浅谈3S技术在工程测量中的应用及发展前景

付刚　李刚

【摘要】伴随着测绘新技术的不断进步，现代工程测量逐步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，其发展特点占概括为精确、可靠、快速、简便、连续、动态、遥测、实时。传统的测绘技术与现代的信息技术相结合，产生了比较多的测绘新技术。本文将以测绘技术在工程测量实践中的具体运用，并对存在的问题提出了一些建议，希望能够推动测绘新技术在工程测量得到广泛应用。

【关键词】工程测量；测量新技术

前言

科学技术的不断发展和人类文明的不断进步，使我们开始进入信息时代，传统的测绘技术与现代的信息技术相结合，产生了比较多的新技术。尤其是随着遥感技术、全球定位系统以及地理信息系统的应用和发展，传统的测绘技术从以前的模拟化、静态化和单项化的模式逐渐的走向了数字化、动态化和多项技术的合成化的道路。可以说，传统的测绘技术在现代的科学技术发展的背景之下已经逐渐的成为一种综合的地球空间信息科学技术。

一、现代测绘技术的发展

现代工程测量已经突破了仅仅为工程建设的概念，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，新地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。

现代的测绘技术从一定的层面上来讲可以分为三个层次。首先，现代的测绘技术是以建立全球和区域的空间控制骨架和为地球动力学的相关研究服务为使命的大地测量技术。其次，现代的测绘技术是一种获取城市、区域乃是全球的空间基础信息的地形测量技术。最后，现代的测绘技术是以测量单位或者是群体目标的形态及其变化为测量对象，并且为各种的工程建设项目服务的工程测量技术。那种以测绘城市和区域的地貌为目标的大比例尺地形测量在现在的技术领域得到了大范围的发展。测绘的方式也是多种多样，集中体现出了集成化和测绘过程的自动化、实时化等特点。同时，最大的变革就体现在测绘成果的数字化和可视化。

二、GPS技术在工程测量中的应用

20世纪80年代以来，随着GPS定位技术的出现和不断发展完善，使测绘定位技术发生了革命性的变革，为工程测量提供了崭新的技术手段和方法。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度的GPS技术所代替，同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。在我国GPS定位技术的应用已深入各个领域，国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用GPS技术，在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用GPS技术。随着DGPS差分定位技术和RTK实时差分定位系统的发展和美国AS技术的解除，单点定位精度不断提高，GPS技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。

三、工程測量中的地理信息（GIS）技术

GIS是集计算机科学、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学科。已成为多学科集成并应用于各领域的基础平台和地理空间信息显示的基本手段与工具。其技术优势不仅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，还在于它的空间提示、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。

四、摄影测量技术在工程测量中的应用

摄影测量技术已越来越广泛地在城市和工程测绘领域中得以应用，由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产，结合计算机技术中的应用，使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体，而且减少了外业工作量，具有测量高效、高精度，成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护等都起到了一般测量难以起到的作用，具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现，为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法，该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。摄影测量可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图成果，最大比例尺为1/500。采用的仪器除利用高精度的模拟测图仪和解析测图仪成图方法外，还用立体坐标测图仪与微机连接进行数据采集，经微机数据处理输入绘图机自动绘图。

五、工程测量中的3S集成技术

3S集成（GPS，GIS，RS）技术是指将上述三种对地观测新技术及其他相关技术有机地集成在一起。这里所说的集成，是英文Integration的中译文，是指一种有机的结合，在线的连接、实时的处理和系统的整体性。GPS，RS，GIS集成的方式可以在不同技术水平上实现。3S集成包括空基3S集成与地基3S集成。空基3S集成：用空-地定位模式实现直接对地观测，主要目的是在无地面控制点（或有少量地面控制点）的情况下，实现航空航天遥感信息的直接对地定位、侦察、制导、测量等。地基3S集成：车载、舰载定位导航和对地面目标的定位、跟踪、测量等实时作业。3S技术为大型工程提供了最有效的数据及信息采集、分析处理、表达决策的工具。

六、工程测量中的遥感（RS）技术

遥感（RS）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，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、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。工程测量科技发展十分迅猛，取得的成绩也比较显著，但是发展还很不平衡，尚跟不上国民经济建设发展和社会进步的需要。摆在我们面前的任务是：大力促进工程测量技术方法与手段的更新换代，积极推动新技术的推广与应用，充分利用GPS技术、GIS技术、数字化测绘技术、摄影测量技术、RS技术、3S集成技术及地面测量先进技术设备，把传统的手工测量向电子化、数字化、自动化方向发展；同时加强相关学科的研究，不断拓宽工程测量服务新领域，开创工程测量发展新局面。

结语

总而言之，工程测量科学技术的进步和生产力的发展，被应用在了许多规模大、内容复杂、精度要求高的工程，例如拦河大坝、大型联锁商业、跨江大桥、超长隧道、城市地下铁路网、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。

参考文献：

[1]王鹏.测绘技术研究[M].建筑科学出版社，2010（18）

[2]何春红.工程测量理论与实践[M].北京：科学出版社.2010，（102

[3]钱志远.浅谈测绘新技术的运用[J].北京：科学出版社.2010，（58）