測繪自動化技術在地形測量中的應用

中國江西國際經濟技術合作公司 江西南昌 330000

摘要：地形測量在測繪工程中本文闡述了地形測量和測繪技術相關概念及目前地形測量的測繪自動化技術，并探討了測繪技術自動化技術的發展趨勢。

關鍵詞：地形測量；測繪技術；自動化；

1.引言

地形測量學是研究測繪地形圖及與其有關測繪工作的理論、方法的應用技術學科。地形測量是為城市、礦區以及各種工程提供不同比例尺的地形圖，以滿足城鎮規劃、礦山開采設計以及各種經濟建設的需要。地形測繪是研究地球局部表面形狀和大小，并將其測繪成地形圖的理論和技術。通過測定小范圍地表高低起伏

形態和地物（如建筑物、道路、耕地等）的特征點的平面位置和高程，經相應的數據處理、采用一定的測量符號按一定的比例縮繪在圖紙上。從而獲得與相應地面幾何圖形相似的地形圖，為國家經濟建設提供設計與施工的圖紙資料。傳統的測繪包括控制測量、地形測量、施工測量、竣工測量和變形監測5個部分。現代測繪技術自動化技術具有自動化程度高、測圖精度高、圖形屬性信息豐富和圖形編輯方便等優點。

2.自動化技術在地形測量中的應用

測繪自動化是集數據采集、處理、傳輸、顯示于一體。隨著計算機、網絡技術的發展及測量儀器的智能化，測繪技術自動化技術發生了重大變革，3S技術（GPS全球定位系統、GIS地理信息系統、RS遙感）及其集成技術成為測繪技術自動化技術的核心。

（1）GPS技術。GPS（Global Positioning System）稱為全球定位系統，是美國20世紀70年代開始研制的，它歷時20年，于1994年3月全面建成的利用導航衛星進行測時和測距，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統，是一種高精度、全天候、高效率、多功能的測繪工具。

（2）GPS RTK（Real Time Kinematic）技術開始于90年代初，是一種全天候、全方位的新型測量系統，稱載波相位動態實時差分技術，是目前實時、準確地確定待測點的位置的最佳方式，是基于載波相位觀測值基礎上的實時動態定位技術。GPS RTK具有定位精度高且精度分布均勻，速度快、效率高，觀測時間短，方便靈活，測程不受限制，不受通視條件影響等優點。攝影測量與遙感數據的計算機處理更趨向自動化和智能化。從影像數據中自動提取地物目標，解決它的屬性和語義（What）是攝影測量與遙感的另一大任務。在已取得影像匹配成果的基礎上，影像目標的自動識別技術主要集中在影像融合技術，基于統計和基于結構的目標識別與分類，處理的對象既包括高分辨率影像，也更加注重高光譜影像。隨著遙感數據量的增大，數據融合和信息融合技術逐漸成熟。壓縮倍率高、速度快的影像數據壓縮方法也已商業化。我國學者在這些方面取得了不少可喜的成果。

（3）多時相影像數據自動發現技術。利用遙感影像自動進行變化監測（What change）關系到我國的經濟建設和國防建設。過去人工方法投入大，周期長。隨著各類空間數據庫的建立和大量新的影像數據源的出現，實時自動化監測已成為研究的一個熱點。自動變化監測研究包括利用新舊影像（DOM）的對比、新影像與舊數字地圖（DLS）的對比來自動發現變化和更新數據庫。目前的變化監測是先將新影像與舊影像（或數字地圖）進行配準，然后再提取變化目標，這在精度、速度與自動化處理方面都有不足之處。筆者提出了把配準與變化監測同步的整體處理。最理想的方法是將影像目標三維重建與變化監測一起進行，實現三維變化監測和自動更新。進一步的發展則是利用智能傳感器，將數據處理在軌完成，發送回來的直接為信息，而不一定為影像數據。

（4）RS技術。遙感RS（Remote Sensing）起源于20世紀60年代，不直接接觸被研究的目標，感測目標的特征信息（一般是電磁波的反射、輻射和發射輻射），經過傳輸、處理，從中提取人們感興趣的信息。遙感包括攝影、陸地、衛星、航空、航天攝影測量等技術。遙感技術依其波譜性質，可分為電磁波遙感技術、聲學遙感技術、物理場遙感技術。遙感信息技術已從可見光發展到紅外、微波，從單波段發展到多波段、多角度、多時相、多極化，從空間維擴展到時空維，從靜態分析發展到動態監測。RS為GIS提供信息源，GIS為RS提供空間數據管理和分析的技術手段（圖像處理），GPS作為GIS有力的補測、補繪手段，實現了GIS原始地圖數據的實時更新。3S的綜合應用是一種充分利用各自的技術特點，快速準確而又經濟地為人們提供所需的有關信息的新技術，三者的緊密結合，為地形測量提供了精確的圖形和數據。

3.自動化技術在測繪工程中的發展趨勢

隨著計算機、網絡技術的發展及測量儀器的系統化、智能化，測繪技術自動化技術向著3G技術及集成技術自動化、實時化、數字化，數據庫和應用軟件的開發應用，三維可視化技術以及人工智能化發展，使測繪技術自動化技術能全方位的應用于地形測量中，提高了地形測量的效率和準確性。

（1）空間數據庫趨向圖形、影像和DEM三庫一體化和面向對象。GIS發展曾經歷過柵格、矢量兩個不同數據結構發展階段，目前隨著高分辨率衛星遙感數據的飛快增長和數字地球、數碼城市的需求，形成了面向對象的數據模型和三庫（圖形矢量庫、影像柵格庫和DEM格網庫）一體化的數據結構。這樣的數據庫結構使GIS的發展更加趨向自然化、逼真化，更加貼近用戶。以面向應用的GIS軟件為前臺，以大型關系數據庫（Oracle 8i，9i等）為后臺數據庫管理，成為當前GIS技術的主流趨勢。

（2）測繪軟件及數據庫的開發與更新加強地形測量數字化測繪軟件的研發，使測繪軟件系統更加高效、靈活和功能齊全，使測繪軟件技術在地形測量中起到了相當重要的作用。更新完善信息數據庫，將采集的測量數據轉換直接進入信息數據庫，數據管理查詢方便，數據共享，實現全球數據更新和擴展空間基礎信息系統的動態管理，實現測量數據的管理科學化、標準化、信息化，實現測繪數據的傳輸網絡化、多樣化、社會化，使測繪技術走向自動化，實時化，數字化。

（3）空間分析和輔助決策智能化需要利用數據挖掘方法從空間數據庫和屬性數據庫中發現更多的有用知識。GIS是以應用導向的空間信息技術，空間分析與輔助決策支持是GIS的高水平應用，它需要基于知識的智能系統。知識的獲取是專家系統中最困難的任務。隨著各種類型數據庫的建立，從數據庫中挖掘知識成為當今計算機界一個非常引人注目的課題。從GIS空間數據庫中發現的知識可以有效的支持遙感圖像解譯，以解決“同物異譜”和“同譜異物”的問題。反過來，從屬性數據庫中挖掘的知識又具有優化資源配置等一系列空間分析的功能。盡管數據挖掘和知識發現這一命題仍處于理論研究階段，但隨著數據庫的快速增大和對數據挖掘工具的深入研究，其應用前景是不可估量的。

（4）通過Web服務器和WAP服務器的互聯網和移動GIS將推進聯邦數據庫和互操作的研究及地學信息服務事業。隨著計算機通訊網絡（包括有線和無線網）的大容量和高速化，GIS已成為在網絡上的分布式異構系統。許多不同單位、不同組織維護管理的既獨立又互聯互用的聯邦數據庫，將可提供全社會各行各業的應用需要。因此，聯邦數據庫和互操作問題成為當前國際GIS聯合研究的一個熱點。互操作意味著數據庫中數據的直接共享，GIS規律功能模塊的互操作與共享，以及多點之間的相同工作，這方面的研究已顯示出明顯的成效。未來的GIS用戶將可能在網絡上繳納為其需要所選用數據和軟件功能模塊的使用費，而不必購買這個數據庫和整套的GIS軟硬件，這些成果產生的直接效果是GIS應用將走向地學信息服務。

4. 結論

隨著計算機、網絡技術的發展及測量儀器的智能化，測繪技術自動化技術發生了重大變革，從傳統的測繪技術（例如電子測距儀、經緯儀、水準儀和平板儀）向3G技術、數字攝影測量技術以及人工智能化發展，推動了測繪技術自動化技術的活躍和革新，測繪技術朝著自動化、實時化、網絡化和數字化方向發展，使地形測量更快速、簡單、精確。

參考文獻：

[1]淺談數字化測繪技術和地質工程測量的發展應用[J].科技信息，2009，25.