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關(guān)鍵詞:多波束; 水深測量; 海洋測繪; Imagenex 淺水型便攜式多波束
中圖分類號:P716+.11 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:
引言
多波束測深系統(tǒng)出現(xiàn)于20 世紀(jì)60 年代,伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展而成熟。使用多波束測量具有全覆蓋、數(shù)據(jù)密度大、精度高、測量效率高的優(yōu)勢,因而在我國海洋測繪及水下地形測量領(lǐng)域多波束測深系統(tǒng)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。多波束測深系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜,影響測量質(zhì)量的因素較多,技術(shù)含量較高,價格昂貴,以目前應(yīng)用較廣的、測深范圍在200米左右的多波束測深系統(tǒng)為例,大多在200萬~300萬元之間,這比起單波束測深儀與陸地測量儀器,價格高出很多,影響了多波束測深系統(tǒng)在測繪行業(yè)的普及程度,很大一部分測繪資質(zhì)單位沒有該系統(tǒng)。
2000年后,國內(nèi)外多波束廠家針對市場需求,開發(fā)出了測深范圍在200米以內(nèi),價格低于100萬元的淺水型便攜式多波束測深系統(tǒng),本文介紹了一套此類系統(tǒng),并對其應(yīng)用情況進(jìn)行了研究。
1. 多波束測深系統(tǒng)的原理與特點
1.1多波束測深原理
其工作原理是通過聲波發(fā)射與接收換能器陣進(jìn)行聲波廣角度定向發(fā)射、接收,通過各種傳感器(衛(wèi)星定位系統(tǒng)、運動傳感器、電羅經(jīng)、聲速剖面儀等)對各個波束測點的空間位置歸算,從而獲取在與航向垂直的條帶式高密度水深數(shù)據(jù)。
多波束測深系統(tǒng)實質(zhì)上是條帶覆蓋測深系統(tǒng),它有N條同步波束,構(gòu)成一個扇面,同時獲得數(shù)十個相鄰窄波束的回聲測深系統(tǒng)。測深時,載有多波束測深系統(tǒng)的船,每發(fā)射一個聲脈沖,不僅可以獲得船下方的垂直深度,而且可以同時獲得與船的航跡相垂直的面內(nèi)的幾十個水深值。多波束測深系統(tǒng)一般由窄波束回聲測深設(shè)備(換能器、測量船搖擺的傳感裝置、收發(fā)機等)和回聲處理設(shè)備(計算機、數(shù)字磁帶機、數(shù)字打印機、橫向深度剖面顯示器、實時等深線數(shù)字繪圖儀、系統(tǒng)控制鍵盤等)兩大部分組成。
測深系統(tǒng)的換能器基陣,由發(fā)射聲信號的發(fā)射器和接收海底反射回聲信號的水聽器組成。發(fā)射器發(fā)出一個扇形波束,其面垂直于航跡,一般開角為 60°~120°,航跡方向的開角約為3°~5°。水聽器接收海底回波信號,經(jīng)延時和相加,形成幾十個相鄰的波束。航跡方向的波束開角一般為10°~30°,垂直于航跡的開角為3°~5°。組合發(fā)射和接收波束可得到幾十個窄的測深波束。換能器基陣可以直接裝在船底或在雙體船上拖曳。為了保證測量精度,必須消除船在航行時縱橫搖擺的影響,一般采用伺服機構(gòu)校正或由計算機處理。
多波束測深系統(tǒng)同單個寬波束的回聲測深儀相比,具有橫向覆蓋范圍大(為深度的幾倍),波束窄(約為3°~5°),效率高等優(yōu)點。
1.2 Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)的特點
Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)除了具備普通多波束的特點外,最大的特點,一是“便攜”,二是“價廉”。一般來說,多波束測深系統(tǒng)的測深精度與覆蓋面與波束緊密相關(guān),為保證一定數(shù)量的波束數(shù),較大的測深扇面開角,及較強的聲脈沖能量,多波束測深換能器體積較大,造成重量在10~30千克不等,比單波束換能器重了很多倍。換能器較大的重量給測深外業(yè)造成了諸多不便——測量船舶不能太小,安裝校準(zhǔn)必須考慮船舶傾斜,為了使得換能器重量減小,使得多波束系統(tǒng)外業(yè)更加便捷,各廠商紛紛投入研究,在保證測深精度的情況下,推動多波束小型化,加拿大Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)就是其中較為出色的代表。
Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)換能器在空氣中的重量僅2.25kg,體積只有16cm×11cm×9cm,真正做到了便攜。
引言中提到,Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)價格在100萬元以內(nèi),相對于其它動輒數(shù)百萬元的多波束系統(tǒng)而言,無疑是“價廉”了。
1.3 Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)的組成
一套完整的Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)配置如表2-1所示。
表1-1:Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)配置表
表中,筆記本電腦的作用是安裝數(shù)據(jù)采集處理軟件,并提供測量導(dǎo)航界面給測量船指引。
1.4 Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)主要參數(shù)
表1-2:Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)主要參數(shù)
表中,測深最大操作深度雖然在300米,但廠家與銷售商均建議實際操作時,在100米以內(nèi)較為理想。
2. 應(yīng)用案例
2.1 測前準(zhǔn)備
多波束測深前,最主要的準(zhǔn)備工作是系統(tǒng)安裝與校準(zhǔn)。安裝時應(yīng)保證換能器穩(wěn)固,校準(zhǔn)內(nèi)容與方法如表2-1所示。
表2-1:多波束校準(zhǔn)內(nèi)容與方法
2.2 與單波束比對情況
在本案例中,測區(qū)位于廣州市南沙區(qū)大虎山附近水域,總面積約1.4平方千米,測圖比例尺為1:2000,測量全程Imagenex多波束與無錫海鷹HY1600單波束測深儀同步測深,測量重合點比對如圖2-1、2-2所示,重合點較差在±0.4米的超過90%,證明了此多波束測深系統(tǒng)的精度是可靠的。
圖2-1:多波束與單波束測深比對圖一
圖2-2:多波束與單波束測深比對圖二
3. 結(jié)束語
Imagenex便攜式淺水多波束測深系統(tǒng)真正做到價廉便捷,而且測深精度可靠,其缺點在于測深扇面開角120°,較一般多波束150°的開角要小,在大面積、水深較深的水域測量方面效率要低,但其便攜易安裝,而且價格相對低廉的特點為多波束的應(yīng)用推廣起到了不可忽視的作用,必將引起越來越多的關(guān)注。
參考文獻(xiàn):
[1] 劉經(jīng)南,趙建虎.多波束測深系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].海洋測繪,2002,22(5):3-6.
[2] 鄭慶濤.多波束與單頻測深技術(shù)應(yīng)用比較[J].水利水文自動化,2007,(1):25-29.
[3] 劉忠臣,周興華,陳義蘭等.淺水多波束系統(tǒng)及其最新技術(shù)發(fā)展[J].海洋測繪,2005,25(6):67-70.
[關(guān)鍵詞]測深線 確定方法 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)
[中圖分類號] U652.2+1 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X(2015)-7-148-1
1目前國內(nèi)外主測深線間隔確定方法
海底地貌能否完善地顯示出來很大程度上取決于測深密度。主測深線的間隔主要是根據(jù)對所測海區(qū)的需求、海區(qū)的水深、底質(zhì)、地貌起伏的狀況以及測深儀器的覆蓋范圍而定的。根據(jù)主測深線間隔的確定原則國內(nèi)外提出的確定方法一般有兩種:
一種是規(guī)定圖上主測深線的間隔為10mm的情況下,根據(jù)上述原則確定海區(qū)的測圖比例尺;另一種是根據(jù)上述原則先確定實地上主測深線的間隔,再取其圖上相應(yīng)的間隔,如 6 mm、8mm、10 mm,最后確定測圖比例尺。
在我國采用前者方法確定。港地及一些面積較小但較重要的島嶼周圍,以1:5000比例尺施測;港灣、錨地、狹窄水道、島嶼附近及其他有較大軍事價值的海區(qū),以l:10000比例尺施測;開闊的港灣、地貌較復(fù)雜的沿岸海區(qū)及多島嶼海區(qū),以1: 25000比例尺施測等。
新版國際海道測量標(biāo)準(zhǔn)S-44一改過去單波束的測量模式和測線布設(shè)方法,針對不同的需求定義了4種測量等級,并給出了各個測量等級的最低標(biāo)準(zhǔn)(有關(guān)水平精度、改正后的水深精度、覆蓋率測深模型精度、最大測線間隔)。
S-44最低標(biāo)準(zhǔn)中對不同測量等級規(guī)定了“最大測線間距”,其解釋為①單波束回聲測深儀的測線間距;②條帶式測深系統(tǒng)的掃描帶外側(cè)間的距離。
具體測線間隔應(yīng)在S-44 標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上確定標(biāo)準(zhǔn)來評價海底覆蓋的充分程度并判斷測線間距應(yīng)該縮小還是擴大。
為達(dá)到S-44中規(guī)定的精度,國際海道測量組織IHO給出了單波束回聲測深儀的測線間距的最新推薦準(zhǔn)則。建議的原始測線間距(即主測線的實地距離):特等,10m;一等,100m;二等,200m;三等,500m。
通過對我國海道測量規(guī)范和S-44中對測線間隔確定方法的比較,我們可以看出:
(1)我國首先確定主測深線的圖上間隔,然后按照測量海區(qū)的重要性及海區(qū)的復(fù)雜程度給出測圖比例尺,從而確定了主測深線的實際間隔。
(2)國際海道測量組織IHO對海區(qū)按其重要性和復(fù)雜程度分為4等,直接按海區(qū)的等級給出了實際的主測深線的間隔。
(3)國際海道測量組織IHO把海區(qū)的水深看作為一個重要的因素,對一等、二等、三等測量規(guī)定了海區(qū)的水深范圍。
(4)國際海道測量組織IHO對重要海區(qū)主測深線的間隔確定的比我國的要小,而且提出了必要時要進(jìn)行全床掃測,并給出了必須探測出的海底地物特征(障礙物)的最小體積[1]。
2我國現(xiàn)行規(guī)范對測線間隔的要求
我國現(xiàn)行規(guī)范對測線間隔的要求,見表1。
2.1測深線布設(shè)方法
布設(shè)原則:
(1)有利于完整地顯示海底地貌;
(2)有利于發(fā)現(xiàn)航行障礙物;
(3)有利于工作。
主測深線方向應(yīng)垂直等深線的總方向;對狹窄航道,測深線方向可與等深線成45°角。在下列情況下,布設(shè)測深線的要求為:
(1)沙嘴 、釁角、石破延伸處,一般應(yīng)布設(shè)輻射線,如布設(shè)輻射線還難以查明其延伸范圍時,則應(yīng)適當(dāng)布設(shè)平行其輪廓線的測深線;
(2)重要海區(qū)的礁石與小島周圍應(yīng)布設(shè)螺旋形測深線;
(3)鋸齒形海岸,測深線應(yīng)與岸線總方向成45°角;
(4)用于導(dǎo)航的疊標(biāo),一般應(yīng)在疊標(biāo)線上及其左右各布設(shè)一條測深線,間隔為圖上3-5mm;
(5)應(yīng)從碼頭壁外1-2m 開始,每隔圖上2mm平行碼頭壁布設(shè)2---3條測深線;
(6)在測深過程中,應(yīng)根據(jù)海底地貌的實際情況,對計劃測深線進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整;
(7)使用多波束測深儀時,測深線的布設(shè)宜平行于等深線的走向。保證測線間有10%的重疊來布設(shè)測線。
螺旋形測深線間隔一般圖上為0.25 cm。輻射線的間隔最大圖上為1cm,最小圖上為0.25cm。
綜上所述,在以島礁測量及其測量比例尺為1/2000-1/10000的測量任務(wù)中,測深線間隔的選擇應(yīng)以既能完善的反映海底地貌,達(dá)到測量需求,又以經(jīng)濟為原則。
3結(jié)論
(1)根據(jù)《海洋工程地形測量規(guī)范》,測圖的比例尺根據(jù)工程性質(zhì)、設(shè)計階段和規(guī)模大小,除按甲方規(guī)定的比例尺測圖外,也可基于不同用圖目的,選擇不同的測深間隔,既可提高工作效率,也能較好的滿足不同比例尺水下地形圖的用圖需求。
(2)對于需要詳細(xì)探測的重要海區(qū)和海底地貌復(fù)雜的海區(qū),測深線間隔應(yīng)適當(dāng)縮小,或進(jìn)行放大比例尺測量。
(3)為保證水下地形測量精度,建議測量中視情況提高檢/測長度比[2]。
(4)在島礁聯(lián)測項目中,其測繪比例尺基本小于1/2000,因此測深線間隔采用15mm是可行的。
(5)由于測深線是垂直水流方向布設(shè)的,因此建議測點間隔要小些,以提高海底地貌的測繪精度。
參考文獻(xiàn)
[1]基于海底地貌表示法確定主測深線間隔和測圖比例尺.夏偉,劉雁春,邊剛,崔楊.
[2]海洋測深網(wǎng)平差的系統(tǒng)誤差探測能力.李明叁,孫嵐,裴文斌,胡佳,孫強.測繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報.第27卷第3期.2010年O6月.
一、適用范圍
本條件適用于測繪專業(yè)各分支專業(yè),即大地測量、攝影測量與遙感、工程測量(含礦山測量、水利測量等)、地形測量、海洋測繪、地籍測繪、房產(chǎn)測繪、地質(zhì)測繪、地圖制圖與地圖制印、地理信息工程專業(yè)中從事科學(xué)研究、技術(shù)設(shè)計、技術(shù)生產(chǎn)及測繪儀器設(shè)備維修、質(zhì)量檢查監(jiān)督、技術(shù)管理、技術(shù)開發(fā)、科技信息等工作的工程技術(shù)人員。
二、政治思想條件
遵守國家法律和法規(guī),有良好的職業(yè)道德和敬業(yè)精神。任現(xiàn)職期間,年度考核合格以上。
三、學(xué)歷、資歷條件
獲博士學(xué)位后,從事本專業(yè)技術(shù)工作,取得工程師資格2年以上?;虼髮W(xué)本科畢業(yè)以上學(xué)歷,從事本專業(yè)技術(shù)工作,取得工程師資格5年以上。
四、外語、計算機條件
(一)較熟練掌握一門外語,參加全國職稱外語統(tǒng)一考試,成績符合規(guī)定要求。
(二)較熟練掌握計算機應(yīng)用技術(shù),參加全國或全省職稱計算機考試,成績符合規(guī)定要求。
五、專業(yè)技術(shù)工作經(jīng)歷(能力)條件
取得工程師資格后,具備下列條件之一:
(一)?。ú浚┘墱y繪科技項目、工程項目的主要參加者。
(二)主持完成市(廳)級測繪科技項目、工程項目兩項以上。
(三)主持技術(shù)推廣項目,采用新技術(shù)、新材料、新工藝或開發(fā)新產(chǎn)品兩項以上或主要參加三項以上。
(四)編制和審核大中型測繪項目綜合技術(shù)設(shè)計兩項以上或單項設(shè)計書四項以上,并組織或主持完成大型測繪工程項目或生產(chǎn)項目一項以上。
(五)主持完成三項以上大中型測繪工程項目的質(zhì)量檢查,編寫相應(yīng)的技術(shù)報告。
(六)編輯設(shè)計或編審大型普通地圖集或?qū)n}圖集,并已出版。
(七)承擔(dān)完成三種類型10臺以上測繪儀器維修或檢測鑒定任務(wù),并能獨立解決其重大技術(shù)難題。
(八)承擔(dān)完成重大測繪儀器的研制、改裝或精密儀器安裝調(diào)試工作。
(九)主要參加基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)的建設(shè)及技術(shù)推廣,完成數(shù)字化制圖或編輯入庫等項目工作。
六、業(yè)績成果條件
取得工程師資格后,具備下列條件之一:
(一)國家、?。ú浚┘墱y繪科技成果獲獎項目的主要完成人、或市(廳)級測繪科技進(jìn)步一、二等獎獲獎項目的主要完成人。(以獎勵證書為準(zhǔn))
(二)主持或組織完成的項目成果獲得市(廳)級優(yōu)秀成果獎、優(yōu)秀圖書獎一等獎以上。(以獎勵證書為準(zhǔn))
(三)主持完成大型測繪項目,經(jīng)省級業(yè)務(wù)主管部門審定,其項目設(shè)計水平先進(jìn)、質(zhì)量優(yōu)良,產(chǎn)生顯著的效益。
(四)主持開發(fā)、推廣的科技成果兩項以上,取得明顯的經(jīng)濟效益。
七、論文、著作條件
取得工程師資格后,公開發(fā)表、出版本專業(yè)有較高水平的論文(第一作者)、著作(主要編著譯者),撰寫有較高價值的專項技術(shù)分析報告,具備下列條件之一:
(一)出版本專業(yè)著作1部。
(二)在省級以上專業(yè)學(xué)術(shù)期刊2篇以上。
(三)在國際或全國學(xué)術(shù)會議宣讀或交流論文2篇以上。
(四)為解決復(fù)雜技術(shù)問題撰寫有較高水平的技術(shù)報告2篇以上或重大項目的立項研究(論證)報告2篇以上。
八、破格條件
為不拘一格選拔人才,對確有突出貢獻(xiàn)者,并取得工程師資格2年以上,具備下列條件中的兩條,可破格申報:
1、獲國家級發(fā)明獎、自然科學(xué)獎、科技進(jìn)步獎項的主要完成人;或?。ú浚┘壸匀豢茖W(xué)獎、科技進(jìn)步獎二等獎一項或三等獎二項以上,獲獎項目的主要完成人。(以獎勵證書為準(zhǔn))
2、在推廣新新技、新工藝和科技成果轉(zhuǎn)化等方面取得了重大經(jīng)濟社會效益,處于本行業(yè)領(lǐng)先水平,并被?。ú浚┘壥谟鑳?yōu)秀科技工作者榮譽稱號。
3、擔(dān)任大、中型工程項目中的技術(shù)負(fù)責(zé)人,完成大型工程一項或中型工程二項以上,取得顯著的經(jīng)濟效益,并通過省級權(quán)威部門鑒定,填補了省內(nèi)外技術(shù)領(lǐng)域空白。
4、在國家級學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表有價值的學(xué)術(shù)論文3篇、省級5篇以上,或正式出版專著1部(獨著10萬字以上,合著20萬字以上)。
九、附則
1、凡冠有“以上”的,均含本級(或本數(shù)量)。
工程測量的重要作用
工程測量是指對各項工程建設(shè)中所需的地理勘測、建筑設(shè)計、工程施工以及多角度檢測等進(jìn)行準(zhǔn)確測繪的方法。工程測量在我國城市建筑、橋梁隧道、水利工程、鐵路交通等建設(shè)中發(fā)揮著重要作用,積極開發(fā)新技術(shù)、應(yīng)用新技術(shù)是現(xiàn)代測繪的首要工作。工程測量服務(wù)范圍廣泛,工程建設(shè)過程中需要不同的測量工作,先進(jìn)的測繪技術(shù)為工程測量帶來了新的契機,數(shù)據(jù)處理自動化、實時性、數(shù)字化將是工程測量的發(fā)展方向。精確的工程測量可保證工程建設(shè)的質(zhì)量安全,減少不必要的損失,因此工程測量的精確度至關(guān)重要。
測繪新技術(shù)在具體工程測量中的重要應(yīng)用和實踐
1攝影測量技術(shù)在城市規(guī)劃工程測量中的應(yīng)用攝影測量測繪技術(shù)是通過攝影方式來獲取目標(biāo)物體的基本信息,目前已發(fā)展到數(shù)字?jǐn)z影測繪階。攝影測量利用計算機技術(shù)和影像處理對影像進(jìn)行測繪,將大量外業(yè)測量轉(zhuǎn)移到室內(nèi),速度快且精度高。在人口密集區(qū),應(yīng)用該測繪技術(shù)可高效率大面積的成圖,而數(shù)字?jǐn)z影測繪技術(shù),可以對城市大比例尺地形圖的測繪和更新,為城市規(guī)劃、城市建筑工程提供南圖。
2遙感測繪技術(shù)在旅游資源開發(fā)工程中的應(yīng)用隨著人們精神生活水平的提高,旅游業(yè)成為日益興盛的產(chǎn)業(yè)。遙感測繪技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種地質(zhì)探測,由于遙感具有感測范圍大、采集數(shù)據(jù)快、動態(tài)反映效果好,所以在旅游景點的測繪中發(fā)揮了不可替代的作用。利用遙感技術(shù)對地面物體形狀、結(jié)構(gòu)、大小、色彩等因素進(jìn)行感應(yīng)成圖,可以發(fā)現(xiàn)新景區(qū),對旅游資源進(jìn)行準(zhǔn)確定位。利用遙感影像多層次性、智能化關(guān)鍵技術(shù),為旅游景區(qū)開發(fā)提供準(zhǔn)確信息。
3GPS測繪技術(shù)在道路工程測量中的應(yīng)用道路工程在社會建設(shè)中起著關(guān)鍵性作用,GPS在道路工程測量中采用建立漸變平面坐標(biāo)系,專門用于線狀工程建設(shè)。初測導(dǎo)線處的垂線和水準(zhǔn)面是基準(zhǔn),初測導(dǎo)線點可以將相鄰基準(zhǔn)面連接起來,形成連續(xù)的條帶狀平面坐標(biāo)系。根據(jù)GPS平面坐標(biāo)系構(gòu)建虛擬觀測值,通過觀測值得到仿真初測導(dǎo)線平面控制網(wǎng),然后分析精確度,為道路工程建設(shè)提供所需勘測數(shù)據(jù)。
43S集成技術(shù)在三峽工程測量中完美結(jié)合3S集成測繪技術(shù)是大范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,獲得信息準(zhǔn)確且迅速的現(xiàn)代化測繪技術(shù)。各種測繪技術(shù)有效結(jié)合、揚長避短是新測繪技術(shù)應(yīng)用到實踐中必經(jīng)之路。該技術(shù)是集遙感、全球衛(wèi)星定位、地理信息系統(tǒng)以及各種圖像處理技術(shù)于一體的智能化觀測技術(shù)。開發(fā)三峽工程之前,我國科研測繪人員做了大量的地理勘測工作。三峽工程的測量中,首先利用RS對三峽片區(qū)進(jìn)行大范圍高空遙感測繪,生成高分辨率圖紙和有效數(shù)據(jù)。同時GPS系統(tǒng)進(jìn)行定位測量,通過GIS實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并做出決策。3S技術(shù)為三峽工程的建設(shè)、維護(hù)及地理勘測提供了有效數(shù)據(jù),在建設(shè)三峽這一偉大工程過程中發(fā)揮了重要作用。
因此,只有把以上幾者結(jié)合起來應(yīng)用才是當(dāng)代信息科學(xué)發(fā)展的一個必然的趨勢。在3S技術(shù)的結(jié)合上,他的形式是多種多樣的。根據(jù)工作的不同形式也是不同的,例如,在應(yīng)用衛(wèi)星和遙感圖像與計算機信息處理技術(shù)的結(jié)合的問題上,應(yīng)用這種技術(shù)我們可以快速編制出各種比例的遙感圖和解譯工程地質(zhì)圖,可以很好的指導(dǎo)選線的勘察工作,在應(yīng)用這種技術(shù)之后它的綜合效益甚至可以提高三萬倍,在地質(zhì)的選線速度上也是可以提高3到5倍。3S技術(shù)的融合技術(shù)在功能和數(shù)據(jù)的資源上彼此是可以相互結(jié)合的,在結(jié)合之后可以實現(xiàn)功能上的互補和資源上的共享。應(yīng)用地理信息的三維地形模型技術(shù)可以模擬真實的地形,目前,應(yīng)用計算機進(jìn)行公路環(huán)境分析,地理信息技術(shù)是優(yōu)化路線方案的技術(shù)之一,對于優(yōu)化一些路線方案,提高設(shè)計的質(zhì)量和速度是十分重要的??梢哉f它是目前在公路勘察設(shè)計自動化的一個主要發(fā)展方向。
測繪新技術(shù)的應(yīng)用實踐
隨著測繪事業(yè)的快速發(fā)展,電子海圖、電子地圖、地理信息系統(tǒng)和各種相關(guān)數(shù)字化測量及其成果的一體化綜合應(yīng)用技術(shù),已成為當(dāng)代最高端的測繪新技術(shù)之一,也是未來制圖技術(shù)發(fā)展的一個重要趨勢。數(shù)字環(huán)境下制圖與出版一體化,GIS、GPS、RS空間信息系統(tǒng)集成,GIS與虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成,互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與多媒體動態(tài)可視化技術(shù)等在水運工程及海洋測繪中的綜合應(yīng)用,將會創(chuàng)造出內(nèi)容更加豐富、表現(xiàn)多樣的制圖新產(chǎn)品,為水運事業(yè)的健康發(fā)展提供更加智能化、可視化、地理信息數(shù)據(jù)集成化的數(shù)字制圖成果。
進(jìn)入21世紀(jì),我國應(yīng)用這種技術(shù)在沿海和內(nèi)河逐步開發(fā)、建立了多用途、多類別的水上安全管理系統(tǒng)。例如:長江南京至瀏河口河段,已實現(xiàn)了地理信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、規(guī)范和及時更新,水位數(shù)據(jù)實現(xiàn)了實時、自動遙報,船舶航行實時獲取最新數(shù)字航道信息(航標(biāo)信息、AIS船舶信息)等,保障了船舶自身安全和通航環(huán)境安全,提高了船舶營運效率,實現(xiàn)了港口、航道現(xiàn)代化信息交互管理。
第一條為了培育和發(fā)展測繪市場,規(guī)范測繪市場行為,維護(hù)測繪市場活動當(dāng)事人的合法權(quán)益,促進(jìn)測繪事業(yè)為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù),根據(jù)《中華人民共和國測繪法》及國家有關(guān)法律、法規(guī),制定本辦法。
第二條本辦法適用于從事測繪活動的企業(yè)、事業(yè)單位、其他經(jīng)濟組織、個體測繪業(yè)者相互間以及他們與其他部門、單位和個人之間進(jìn)行的測繪項目委托、承攬、技術(shù)咨詢服務(wù)或測繪成果交易的活動。
測繪市場活動的專業(yè)范圍包括;大地測量、攝影測量與遙感、地圖編制與地圖印刷、數(shù)字化測繪與基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)工程、工程測量、地籍測繪與房產(chǎn)測繪、海洋測繪等。
第三條縣級以上人民政府測繪主管部門和工商行政管理部門負(fù)責(zé)監(jiān)督管理本行政區(qū)域內(nèi)的測繪市場。
第四條測繪市場活動當(dāng)事人必須遵守國家的法律、法規(guī),不得擾亂社會經(jīng)濟秩序,不得損害國家利益、社會公共利益和他人的合法權(quán)益。
第五條測繪市場活動應(yīng)當(dāng)遵循等價有償、平等互利、協(xié)商一致、誠實信用的原則。
第六條禁止測繪市場活動中的不正當(dāng)競爭行為和非法封鎖、壟斷行為。
第二章測繪市場活動當(dāng)事人條件
第七條進(jìn)入測繪市場承擔(dān)測繪任務(wù)的單位、經(jīng)濟組織和個體測繪業(yè)者,必須持有國務(wù)院測繪行政主管部門或省、自治區(qū)、直轄市人民政府測繪主管部門頒發(fā)的《測繪資格證書》,并按資格證書規(guī)定的業(yè)務(wù)范圍和作業(yè)限額從事測繪活動。
第八條從事經(jīng)營性測繪活動的單位、其他經(jīng)濟組織、個體測繪業(yè)者,依照國家有關(guān)規(guī)定,須經(jīng)工商行政管理部門核準(zhǔn)登記,在核準(zhǔn)登記的經(jīng)營范圍內(nèi)從事測繪活動。
第九條測繪事業(yè)單位在測繪市場活動中收費的,應(yīng)當(dāng)持有物價主管部門頒發(fā)的《收費許可證》。
第十條測繪項目委托方須符合有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定的資格,其委托行為應(yīng)當(dāng)符合法律法規(guī)的規(guī)定。
第十一條在中華人民共和國領(lǐng)域和管轄的其他海域內(nèi),外國的組織、個人單獨進(jìn)行測繪或與中華人民共和國有關(guān)部門、單位合作進(jìn)行測繪活動的,須報經(jīng)國務(wù)院測繪行政主管部門審查批準(zhǔn)。
第十二條臺港澳人員在大陸進(jìn)行測繪活動的,須報經(jīng)國務(wù)院測繪行政主管部門審查批準(zhǔn)。
第三章測繪合同當(dāng)事人的權(quán)利和義務(wù)
第十三條委托方的權(quán)利和義務(wù)。
委托方的權(quán)利:
(一)檢驗承攬方的《測繪資格證書》;
(二)對委托的項目提出符合國家有關(guān)規(guī)定的技術(shù)、質(zhì)量、價格、工期等要求;
(三)明確規(guī)定承攬方完成的成果的驗收方式;
(四)對由于承攬方未履行合同造成的經(jīng)濟損失,提出賠償要求;
(五)按合同約定享有測繪成果的所有權(quán)或使用權(quán)。
委托方的義務(wù):
(一)遵守有關(guān)法律、法規(guī),履行合同;
(二)向承攬方提供與項目有關(guān)的可靠的基礎(chǔ)資料,并為承攬方提供必要的工作條件;
(三)向測繪項目所在省、自治區(qū)、直轄市測繪主管部門匯交測繪成果目錄或副本;
(四)執(zhí)行國家規(guī)定的測繪收費標(biāo)準(zhǔn)。
第十四條承攬方的權(quán)利和義務(wù)。
承攬方的權(quán)利:
(一)公平參與市場場競爭;
(二)獲得所承攬的測繪項目應(yīng)得的價款;
(三)按合同約定享有測繪成果的所有權(quán)或使用權(quán);
(四)拒絕委托方提出的違反國家規(guī)定的不正當(dāng)要求;
(五)對由于委托方未履行合同而造成的經(jīng)濟損失提出賠償要求。
承攬方的義務(wù):
(一)遵守有關(guān)的法律、法規(guī),全面履行合同,遵守職業(yè)道德;
(二)保證成果質(zhì)量合格,按合同約定向委托方提交成果資料;
(三)根據(jù)各省、自治區(qū)、直轄市人民政府對測繪任務(wù)登記的管理規(guī)定,向測繪主管部門進(jìn)行測繪任務(wù)登記;
(四)按合同約定,不向第三方提供受委托完成的測繪成果。
第十五條進(jìn)行測繪市場活動時,當(dāng)事人不得對他人的測繪成果非法復(fù)制、轉(zhuǎn)借,不得侵犯他人測繪成果的所有權(quán)和著作權(quán)。
第四章測繪項目的招投標(biāo)及承發(fā)包管理
第十六條進(jìn)入測繪市場的測繪項目,金額超過五十萬元的及其他須實行公開招標(biāo)的測繪項目,應(yīng)當(dāng)通過招標(biāo)方式確定承攬方。
測繪主管部門和工商行政管理部門負(fù)責(zé)測繪項目招、投標(biāo)的監(jiān)督管理。
第十七條測繪項目進(jìn)行招標(biāo)時,須組織評標(biāo)委員會,評標(biāo)委員會由招標(biāo)單位與當(dāng)?shù)販y繪主管部門和工商行政管理部門組成。
重大測繪項目的評標(biāo)委員會由省級以上測繪主管部門和工商行政管理部門及有關(guān)專家組成。
第十八條招標(biāo)單位須制定規(guī)范的招標(biāo)文件,為投標(biāo)單位提供有關(guān)資料。投標(biāo)單位須按招標(biāo)文件的要求填寫標(biāo)書。
第十九條投標(biāo)單位應(yīng)以其實力參與競爭,禁止投標(biāo)單位之間或招投標(biāo)單位之間惡意串通,損害國家或者第三方利益。
第二十條評標(biāo)工作應(yīng)實行公正、公開的原則,當(dāng)眾開標(biāo)、議標(biāo)、確定中標(biāo)單位。
第二十一條測繪項目的承包方必須以自己的設(shè)備、技術(shù)和勞力完成所承攬項目的主要部分。測繪項目的承包方,可以向其他具有測繪資格的單位分包,但分包量不得大于該項目總承包量的百分之四十。分包出的任務(wù)由總承包方向發(fā)包方負(fù)完全責(zé)任。
第二十二條測繪項目的招投標(biāo)及承發(fā)包,必須遵守國家的有關(guān)法律法規(guī),禁止行賄、受賄、索賄、賬外暗中“回扣”等違法行為。
第五章合同管理
第二十三條測繪項目當(dāng)事人應(yīng)當(dāng)按照《中華人民共和國經(jīng)濟合同法》的有關(guān)規(guī)定,簽訂書面合同,使用統(tǒng)一的測繪合同文本。測繪合同示范文本由國家工商行政管理局和國家測繪局共同制定。
第二十四條當(dāng)事人簽訂測繪合同的正本份數(shù),由雙方根據(jù)需要確定并具有同等效力,自雙方簽字蓋章后由雙方分別保存。
第二十五條在測繪會同中應(yīng)明確規(guī)定合同標(biāo)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。合同工期按照國家測繪局制定的《測繪生產(chǎn)統(tǒng)一定額》計算。合同價款按照國家測繪局頒發(fā)的現(xiàn)行《測繪收費標(biāo)準(zhǔn)》或國家物價主管部門批準(zhǔn)的測繪收費標(biāo)準(zhǔn)計算。
第二十六條當(dāng)事人雙方應(yīng)當(dāng)全面履行測繪合同。測繪合同發(fā)生糾紛時,當(dāng)事人雙方應(yīng)當(dāng)依照《中華人民共和國經(jīng)濟合同法》的規(guī)定解決。
第二十七條當(dāng)事人雙方應(yīng)當(dāng)及時結(jié)算價款,不得拖欠。
第六章質(zhì)量與價格管理
第二十八條進(jìn)入測繪市場的測繪項目,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格執(zhí)行國家統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(包括國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)),確保測繪產(chǎn)品質(zhì)量。
國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中未作規(guī)定的,雙方可在合同中約定并按合同約定的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
測繪成果質(zhì)量不合格的,不得交付使用。
第二十九條各級人民政府技術(shù)監(jiān)督行政主管部門批準(zhǔn)的測繪產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗機構(gòu),是對測繪產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督檢驗的指定單位,測繪單位應(yīng)當(dāng)按規(guī)定如實向其提供抽查樣品,測繪項目委托單位也可以委托其進(jìn)行產(chǎn)品檢驗。
第三十條對已交付使用的測繪成果,因不符合合同規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)質(zhì)量不合格并造成損失的,由測繪單位負(fù)責(zé)。
對于重大質(zhì)量責(zé)任事故,測繪單位須向測繪主管部門及時報告。測繪主管部門按國家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行調(diào)查處理。
第三十一條測繪項目承攬和測繪成果交易收費標(biāo)準(zhǔn)為國家測繪局頒布的《測繪收費標(biāo)準(zhǔn)》。除國家定價的測繪產(chǎn)品以外,其他測繪產(chǎn)品價格實行市場價格。
第三十二條對已列入測繪收費標(biāo)準(zhǔn)》的測繪產(chǎn)品計費不得低于《測繪收費標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的百分之八十五。第七章法律責(zé)任
第三十三條未領(lǐng)取《測繪資格證書》進(jìn)行測繪或者超經(jīng)營范圍進(jìn)行測繪的或者通過偽造、涂改、借用、租用《測繪資格證書》的手段非法經(jīng)營測繪業(yè)務(wù)的,由市(地)級以上測繪主管部門會同工商行政主管部門視其情節(jié)給予通報批評、責(zé)令停止測繪、沒收違法所得的處罰,可以并處違法所得百分之五十到百分之百的罰款。
第三十四條未按規(guī)定進(jìn)行測繪任務(wù)登記,未匯交測繪成果目錄或副本的,由市(地)級以上測繪主管部門通報批評、責(zé)令停止測繪;情節(jié)嚴(yán)重的,由省級以上測繪主管部門吊銷其《測繪資格證書》。
第三十五條測繪成果不合格給用戶造成損失的,測繪單位應(yīng)當(dāng)承擔(dān)賠償責(zé)任,同時,由市(地)級以上測繪主管部門給予通報批評;情節(jié)嚴(yán)重的,由省級以上測繪主管部門吊銷其《測繪資格證書》。工商行政管理部門依照企業(yè)登記有關(guān)規(guī)定予以處罰。
第三十六條非法復(fù)制、轉(zhuǎn)讓或者轉(zhuǎn)借測繪成果的,由測繪主管部門給予通報批評,可以并處不低于違法所得的罰款。
侵犯測繪成果著作權(quán)的,由著作權(quán)行政主管部門按有關(guān)法律、法規(guī)的規(guī)定處罰。
第三十七條測繪項目承包者的分包量大于總包量百分之四十的,或向沒有相應(yīng)測繪資格的單位、個人分包或轉(zhuǎn)包的,由市(地)級以上測繪主管部門責(zé)令其停止測繪;情節(jié)嚴(yán)重的,由省級以上測繪主管部門吊銷其《測繪資格證書》。工商行政管理部門依照有關(guān)法律、法規(guī)予以處罰。
隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)急劇增加,如何能夠從海量的遙感影像數(shù)據(jù)中獲取到用戶感興趣的信息成為了當(dāng)前的主要研究目標(biāo)。對于大數(shù)據(jù)量遙感影像數(shù)據(jù)的快速瀏覽問題,本文提出基于IDL實現(xiàn)分塊讀取數(shù)據(jù),構(gòu)建影像金字塔結(jié)構(gòu),存儲到GeoTiff格式影像文件中。利用IDL函數(shù)獲取當(dāng)前窗體范圍的影像分塊信息,實現(xiàn)快速加載顯示影像數(shù)據(jù)。
【關(guān)鍵詞】ENVI/IDL 影像金字塔 數(shù)據(jù)分塊 快速瀏覽
1 引言
隨著“高分一號”高分辨率對地觀測系統(tǒng)遙感衛(wèi)星的升空,搭載的高分辨率多光譜相機用于采集高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)。它能夠提供大區(qū)域范圍的海量的、動態(tài)的基礎(chǔ)地理空間信息數(shù)據(jù),成為數(shù)字城市數(shù)據(jù)采集與更新的主要來源之一。目前,ENVI、Erdas等幾個主要的遙感軟件能夠?qū)Ω叻直媛蔬b感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取,但花費的時間較長,無法滿足能夠快速瀏覽影像的現(xiàn)實工作需求。因此尋找一種能夠快速讀取和顯示高分辨率遙感影像的方法,成為高分辨率遙感影像應(yīng)用面臨的首要問題。
對于遙感影像數(shù)據(jù)的存儲格式、讀寫和顯示處理操作,已有學(xué)者進(jìn)行了多方面的論述。劉修國等分析了GeoTiff文件格式的基本結(jié)構(gòu),并探討了GeoTag標(biāo)識域具體含義和影像存儲組織的方法;卜坤等討論了對于大數(shù)據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)采用分塊處理,減少對內(nèi)存的需求;查東平等研究了利用GDAL處理Tiff格式文件,實現(xiàn)快速讀取和顯示遙感影像的方法;王淼等討論了IDL實現(xiàn)遙感影像漫游縮放技術(shù)的可行性。
本文針對直接讀取海量影像數(shù)據(jù)容易造成內(nèi)存不足、整幅影像加載顯示緩慢等問題,在分析GeoTiff文件格式的基礎(chǔ)之上,結(jié)合構(gòu)建影像瓦片金字塔,研究了基于ENVI/IDL開發(fā)語言實現(xiàn)分層分塊讀取影像數(shù)據(jù),多分辨率快速顯示影像的方法。
2 技術(shù)路線
本文高分辨率遙感影像快速瀏覽功能設(shè)計的基本思想是利用構(gòu)建瓦片金字塔、GeoTiff影像存儲文件等關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)遙感影像數(shù)據(jù)的分層分塊存儲,記錄遙感影像的地理空間信息和影像分塊的圖像特性?;贗DL/ENVI開發(fā)語言,構(gòu)建具有圖像視窗創(chuàng)建、影像分層分塊存儲、重采樣提取分塊影像數(shù)據(jù)、加載顯示影像圖像的影像快速瀏覽技術(shù)。總體技術(shù)路線如圖1所示。
3 關(guān)鍵技術(shù)
3.1 影像金字塔模型
遙感影像處理軟件顯示圖像的一般做法是把影像數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)存中,通過讀取內(nèi)存中遙感影像相關(guān)數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。在圖像數(shù)據(jù)量比較小的情況下,可以快速顯示遙感影像。對于高分辨率遙感影像來說,由于影像數(shù)據(jù)量是巨大的,有限的內(nèi)存空間無法讀取全部的影像數(shù)據(jù)。高分辨率影像數(shù)據(jù)的讀取顯示是采用構(gòu)建影像金字塔結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。
影像金字塔是以原始影像為基礎(chǔ)通過重采樣技術(shù)生成不同比例尺的各層的影像數(shù)據(jù),并且各層劃分為多個尺寸大小相同的圖像塊。原始影像數(shù)據(jù)作為金字塔的底層,分辨率最高,數(shù)據(jù)量最大。隨著金字塔層數(shù)的增加,影像分辨率降低,數(shù)據(jù)量減少,表示的范圍不變,如圖2。
3.2 影像分塊技術(shù)
讀取的影像數(shù)據(jù)太大,超過內(nèi)存的大小的時候,IDL會顯示無法分配內(nèi)存的錯誤,尤其是處理高分辨率的海量影像數(shù)據(jù)的時候,對內(nèi)存的需求就更大了。圖像分塊技術(shù),是將圖像按照一定的矩形大小,把圖像分成幾塊,然后分塊進(jìn)行處理。使用圖像分塊技術(shù),可以在計算過程中有效減少對內(nèi)存的需求,從而實現(xiàn)快速讀取圖像數(shù)據(jù)。
影像分塊的大小通常采用2的冪次方,影像塊太大或太小都會影響系統(tǒng)的有效性能。因此,根據(jù)遙感影像數(shù)據(jù)情況,選擇數(shù)據(jù)塊大小是影像數(shù)據(jù)存儲管理必須考慮的因素。目前,常采用的數(shù)據(jù)塊大小為256*256像素,這樣可以減少硬盤磁頭定位時間。
3.3 GeoTiff格式圖像文件
GeoTiff圖像文件是一個Tiff6.0文件,繼承了Tiff6.0規(guī)范中的文件結(jié)構(gòu),將GeoTiff信息編碼在一些未使用的TIFF保留標(biāo)簽中[8]。Tiff圖像文件的結(jié)構(gòu)包括文件頭(Image File Header,IFH)、圖像文件目錄(Image File Directory,IFD)和圖像數(shù)據(jù)區(qū)。每個文件只能有一個文件頭,但允許有多個文件目錄和多個圖像數(shù)據(jù)區(qū)。GeoTiff文件利用6個“地理標(biāo)簽”(GeoTag)保存圖像的地理信息,如圖3。
3.4 IDL語言
美國ITT VIS(ITT Visual Information System)公司推出了第四代可視化交互數(shù)據(jù)語言IDL(Interactive Data Language)是新一代交互式、跨平臺,面向?qū)ο蟮膽?yīng)用程序開發(fā)語言,具有較強的數(shù)據(jù)分析和可視化功能。IDL將內(nèi)存的柵格數(shù)據(jù)均視為二維數(shù)組,IDL對數(shù)組計算進(jìn)行了優(yōu)化,將數(shù)組作為整體進(jìn)行操作,其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于對數(shù)組元素的循環(huán)操作。
IDL提供了內(nèi)置的處理圖像數(shù)組的類和函數(shù),簡化了影像處理流程,降低了開發(fā)難度。類IDLgrWindow用于創(chuàng)建顯示窗口,類IDLgrView用于創(chuàng)建顯示視圖對象,類IDLgrModel創(chuàng)建顯示模式對象,類IDLgrImage創(chuàng)建圖像對象。TV或TVSCL命令用于顯示圖像,WINDOW命令創(chuàng)建顯示窗口。
4 技術(shù)實現(xiàn)
為了實現(xiàn)大數(shù)據(jù)遙感影像的讀取和顯示功能,按照以下五個步驟完成:
(1)讀取原始影像的元數(shù)據(jù),包括左上角坐標(biāo)值,影像寬度和高度,影像波段數(shù),像素類型等參數(shù)。這個步驟得到影像基本信息,為后面的分塊存儲影像數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。
(2)對原始影像進(jìn)行分塊處理,并按照GeoTiff格式定義保存。根據(jù)步驟(1)中的影像信息,確定影像分塊的行數(shù)和列數(shù),創(chuàng)建GeoTiff文件結(jié)構(gòu)數(shù)組。
(3) 根據(jù)GeoTiff文件結(jié)構(gòu)數(shù)組,創(chuàng)建GeoTiff文件結(jié)構(gòu),并在GeoTiff文件中填充圖像文件目錄IFD和圖像數(shù)據(jù)內(nèi)容。
(4)動態(tài)創(chuàng)建金字塔文件。根據(jù)分辨率的不同,設(shè)置數(shù)據(jù)分塊大小參數(shù)不同。依據(jù)數(shù)據(jù)分塊大小,從原始影像數(shù)據(jù)文件中讀取分塊數(shù)據(jù),寫入目標(biāo)金字塔文件中。
(5)根據(jù)當(dāng)前窗體視圖范圍,從金字塔文件中讀取數(shù)據(jù),并顯示到窗體中。
5 結(jié)語
由于海量高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的獲取周期的縮短,構(gòu)建合理的遙感影像文件存儲結(jié)構(gòu)以及尋找快速調(diào)度顯示清晰遙感影像的方法有著明顯的意義。本文基于IDL對高分辨率影像構(gòu)建影像金字塔和創(chuàng)建GeoTiff格式圖像文件,實現(xiàn)了通過分塊讀取影像以快速顯示影像數(shù)據(jù)的功能。
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作者簡介
徐超(1982-),男,遼寧省鞍山市人,碩士學(xué)位?,F(xiàn)為浙江省測繪大隊工程師。從事遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)工作。
關(guān)鍵詞:RTK 三維 水深測量 精密 單波束 誤差
水深測量是測繪活動中一項常見而重要的內(nèi)容,在海圖測繪、江河湖泊及水庫調(diào)查、涉水項目工程設(shè)計、涉水建筑物安全維護(hù)、航道監(jiān)測、水道沖淤研究等方面均需要進(jìn)行不同比例尺的水下地形圖的測繪。
水深測量的目的是獲取水底不同位置相對于某一穩(wěn)定的高程(深度)基準(zhǔn)面的高程(水深),測深和定位是水深測量兩項最主要的內(nèi)容。由于在絕大部分情況下水深測量都是動態(tài)條件下的測量,測量載體的姿態(tài)和水深基準(zhǔn)面的確定在大多數(shù)情況下已成為影響著水深測量精度的主要因素。因此確定水深測量時測量載體的姿態(tài)變化和測量瞬間的測量基準(zhǔn)面的位置成為提高水深測量的關(guān)鍵。
最新的《水運工程測量規(guī)范》(JTS131-2012)已規(guī)定可以采用“RTK三維水深測量”方法進(jìn)行精密水深測量,并規(guī)定了指導(dǎo)性的作業(yè)方式和數(shù)據(jù)處理方法。其定義為:“RTK三維水深測量是利用GPS RTK 提供的瞬時高精度三維解,通過時延改正、姿態(tài)改正,最終為回聲測深系統(tǒng)換能器提供準(zhǔn)確的三維基準(zhǔn),進(jìn)而根據(jù)回聲測深結(jié)果,得到水底點的三維坐標(biāo)?!钡珜畏N條件下必須采用姿態(tài)傳感器,規(guī)范里并無明確的規(guī)定。
為此需要分析不同條件下的水深測量誤差,確定需要采用姿態(tài)傳感器設(shè)備的條件。
水深測量誤差分析
正如前面分析所言,水深測量的誤差來源眾多,包括定位的誤差、測深儀自身的測距誤差,測量介質(zhì)引起的聲速效應(yīng)誤差、測量載體姿態(tài)引起的測量誤差等。其中定位誤差目前已可忽略,測深儀自身的測距誤差也遠(yuǎn)小于其它因素的影響。這里可以認(rèn)為對測量深度的主要因素包括傳播介質(zhì)、測量載體等相關(guān)效應(yīng),有聲速、姿態(tài)和船只靜、動吃水的影響。具體分析如下。
1、聲速效應(yīng)對測深的影響
聲速效應(yīng)的影響直接影響到回聲測深儀測量的深度部分,根據(jù)回聲測深原理,深度等于介質(zhì)中聲波傳輸速度與傳播時間一半的乘積,而聲波在水體中的傳播速度并非是一個固定值,它和測時環(huán)境相關(guān),同水體的溫度、鹽度、密度以及聲波頻率相關(guān),可以根據(jù)測區(qū)水域的溫度和鹽度進(jìn)行改正,通常公式計算某溫度、鹽度下的聲速。
由于水體中(特別是海區(qū))的水溫和鹽度在垂直方向上存在梯度分布,引起聲速在垂直方向上存在梯度分布,而且位置不同,聲速梯度分布也不盡相同。在測量的時候,不同的測點需采用該測點測量時聲速傳播路徑上的平均聲速(可采用聲速剖面儀測定),采用后處理的方法進(jìn)行聲速改正,
理論上:平均聲速Cm應(yīng)為聲波傳播全路徑上的瞬時聲速平均值,若采用水深參數(shù)h表達(dá)應(yīng)為:
■(1),(1)中:D為從換能器到水底的深度。
由于不可能知道聲速傳播路徑上每一處的聲速,故在實際計算中采用式(2)進(jìn)行抽樣離散的計算:
■(2),式(2)中,n為聲波路徑上的抽樣數(shù),也就是分層數(shù);di為各水層的厚度,Ci為各水層的聲速值,n值越大,即抽樣數(shù)越多,結(jié)果越準(zhǔn)確。
上式(2)可稱為計算平均聲速的精確公式。
實際上在水深測量的時候,我們都將一個固定的設(shè)計聲速C0(一般取1500m/s或者某一位置的表層聲速)輸入測深儀,此時測得的每一個位置的水深實際上是一個近似水深,需要在后處理時進(jìn)行聲速改正。聲速改正值dh=h(Cm-C0)/ C0 。 (3)
從上式(3)可知,測深值的聲速改正值與觀測深度成正比,水深越大,聲速改正值越大,還與聲速差成正比。改正值數(shù)值的大小見下表1所示:
表1 聲速改正值數(shù)值表
2、測船姿態(tài)變化產(chǎn)生的測深誤差
姿態(tài)影響是指載體受到風(fēng)、浪、流的作用而導(dǎo)致的測量不準(zhǔn),無論是橫搖、縱搖、艏搖和傾斜,其作用機理都是導(dǎo)致測深儀中心波束傾斜而產(chǎn)生復(fù)雜的誤差變化,它是一個即影響平面定位又影響深度測量的復(fù)雜過程。
2.1 測船橫搖產(chǎn)生的測深誤差
理論上,波浪對測深的影響是通過對船姿態(tài)的改變來產(chǎn)生作用的,因此,波浪對測深的影響可分為測船縱搖,橫搖、升沉等對測深的影響幾個方面。
設(shè)α為測船橫搖角,左舷下傾時取正值,θ為換能器半波束角,s為記錄深度,d為真實深度。很明顯,如果│α│≤θ,α角造成的測深信號的偏移仍在波束角范圍之內(nèi),所測得的深度可以認(rèn)為是沒有附加誤差的,則發(fā)射的測深信號偏離了垂直方向而產(chǎn)生了附加誤差。
一般情況下,測深線是沿水底地形變化梯度方向布設(shè)的,所以沿測深線垂直方向(即測船的橫搖方向)可以認(rèn)為是平面,此時產(chǎn)生的附加深度誤差Δdroll可以估計為:
Δdroll = H'-H =s[cos(α-θ)-1] (4)
從上式(4)可以看出,由橫搖α產(chǎn)生的附加深度誤差Δdroll與測量水深值H成正比。
以波束角7°為例,在不同的水深H和橫搖角度α的條件下,產(chǎn)生的橫搖誤差Δdroll見下表2所示:
表2 不同的水深H和橫搖角度α的條件下橫搖誤差Δdroll
在進(jìn)行水深測量時,若同時測定了橫搖α角,真實的深度為:
H'= H cos(α-θ) (5)
可是若通過(5)式的該算,就產(chǎn)生了另外一個問題,改正后的水深H'是測深儀換能器的中心的垂線上,因為橫搖α角的存在,引起了定位中心與測深中心不在一個水平面上,這是就產(chǎn)生了定位的誤差,其偏離數(shù)值的大小與定位天線與測深中心的距離成正比。在建立了嚴(yán)密的船體坐標(biāo)系并實時測量了船體姿態(tài)的條件下,能對定位中心作出正確的改算。
2.2 測船縱搖產(chǎn)生的測深誤差
測船縱搖產(chǎn)生的測深誤差比較復(fù)雜,若海底是平臺的,則產(chǎn)生的誤差與橫搖產(chǎn)生的誤差類似,可按照(5)式進(jìn)行深度改正。顯然,縱搖不產(chǎn)生偏離測深線的位移,但使水深點在測線上前后擺動。如過不進(jìn)行改正,即使水底是光滑的平面,但記錄的圖像可能不是一個平面。不過在淺水區(qū),假定H≤50, θ=3.5°,當(dāng)縱搖角β≤6°時,引起的水深誤差≤5cm,可以不予考慮。
2.3 測船升沉對測深值的影響
測量的時候,換能器固定安裝在船體的下方,與測船形成剛體連接,因此,測船的升沉的變化值就直接反映在水深值里。
測船升沉對測深值的影響的大小和測深儀換能器與測船的測船的相對關(guān)系有關(guān)。通過理論分析,當(dāng)測深儀換能器與測船的重心重合是,測船姿態(tài)和升沉的變化對測深值的影響最小,而且有利于通過HEAVE傳感器或者其他方式對其作出改正。
目前,對升沉的改正一般有以下兩種方式:①HEAVE傳感器法:通過高精度的涌浪傳感器(其原理一般為加速速計)直接測定船體的升沉,當(dāng)傳感器與測深儀換能器位置一致時,傳感器測得的數(shù)值即為水深值的改正值;②RTK高程分量法:即利用高精度的GPS高程測量分量進(jìn)行升沉改正。
3、換能器動態(tài)吃水對測深值的影響
動態(tài)吃水是一個水中運動載體的一種客觀現(xiàn)象。一般地,動態(tài)吃水采用如下定義:因船只航速變化引起船體沉浮而使換能器吃水產(chǎn)生的動態(tài)變化。
動態(tài)吃水ΔH測定的方法很多,目前規(guī)范上和實際采用的主要有:①水準(zhǔn)儀定點觀測法;②水準(zhǔn)儀固定斷面法;③RTK定位法。
根據(jù)實際工作中的經(jīng)驗,采用合適的測船非常重要,既不能太小,也不能太大,太小了穩(wěn)定性不夠,太大了動態(tài)吃水較大。測量是的船速亦需要控制,不可盲目追求高速。
從另一個角度來說,既然RTK發(fā)能夠準(zhǔn)確地確定換能器的動態(tài)吃水,當(dāng)采用“RTK三維水深測量”方法的時候,可以利用高精度的高程分量來對動態(tài)吃水進(jìn)行準(zhǔn)確的改算。
4、時延改正及其影響
時延反映的是GPS RTK 定位與測深的不同步。為將GPS RTK 三維歸位到換能器,為測深提供瞬時平面和垂直基準(zhǔn),并最終實現(xiàn)波束在水下的歸位計算,就必須消除時延的影響。
若船速為8 節(jié)(約4.111 m/s),導(dǎo)航時延確定誤差為0.2 秒,則導(dǎo)航時延確定誤差統(tǒng)計結(jié)果表明:時延誤差引起的最大平面位置偏差為0.8m。
通過理論研究,時延對平面定位和測深的影響最為顯著,其影響與船速成正比。因此,實際作業(yè)中,一方面應(yīng)根據(jù)實驗精確計算時延;另一方面應(yīng)盡量減小船速,保持測量載體的穩(wěn)定性,將時延確定誤差的影響減小到最小。
無姿態(tài)傳感器條件下的RTK三維水深測量的實施
無姿態(tài)傳感器的“RTK 三維水深測量”構(gòu)成簡單,只是在常規(guī)的水深測量系統(tǒng)別強調(diào)了厘米級的定位和高程測量。由于GPS RTK測量或者是PPK測量獲得高精度的平面定位和高程數(shù)據(jù)已經(jīng)是相當(dāng)成熟的技術(shù),在多年的測量實踐中已得到驗證和應(yīng)用,太多的論文和文獻(xiàn)對這個問題進(jìn)行了闡釋。
無姿態(tài)傳感器的“RTK 三維水深測量”主要包括以下幾個環(huán)節(jié):①測區(qū)控制網(wǎng)測量;②高程轉(zhuǎn)換模型的建立;③高精度聲速剖面的測量;④內(nèi)業(yè)資料處理;⑤精度評估。
筆者在80公里的長江入??诤佣芜M(jìn)行了驗證測量,該河段屬于感潮河段采用常規(guī)的驗潮站進(jìn)行水下地形測量需要耗費大量的人力。而采用“RTK 三維水深測量”將大大地減小工作量。
驗證測量實施過程如下:在測區(qū)兩岸布設(shè)一定密度的E級GPS控制網(wǎng),聯(lián)測控制點的水準(zhǔn)高程,采用幾何曲面模型構(gòu)建了該區(qū)域的高程轉(zhuǎn)換模型。實現(xiàn)了GPS大地高到正常高系統(tǒng)的無縫轉(zhuǎn)換。
在進(jìn)行“RTK 三維水深測量”的同時,根據(jù)規(guī)范的要求。在測區(qū)兩岸布設(shè)了20個驗潮站進(jìn)行潮位控制,以便兩者進(jìn)行對比。通過兩種方法對水下測點高程的計算,對計算出的差異成果按照0.1m的區(qū)間寬度進(jìn)行分析統(tǒng)計。共統(tǒng)計測點測點32153個,差異區(qū)間如下表3所示。
表3 兩種方法計算的測點高程差值統(tǒng)計表
以上實例表明,該項目中采用不需要任何姿態(tài)傳感器的RTK的三維水深測量技術(shù)得到的測量結(jié)果與常規(guī)的潮位控制得到的結(jié)果沒有明顯的差異,其精度和可靠性都得到了很好的驗證。
總結(jié)
從以上從六個引起測深誤差的主要方面進(jìn)行了分析,并定量地分析計算了在不同的測量條件下,這些影響因素對測深帶來的誤差的數(shù)值,同時通過實例進(jìn)行了分析,可以得出很重要的結(jié)論:
在目前的技術(shù)條件下,定位和測深引起的誤差在水深測量誤差中已退居次要地位,聲速改正誤差和測量載體的姿態(tài)誤差等因素已稱為水深測量誤差的主要來源。
輔以姿態(tài)傳感器、羅經(jīng)等外部設(shè)備的“RTK三維水深測量”,能夠精確地改正各項的主要測量誤差。為了簡化操作,且在經(jīng)濟上簡便易行,有必要研究無姿態(tài)傳感器條件下RTK三維水深測量的實施條件。
具備一定的的測量環(huán)境,可以不需要任何姿態(tài)傳感器(包括羅經(jīng)和涌浪傳感器)就可實現(xiàn)基于RTK的三維水深測量技術(shù)的單波束精密測深。
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關(guān)鍵詞:GPS RTK技術(shù)工程測量控制測量 碎步測量變形監(jiān)測
中圖分類號:K826.16 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
RTK 技術(shù)是GPS定位技術(shù)的一個新的里程碑,它不僅具有GPS技術(shù)的所有優(yōu)點,而且可以實時獲得觀測結(jié)果及精度,大大提高了作業(yè)效率并開拓了GPS新的應(yīng)用領(lǐng)域。由于載波相位測量,差分處理技術(shù)、整周未知數(shù)、快速求解技術(shù)以及移動數(shù)據(jù)通信技術(shù)的融合,使RTK在精度、速度、實時性上達(dá)到了完滿的結(jié)合并使得RTK定位技術(shù)大大擴展了它的應(yīng)用范圍。
1RTK的概述
1.1 工作原理
實時動態(tài)差分RTK測量系統(tǒng),是GPS測量技術(shù)與數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成的系統(tǒng)。RTK差分技術(shù)目前有三種方法:坐標(biāo)差分、偽距差分及載波相位差分。
在 基準(zhǔn)站安置一臺 G PS 接收機, 并在基準(zhǔn)站 G PS 接收機上連接發(fā)射電臺, 實時地向流動站發(fā)送觀測信息 和基準(zhǔn)站位置信息。在用戶站 GP S 接收機實時觀測 4 個以上的衛(wèi)星, 同時接收從基準(zhǔn)站電臺發(fā)送來的 基準(zhǔn)站信息, 并實時對數(shù)據(jù)進(jìn)行差分處理, 解算整周未知數(shù)和用戶站的位置數(shù)據(jù)以及其精度。
1.2 基本配置,GPS RT K 系統(tǒng)的組成主要包括: 2臺(或多臺) G PS 接收機, 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備, 相關(guān)處理軟件。GPS 接收機目前主要是用雙頻機, 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備目前形式較多, 主要是無線電臺的形式, 在城市車載系統(tǒng)中也提出用目前分布較廣的G SM信號作為數(shù)據(jù)傳輸載體, 電臺發(fā)射信號半徑的大小將直接影響 R T K 的作業(yè)范圍大小。
2RTK在測量工作中的應(yīng)用
2.1RTK用于工程放樣測量
一般作業(yè)方法是:首先確定控制點及其坐標(biāo)系、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)的求解方法。把放樣點的坐標(biāo)成批存入掌上電腦RTK手薄中。選擇地勢高、無干擾、寬闊的已知點架設(shè)基準(zhǔn)站,設(shè)置好基準(zhǔn)站,使接收機至少收到5顆以上衛(wèi)星,數(shù)據(jù)鏈發(fā)射正常;測量人員設(shè)置好流動站,在快速初始化完成后可以開始作業(yè)。從RTK手薄中提取要放樣的點,手薄電腦中立即顯示當(dāng)前測量點與待放點縱橫坐標(biāo)差DX、DY、S以及方位,并以圖形方式顯現(xiàn)出來,同時顯示測量的點位精度水平,當(dāng)精度水平達(dá)到期望值可結(jié)束該點的放樣,操作起來比較直觀、方便。采用RTK放樣,單人即可作業(yè),同時作業(yè)時,不必布設(shè)常規(guī)的導(dǎo)線,節(jié)省了大量的人力。
2.2RTK用于控制測量
城市 I、Ⅱ、Ⅲ級控制導(dǎo)線大多位于地面, 隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展,這些控制基礎(chǔ)點線被嚴(yán)重破壞,嚴(yán)重影響了工程測量的進(jìn)度。而一般的工程控制網(wǎng)覆蓋因其面積小、點位密度大,常規(guī)的諸如導(dǎo)線測量、邊角網(wǎng)等控制測量方法要求點間通視, 且多數(shù)需要分段施測,以避免積累過大的誤差,費工費時,且精度不均勻。采用 GPSRTK 測量技術(shù),可以保證達(dá)到毫米級精度,且操作比傳統(tǒng)測試方法簡單方便。GPSRTK測量技術(shù)只需在測區(qū)內(nèi)或測區(qū)附近的高級控制點架設(shè)控制基準(zhǔn)站,而通過流動站直接測量各控制點的平面坐標(biāo)和高程,相對較難設(shè)基站的控制點,通過采用手簿提供的交會法等間接的方法測量而加以解決,因而大大提高了作業(yè)效率。
2.3 在碎步測量中的應(yīng)用
用 RT K 進(jìn)行地形測圖碎部測量可以不進(jìn)行圖根控制而直接根據(jù)分布在測區(qū)的一些基準(zhǔn)點進(jìn)行各碎部點的測量。安置好基準(zhǔn)站并輸入必要已知數(shù)據(jù)( 基準(zhǔn)點坐標(biāo)、參考點坐標(biāo)等) 后即可進(jìn)行碎部測量。RT K 碎部測量與傳統(tǒng)全站儀測量的人員配備不同, 傳統(tǒng)全站儀測量一個作業(yè)組至少 3 人, RT K測量只需一人在碎部點上停留觀測 2~3 s, 另一人看守基準(zhǔn)站即可。傳統(tǒng)全站儀測 1∶1 000 地形圖時一 天能測量約 800點( 困難地區(qū)只有其一半) , 而用RT K一天能測1200點以上, 大大提高了測量效率。同時R T K測量可以全天候進(jìn)行, 并且可以多個流動站同時進(jìn)行碎部測量, 效率可以成倍提高, 而傳統(tǒng)全站儀測量雖然一組可以多人跑鏡但只能一人操作儀器, 因而其速度提高是有限的。RTK測量則不受基準(zhǔn)站和流動站之間的地物影響, 設(shè)一基準(zhǔn)站后可在半徑10 km內(nèi)采集任意碎部點( 在能觀測到4顆以上GP S衛(wèi)星的前提下) 。
2.4建筑物變形監(jiān)測
變形監(jiān)測主要是監(jiān)測大橋、水庫大壩、高層大樓等建筑物、構(gòu)筑物的地基沉降、位移以及整體的傾斜等狀況。監(jiān)測工作的特點是被監(jiān)測體的幾何尺寸巨大,監(jiān)測環(huán)境復(fù)雜,監(jiān)測技術(shù)要求高。GPS技術(shù)在該領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。比如為了監(jiān)測大壩或邊坡的形變,可在遠(yuǎn)離大壩或邊坡的適當(dāng)位置,選擇若干基準(zhǔn)點,同時在形變區(qū)選擇若干監(jiān)測點。在基準(zhǔn)點和監(jiān)測點上分別安置GPS接收機,進(jìn)行連續(xù)自動觀測,并采用適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)傳輸技術(shù),實時地將監(jiān)測數(shù)據(jù)自動地傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心,進(jìn)行分析、處理和顯示。
2.5RTK用于水下地形測量
以往水深測量多用經(jīng)緯儀交會法或全站儀定位, 受氣象因素影響大, 精度難以保證, 也很難控制測船行使在測深斷面上, 而且手工成圖時間長。如今, 當(dāng)使用了DGPS 或 RTK定位技術(shù), 配合專門的水下地形測量軟件, 如HYPACK海洋測繪軟件,水下地形測量已走上了自動化測量的軌道。從水深斷面的布設(shè)、水深點采集及最后成圖等,都可在計算機上完成 , 即使遇到海上多霧天氣也不會受影響, 大大縮短了測量時間,并且做到測深定標(biāo)與定位的時間完全同步。GPS天線與測深儀換能器可裝在同一位置, 做到測深點與定位位置完全重合, 從而提高測深質(zhì)量。以往一個水深測量組需要10人
左右, 現(xiàn)在只要4~5個人就能完成?;鶞?zhǔn)臺的數(shù)據(jù)鏈在海上傳播可達(dá)15 km。作業(yè)時 不緊張,降低 勞動強度, 提高工作效率。動態(tài)RTK技術(shù)用于水深測量, 如果增加換能器姿態(tài)修正, 則可實施高精度 無驗潮水下地形測量成圖, 其精度完全滿足任意比 例尺的測圖,徹底改變了傳統(tǒng)的作業(yè)方式。
RTK的使用注意事項。
1)基準(zhǔn)站要具有一定的高度,且要遠(yuǎn)離各種干擾源。
2)電臺的設(shè)置一定要符合標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。
3)儀器出廠時,天線長度是按最小頻率要求設(shè)置的,當(dāng)發(fā)射頻率增大時,要相應(yīng)調(diào)整天線的長度。在更改電臺頻率時,必要時調(diào)整發(fā)射天線長度。檢查基準(zhǔn)站信號發(fā)射天線與發(fā)射頻率的匹配性。
4)正確調(diào)整解頻器的配置。調(diào)整解頻器高效保真地發(fā)射、接受定位信號,以形成基準(zhǔn)站與流動站之間的安全信號通道。
4結(jié)束語
GPS實時動態(tài)差分RTK技術(shù)是近年來出現(xiàn)的測量高新技術(shù),實踐證明其應(yīng)用能大大提高作業(yè)效率、降低勞動強度,并且測量成果質(zhì)量可靠,給測繪工作帶來巨大的革新。隨著儀器、軟件的不斷改進(jìn)推出,RTK技術(shù)將有更廣的應(yīng)用空間。
參考文獻(xiàn)
[1]周忠謨,易杰軍,周琪。GPS測量原理及應(yīng)用北京測繪出版社,1997
【關(guān)鍵詞】工程測量;新型測量儀器;技術(shù)手段;應(yīng)用
【 abstract 】 as electronic the development of science and technology, optoelectronic devices (such as electronic tachometer, ranger, GPS receiver) gradually used in surveying and mapping industry, the emergence of new instruments to the traditional surveying and mapping method brought a great change. Will the advanced surveying and mapping methods and apparatus into engineering measurement to, not only can make more accurate measurement results, still can achieve some degree of automatic measurement. This paper according to writer's many years working experience in engineering measurement, the measurement instruments and techniques of new means the application in engineering measurement thoroughly discussed.
【 key words 】 engineering measurement; New measuring instruments; Technology; application
中圖分類號:K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:
工程測量作為測繪學(xué)科的一個重要分支,對社會各個行業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)揮著非常重要的作用。它包括各項工程的規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)以及后期運營維護(hù)等各個階段所開展的測量工作,并為各項工程以及城市的規(guī)劃、勘察、設(shè)計等環(huán)節(jié)提供準(zhǔn)確的測量技術(shù)支撐與服務(wù)。隨著測繪學(xué)科的不斷發(fā)展與完善,與之相適應(yīng)的測量儀器與測量技術(shù)也得到了長足的發(fā)展與進(jìn)步,現(xiàn)已逐漸發(fā)展成為一個理論、方法和內(nèi)容不斷完善的新型工程測量體系。為此,筆者就新型測量儀器與技術(shù)手段在工程測量中的應(yīng)用進(jìn)行以下探討。
1全站儀在工程測量中的應(yīng)用
全站型電子速測儀簡稱全站儀,它是一種可以同時進(jìn)行角度與距離等參數(shù)觀測和處理,集測量與放樣等功能于一體,可以對各項參數(shù)、操作指令等進(jìn)行可視化操作的光電測量儀器,它在各個測量行業(yè)都有著廣闊的應(yīng)用前景,并可以將各個系統(tǒng)通過I/0接口與微處理機連接起來,實現(xiàn)其強大的數(shù)據(jù)傳輸、處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。全站儀在工程測量中,可進(jìn)行點位的放樣與測設(shè)、距離的量算、平面角度測量、豎直角度測量、導(dǎo)線測量等多項測量工作,而且該儀器只需一次安置即可在一個點位上實現(xiàn)對于所有可通視范圍內(nèi)的點位、坐標(biāo)的測量,因此具有使用方便、操作簡單、功能齊全的特點。所以,全站儀已被廣泛用于工程測量工作。但全站儀在多次搬站后,會存在測量誤差累積的現(xiàn)象,換站的次數(shù)越多,累積誤差就越大。同時它對于通視條件有著較高的要求,因此在用全站儀開展測量工作時,應(yīng)注重對于這些問題的分析與處理,以使獲得更好的測量精度。
2GPS—RTK技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用
GPS系統(tǒng)主要包括空間部分、地面控制部分以及用戶接收設(shè)備等三大部分。該技術(shù)在早期主要用于軍事戰(zhàn)略部署,如今隨著該項技術(shù)的不斷成熟,已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,如汽車GPS導(dǎo)航、旅游手持GPS接收機等。經(jīng)過多年的不斷發(fā)展,GPS技術(shù)以全天候、高精度、布點靈活和操作方便等特點在海洋測繪、攝影測量、航空測量等測繪領(lǐng)域均獲得了廣泛的應(yīng)用。它的主要工作原理是通過對于星站距離的測量,以后方交會的形式,確定出接收機的具置。在如今的工程測量中,GPS技術(shù)仍然獲得了較為廣泛的應(yīng)用。它主要應(yīng)用于取代傳統(tǒng)的地面測量工作,如工程平面控制網(wǎng)的布設(shè)、高程控制網(wǎng)布設(shè)、地面點位的測量等。特別是在對于工程測量中的變形監(jiān)測工作而言,GPS技術(shù)以實時動態(tài)監(jiān)測、精度高等優(yōu)點,可以對工程構(gòu)筑物的變形信息進(jìn)行實時的掌握。而且隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,GPS的測量精度將會取得進(jìn)一步的提高。
GPS技術(shù)根據(jù)應(yīng)用情況不同,可以分為相對定位、絕對定位、靜態(tài)定位和動態(tài)定位,但是使用這些模式時都需要與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行連接,經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后才能得知定位精度的好壞。而且目前該技術(shù)還沒有實現(xiàn)對于基準(zhǔn)站和用戶觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行可視化動態(tài)檢驗的功能,因而難免在數(shù)據(jù)處理后出現(xiàn)不合格的情況。同時,GPS對于外界環(huán)境要求也較高,使用時應(yīng)盡量避開附屬物密集的區(qū)域。這就要求測量人員在用GPS開展工程測量工作時,應(yīng)盡量選擇空曠的區(qū)域,并且熟練掌握GPS的操作流程,嚴(yán)格按照操作規(guī)范進(jìn)行測量工作的開展。
RTK技術(shù)又稱實時動態(tài)定位技術(shù),是一項以載波相位觀測為基礎(chǔ),它屬于在GPS基礎(chǔ)上所開發(fā)出的一種新型測量技術(shù),可以實現(xiàn)對于GPS信號的實時差分。該系統(tǒng)通過使用兩臺或兩臺以上的GPS接收機,以其中一臺為基準(zhǔn)站,其余的為流動站,實現(xiàn)對于觀測站的實時定位。該技術(shù)其實是與GPS技術(shù)相融合的一項技術(shù),它依據(jù)實時定位結(jié)果和基準(zhǔn)站與流動站測量數(shù)據(jù)結(jié)算結(jié)果的收斂情況,判定解算結(jié)果是否成功。該項技術(shù)具有觀測時間短、受外界環(huán)境影響較小、工作效率高等優(yōu)點。RTK技術(shù)定位精度高,其動態(tài)定位精度可以達(dá)到5mm+1ppm,并且不受距離的影響。只要信號質(zhì)量滿足要求,都可以在有效距離范圍內(nèi)進(jìn)行高精度定位測量,并且其誤差不存在累積現(xiàn)象。在工程測量中,該技術(shù)可用于工程地面點的控制測量、地形測量,從而方便快捷地為工程建設(shè)建立起統(tǒng)一的平面及高程控制網(wǎng),為掌握工程信息提供可靠的測量數(shù)據(jù)。
3遙感技術(shù)(RS)在工程測量中的應(yīng)用
遙感技術(shù)(RS)與RTK技術(shù)相比,是一種較遠(yuǎn)距離的探測技術(shù)。與其他技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用相比,它具有以下優(yōu)勢:①可以實現(xiàn)在較大面積范圍內(nèi)對所有工程測量工作的控制點進(jìn)行同步觀測。②所測數(shù)據(jù)具有很強的時效性、綜合性與可比性,可以滿足工程測量的技術(shù)經(jīng)濟性要求。③可以在較短時間內(nèi)獲取大量測量信息,并且可以實現(xiàn)準(zhǔn)確定位。該項技術(shù)在工程測量的應(yīng)用過程中,能夠為水利大壩等大型工程建筑的選址、線路的確定等進(jìn)行精確的預(yù)測。
4地理信息系統(tǒng)(GIS)在工程測量中的應(yīng)用
隨著地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的不斷發(fā)展與普及,其在工程測量工作中也得到了廣泛的應(yīng)用。該技術(shù)主要包括基于網(wǎng)絡(luò)的信息服務(wù)技術(shù)、多源信息獲取與處理技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘與決策支持技術(shù)、三維建模與表達(dá)技術(shù)等。其應(yīng)用也非常廣泛,為市政規(guī)劃設(shè)計部門、城市交通部門、道路建設(shè)部門等工程建設(shè)部門的測量工作發(fā)揮了非常重要的作用。
53S技術(shù)字工程測量中的應(yīng)用
3S技術(shù)是將上文所提高的GPS、GIS、RS三種技術(shù)集為一體的綜合性技術(shù),通過這三種技術(shù)的有效結(jié)合可以在很大程度上彌補單個技術(shù)所存在的不足,這也必將成為今后工程測量的發(fā)展趨勢。在開展工程測量工作過程中,同時運用這三種技術(shù)可以在提高工作效率的同時,有效擴大作業(yè)面積,并能夠在很大程度上提高測量精度,尤其是對于青藏鐵路、三峽工程這樣的大型工程的測量工作而言,3S技術(shù)所發(fā)揮出的綜合優(yōu)勢更加明顯。
6數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用
數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)是在近幾年來興起的,以計算機、模式識別、影響處理等技術(shù)為基礎(chǔ),利用數(shù)字影像與攝影原理來開展測量工作的新型測量技術(shù)。隨著GPS技術(shù)在攝影測量中的不斷應(yīng)用,現(xiàn)已主要應(yīng)用于地籍測量與大面積地形圖測繪工作,并開始逐步向數(shù)字化與自動化方向發(fā)展。隨著該項技術(shù)的不斷發(fā)展,其必將在工程測量領(lǐng)域獲得非常廣泛的應(yīng)用,并對各項工程建設(shè)提供精確、可靠的測量數(shù)據(jù)。
結(jié)語
隨著測繪技術(shù)的不斷發(fā)展,更多的新技術(shù)、新儀器將會不斷地投入到測量工作中,從而推動測繪學(xué)科的發(fā)展。在進(jìn)行工程測量時,測量人員應(yīng)在加強新技術(shù)、新儀器使用的同時,嚴(yán)格要求自己,提高自身的安全質(zhì)量責(zé)任意識,在嚴(yán)格遵守相關(guān)測量規(guī)范的同時,根據(jù)不同的作業(yè)環(huán)境加強對于測量方法的創(chuàng)新,通過多方面的努力,爭取實現(xiàn)工程測量的智能化、人性化發(fā)展。
參考文獻(xiàn)