(jié)果數(shù)字化。數(shù)字水準(zhǔn)儀主要是利用相關(guān)法和相位法的原理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀取視線高和視線距離。

2.2現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

2.2.1全球定位系統(tǒng)GPS即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)。它最初是由美國(guó)國(guó)防部開(kāi)發(fā)的,利用離地面約兩萬(wàn)多公里高的軌道上運(yùn)行的24顆人造衛(wèi)星所發(fā)射出來(lái)的訊號(hào),以三角測(cè)量原理計(jì)算出收訊者在地球上的位置。GPS采用的是全球性地心坐標(biāo)系統(tǒng),坐標(biāo)原點(diǎn)為地球質(zhì)量中心。GPS自問(wèn)世以來(lái),充分顯示了其在無(wú)線導(dǎo)航、定位領(lǐng)域的霸主地位。

2.2.2遙感技術(shù)

遙感(RS)是一種遠(yuǎn)距離,大面積幾何形態(tài)、位置以及相關(guān)物理特性的傳感手段。廣義的遙感包含航空攝影測(cè)量。現(xiàn)代航天遙感技術(shù)(RS)可提供分辨率的影像資料,航空遙感技術(shù)即全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量可提供分米級(jí)甚至厘米級(jí)的影像資料。遙感技術(shù)在近一、二十年內(nèi)飛速發(fā)展,既有框幅式可見(jiàn)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(jī)、紅外掃描儀,紅外輻射計(jì)、多光譜掃描儀、成象光譜儀,CCD線陣列掃描和矩陣攝影機(jī)、微波輻射計(jì)、散射計(jì),合成孔徑雷達(dá)及各種雷達(dá)和激光測(cè)高儀等。傳感器的研制在向更高的空間分辨率方向發(fā)展的同時(shí),也向全方位的立體觀測(cè)能力方向發(fā)展。遙感多時(shí)相性,提供了人們長(zhǎng)期、系統(tǒng)和動(dòng)態(tài)研究地球表面的變化及其規(guī)律的可能性。

2.2.3地理信息系統(tǒng)

從系統(tǒng)角度看,在未來(lái)的幾十年內(nèi),地理信息系統(tǒng)(GIS)將向著數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化(Interoperable GIS)、數(shù)據(jù)多-維化(3D&4D GIS)、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DE)的方向發(fā)展。Interoperable GIS互操作地理信息系統(tǒng)(Interoperable GIS)是GIS系統(tǒng)集成平臺(tái),它實(shí)現(xiàn)在異構(gòu)環(huán)境下多個(gè)地理信息的系統(tǒng)或其應(yīng)用系統(tǒng)之間的互相通信和協(xié)作,以完成某一特定任務(wù)。3D&4D GIS三維(四維)地理信息系統(tǒng)(3D&4D GIS)目前研究重點(diǎn)集中在三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),優(yōu)化與實(shí)現(xiàn),以及體視化技術(shù)的運(yùn)用,三維系統(tǒng)的功能和模塊設(shè)計(jì)等方面。

Com GIS面向?qū)ο蠛蜆?gòu)件技術(shù)的地理信息系統(tǒng)(Com GIS)是把GIS的功能模塊劃分為多個(gè)控件,每個(gè)控件完成不同的功能,通過(guò)可視化的軟件開(kāi)發(fā)工具集成起來(lái),形成最終GIS應(yīng)用。Web GIS基于WWW的地理信息系統(tǒng)(Web GIS)是利用Internet技術(shù)在Web上發(fā)布空間信息供用戶瀏覽和使用。Digital Earth它是對(duì)真實(shí)地球及其相關(guān)現(xiàn)象統(tǒng)一性的數(shù)字化重現(xiàn)和認(rèn)識(shí),其核心思想是用數(shù)字化手段統(tǒng)一地處理地球問(wèn)題和最大限度地利用信息資源,從而完成數(shù)字地球的核心功能,光纜、衛(wèi)星通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)則完成海量數(shù)據(jù)的傳輸任務(wù)。

“3S”是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)的合稱。“3S”集成技術(shù)提供了對(duì)地球系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)期的立體的監(jiān)測(cè)能力,為收集、處理和分析地球系統(tǒng)變化的海量數(shù)據(jù)提供了工具。在大型工程中,如三峽工程、南水北調(diào)、西氣東送等,都具有施工范圍大、戰(zhàn)線長(zhǎng)、物流量大、施工周期長(zhǎng)、土方工程大等特點(diǎn)。“3S”技術(shù)為大型工程提供了最有效的數(shù)據(jù)和信息采集、分析處理、表達(dá)決策的工具。“3S”集成技術(shù)將在大型工程中貫穿從勘測(cè)、設(shè)計(jì)、質(zhì)量監(jiān)控、安全監(jiān)控、竣工驗(yàn)收到運(yùn)行監(jiān)控管理的一切階段。