浅谈测绘技术的成就与发展方向

我国测绘科技发展的总体水平与国际先进水平相比还存在较大差距,表现在空间数据源获取手段缺乏,遥感数据的自动化、智能化处理技术水平不高,空间数据管理与显示技术落后,空间数据标准化建设不力等。面对多学科相互渗透的知识经济时代,我国现代测绘科技和测绘事业要想占领一个制高点,有较强的竞争能力,就必须加强测绘科技人员的科技创新意识和创新能力。本文探讨了测绘技术的成就与发展方向,希望能与测绘界同仁交流。

1、测绘技术的成就

1.1悬高测量及其改进

全站型电子速测仪(简称全站仪)集光电测距仪、电子经纬仪和微处理机于一体,不仅能同时自动测角、测距,而且精度高、速度快,尤其是它提供的一些特殊测量功能如对边测量(RDM)、悬高测量(REM)、三维导线测量、放样测量等,给测量工作带来了极大的方便。但要想充分发挥全站仪的功能,除了要掌握上述测量功能的基本原理外,还应在此基础上加以灵活运用。在此,笔者谈一谈悬高测量的原理和应用,并对其加以改进,以期更好地用于实际测量工作。

1.1.1测量原理和应用

所谓悬高测量,就是测定空中某点距地面的高度。目标高度H,由全站仪自身内存的计算程序按下式计算而得:

H =Scosα1tgα2-Ssinα1+v(1)

式中,S为全站仪至反射棱镜的斜距;α1和α2分别为反射棱镜和目标点的竖直角。

由此可见,悬高测量的原理很简单,观测起来也很便捷。利用全站仪提供的该项特殊功能,可方便地用于测定悬空线路、桥梁以及高大建筑物、构筑物的高度。

值得注意的是,要想利用悬高测量功能测出目标点的正确高度,必须将反射棱镜恰好安置在被测目标点的天底,否则测出的结果将是不正确的。

在实际工作中,要将反射棱镜恰好安置在被测目标的天底,仅靠目估是不容易实现的,尤其当目标点离地面较高时。为此,需先投点再进行悬高测量。

1.1.2改进方法

在实际工作中,我们除遇到上述情况外,经常还会遇到这样的情况,即无法得到被测目标点的天底(如塔式建筑物、构筑物)或投影处无法安置反射棱镜(如悬空线路跨水塘)。此时,该如何进行悬高测量呢?下面就介绍一种改进方法。

如图1,欲测定一塔式建(构)筑物的高度,可在远离目标的A点处安置全站仪,在AC方向线上适当位置B点安置反射棱镜,观测A、B两点间的平距DAB和高差hAB;同时转动望远镜观测至塔顶C点的竖直角α1。然后再将反射棱镜立于塔基D点,测定A、D两点间的高差hAD。接着将仪器安置于B点,观测至塔顶C的竖直角α2,即可求得目标高度H=H1+H2。

图1目标天底无法安置棱镜

综上所述,全站仪的普及使用,的确给我们的测量工作带来极大的方便,但在实际工作中,对全站仪提供的一些功能不能盲目地使用,否则将不会得到正确的结果。同时,要结合自己的具体工作,不断地对全站仪的功能进行开发,才能更好地发挥全站仪的先进功能。

1.2先进的地面测量仪器在工程测量中的应用

20世纪80年代以来出现许多先进的地面测量仪器,为工程测量提供了先进的技术工具和手段,如:光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等,为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件,改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代;光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量;具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量;无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作;电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器;精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。

GPS是由美国研制,以空中卫星为基础的无线电导航系统,该系统能为全球提供全天侯、连续、实时、高精度的三维位置,可满足多方面的需求,如人们所说:"GPS的应用,仅受人们的想象力制约。"GPS问世以来,已充分显示了其在导航定位领域的霸主地位。许多领域也由于GPS的出现而产生革命性变化。目前,几乎全世界所有需要导航定位的用户,都被GPS的高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活和优质价廉所吸引。我国的GPS应用发展势头迅猛,短短几年,GPS在我国的应用已从少数科研单位和军用部门迅速扩展到各个民用领域,GPS的广泛应用改变人们的工作方式,提高了工作效率,带来了巨大的经济效益。可以说,GPS在我国的应用前景是无限的。

在测绘界,GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘查、地壳运动、地籍测量等领域。它利用载波相位差分技术(RTK),实时处理两个观测站的载波相位,精度达到厘米级。且GPS技术优势明显:测量精度高;操作简便;仪器体积小;便于携带;全天候操作;观测点之间无须通视;测量结果统一在WGS84坐标下,信息自动接收、存储,减少繁琐的中间处理环节。随着GPS卫星全球定位技术的发展应用,将导致测绘行业一场深刻的技术革命,特别是3S技术的结合,GPS技术在土地测绘中的作用将更为重要,它缩短了时间,提高了精度,可产生巨大的经济效益。

2、测绘技术的发展方向

2.1在测绘科学基础理论研究方面

包括地球空间信息学的认识论和方法论研究;地球信息形成机理和地球信息表达的基础理论研究;空间数据的不确定性研究;空间参考框架和空间投影新理论的研究;我国坐标参考框架向国际参考框架逼近的理论与技术研究;空间三维坐标向二维坐标投影的理论与方法研究;数字地球几何参考框架研究;确定我国厘米级大地水准面的理论与方法研究;现代重力场理论研究;航空重力梯度测量及卫星跟踪卫星SST技术研究;卫星重力学研究,时变重力场研究及其地球动力学解释;高阶位重力场模型求解技术及可靠性检验方法研究;高准确度和高分辨率全球和局部重力场模型研究;定量遥感中尺度效应与尺度转换理论、成像光谱理论、成像雷达理论研究;自动化智能化遥感影像识别的理论与方法研究;图像信息机理与地球信息图谱的研究;多种传感器遥感成像的复合机理和影像解译理论研究。

2.2在测绘技术研究方面

总体的关键的技术创新方向是精确、动态、实时的大地数据获取、处理、存储、分发技术,多制式兼容空间定位技术,低成本、多尺度、高分辨率空间数据获取技术,遥感信息智能化提取技术,元数据模型与标准,信息共享与新型数据产品可视化技术,时空多维数据系统分析与预测技术,大规模空间数据库管理技术,大型网络地理信息系统技术,地理信息自动化更新技术等。在数字化的基础上,建立高精度、高动态、智能化、信息化、网络化、集成化的测绘技术新体系。其中包括建立国家统一的高精度三维动态空间大地网的技术与方法研究;动态快速定位技术研究;卫星测高技术研究;摄影测量技术研究;遥感影像数据自动化、智能化获取与处理技术研究;遥感数据的智能存储技术研究;空间数据的制图处理及其可视化技术研究;空间数据处理、管理与分发技术研究;空间数据分析的理论、技术和方法;地理信息系统基础软件开发;3S集成与应用技术研究等。