浅谈测量新技术在工程测量中的应用

黑龙江 刘东娜

浅谈测量新技术在工程测量中的应用

黑龙江 刘东娜

21世纪是数字化和信息化的时代，科学技术的突飞猛进给工程测量的发展带来了新的机遇和挑战，它已将当前测绘工作的核心技术：全球定位系统（GPS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）技术很好地利用于工程测量的工作中，使得它的技术不是单一的，而是多种技术间互相渗透、互相补充、互相促进。

数字化；摄影测量技术；遥感技术

随着工程测量自动化程度和测量精度的提高，工程测量技术和方法已经在大型设备安装、巨型实验设备建设以及航空、航天工业、汽车、船舶和天线制造业中得到了广泛的应用，出现了工程测量应用新的学科方向；大型水工建筑物的建设、水利枢纽和电站工程的建设，使工程建筑物的安全监测、变形分析和预报成为工程测量研究和应用的主要方向。接下来就当前测量的新技术在工程测量中的应用谈一下我的几点认识。

一、数字化技术在工程测量中的应用

传统的地形测量是利用测量仪器对地球表面局部区域内的各种地物、地貌特征点的空间位置进行测定，以一定的比例尺并按图式符号将其绘制在图纸上，其采用的测图方法实质是图解法测图。在测图过程中，数字的精度由于刺点、绘图、图纸伸缩变形等因素的影响会大大降低，而且工序多、劳动强度大、质量管理难。在当今的信息时代，纸制地形图已难承载诸多图形信息，更新也极不方便，难以适应信息时代经济建设的需要。

随着科学技术的进步和计算机技术的迅猛发展及其向各个领域的渗透，以及电子全站仪、GPS-RTK技术等先进测量仪器和技术的应用，地形测量向自动化和数字化方向发展，数字化测图技术应运而生。数字测图与图解法测图相比，以其特有的高自动化、全数字化、高精度的显著优势而具有广阔的发展前景。

数字测图实质上是一种全解析机助测图方法，在地形测量发展过程中这是一次根本性的技术变革。这种变革主要表现在，它的地形信息的载体是计算机的存储介质，其提交的成果是可供计算机处理、远距离传输、多方共享的数字地形图数据文件，通过数控绘图仪可输出地形图。另外，利用数字地形图可生成电子地图和数字地面模型（DTM）。更具有深远意义的是，数字地形信息作为地理空间数据的基本信息之一，成为地理信息系统（GIS）的重要组成部分。

数字测图包括：利用全站仪或其他测量仪器进行野外数字化测图；利用手扶数字化仪或扫描数字化仪对纸制地形图的数字化；利用航摄、遥感像片进行数字化测图等技术。利用上述技术将采集到的地形数据传输到计算机，由数字成图软件进行数据处理，经过编辑、图形处理，生成数字地形图。

借用武汉大学张正禄教授的话，他对工程测量的发展趋势和特点高度概括为“六化”和“十六字”。“六化”是：测量内外业作业的一体化；数据获取及处理的自动化；测量过程控制和系统行为的智能化；测量成果和产品的数字化；测量信息管理的可视化；信息共享和传播的网络化。“十六字”是：精确、可靠、快速、简便、实时、持续、动态、遥测。

测量内外业作业的一体化系指测量内业和外业工作已无明确的界线，过去只能在内业处理和完成的事，现在在外业可以很方便地完成。如测图时可在野外编辑修改图形，控制测量时可在测站上平差和得到坐标，施工放样数据可在放样过程中随时计算等。

数据获取及处理的自动化主要指数据的自动化流程。电子全站仪、电子水准仪、GPS接收机都是自动化地进行数据获取，大比例尺测图系统、水下地形测量系统、大坝变形监测系统等都可实现或都已实现数据获取及处理的自动化。

二、摄影测量技术与遥感的结合对工程测量的影响

摄影测量的基本含义是基于像片的量测和解译，它是利用光学或数码摄像机得到的影像，研究和确定被摄像物体的形状、大小、位置、性质和相互关系的一门科学和技术。它包括：被摄物体的影像获取方法，影像信息的记录和存储方法，基于单张或多张像片的信息提取方法，数据的处理与传输，产品的表达与应用等方面的理论、设备和技术。

遥感泛指通过非接触传感器遥测物体的几何与物理特性的技术。因此，摄影测量就是遥感的前身。遥感技术主要建立在物体反射或发射电磁波的原理基础之上。它在距离地物几千米到几百千米甚至上千千米的飞机、飞船、卫星上，使用各种传感器接收物体反射或发射的电磁波信号，并以图像胶片或数据磁带记录下来，传送到地面，经过信息处理、判读分析和野外实地验证，最终服务于资源勘探、动态监测和其他规划决策。

随着遥感技术的飞速发展，它对摄影测量产生了巨大的冲击作用。首先在于它打破了摄影测量长期以来过分局限于测绘物体形状与大小等数据的几何处理，尤其是航空摄影测量长期以来只偏重于测制地形图的局面。

摄影测量与遥感的结合，还体现在解析摄影测量尤其是数字摄影测量对遥感技术发展的推动作用。遥感图像的高精度几何定位和几何纠正就是解析摄影测量现代理论的重要应用；数字摄影测量中的影像匹配理论可用来实现多时相、多传感器、多种分辨率遥感图像的复合和几何配准；自动定位理论可用来快速、及时地提供具有“地学编码”的遥感影像；摄影测量的主要成果，如DEM、地形测量数据库和专题图数据库，乃是支持和改善遥感图像分类效果的有效信息；像片判读和影像分类的自动化和智能化则是摄影测量和遥感技术共同研究的课题。两者的有机结合已成为地理信息系统(GIS)技术中的数据采集和更新的重要手段。

三、在测量新技术的影响下，工程测量的未来发展趋势

从工程测量整个学科的发展看，精密工程测量的理论技术与方法、工程形变监测分析与灾害预报、工程信息系统的建立与应用将是今后一段时间内工程测量研究的主要方向。

在先进的测量新技术的影响下，预计工程测量将在以下方面得到显著发展：

（一）测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展，其应用范围将进一步扩大，影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强。

（二）在变形观测数据处理和大型工程建设中，将发展基于知识的信息系统，并进一步与大地测量、摄影测量和遥感技术以及土木建筑等学科相结合，解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。

（三）工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量，如人体各器官或各部位的显微测量和显微图像处理。

（四）多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用，如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成，可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量和定位工作；在小尺度范围内，经纬仪、激光跟踪测量仪和摄影测量系统的集成可用于机器人的动态检校和设备在线检测等。

综上所述，工程测量的发展，主要表现在从一维、二维到三维乃至四维，从点信息到面信息获取，从静态到动态，从后处理到实时处理，从大型特种工程到人体测量工程，从高空到地面、地下以及水下，从人工量测到无接触遥测，从周期观测到持续测量。测量精度从毫米级到微米级乃至纳米级。一方面，随着人类文明的进步，对工程测量的要求越来越高，服务范围不断扩大；另一方面，现代科技新成就为工程测量学提供了新的工具和手段，从而推动了工程测量学的不断发展。而工程测量的发展又将直接对改善人们的生活环境，提高人们的生活质量起到重要作用。

四、结束语

随着数字化测绘技术的提高,GIS技术的不断成熟、GPS技术在各行各业的广泛应用,现代工程测量必将朝着测量数字工程化的方向发展。大力开展数字化测绘技术的应用与研究将是测绘单位提升自身竞争实力和创造经济效益的首要任务。

（作者单位：哈尔滨铁道职业技术学院）

（编辑 李艳华）