地质测绘工程中测绘新技术的运用

周志成

（河北省地质调查院，河北 石家庄 050000）

各种测绘新技术的出现彻底改变了传统测绘方式，不仅提高了工作效率，同时也实现了对社会提供优质服务的目的。随着卫星遥感、GPS等为代表的空间测量技术日益成熟，以计算机系统、信息科学为基础的各种新测绘手段也为测绘行业提供了关键的支持保障，让测绘技术经历着前所未有的发展趋势。

1 测绘新技术的主要特征

工程测绘对于技术的要求比较高，尤其是测绘技术中的精确性要求。因为测绘工程本身会受到多种因素的影响，测量过程相对复杂，本身增加了测量的难度。测绘技术的成熟让计算机信息化建设水平不断提高，很大程度上为技术发展提供了保障性条件。

1.1 自动化

自动化水平高是现代测绘技术的主要特点。因为现代测绘技术大多是在计算机基础上发展形成，借助精密的计算机软件对问题进行研究和分析，也能实现绘图、管理工作的智能化。所以在工作效率提高的同时，从根源上降低了不同类型错误出现的可能性。

1.2 高精确度

现代意义上的搜索技术融合了数字技术和传统技术的优势，不仅有效降低了误差，同时让绘图能力得到显著提高。例如新技术进行绘图的过程中误差可以控制在毫米范围，这是传统测绘技术无法达到的高度。因此在整个地质测绘工程当中，并不会出现因方向性误差导致的精密度问题，真实反映测绘点的实际情况，增加绘图的内容质量。

1.3 数字化

数字化图形编辑技术能够确保图形的准确程度，合理反映图形比例的信息。无论比例尺的情况如何，测量地质情况的精准程度都不会受到影响，同时还可以根据实际情况的变更做出合理调整，充分保障图纸的使用效率。

2 测绘新技术的应用

2.1 数字化图像技术

数字化图像技术中会利用全站仪等设备进行角度和距离测量，同时将对应地点的坐标进行计算。例如全站仪通过一次观测就可以获取多种类型信息，并具有较强大的计算功能，自动化的记录和数据存储，大幅降低测量难度。例如三维激光扫描技术就是继GPS技术后的又一项突破，以高速的编码激光数进行距离测量，通过棱镜系统计算三维空间坐标信息。总体来看可以以点云刻画物体的表面形态，在点名数据采集过程中无需对物体进行表面处理，就可以实现远距离自动测量，让精细化测量的作用进一步体现。此类技术的出现改变了物体三维测量的方式，降低了传统数据采集工作的劳动强度。获取三维空间数据手段类型，包括单点采集，摄影采集和三维激光扫描采集，不同的方法在原理操作上存在差异。单点采集坐标方式主要通过GPS定位或三维坐标测量机来实现。三维激光扫描技术相比于传统技术，以高密度点云数据刻画出物体的三维空间形态，同时附有彩色信息、灰度信息，这些信息通过数字化存储可转化为不同类型的数据方式。这里所说的点名是高密度的点坐标数据，即被测物体的表面三维离散点，这些离散点虽具有随机性的特征，但具有一定的分布规律。如果将这些离散的点进行连接，形成连续面，用这些面就可以表达现实世界的物体特征，以模型化概念描述被测信息。

我们以岩体监测工作为例，某些岩体在出现失稳破坏时往往呈现出突发性的特点，且失稳之前没有明显的征兆。岩体较为分散，无明显规律性，每个岩体都具有自身的变形特征。此时采取传统的定点监测方法难度较大，无法确定监测设备应安装在岩体的哪个区域。但借助三维空间影像技术，可以直接对岩体展开检测，且不需要事先判定具体监测位置。只需要利用高密度点云数据进行重点分析后，从点云数据的叠加对比结果中寻找出某些变形幅度较大的部位，就可以定位潜在的失稳区域，快速地采取安全管理措施。这样一来，在监测期间内就可以了解岩体失稳的产生频率与发生趋势，以此为基础提供重要的研究数据。而对于某些隧道测量、地面测量工作来说，如果断面获取不灵活，也可以利用三维空间影像测量技术获取完整点云模型，以便于展开潜在的灾害分析工作。

2.2 GPS网络RTK测绘

RTK指的是固定基站网络实时定位模式，即不间断工作的卫星定位信号系统，克服了传统测绘方式的缺陷，逐渐成为现代测绘工程中的主要技术手段。通过信号递送网络和移动卫星定位站，不同部分之间将信号处理链接给有机整体形成专用网络，也是后续卫星定位技术升级的发展方向。通过长期不间断运行的固定定位基站形成网络，按照地质地形特征选定处理站后单机站测量数据和多机站观测数据信息可以被进行实时修正，然后建立校改模型。用户借助广域差分可以修正GPS的误差来提升定位精度。从实时定位的精确度来看，相位差分定位精度会比较高，同时保持了RTK的应用性能。

从系统构成特征来看，将数据处理站作为连接点，可以建立不间断运行的GPS定位点，处理站和定位点之间建立数据传输通道后，便可以借助专业软件分析数据间的差异了解误差发生情况，获取动态信息模型。

其中核心部分是数据处理中心的各项管理工作，它主要围绕处理器、传输链路与软件达成数据的传输接收和发送功能。有效的通信线路是系统中的核心部分，站点计算得到坐标信息后能够通过处理站修正数据获取最精确的数据值。定位信号计算处理的根本目的在于获取对应观测时间刻度的空间三维坐标，信号控制通过处理站的算法来实现。对已有资料展开分析后也能确定标准和作业依据，从技术指标中获取成图要求等信息。

2.3 MAC主副站技术

主副站技术会选择某一个基准站作为主站，然后将所有的主站坐标信息传输给流动站。网络中存在的其它基准站信息并没有发生明显变化，只是在坐标差信息方面进行了一些调整，因此传输的数据量大幅减少，技术服务半径较大。

2.4 CORS网络系统

CORS网络系统指的是在一定区域内设置多台连续运行的基站，每个基站都作为一个单独的基站系统，自动控制软件可以计算流动站和基站之间的距离，选择最近的CORS基站作为差分作业参考站。但考虑到该系统基本上以独立运行为主，很多地质测绘工程中需要根据实际情况选择CORS系统运行的方法。

2.5 VRS技术

VRS即Virtual Reference Station，意为“虚拟参考站”，它是在RTK技术领域的一种延伸，是卫星定位测量技术的新方法。从基本原理来看，借助连续运行的基准站GPS接收机对GPS卫星进行长期跟踪，将原始的观测数据通过数据通信的方式发送给控制中心。在这一过程中，数据中心会接收相应的初始坐标，按照计算后的数据结果和设定规则选择对应的基站组合。如果在计算环节存在某些影响GPS数据稳定性的卫星运行情况，那么地面处理中心会收集误差信息展开同意处理，得到差分数据。差分的作用相当于多布设了一个与测点接近的站点，通过机动站和虚拟参考站之间的差分，就可以获得测点的坐标信息。与传统的GPS和RTK技术类似，VRS技术在应用的过程中具有高精度、高效率的优势。但需要注意的是VRS技术应用和卫星信号之间存在密切联系，如果卫星信号比较弱，或是周围环境条件差，测量精度可能会因此受到影响。在地质测绘的工作前，应对区域内的环境状况事先做好勘查研究，从而选择合适的时机进行测量。

3 结语

当前国家各项大型工程都处于开展阶段，给地质测绘工程带来了严峻的挑战，但也提供了重要的机遇。测绘新技术可以实现高精度、高自动化的工作，优化了常规的地质测绘技术流程并减少了测量误差的积累，整体测量结果准确性得到显著提高。以GPS RTK、数字化图像技术、MAC、VRS技术为代表的测绘技术发展能够为今后的地质工程提供新的数据来源与技术手段，也说明传统测绘技术会逐渐地被现代测绘技术取代，成为重要的补充手段。可以预见的是，未来的测绘工程将朝着一体化、自动化和系统智能化的趋势发展，具有连续性和实时的特征。