大比例尺地形測量新技術的應用及發展趨勢

摘要：在GPS（全球定位系統）、RS（遙感）、GIS（地理信息系統）技術的不斷發展下，各種現代化的測繪技術系統相繼出現。在進行大比例尺地形圖測量時，測繪產品的形式和技術手段都發生了非常大的變化。基于此，文章對大比例尺地形測量技術的應用及發展趨勢進行了探討。

關鍵詞：大比例尺；地形測量新技術；技術應用；發展趨勢；測繪技術系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：P231 文章編號：1009-2374（2015）06-0062-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0458

在空間技術、計算機技術的不斷發展下，測繪技術也逐漸向高科技化轉變，GPS技術、RS技術、GIS技術逐漸應用于地形測量中。地形測量已經逐漸從后處理向實時處理轉變，從離線向在線發展。一般情況下，按照測繪技術所要服務的對象，可以將測繪分成以下三個層次：第一個層次主要是服務于區域、城市、地區，為這些地區進行測量；第二個層次主要是為地球動力學研究提供測量服務，這種測量主要是通過建立區域控制骨架的方式來實現的；第三個層次是為了對某個單體和群體開展的地形測量。在近幾年的發展中，測繪逐漸向集成化、多樣化、實時化、自動化、數字化、可視化的方向發展。現重點對大比例地形測量技術的應用和發展進行探討。

1 地形測量控制技術的發展歷程

地形測量首先要做好控制測量，在測量區域地形和城市地形的時候，GPS已經成為平面控制網建立的一種標準措施，說GPS技術的應用和發展是本世紀測繪領域一個最輝煌的成就一點也不過分。隨著GPS測繪技術的不斷應用發展，其應用范圍也變得越來越廣泛。除了在首級網和加密網這些等級比較高的測繪網絡中進行使用以外，在圖根測量、航空影像測量中應用也十分廣泛。一般在測量大多數地形時，電子測距導線是控制測量比較常用的方法，尤其在使用全站儀時，可以同時進行圖根地形和細部地形的測量，使施工效顯著提升。以往在測量高程時，一般使用幾何水準測量的方法來測量高程，但是這種測量方法施工效率很低，費力費時。伴隨著電磁炮測距技術的快速發展，三角高程電子測量技術隨之產生，經過很多專家對這項技術進行大量的試驗論證和理論研究后，當前，電子測距三角高程測量已經可以完全代替三、四等級的測量水準，通過實際應用已經取得了良好的測量成果。可以說電子測距三角高程很好地補充了傳統地形測繪技術中的不足，而電子測距三角高程無疑對傳統測量技術進行了很好的補充。并在GPS技術不斷的發展下，逐漸向平面控制測量方面不斷的發展，各個行業也不斷加深GPS在高程控制的應用。GPS的測量精確度已經可以達到厘米級。

2 地形測量技術的發展和應用

2.1 全站儀野外地形測量技術

隨著地面測量技術的不斷發展，全站儀測量技術出現在了人們的視線中。根本性地改變了野外測量數據的收集方法，并在實現數字測圖技術方面奠定了基礎，當前，全站儀野外地形測量技術已經可以進行野外數據收集、處理、繪圖一體化，國內許多公司或機構已經研發了很多各具特點的成圖軟件。其中最具代表性的為廣州南方測繪儀器有限公司、北京市測繪設計研究院等研發的全站儀測繪系統，這些全站儀測繪系統在國內得到了廣泛的使用。

不過，在進行實際地形測量時，在成圖方面還存在一些問題。比較常見的問題主要有兩個方面：一是數據的結構性不好，二是測繪作業效率比較低。由于數據結構性不好，導致數字成圖的優越性無法充分體現出來，而測繪作業效率低導致系統無法被大規模的應用推廣。全站儀大比例尺數字測繪還需要進一步從技術上進行創新和發展，這種創新和發展除了需要以現代化的成圖軟件為基礎，還需要進一步對現有的硬件設備進行改進，并且要對生產方式進一步進行改革。這種改革要求主要體現在以下六個方面：（1）測繪儀要具有良好的可靠性和安全性；（2）要具有良好的適用性，設備功能要齊全；（3）要具有良好的靈活性；（4）具有相對完善的數據轉換能力；（5）具有良好的質量控制能力；（6）具有較好的經濟性能和較好的施工效率。目前，還沒有研究出完全達到上述要求的相關軟件。還需要進一步進行開發研究，推出更加智能化的數字測繪系統。

2.2 遙感測繪技術的應用

通常情況下，遙感測繪技術主要在監測資源環境、監測自然災害、小比例尺制圖中得到了廣泛的運用。但是，在大比例尺制圖過程中，遙感的分辨率較低無法應用，在高分辨率衛星遙感技術快速發展下，為區域大比例尺制圖提供了新的數據支持。目前，國外測繪公司發射的衛星已經可以提供分辨率為1m的數字圖像，可以用于1∶10000的數字地面模型、數字正射影像圖、數字線劃圖，也可以在比例為1∶5000的地形圖中積極的發揮作用。

2.3 GPS技術在大比例尺地形圖中的應用

當前，GPS地形測量技術主要是在運載工具上安裝GPS傳感器，由于GPS具有較高的適用性，得到了廣泛的應用和推廣，主要包括以下兩個方面：（1）移動測繪系統中的應用。移動測繪系統主要由導航傳感器、移動平臺、測繪傳感器構成。在公用設施測繪和公路測繪中具有比較高的應用價值。在進行大比例尺測量時，可以使用汽車、輪船、飛機等作為測繪系統的移動平臺，使用慣性導航系統、GPS接收器、車輪傳感器作為導航傳感器。在大比例尺制圖中，GPS技術主要用來收集車輛的運行軌跡，對測繪的位置和方向進行確定。在實際測量過程中，測繪傳感器主要作用是測繪目標，一般可以使用CCD相機、激光距離測量儀、雷達傳感器等進行目標的測繪，其工作原理和激光掃描系統的測量類似。實際上這種使用車輛搭載的激光掃描測繪應歸屬到移動測繪系統中。該測繪系統主要安裝在汽車上，用來測繪公用設施和道路。當前這種測繪系統還沒有推廣應用，還有很多技術問題需要進一步解決。（2）機載激光掃描測繪系統。這種測繪系統主要由GPS和激光測距儀構成的空中全站儀。通過將慣性導航系統和激光掃描儀安裝在直升飛機上，然后在地面的參考點上按照一部GPS接收機。測繪信號通過GPS接收機進行接收。當前此測繪系統主要在沙漠地區、森林覆蓋區、海岸區進行應用。由于這些地區使用攝影測量和常規測量的難度比較大，利用激光可以分別從樹頂和地面反射兩次，不僅可以將地形情況測量出來，并且可以測量樹木的高度。使用這種測繪系統進行測繪，Z坐標的測量分辨為0.1m，X、Y坐標的測量分辨都為1m。可以達到高精度DTM和大比例尺測圖的使用要求。

2.4 攝影測量技術的應用

在對面積比較大的地區進行測繪時，使用攝影測量技術是一種非常不錯的方法。數字攝影測量又叫做拷貝攝影測量。從本質上擺脫了價格和結構復雜的約束。使用電腦數字測繪系統進行攝影測量，可以顯著提高測量工作的測繪效率和測繪質量。雖然目前系統還有不足之處，但是在未來一定會成為攝影測量的主流技術。

3 空間基礎信息的管理和組織

在傳統測繪中，需要使用特定的手段來得到相關數據信息，在技術的不斷發展下，對測繪的需求也越來越多。對測繪任務的要求變化也越來越大，在實際測繪時，除了需要得到基礎信息以外，還需要對這些信息進行管理和分析。隨著GIS技術的不斷發展，為空間基礎信息的管理、組織和分析提供了便利。當前，很多城市和部門已經建立了與之對應的基礎信息管理系統。這些系統需要根據地形的實際信息優化結構。有利于對各種信息進行分類、搜索和查詢，可以對用戶的方式進行轉換和輸出，為空間基礎信息的使用創造了良好的應用

條件。

4 結語

我們向往著將來，向往著知識系統的完整統一，因此我們需要將分開的學科繼續往更深處研究。隨著知識系統的不斷發展，測繪技術也不斷完善，未來我國測繪技術會逐漸向著測繪數據實時化、自動化、數字化的方向發展。在管理測量數據時，會更加規格化、標準化和科學化，測繪數據的應用會逐漸朝著社會化、多樣化、網絡化的方向發展。在這樣一種發展格局下，數字化測繪技術、RS技術、GPS技術、GIS技術以及一些先進的測量儀會得到廣泛的運用，并在未來的工程測繪中發揮出重要的作用。

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作者簡介：張麗霞（1984-），女，廣西賓陽人，廣州市花都區地籍測量隊助理工程師，研究方向：測繪工程。

（責任編輯：秦遜玉）