時間:2022-02-25 03:50:58
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇工程測量測繪論文,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
現任北京市測繪設計研究院常務副院長的楊伯鋼,是我國城市測繪地理信息領域的知名專家和學術、技術帶頭人,教授級高工,享受國務院政府特殊津貼。參加工作30多年,他始終扎根基層、堅守一線,從事著測繪地理信息生產和科研工作。他主持了國家、省部級重點工程百余項,攻克了城市測量領域一道道難關,為城市工程測量領域服務城市規劃建設發展做出了突出貢獻。
投身事業潛心研究。他主持的城市大比例尺地形圖動態更新技術研究成果在全國處于技術領先,并推廣到全國50多個行業單位;他組織完成的地下管線研究成果創新解決了綜合地下管線采集、編輯入庫一體化的難題;他在國內率先開展了無人機航攝系統的研制,解決了低空航空攝影關鍵技術問題,項目成果獲國家技術發明二等獎,并在北京冬奧會選址、和田援疆測繪、汶川地震應急測繪等項目中成功運用;他將地面三維激光掃描技術應用于古建文物、工業遺址及工程測量中,先后完成了天安門重點文物、首鋼工業遺址、什邡地震工業遺址等30多個工程項目。他發明的施工測量專利,成功解決了施工測量的世界難題,并在中央電視臺、國貿三期以及深圳平安金融中心得到了廣泛應用。
忠誠使命勇于擔當。在2012年“7?21”特大暴雨期間,他組織干部職工快速反應、主動出擊,做好測繪應急保障工作,第一時間為政府提供了受災區域的地形圖、影像圖和三維雨水匯水分析圖等,為市委、市政府科學決策以及受災人員的緊急安置和災后重建提供了有力的應急服務和保障。2013年,國務院部署開展了全國第一次地理國情普查任務。在北京市的國普工作中,他身先士卒,創新機制,破解難題,帶領團隊克服重重困難,圓滿完成了各項任務。他總結出了“大兵團作戰式”的國普模式,提煉出了“國普精神”,并在相繼開展的北京市地下管線基礎信息普查和北京市第二次全國地名普查工作中得到推廣應用。
行業引領成果顯著。他獲國家科學技術發明獎2項,省部級以上科技進步獎、優秀工程獎39項。發表學術論文50余篇,出版專著9部,編制國家、行業、地方標準10部,獲得國家專利8項。入選了“北京市百千萬人才工程”,先后獲得“全國優秀科技工作者”“建設部全國建設系統先進工作者”“北京市有突出貢獻人才”“北京市奧運工程先進建設者”“北京市博士后杰出英才”等多項榮譽稱號。他主持開展的北京地區三維綠量測定及其數字模型與虛擬現實表達研究科研成果獲國家技術發明二等獎,在北京綠化隔離地區工程測量等項目中得到應用。
他作為北京市測繪學會理事長,帶領學會積極向市政府獻言獻策,先后獲得北京市“5A級學會”“百強社團”創建單位、“首都文明單位標兵”等榮譽稱號。
關鍵詞:水利工程;地理測量;GPS;CORS
中圖分類號:TV 文獻標識碼:A 文章編號:
一、引言
近年來,隨著世界氣候的不斷變化,極端天氣出現的頻率越來越高,水利工程在近幾年旱澇并存,嚴重影響了周圍人民生產水重和生活質量。為此,采用有效的實地測繪技術成為解決旱澇問題的關鍵點。本文結合某水利工程地理測量實例,就連續運行衛星定位系統CORS技術進行分析與研究。
連續運行衛星定位系統(Continuously OperatingReference Stations,CORS)是當代 GNSS 測量的前沿技術。是由基準站網子系統、數據控制中心子系統、流動站子系統、數據通訊子系統和數據子系統構成,將衛星定位技術、測繪學、氣象學、地理信息系統、計算機技術和現代通訊技術結合為一體。于2011年正式向國內用戶提供高質量的各種不同精度的時間和位置服務信息主要服務于大地測量、工程測量、氣象監測、地震監測地面沉降監測、社會公共定位導航服務等領域。
二、地理測量應用實例分析
某水利基礎地理測量工程,采用GPS連續運行衛星系統(CORS)在地形圖測繪、專題數據采集、植被調查等方面發揮了重要作用。本文就GPS 連續運行衛星系統 CORS 在本工程基礎地理測量中的具體應用進行論述。
2.1地理測量方案的選擇
本工程基礎地理測量主要是對湖區水下地形、湖濱區岸上地形及五河入湖段的河道地形的測量測區范圍達到6000多km2,且大部分測量任務涉及到水域,這就要求測量方式必須滿足長距離、大范圍、高精度的作業特點。
常規GPS RTK是基于臨時基準站和流動站觀測的衛星相同、電離層和對流層誤差相關,從而消除或降低這些誤差的影響,提高基線測量精度。但是隨著距離的增大,這種誤差相關性逐漸衰減直接導致測量精度降低。
在理論方面常規GPS RTK測量的作業范圍可以達到10~15km,然而通過多年的GPS測量經驗發現,各種不同的儀器型號,不同的作業環境使得GPS RTK測量的作業范圍受到很大影響。
水利測量一般都是地形較為復雜,遮擋較為嚴重的區域,加之水利測量對高程精度要求很高,這就導致常規GPS RTK測量的作業范圍只能控制在6~7km。
CORS 通過在該地區建設了50個連續運行基準站,構建了高精度、高效率、高時空分辨率的全球導航衛星系統綜合信息服務網,精確測定這些基準站的位置及變化率,基準站連續接受衛星信號,將信息傳送至數據處理中心,數據處理中心同時接收流動站發送的接收機概略位置信息,數據處理中心會根據流動站的位置選擇與之較近或定位精度較好的基準站信息,虛擬出一個參考站,然后根據各基準站上誤差信息通過一定的數學模型解算出該虛擬站的誤差,虛擬參考站的位置一般在流動站周圍5m范圍內,保證了虛擬參考站與流動站誤差相關性。這種虛擬參考站技術解決了常規GPS RTK測量因基線距離的增大而導致測量精度降低的問題。
CORS測量與常規GPS RTK測量相比較,減少了架設臨時基準站,減少了外業工作人員,解決了因距離增大而導致的精度降低的問題。從而保證了大面積水域無法架設臨時基準站和長距離,大范圍作業測量精度,節約了人力資源和設備資源。
2.2 地理測量技術在工程中的應用
本工程基礎地理測量D級GPS控制網采用國家2000坐標系,1985國家高程基準,全網共布設D級GPS點197個,聯測水準129個,其中三等水準點85個,四等水準點44個。這些控制點布設均勻、點位穩固,網形布設合理,成果可靠,各項精度指標均優于規范要求。
該工程基礎地理測量項目中的分項專題地理數據測量主要是對湖區周邊的重點圩堤及其附屬物進行測量,測量范圍涉及到全湖區。利用CORS根據地區基礎地理測量D級GPS控制點成果采集專題地理數據的同時,對CORS測量點位精度進行了統計分析
采用Trimble 5800雙頻接收機,測量方法采用多歷元靜態已知點測量,在每個已知點上測量兩次,每次采集30個歷元,最后求其平均值,作為觀測數據。最后對觀測數據進行系統內符合精度統計和外符合精度統計,從而分析 CORS 測量點位精度。
系統內符合是各個歷元觀測值之間的比較,是工程測量中點位精度的主要參考值。具體統計方法是,計算每個觀察點的三維坐標的各分量所有觀測值的算術平均值,將該平均值作為參考值與測量值求差。根據公式(1)計算定位結果在X、Y、H方向的內符合精度算術平均值中誤差,統計結果見表1。
表 1CORS 內符合精度統計與外符合精度統計
外符合精度是將各測點Trimble 5800雙頻接收機通過本身自帶的解算模塊求得的2000 國家大地坐標系下的坐標與將鄱陽湖基礎地理測量D級GPS 點坐標求差。根據公式(2)計算測量點在X、Y、H方向的外符合精度中誤差。
從表1可以看出,CORS系統精度較高,完全可以滿足各種比例尺的地形圖測繪,根據 CORS系統內符合精度和外符合精度統計,結合多個項目的測量經驗,綜合考慮工程質量、工作效率、勞動強度等因素,利用CORS完全可以替代四等及四等以下等級的水準測量。
2.3 CORS測量中應注意的問題
2.3.1 CORS 測量外部影響因素
在CORS 測量中,在測量過程中流動站接收機需要接收來自測繪局數據處理中心通過數據通訊系統(如移動公司等)發送的差分數據和流動站接收機本身接收到的衛星數據,這兩種數據的質量,測量人員無法干預,如果這兩種數據有中斷或數據質量不好會直接導致測量精度降低或無法測量。對此,測量人員只能選擇GPS衛星分布均勻、接收到的衛星數量多、基站差分信號好的時間段進行測量作業。一般情況要求接收衛星數量多于5顆PDOP值小于6時進行CORS測量。
2.3.2 CORS 測量作業人員應注意的問題
在CORS測量中,作業方式得到很大程度的簡化。一般情況下,一名測量作業人員攜帶一根測桿,在測桿頂端安裝流動站接收機,測桿中部安裝操作手薄,這樣就可以進行外業測量。對于地形圖碎部點采集,這種簡易操作完全可以滿足精度要求,但是對精度要求高的圖根點、等級點測量就會造成人為的精度損失。對于精度要求高的等級點測量,建議測量人員在等級點位上架設三腳架,進行嚴格對中、整平3次量取儀器高求其平均值做為儀器高程數據,分不同時段、測量多個歷元,取平均值作為最終結果。
三、結束語
常規RTK測量是GPS技術發展的基礎,連續運行衛星定位系統(CORS)則是RTK技術的最新發展,它克服了常規RTK測量的諸多不足,降低了測量成本,提高了工作效率及工程質量。由于水利測量大多數屬于地形復雜區域,如河道、湖泊、 山區等,在這種復雜地形條件下,利用CORS測量,將會為水利工程建設快速提供高精度測繪資料。但是,測量也同樣存在自身的不足,比如衛星遮擋嚴重,導致流動站接收機無法接收衛星數據或衛星數量小于 顆時,數據通訊系統無法覆蓋區域,無法完成測量工作等等,需要測量人員采取有效的結合方法,提升工程測量的質量水平。
參考文獻:
關鍵詞:建筑全生命期管理 空間信息技術 空間數據庫 空間信息管理系統
中圖分類號:F426 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2014)12(a)-0012-02
建筑全生命期管理主要分為規劃、勘察、設計、施工、運營、拆除等各不同階段[1]。任何建設工程項目在上述過程中不可避免的需要用到空間信息技術[2-3]。空間信息技術(Spatial Information Technology)是20世紀60年代興起的一門新興技術,70年代中期以后在我國得到迅速發展,目前已經廣泛應用在環境、資源、軍事、農業、水利、國土、衛生等領域[2]。空間信息技術主要包括衛星定位系統、地理信息系統和遙感等的理論與技術,同時結合計算機技術和通訊技術,進行空間數據的采集、量測、分析、存儲、管理、顯示、傳播和應用等。空間信息技術在廣義上也被稱為“地球空間信息科學”,在國外被稱為GeoInformatics。
為了實現建筑信息化的需要,需要在建筑生命周期中各階段的空間信息進行整合和管理,從而達到更好地服務于建筑生產、運營的目的。面對國內外巨大數量的建筑項目,建筑全生命期空間信息管理應用系統的建立與推廣將在建筑業及相關建筑空間信息服務業具有可觀的市場應用前景。
1 建筑全生命期中的空間信息技術需求分析
建筑全生命期中的空間信息主要是通過使用不同的空間信息技術及方法進行空間數據的有效采集、表達等,為建筑生命周期管理提供空間信息服務。空間信息技術包括工程測量手段、精密工程測量、數字近景攝影測量、三維激光掃描和高分辨率遙感等方法等。以下分別討論上述各階段對空間信息技術的需求。
1.1 建筑規劃中對空間信息技術的需求
在建筑的規劃階段,空間信息技術提供周圍建筑物、交通與環境等的信息供參考,信息提供采用二維平面圖與建筑、交通等屬性信息綜合的方式。比如,在市區需要建一棟高樓,就要考慮新建建筑物對周圍環境的影響,也要考慮施工階段交通運輸與否便利及如何最優,和是否會帶來嚴重的交通影響。這就需要在平面圖中提供位置信息與交通屬性信息等。另外還需提供地質資料、地形圖、地籍圖和地下管線管網圖等來輔助規劃。
其中涉及到的測量手段有:全站儀、GPS、管線探測儀等。還需利用GIS技術輔助分析規劃。
1.2 建筑勘察設計中對空間信息技術需求
在建筑勘察設計階段,需要實地勘察地形和周邊環境,看勘察現場環境是否和已有資料符合,從而實現具體的設計方案,最終形成具有施工指導的CAD設計圖紙。空間信息技術需提供地形信息、土方信息、地基巖土信息等,各屬性信息需要與空間坐標相對應。設計中需要利用三維空間建模與可視化技術,根據設計圖可以實現造價分析、工程量統計等。
1.3 建筑施工中對空間信息技術需求
在施工階段:主要包括施工測量、變形測量、竣工測量等,需要使用測量儀器獲得充足與準確的數據。在施工測量中又包括施工控制網的測量、施工放樣測量、施工檢測,其中測得的施工控制網為施工放樣測量提供基準,施工檢測對施工進行監督,評價施工質量;變形測量輔助施工安全管理;竣工測量用于評價施工與設計的符合度。
其中涉及到的測量手段有:全站儀、水準儀、鋼尺、GPS、數字攝影測量及三維激光掃描技術等。
1.4 建筑運營中對空間信息技術需求
在運營階段:主要包括房產測量、變形監測、健康監測、能耗監測、產權變更監測、結構形態測量等,其中房產測量輔助房產管理和物業管理,變形測量輔助安全管理。需用到的空間信息技術有,手持式測距儀、鋼尺、全站儀、水準儀、GPS、攝影測量、三維激光掃描技術等。
1.5 建筑拆除對空間信息技術的需求
在拆除階段,主要是測量周邊建筑和設施,為拆除提供足夠的數據。包括地形的測繪,利用傳統和現代測量技術均可。
總之,在建筑全生命期管理的各階段,空間信息技術提供直接的技術服務,對于獲取工程及周邊環境的空間信息與基本屬性信息,還需建立工程數據庫及綜合信息管理系統,并實現管理、更新與維護,最終還需對信息進行科學的分析與解釋。
2 建筑全生命期空間信息管理與應用系統
該系統基于建筑全生命期管理的理念,通過對建筑工程設計、施工和管理工作中的工程信息進行數字化、標準化,實現建筑數據在數據庫系統中的統一管理。系統在建筑領域中引入信息化技術并結合地理信息技術,在綜合分析建筑工程項目各種相關信息的工程數據模型之后,抽象出通用的建筑數據模型,將建筑生命周期內空間與屬性信息的統一納入到模型中管理。系統將建筑生命周期內的所有數據分為規劃、勘察、設計、施工、運營和拆除等階段進行分類管理,對建筑信息進行詳盡的數字化表達,為創建豐富的建筑數字化信息、管理建筑整個生命周期的數據提供一個基礎平臺,使與建筑相關的多個參與方之間共享信息成為可能。
系統由建筑全生命期數據庫管理子系統與建筑全生命期綜合應用子系統兩部分組成。建筑全生命期數據管理子系統可用于建筑全生命期數據的統一、規范化管理與綜合數據處理,主要功能包括工程管理、建筑數據入庫、管理與維護、建筑數據綜合顯示與操作、建筑數據查詢分析、系統管理和幫助等。綜合應用子系統實現建筑全生命期各階段信息的集成應用(如圖1),它在建筑全生命期數據庫管理子系統基礎上,實現建筑信息管理與分析的基本功能,為政府部門、建筑施工管理人員、建筑業主提供信息查詢、統計、分析、監測預測的行業應用系統。系統主要功能包括數據瀏覽、數據查詢、分析與統計、圖層管理、地圖標繪、效果圖輸出等。
3 結語
該文分析了建筑生命周期管理各階段對空間信息的需求,分析了建筑全生命期管理各階段對空間信息技術的需求,重點討論了各種不同技術如工程測量、GIS、GPS、RS在每一個階段的具體應用,為建筑全生命期的空間信息獲取與管理提供支持。最后針對建筑生命周期管理中的空間數據,基于空間信息技術自主設計并開發了建筑全生命期空間信息管理與應用系統,從而證明空間信息技術在建筑全生命期中重要價值和廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] 建設領域信息技術應用基本術語標準(JGJ/T 313-2013)[M].北京:中國建筑工業出版社,2014.
[2] 朱強,樊啟祥,金和平.空間信息技術在水電工程全生命周期中的應用綜述[J].水利水電科技進展,2010,30(6):84-89.
[3] .工程測量的發展與需求[J].測繪通報,2003(4):18-21.
[4] .城市建設領域地理空間信息標準化進展[C].全國工程測量2012技術研討交流會論文集,2012.
[5] 伊堯國,危雙豐,周俊召.構建城市建筑物變形信息自動化采集與管理系統的關鍵技術研究[J].工程勘察,2011,39(1):64-68.
[6] 劉興萬,田飛,危雙豐.面向全生命期的建筑信息集成管理與應用系統建設[C].智慧城市理論與實踐―第七屆中國智慧城市建設技術研討會論文集,2012.
關鍵字:煤田,地震勘,GPS-RTK,控制測量,定線測量
Abstract:With the development of global positioning system (GPS) technology continues to improve and the computer technology and the development of science, GPS-RTK technology continues to expand the scope of application in the field of Surveying and mapping.
In this paper, starting from the relevant theory of GPS-RTK technology, introduces the measurement principle and application features of GPS-RTK technology; measurement conditions and tasks, measuring instruments and equipment and personnel allocation, GPS-RTK control survey, alignment measurement. At the end of the thesis to write the experience of GPS-RTK technology in Coal Seismic Prospecting Surveying experience.
Keywords:coalfield seismic prospecting, GPS-RTK, control survey, location survey
中圖分類號:P228.4文獻標識碼:A 文章編號:
引言
目前,實時動態測量技術(Real Time Kinematic,簡稱RTK)以其實時、高效、不受通視條件限制等優點, 已廣泛應用于工程控制測量、像片控制測量、施工放樣測量及地形碎部測量等諸多方面,倍受用戶青睞。RTK技術的定位精度已能達到厘米級,完全可以滿足一般工程測量的精度要求。
本文以某煤田地地震勘探中的測量工作為實例,介紹GPS-PTK技術在地震勘探中的應用。
1GPS-RTK技術原理及特點
GPS是全球定位系統(Global Position System)的簡稱,它是以衛星為基礎的無線電衛星導航定位系統,具有全球性、全天候、連續性、實時性導航定位和定時功能,能夠提供精密的三維坐標、速度和時間,而且具有良好的抗干擾性和保密性。GPS由三部分組成:空間衛星、地面監控系統以及用戶的衛星接收設備。
實時動態測量技術(Real Time Kinematic,RTK)也稱為實時載波相位差分技術,是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法,能夠在野外實時地提供測站點在指定坐標系中三維坐標定點結果,并達到厘米級的精度。
測量系統通過一臺基準站和若干臺移動站組成,基準站和移動站之間使用無線數據鏈進行連接。在RTK作業模式下,基準站通過無線電,將基準站接收機實時的觀測數據(偽距觀測值、相位觀測值)及已知數據,傳輸給移動站的接收機。移動站通過無線電接收來自基準站的數據,并且采集GPS觀測數據,在系統內組成差分觀測值進行實時處理,通過坐標轉換參數轉換得出移動站每個點的平面坐標X、Y和高程H,實現高精度定位。
GPS-RTK技術特點明顯,工作效率高、定位精度高、全天候作業、RTK測量自動化、集成化程度高,數據處理能力強、操作簡單,易于使用,數據輸入、存儲、處理、轉換和輸出能力強,能方便地與計算機、其他測量儀器通信。
2 測區條件與任務
2.1測區概況
此測區位于哈密市東南70km處,屬哈密市管轄。礦井外部交通方便。
本區地形地貌為較為平緩的戈壁荒漠,無地表水體,氣候干燥少雨,晴天多,光照豐富,年、日溫差大,春季多風,冷暖多變,夏季酷熱,蒸發強烈,秋季晴朗,降溫迅速,冬季寒冷。
井田及其它周邊20千米范圍內無地表水系,也無其它地表水體,生態環境脆弱。
本區共布置三維勘探線束33束,設計滿覆蓋面積為13.88km2,一次覆蓋面積為16.17km2,施工面積為17.68km2,總計物理點10606個。
2.2測區已有資料的利用
該區測量控制成果由哈密礦方提供GPS點19個(E級)。此成果為1980年北京坐標系,高程為1985年國家高程系。
通過控制點在設計圖上展點、實地踏勘發現,控制點分布于本勘探區北部,其中H015、H016、H017、H018、H019等五個控制點在勘探區范圍內可以利用,施工前應實地踏勘控制點點位,看是否保存完好。并在進一步檢核后才可使用。
在以上五個控制點的基礎上在測區南部再做加密控制2-3個控制點,采用靜態GPS聯測平差方法。
2.3測量儀器設備
本次共投入南方公司生產的靈銳S86型雙頻GPS(RTK)接收機5臺/套(一拖四),戴爾筆記本電腦 2臺、惠普1020打印機1臺。
經簽定,儀器各項指標符合規范要求,能滿足本區GPS實時相位差分(RTK)的施測需要。
3 GPS-RTK控制測量
本工程采用GPS靜態定位技術進行平面控制測量。
3.1 GPS控制網觀測技術指標
衛星高度角:>150
數據采集間隔:20s
觀測時間:≥45min
點位幾何強度因子(GDOP):≤6
觀測時段:2
有效衛星總數:≥4
3.2 技術依據
1、GB/T 18314-2001《全球定位系統(GPS)測量規范》
2、原煤炭部1987年頒布的《煤炭資源勘探工程測量規程》
3、MT/T 897-2000《煤炭煤層氣地震勘探規范》
4、《某測區首采區三維地震勘探設計》
5、本測區《施工工程布置圖》
6、《某測區一號井控制點成果表》
3.3坐標系統
1、平面坐標采用1980年西安坐標系,中央子午線93°,3°帶高斯投影。
2、高程系統采用1985年國家高程基準。
4 定線測量
4.1測量設計要求
本次施工采用GPS實時差分(RTK)方法進行測線的布設。
炮點、檢波點放樣測量在E級GPS控制(首級控制)測量完成的基礎上進行,測量時有效衛星觀測個數必須在5個以上,其水平校正殘差S≤±0.03m,垂直校正殘差Z≤±0.02m。在個別隱蔽、衛星信號不易接收的地區可采用全站儀布設支導線點,但支導線總長不得超過1km,邊長不得超過500m,測站不得超過3站,且最后一站必須要用其他已知點進行檢查合格。
炮點、檢波點放樣測量使用GPS RTK或全站儀放樣功能按照勘探區工程布置圖設計方案沿測線方向逐點進行。
4.2測量實施及資料整理
先對測區進行了實地踏勘,全部測量儀器進行了檢測調試。
測區內采用GPS實時差分(RTK)對測區基本控制點進行全面檢核,精度滿足規范要求。
本區測線間距為20米,定線測量以基本控制點為依據。按測線設計要求, 采用GPS實時相位差分RTK測量方法進行定位。
測線施測時,基準站儀器對中誤差、天線高量測誤差不大于3㎜,流動站距基準站的距離不超過10㎞。觀測的衛星數不少于5顆,衛星高度角大于15°,PDOP≤6。
每日施工前或搬遷新的基準站至少復測2個以上測點,每測完一條測線后及時畫出詳細測量班報圖,供地震施工參考。
每天外業觀測結束后,及時將野外觀測數據從手簿傳入計算機,進行全面檢查整理后連同測量班報一起上交項目組。
4.3精度評定
精度評定是以點位中誤差和高程中誤差及最弱邊相對中誤差來衡量。
1、基本控制點點位中誤差和高程中誤差指標如下:
m x≤0.1m ; m y≤ 0.1m ;mh≤0.2m。
2、測點點位中誤差和高程中誤差指標如下:
m x≤0.3m ;m y≤ 0.3m ;m h≤0.3m 。
本區完成線束共計33束,線束檢波點總計89166個,線束物理點10496個。檢核基本控制點8個,復測點528 個。根據相關規范要求對測點進行了檢校,測量成果能夠滿足三維地震勘探需要。
5結束語
GPS-RTK在煤田地震勘探測量中有優勢有劣勢,GPS-RTK作業自動化、集成化程度高,測繪功能強大。GPS-RTK采集的定位坐標數據是WGS-84坐標,如在其它坐標系統內進行RTK作業,則需要求取定位坐標轉換參數,轉換參數質量的好壞直接影響RTK的測量精度。GPS-RTK技術受到基準站傳播差分改正數有效范圍的限制,在大區域實施作業時,應注意其控制的有效范圍。GPS-RTK作業不受通視條件影響,單站測量控制范圍廣,操作簡單,減少了工作量,提高作業效率。但當有濃密遮擋物時,其接收衛星及基準站電臺信號會受到極大地影響,這在某種程度上制約了其廣泛應用。
參考文獻
[1] 許紹銓,等. GPS測量原理及應用[M]. 湖北:武漢大學出版社,2008.
[2] 全球定位系統(GPS)測量規范[S].
[3] 煤炭資源勘查工程測量規程[S].
[4] MT/T 897-2000, 煤炭煤層氣地震勘探規范[S].
關鍵詞:三維激光掃描;測繪;應用
1 引言
測繪,是一門與我們日常生活密切相關的學科。是指對地表人工設施或者自然地理環境要素的大小、形狀、空間位置及其屬性等進行測定、采集等。
三維激光掃描技術已在測繪領域的應用中發展了近十年,隨著社會科技的發展,它已憑借著成本低、快速性、應用范圍廣、便于操作、主動性、高密度、全天候、以及非接觸性等優勢,解決了傳統測繪技術的缺陷,它給測繪領域帶來的變化也是極大的,它很好地改善了外業測繪的工作環境,提高了其工作效率。因此,對三維激光掃描技術的應用與發展進行研究具有極大的意義。
2 三維激光掃描技術的誕生與其構成
三維激光掃描技術是一種利用光進行目標探測和測距的技術,它可以直接獲取被測對象表面點的三維坐標實現對被測物信息的提取,最終完成三維場景的重建。
第一個具有現代意義的激光掃描系統是20世紀90年代美國俄亥俄州立大學制圖中心(CMP)開發的GPS van,它可以自動和快速地采集陸地測量系統的直接數字影像;之后,加拿大卡爾加里大學和GEOFIT公司為實現高速公路的測量而設計開發了VISTA系統,它是一個機載激光掃描系統應用的實例;荷蘭測量部門自1988年對通過地面固定激光掃描測量技術提取地形信息的技術進行了研究;日本東京大學1999年進行了地面固定激光掃描系統的集成與試驗,并取得了良好效果。
三維激光掃描技術的構成包括電子技術、全球定位系統及其相關軟件等。
3 三維激光掃描技術的主要特點介紹
三維激光掃描技術被稱為是一種“實景復制技術”。它利用激光的獨特優異性能,能夠深入到各種現場環境中對目標進行掃描操作,并將三維數據完整地采集到電腦中,最終快速準確得重構了被測物的三維模型。它具有如下一些特點:測量距離遠、采樣點速率高、點定位精度高、無接觸測量(無需反射棱鏡)、掃描目標無需表面處理直接獲取其三維點云數據、數字化采集、兼容性好、軟件功能齊全強大、能基本滿足工程測量需要等。
4 三維激光掃描技術在測繪領域的應用
三維激光掃描技術為人們提供了一種全新的獲取空間信息的方法。傳統的人工單點獲取數據精度差、速度慢,如今的連續自動化優點使其應用范圍擴展到了工業測量、地形測繪、智能交通等諸多方面。其在測繪領域的應用主要有以下方面。
4.1在土方量和體積量計算中的應用
根據地面激光掃描儀獲取高密度的點云數據,再經濾波后可以生成目標對象的DEM模型,進而實現目標對象體積的測算。
4.2在測繪采空區中的應用
原理:激光掃描技術對地下采空區進行掃描測量作業利用,真實掃描數據進行采空區體積計算并制作三維實體模型。
這種應用將地下礦山真實地搬進電子計算機,為未來礦區數字化提供有效依據及前沿性的研究探索。
4.3在文物、古建筑物測繪中的應用
在古建筑研究活動中,用戶需要關于研究對象的完整基礎性數據,包括空間環境、古建筑自身、建筑細部等,研究工作主要針對這些數據展開。古建筑保護工作最基礎的一項任務是對保護對象進行完整的測繪,并進行數據存檔,以便日后研究或者復原、重建。如被稱作易北河上的佛羅倫薩的德國巴洛克古城德累斯頓, 70%的歷史建筑在二戰中都被盟軍的轟炸所摧毀,但是德國人在戰后又奇跡般地將古城重建,大部分重建工作都是仰賴他們精確的測繪存檔資料完成的。三維激光掃描技術是一項通過高密度的掃描點(點云)來表達和記錄被測物體尺寸和形狀的技術,點云是最原始的測量數據,被測物的三維幾何信息都蘊涵在點云數據內部。如何利用點云,如何在點云的基礎上通過軟件來提取空間信息,決定了三維激光掃描技術在古建保護行業內的應用方式和成果形式。從對點云的應用方式來看,可分為檔案記錄型應用、尺寸量測型應用、三維可視化型應用和逆向重建應用。從最終的提交成果形式可分為二維圖件形式(各種平、立、剖圖,等值線圖)和三維圖件形式(三維高密度點云數據、三維CAD模型、三角面片格網)。因此,利用三維激光掃描技術進行古建的保護,目前主要集中在檔案記錄型及其三維可視化,而進一步的應用,特別是將掃描結果用于逆向重建等對古建保護具有重大意義的應用相對較少。
4.4在水利水電測繪中的應用
水電站工程一般都坐落在深山峽谷,那里兩岸山勢陡峭,地形變化劇烈,測量困難,特別是遇到天氣條件差的情況,航飛困難,而普通的光學遙感影響周期長,且受云量影響無法滿足測量要求,精度很難保證標準要求,而且經濟投入太大,人身安全也得不到保證,而三維激光技術出現,為水利水電測繪提供了新的解決方案。
4.5在交通運輸中的應用
如今交通發達,但卻存在著很多,安全隱患,對交通事故現場還原,可以很好地了解事故發生原因,對有效避免再次事故的發生有很好地作用。圖1為2012年8月20日12時許重慶合川區到北碚區路段一面包車與貨車相撞,造成至少12人死亡,1人重傷。交通事故現場數據由Faro三維激光掃描儀掃描獲取,為交通事故的發生尋找原因。
圖1 交通事故現場
圖2 工作人員正在用Faro三維激光掃描儀勘測現場
4 三維激光掃描技術在測繪領域的發展
三維激光掃描技術是快速獲取三維空間信息的重要手段之一。特別對于測繪領域來說,三維空間技術將和現代經典測量技術相互融合,作為一種新的空間數據采集手段,三維激光掃描技術將具有廣闊的發展空間,成為一種普遍在測繪領域應用的新技術手段。
三維激光掃描儀是測繪科學的領先產品,其發展與應用直接反應了三維激光掃描技術的發展狀況。遠程激光掃描儀可以用于巖崩、滑坡、河岸崩塌、礦山塌陷等危險的和難以到達地方的地形監測和方量計算,有效測控其變化范圍和量級,有效應用于防災減災。中程激光掃描儀多用于船閘、大壩、橋梁等的變形監測。從整體來看,三維激光掃描儀基本涵蓋測繪的各個領域,具備大面積,高自動化,高速率,高精度測量的特點。但是其自身還存在諸多缺點,如:三維激光掃描儀售價太高,難以滿足普通化需求;精度、測距與掃描速率存在矛盾關系;由于各個廠家都自帶軟件,互不兼容,點云數據處理軟件沒有統一化;目前檢校方法單一,基準值取復雜,精度評定不好,所以儀器自身和精度的校驗存在閑難。這一系列問題的出現,告訴我們三維激光掃描技術有待繼續發展與普及。
5 總結
隨著激光技術、光電傳感器件以及計算機技術的日趨成熟,三維激光測量技術得到了不斷提高和發展,越來越廣泛的應用對該技術的發展也提出了更新的要求。
同時,測繪技術的發展離不開新的科學技術的發展、新技術設備的應用、 新作業手段的變革,而隨著高精度的測繪的網絡化、智能化、信息化的普及和更新,會有更加方便人們的技術出現。總之,測繪必將得到長足的進步,并將擁有更加燦爛的未來。
參考文獻
[1]李青.提高三維激光掃描系統數據采集性能的研究[D].陜西科技大學.2009
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