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2加强对测绘工程质量管理与系统控制
2.1准备工作。测绘工程一定要做好准备工作,首先,明确测绘的具置,掌握地理环境因素,观测天气因素,筹划施工材料和装备,制定明确的测绘目标与方案,检测相关人员的专业素养,检查和监督技术设备和技术人员,从而保障测绘工作可以顺利开展。企业要保障测绘工作符合国家相关规定,符合安全标准。测绘工作进行前,制定有效的质量管理条例与合理的系统控制与检测方案,保障质量管理与系统控制可以被应用于测绘工作之中,让工作人员可以明确自身的责任义务,从而完美的履行自己的工作职能,保障测绘工作质量符合标准,运行环节合理有效。2.2增加工作人员的观念意识。测绘工作在对质量工作人员和系统控制人员选择的过程中,要保障工作人员可以具备高水平的测绘工作能力,具备专业的设备使用知识,具备良好的管理能力和协调能力,从而保障在测绘工作正式进行之前,可以对测绘设备进行有效的检修校对,保障对设备的使用方式可以有效的提高设备使用效率和使用寿命,从而保障测绘工作不会因为设备故障而不能正常进行。企业要对工作人员进行培训,以便增强工作人员的专业素养,提高工作人员的工作能力,让其在测绘培训中不断增强自身的工作经验,可以对测绘系统和测绘地点有明确的了解,可以有效的检测信息,收集测绘数据,绘制测绘图像,从而保障测绘工作的顺利进行。企业还应不断调整系统管理制度,保障测绘管理和系统调控的专业性和灵活性,保障测绘工程体系的健全性,促进企业经济利益的不断提升。2.3增加对测绘工程的控制与管理。加强对测绘工程的控制与管理,企业需要建立健全相关的制度规定,从而保障对测绘工程质量管理与系统调控可以有具体的依据。测绘工程需要一定的体系来保障工程的顺利进行,而对测绘质量进行管理主要就是对工程中质量检验、质量审核、质量调控、质量使用成本、保障质量的方针政策进行有效的监管,从而保障工程质量符合标准,促进企业经济效益的提升。这就需要在对工程产品的生产过程中,充分了解可能造成产品质量问题的因素,从而建立健全管理制度,促进测绘工程合理有效的进行,对各种突发状况和不完善的工作环节制定相应的解决策略,便于及时解决测绘工程进行过程中发生的困难。要及时根据市场发展的信息进行相关的政策调控,并积极借鉴先进的测绘工程管理方式,促进测绘工程的有效进行。2.4制定相关的法律制度。我国要想加强测绘工程质量管理和系统调控,就必须制定相关的法律制度,从而对测绘工程进行强有力的法律制度规范,要保障相关的法律制度对测绘工作的各个环节具有针对意义,具有可操作能力,完善《计量法》、《质量法》、《测绘法》等法律法规,加强企业对测绘工程的重视程度,对其进行有效的法律约束和管制,从而保障测绘工程的有效开展,保障测绘工程质量标准和管理规范。
3结束语
测绘工程在开展的过程中,对其质量管理和系统调控都是十分重要的,而这项工作的难度也是十分困难的,这就要求要不断加强对测绘工作的重视程度,提升工作人员的专业素养,建立健全管理制度和法律制度,促进我国测绘工作的顺利开展。
参考文献:
[1]李江,陆济璞,黄志强.建立健全质量管理体系——青藏高原1:2523万区域地质调查质量管理的做法及体会[J].南方国土资源,2013,(12).
[2]杨生德,陈建强,马明霞,等.多层次模糊综合评定在测绘质量管理中的运用[J].测绘与空间地理信息,2016,(5).
2讲好绪论激发学生的学习兴趣
人常说,学一行,爱一行。要学好一门课程,首先就要喜欢这门课程,对于测量平差这门测绘工程专业本科的核心课程,更是如此。在首次上课之前,大部分学生对要学习的课程还不是很了解,因此,绪论的讲授就显得非常重要。通过绪论课,要让学生了解测量平差课程的性质、该课程在测绘工程专业课程设置中的位置、测量平差的研究对象、主要任务及课程的主要内容,让学生对这门课程有一个基本的认识,激发学生的学习兴趣。在此基础上,介绍测量平差课程的特点、学习的一些技巧和注意事项,以便学生能够尽快找到适合自己的学习方法,为学好测量平差课程做好铺垫。
3注重测量平差课程的“三基”教学
“三基”即该课程的基本概念、基本理论和基本方法。“三基”教学是测量平差课程教学的重点,要让学生学好测量平差课程,首先就要使其掌握该课程的基本概念、基本理论和基本方法,在此基础上,才可以进一步深入学习,可以说脱离了“三基”的平差课程学习如同空中楼阁,是不可能学好该课程的。
3.1重视基本概念
测量平差课中的基本概念比较抽象,如观测误差、最或是值、改正数、必要观测、多余观测、精度、中误差等。掌握这些基本概念是学习基本理论和基本方法的前提,而不掌握基本概念,要学习基本理论和基本方法简直是不可能的。其实,这些基本概念本身并没有什么高深的理论和方法,也没有多大难度,只是对初学者来说比较生僻而已,学习起来还是比较容易的。在教学中,一定要重视基本概念,课堂上要讲清楚各概念的定义、表示方法、有关定义式及实际应用举例等,以便学生能够理解并准确地掌握基本概念,而不致混淆。
3.2加强基本理论教学
测量平差课程的大多数理论都是贯穿于平差方法之中的,要特别强调的基本理论主要有平差原则、协方差传播定律、协因数传播定律等,这些基本理论都是要求学生熟练掌握的。对于平差原则理论,讲清楚常用的平差原则、适用情况及各原则的具体含义;而对于协方差传播定律、协因数传播定律等,要从定律的定义、传播关系表达式、使用定律时的注意事项等着手进行详细讲解,以便学生能够正确理解这些定律,在此基础上,通过定律使用的实例讲解和学生练习,加深学生对定律的进一步理解与掌握。
3.3重点进行基本方法的教学
测量平差的方法有很多,像条件平差法、间接平差法、附有未知数的条件平差法、附有条件的间接平差法等经典平差方法及序贯平差、附有系统参数的平差等近代平差方法。每一种平差方法都有自身的平差原理、函数模型、法方程、改正数的计算方法及精度评定等,不同平差方法之间既有区别又有联系。在基本测量方法教学时,应做到:1)明确各平差方法的原理;2)重点讲解函数模型的数目、形式与常见控制网函数模型的列立方法;3)强调法方程的数目与组成方法;4)利用计算工具进行法方程的解算;5)强调不同平差方法下改正数的计算方法;6)观测值最或是值的计算与检核;7)精度评定,评定观测值、平差值及平差值函数的精度。
4引导学生善于总结并抓住规律
“公式多,函数模型长”是初接触测量平差课程的大多数人的共识。的确,与测绘工程专业的其他课程相比较而言,测量平差课的公式是比较多的,函数模型不但多而且通常也是比较长的,但平差课程中的大部分公式、模型的组成都是很有规律的,只要抓住了这些公式、模型的规律,即便公式、模型忘记了,也不难对照几何模型按规律写出对应的公式、模型。因此,在课堂教学中要引导学生善于总结规律并抓住规律的要点,这样,公式、函数模型的记忆就不成问题了。
5适当地引导学生利用具有计算功能的软件进行计算机辅助计算
“计算量大”是测量平差课程的又一特点。一个比较大的控制网平差问题,在没有计算机辅助计算的情况下,几个小时乃至一天是很正常的。单就控制网平差中法方程的解算来讲,一个4阶的法方程,若要通过高斯约化法进行解算,就需至少半个小时,而高斯约化法解算法方程的工作量与法方程的阶数是呈幂次数增加的,在法方程阶数比较高的情况下,手工计算有时是难以完成的,而利用MATLAB进行法方程的解算,在输入法方程系数、常数项的情况下,仅一个命令在几秒钟之内就可得到准确的结果。因此,在进行法方程、转换系数方程的组成与解算部分教学时,应引导学生利用EXCEL,MATLAB等具有计算功能的软件进行计算机辅助计算,减小平差计算的工作量和计算误差。当然,在相应知识具备的情况下,利用VB,C等语言编写法方程解算软件后,在计算机的解算软件支持下进行解算是更好的。
6通过习题讲解与练习培养学生分析解决问题的能力
初学者在平差课程学习当中,常常会感觉到理论与实际脱节,表现在课本上的概念、理论、方法似乎都掌握了,但遇到实际平差问题却感到非常棘手,主要原因是知识掌握的不够扎实,缺乏灵活运用所学知识的能力。教学中,针对这种情况,在讲完一种平差方法之后,马上应进行相应内容的习题课,通过常见控制网平差实例分析与讲解,使学生了解最基本的平差问题的解题思路、方法与步骤,在此基础上进行相应的平差练习,培养学生分析、解决平差问题的能力,增强平差技巧。
7引导学生掌握至少一种平差软件进行控制网平差计算
掌握“三基”是本科教学的基本要求,而我们的教学对象要成为一位合格的现代测绘工作者,利用平差软件进行控制网平差计算也是一项必备的技能。现阶段,测绘行业中使用的控制网平差软件比较多,如南方测绘仪器公司的平差易、北京威远图公司的TAPADJ、武汉大学的科傻及一些单位自行开发的平差软件等,这些软件虽然在功能、界面组成、成果输出格式等方面存在差异,但基本功能和使用方法大致是一致的,掌握一种平差软件的使用方法后就比较容易掌握其他平差软件,因此,在测绘工程专业本科生的测量平差课程教学中,应该通过一种比较常用的平差软件的实际使用,教会学生使用平差软件进行控制网平差的基本方法,引导学生掌握至少一种平差软件进行控制网平差计算,培养学生利用平差软件进行控制网平差的技能。
前言:
电力工程施工是一项非常重要的基础性工作,但是由于大部分企业对工程测量测绘没有引起足够的重视,使得一些非常简单但是又非常重要的工作没有做到位而导致有工程返工的情况出现。为了避免这种情况的发生,在今后的电力测量测绘工作中我们应指派专业性较强的专业人才进行测绘、指导施工,从基础建设施工中来总结吸取经验,使我国的电力工程测量测绘技术有一个很好的突破。
一、分析电力工程测绘工作需求及应用
以计算机技术、网络通信技术、光电技术、信息科学和空间科学等作为基础,以RS、GPS等作为技术核心,测量地面已有的界限和特征点,利用一定的绘图技术并结合一定测量数据形成一定图形去反映地面状况,这就是测试技术。行政管理和工程建设的规划设计都会使用这种技术。由于电力工程本身具有的特殊性,在电力工程施工中往往需要非常强的专业性人才对工程施工进行指导施工,但由于在思想上对测绘工作的不重视,导致工程返工、增加工程成本还影响了工作进程。为了解决这种情况,需要认真对待工程开工前的测绘工作,结合工程特点,积极研究新的测绘技术来解决测绘工作中出现的问题和难点,降低测绘难度,提高测绘质量,使电力工程施工进行顺利。
测绘技术应用大概分为以下几类。第一,因为GPS有全球、全天和实效性等特点使得测绘技术在最近这些年得到了广泛的应用在工程建设中,因为它能够提供精确的位置和时速给客户。而且对电力测量测绘的数据也可以进行收集和处理。目前,很大部分的测量人员已经对GPS测绘技术认可了,所以在电力工程建设中,GPS测绘技术很大程度的给测绘人员减轻了工作量,而且还提高了工作效率,体现处理GPS强大的应用前景。第二,连续运行的卫星定位系统CORS集成了多媒体技术、GPS技术和电子通讯技术等形成了连续的地面信息采集系统而具有非常鲜明的特点应用于测绘技术中。在实际施工作业中,由于COPS系统能够快速准确的对土地的三维数据和土地性质进行全面的数据测量然后绘制全面的、非静态的数据,使得它能全天不间断的给客户提供准确的信息,给客户的策划和统筹工作提供方便。再者,因为它很大程度的减少了人力物力,提高了工作效率和准确度,降低了测绘工作难度,节省了各种成本。第三,根据电磁波理论发展成的遥感技术能够采集和处理远距离目标辐射和反射的电磁波信息,根据专业软件成像,还能勘探和识别区域范围内的地形地质。在实际工程测量中,由于RS技术有高实效性、数据综合性和大面积同步观测的优势,可以对指定区域进行高分辨率观测和测量。而且为了得到更完整更有效的地理信息,通过航空摄像中获得的地形图对测量区域进行准确分析。还有就是,为了更及时的了解施工中遇到的不同问题,随时了解监测施工现场的动态,及时对出现的问题进行及时有效地指导,保证施工质量和进度。第四,影像提取技术是在电力工程建设中出现送电线路测量困难、地质偏僻等问题上发展形成的,而为了有效地解决施工过程中遇到的这些问题,影像提取技术让在这些问题上的测量测绘工作变得相对简单了。而影像提取技术就是利用的测量测绘设备对施工现场进行影像提取,根据专门的分析软件对提取的影像数据进行相应处理获得电力工程图,完成测绘工作。利用影像提取技术也能有效地简化测绘工作,减轻工作量。第五,数字化测绘技术是一种新兴的测绘技术,它是伴随微机软硬件技术和全站仪的应用发展而相应发展起来的。它如今成为了主要的地形测图方法,被广泛应用于测绘生产和水电工程中。数字化测绘技术在电力工程中的应用是为了实现一体化的地理信息分析、采集和管理,根据专业软件实现三维成果输出。数字化测绘技术相比传统测绘技术变得更加方便处理和简化,有效地解决了劳动强度大,测绘困难的测绘工作,有利于电力施工进行顺利。第六,融合了GLONASS技术和GPS技术的RTK技术是一种新型的卫星定位测量技术。这门技术的应用,使得外业测量的劳动强度降低,摆脱了对工程测量仪器的过分依赖,相应的测量的精度和测量效率都提高了,促进电力工程测量技术的革新。RTK技术可以直接测量流动站对象控点的平面坐标和高程,缩短测量时间,方便操作。而且对地形、水域的测量只需很少的基准点就能实现测量目标。对提高测绘工作的效率和质量很有作用。
二、对测量测绘技术在电力工程中的应用建议
要想测量测绘技术在电力工程中获得更好的发展,根据施工过程中出现的问题提出对应的解决方法是很有必要的。比方说,1在电力工程的建设上提供技术上的支持就得更多的引进先进的测量测绘技术和设备。2加大我国施工人员的培训力度,使他们的技术水平得到一个更好的提升让他们把测量测绘设备的使用方法和工作原理掌握透彻,并把这种技术熟练准确的应用到电力工程建设中去。3合理管理电力工程测量测绘中出现的各种问题,比方说明确规定对资源分配问题和对人员的调度问题,提前安排合理的施工方案,大家各尽其职,这样可以有效的提高的人员的工作效率。而且为了减少对材料的破坏、损失和浪费,降低工程建设成本,可以对各种建设材料使用情况进行登本造册。4为了防止在电力工程建设中对环境造成破坏,将环境污染降低到最小,应该使用一些安全、无污染、性能高的设备,对被破坏的制备进行重新补种,保障原地的生态平衡。
三、数字化测绘技术在土地测绘中的优势
数字测绘与传统测绘方式相比,其数字化和自动化的程度有着明显的提升。测绘人员通过计算机的运用,可以对测量地的地形地貌进行更为直观和真实的反馈,多种数字化仪器的运用,使得地图数据的获取更加便捷,直观度较高,令人可以清晰明了的看到地图。除此之外,其精度较高的优势也不言而喻。仪器测绘比手动测绘的精确度有着大幅度的提升,基本可以将测量结果控制在毫米之内。现势性强也是数字测图的另一个优势。数字化的测图可以有效地综合各方面的数据和信息,形成较为全面的地理信息系统,为人们提供更为便捷的检索。可以在今后的运用过程中,查阅需要的数据资料。与此同时,数字化测绘也方便工作人员的更新和维护,使得其具有着更强的时效性。根据数字化测量的结果构建起的地图,是对多重要素的累积,与传统测绘结果相比更为细致和精确,符合我国地质测量工作的需要,为全面建立起土地管理系统提供了数据基础。在经济和技术快速发展的今天,互联网技术的普及使得数字化测绘的应用日益广泛,其较好地完成了外业作业向室内的转变,减轻了外业工作人员的工作强度,也使其工作环境得以优化。数字化测绘这种精度高、速度快的优势更是不可小觑的,在近些年来更为凸显。
结束语:
总体来说,电力测量测绘技术在我过经济发展中起着很大的作用,为了保证我国经济的平稳有序增长,对电力测量测绘技术也得保持提高。对于工程中存在的问题,我们要及时、合理、妥善、科学地处理,为我国现代化建设保驾护航。
参考文献:
[1]江振,周雅雯.论我国工程测量技术的发展现状[J].长春理工大学学报,2012(11).
中图分类号: P228.4 文献标识码: A 文章编号:
一.引言。
工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门,其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念,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。
二.工程测量实施的阶段性分析。
1.规划设计阶段。
主要是提供大比例尺地形图。采用的方法主要有地面人工测图和摄影测量成图两类。
(1). 地面人工测图。是根据由总体到局部的原则,先在测区内建立平面和高程控制网点(见工程控制测量),然后根据控制点测绘地物、地貌。近年来,随着电子速测仪和机助制图系统的发展,可以应用多功能整体式或组合式的电子速测系统取得地物和地貌特征点的三维坐标数据,输入制图系统自动成图。
(2). 摄影测量成图。是对地面进行摄影,对像片加以判读、量测和处理,以获得所需资料。最先应用的是地面摄影测量,即在地面上用摄影经纬仪摄取测区的像片,据以成图。后来发展为航空摄影测量,它已成为目前测绘地形图的最主要、最有效方法。
近年来,随着摄影器材和测图仪器的改进,除了模拟测图方式以外,发展了解析测图方式,即利用立体坐标量测仪对像片量测进行解析处理,获得地形的数据资料。解析测图仪除了与一般模拟立体测图仪一样测图外,还可进行区域网点加密和数字化测图,获得数字地图。地面形态的数字表达称为“数字地面模型”,它可用来解决工程设计中绘制断面图、计算土石方量等问题。
2.施工阶段工程测量工作。
主要是按照设计和施工的要求,先建立施工控制网点,然后根据控制网点,在实地上以适当的精度放样出建筑物与生产设备各部分的位置,作为施工和安装的依据。放样工作包括平面位置放样和高程放样。平面位置放样通常采用极坐标法、直角坐标法以及交会法等。高程放样通常是根据高程控制网点用水准测量方法进行。近年来,已在施工测量中应用了激光测量仪器,例如:激光准直仪、激光垂线仪、激光平面仪、激光经纬仪、激光水准仪等(见工程测量仪器)。这不仅提高了测量的精度和速度,而且有助于实现自动化。
3. 经营管理阶段的工程测量工作。
主要是为了监视工程建筑物的现状,保证安全运营所进行的建(构)筑物变形观测。包括垂直位移(沉降)、水平位移、倾斜、挠曲,以及风振、日照等变形观测项目,其特点是要求建立较高精度的变形观测控制网和稳固的基准点。对于观测的精度要求与所采用的方法,因各项工程的要求不同,差异较大。野外观测工作完成以后,经过平差计算和初步整理,应用统计检验的方法来分析变形观测成果的可靠性,应用回归分析的方法探讨变形的规律性。垂直位移(沉降)观测,通常采用精密水准测量方法。使用液体静力水准测量法,可将液面的高程变化转换成电感输出,有利于实现观测自动化。建筑物的水平位移观测,由于它本身受力条件的不同,位移的方向不同,观测方法也就不同。对于任意方向的位移观测,常采用角度前方交会法,对于发生在某一特定方向的位移观测常采用基准线法。基准面的建立,可应用经纬仪的视线、拉紧的钢丝或者激光束。观测点相对于基准面的偏离值,可以用人工观测,也可以利用光电传感技术,实现自动化。建筑物的位移、倾斜、挠曲和瞬时变形观测,除了采用大地测量方法外,也可以应用近景摄影测量技术。
三.工程测量技术的现状。
1. 地面测量仪器。
20 世纪 80 年代以来出现许多先进的地面测量仪器,为工程测量提供了先进的技术工具和手段,如:光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等,为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件,改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代;光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量;具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量;无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作;电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器;精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
2.GPS定位技术。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、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、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。
在我国 G P S 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 G P S 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 G P S 技术。随着D G P S 差分定位技术和 R T K 实时差分定位系统的发展和美国 A S 技术的解除,单点定位精度不断提高,G P S 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。
3. 数字化测绘技术。
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用,使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。
常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和 GEOMAP 系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。
4. 摄影测量技术。
摄影测量技术已越来越广泛的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、文物保护和医学上异物定位中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。
六.结束语
在人类活动中,工程测量是无处不在、无时不用,只要有建设就必然存在工程测量,因而其发展和应用的前景是广阔的。
参考文献:
[1] 严召进 工程测量技术分析与探讨. [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年2期
[2] 王丽君 GPS RTK测量关键技术分析及在辽阳某工业区测量案例研究 [期刊论文] 《科技资讯》 -2011年6期
[3] 涂兴德. 土坝工程施工测量技术分析 [期刊论文] 《科技与生活》 -2010年16期
[4] 颜学华 张怀兴 王本奎 全站仪测量技术分析及应用 [期刊论文] 《科技与企业》 -2012年21期
现任北京市测绘设计研究院常务副院长的杨伯钢,是我国城市测绘地理信息领域的知名专家和学术、技术带头人,教授级高工,享受国务院政府特殊津贴。参加工作30多年,他始终扎根基层、坚守一线,从事着测绘地理信息生产和科研工作。他主持了国家、省部级重点工程百余项,攻克了城市测量领域一道道难关,为城市工程测量领域服务城市规划建设发展做出了突出贡献。
投身事业潜心研究。他主持的城市大比例尺地形图动态更新技术研究成果在全国处于技术领先,并推广到全国50多个行业单位;他组织完成的地下管线研究成果创新解决了综合地下管线采集、编辑入库一体化的难题;他在国内率先开展了无人机航摄系统的研制,解决了低空航空摄影关键技术问题,项目成果获国家技术发明二等奖,并在北京冬奥会选址、和田援疆测绘、汶川地震应急测绘等项目中成功运用;他将地面三维激光扫描技术应用于古建文物、工业遗址及工程测量中,先后完成了天安门重点文物、首钢工业遗址、什邡地震工业遗址等30多个工程项目。他发明的施工测量专利,成功解决了施工测量的世界难题,并在中央电视台、国贸三期以及深圳平安金融中心得到了广泛应用。
忠诚使命勇于担当。在2012年“7・21”特大暴雨期间,他组织干部职工快速反应、主动出击,做好测绘应急保障工作,第一时间为政府提供了受灾区域的地形图、影像图和三维雨水汇水分析图等,为市委、市政府科学决策以及受灾人员的紧急安置和灾后重建提供了有力的应急服务和保障。2013年,国务院部署开展了全国第一次地理国情普查任务。在北京市的国普工作中,他身先士卒,创新机制,破解难题,带领团队克服重重困难,圆满完成了各项任务。他总结出了“大兵团作战式”的国普模式,提炼出了“国普精神”,并在相继开展的北京市地下管线基础信息普查和北京市第二次全国地名普查工作中得到推广应用。
行业引领成果显著。他获国家科学技术发明奖2项,省部级以上科技进步奖、优秀工程奖39项。发表学术论文50余篇,出版专著9部,编制国家、行业、地方标准10部,获得国家专利8项。入选了“北京市百千万人才工程”,先后获得“全国优秀科技工作者”“建设部全国建设系统先进工作者”“北京市有突出贡献人才”“北京市奥运工程先进建设者”“北京市博士后杰出英才”等多项荣誉称号。他主持开展的北京地区三维绿量测定及其数字模型与虚拟现实表达研究科研成果获国家技术发明二等奖,在北京绿化隔离地区工程测量等项目中得到应用。
他作为北京市测绘学会理事长,带领学会积极向市政府献言献策,先后获得北京市“5A级学会”“百强社团”创建单位、“首都文明单位标兵”等荣誉称号。
1前言
工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门,其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念,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。苏黎世高等工业大学马西斯教授指出:“一切不属于地球测量,不属于国家地图集的陆地测量,和不属于法定测量的应用测量都属于工程测量”。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化,我国工程测量的发展可以概括为“四化”和“十六字”,所谓“四化”是:工程测量内外业作业的一体化,数据获取及其处理的自动化,测量过程控制和系统行为的智能化,测量成果和产品的数字化。“十六字”是:连续、动态、遥测、实时、精确、可靠、快速、简便。
2我国工程测量技术现状
2.1先进的地面测量仪器在工程测量中的应用。
20世纪80年代以来出现许多先进的地面测量仪器,为工程测量提供了先进的技术工具和手段,如:光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等,为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件,改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代;光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量;具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量;无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作;电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器;精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
2.2GPS定位技术在工程测量中的应用。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、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、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。
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。
2.3数字化测绘技术在工程测量中的应用。
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用,使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。
常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和GEOMAP系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。系统的开发研究主要是面向城市大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供纸图,也可提供软盘,为专业设计自动化,建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。
20世纪80年代以来,我国数字化测绘技术的开发研究和应用发展很快,成效显著。由于技术标准和规范不同,国外研究成功的数字化测绘系统不适合国情,难以推广应用,只有依靠自己研究开发。1987年北京市测绘设计研究院在国内首先完成了“大比例尺数字化测图系统”(即DGJ)的软件开发,并通过技术鉴定,1990年被建设部列为第一批技术推广应用项目之一,在80多个城市及工程测量单位推广应用,同时又有十几个大专院校、仪器公司和工程测量单位,先后开发和研制出多个类似的数字测图系统软件。
2.4摄影测量技术在工程测绘中的应用。
摄影测量技术已越来越广泛的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、文物保护和医学上异物定位中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。
航空摄影测量是进行城市大面积大比例尺地形图、地籍图测绘与更新以及大型工程勘测的重要手段与方法,它可以提供数字的、影像的、线划的等多种形式的地图成果。目前,我国有100多个城市或工测单位利用航测技术测制大比例尺地形图和地籍图,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。
3工程测量技术的发展展望
展望21世纪,工程测量将在以下方面将得到显著发展:
测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展,其应用范围将进一步扩大,影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强。
在变形观测数据处理和大型工程建设中,将发展基于知识的信息系统,并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合,解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。
大型复杂结构建筑、设备的三维测量,几何重构及质量控制,以及由于现代工业生产对自动化流程,生产过程控制,产品质量检验与监控的数据与定位要求越来越高,将促使三维业测量技术的进一步发展。工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量。
多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用,如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成,可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。
GPS、GIS技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。
在人类活动中,工程测量是无处不在、无时不用,只要有建设就必然存在工程测量,因而其发展和应用的前景是广阔的。
前 言
《礼记》有云:大学之道,在明德,在亲民。在提笔撰写我的毕业设计论文的时候,我也在向我的大学生活做最后的告别仪式。我不清楚过去的一切留给现在的我一些什么,也无从知晓未来将赋予我什么,但只要流泪流汗,拼过闯过,人生才会少些遗憾!
非常幸运能够加入水利工程这个古老而又新兴的行业,即将走向工作岗位的时刻,我仿佛感受到水利行业对我赋予新的历史使命,水利是一项以除害兴利、趋利避害,协调人与水、人与大自然关系的高尚事业。水利工作,既要防止水对人的侵害,更要防止人对水的侵害;既要化解自然灾害对人类生命财产的威胁,又要善待自然、善待江河、善待水,促进人水和谐,实现人与自然和谐相处。这种使命,更让我用课堂中的知识用于实际生产中来。特别是这两个月来的毕业设计,我越发感觉到学会学精测量基础知识对于我贡献水利是多么的重要。所以,我越发不愿放弃不多的大学时光,努力提高自己的实践动手能力,而本学期的毕业设计,为我提供了绝好的机会,我又怎能放弃?
刚刚从老师那里得到毕业设计的题目和任务时,我的心里真的没底。作为毕业设计的主体工作,我们主要运用电子水准仪对某幢建筑物进行变形观测与计算,布设控制点进行平面控制测量和高程控制测量;用全站仪进行了中心多边行角度和距离的测量,并用条件平差原理进行平差,通过控制点的放样来计算土的挖方量,还有圆曲线的计算与测设。而我研究的毕业课题是圆曲线测设。
大学的最后一个学期过得特别快,几乎每天扛着仪器,奔走在校园的每个角落,生活亦很有节奏。今天我提笔写毕业论文,我的毕业设计也接近尾声。不管成果如何,毕竟心里不再是没底了,挑着两个多月的辛苦换来的数据和成果,并不断的完善他们,心里感觉踏实多了。
在本次毕业设计论文的设计中要感谢水利系为我们的工作提供了测量仪器,还有各指导老师的教导和同学的帮助。
开 题 报 告
一、研究课题:《微分曲线的应用》
二、学科地位和研究应用领域
1.学科定义
工程测量学是研究地球空间中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。
2.学科地位
测绘科学和技术(或称测绘学)是一门具有悠久历史和现展的一级学科。该学科无论怎样发展,服务领域无论怎样拓宽,与其他学科的交叉无论怎样增多或加强,学科无论出现怎样的综合和细分,学科名称无论怎样改变,学科的本质和特点都不会改变。
3.研究应用领域
目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行管理三个阶段划分;也有按行业划分成:线路(铁路、公路等)工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、三维工业测量等,几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。
国际测量师联合会(FIG)的第六委员会称作工程测量委员会,过去它下设4个工作组:测量方法和限差;土石方计算;变形测量;地下工程测量。此外还设了一个特别组:变形分析与解释。现在,下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是:大型科学设备的高精度测量技术与方法;线路工程测量与优化;变形测量;工程测量信息系统;激光技术在工程测量中的应用;电子科技文献和网络。2个专题组是:工程和工业中的特殊测量仪器;工程测量标准。
工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。
工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障,满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向,大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。
工程测量仪器的发展工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件,向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术,可实现测量的全自动化,被称作测量机器人。
三、工程测量理论方法的发展
1.测量平差理论最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型,它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上,主要包括:平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断;模型误差对参数估计的影响,对参数和残差统计性质的影响;病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要,导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论,以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。
2.工程控制网优化设计理论和方法网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件,解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是:根据设计资料和地图资料在图上选点布网,获取网点近似坐标(最好将资料作数字化扫描并在微机上进行)。值精度,可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。
3.变形观测数据处理工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预报是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预报涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预报的范畴更广,属于多学科的交叉。
(1)变形观测数据处理的几种典型方法根据变形观测数据绘制变形过程曲线是一种最简单而有效的数据处理方法,由过程曲线可作趋势分析。如果将变形观测数据与影响因子进行多元回归分析和逐步回归计算,可得到变形与显著性因子间的函数关系,除作物理解释外,也可用于变形预报。
(2)变形的几何分析与物理解释传统的方法将变形观测数据处理分为变形的几何分析和物理解释。几何分析在于描述变形的空间及时间特性,主要包括模型初步鉴别、模型参数估计和模拟统计检验及最佳模型选取3个步骤。变形监测网的参考网、相对网在周期观测下,参考点的稳定性检验和目标点和位移值计算是建立变形模型的基础。变形模型既可根据变形体的物理力学性质和地质信息选取,也可根据点场的位移矢量和变形过程曲线选取。
(3)变形分析与预报的系统论方法用现代系统论为指导进行变形分析与预报是目前研究的一个方向。变形体是一个复杂的系统,它具有多层次高维的灰箱或黑箱式结构,是非线性的,开放性(耗散)的,它还具有随机性,这种随机性除包括外界干扰的不确定性外,还表现在对初始状态的敏感性和系统长期行为的混沌性。此外,还具有自相似性、突变性、自组织性和动态性等特征。
四、工程测量学的发展展望展望21世纪,工程测量学在以下方面将得到显著发展:
1.测量机器人将作为多传感器集成系统在人工智能方面得到进一步发展,其应用范围将进一步扩大,影像、图形和数据处理方面的能力进一步增强;
2.在变形观测数据处理和大型工程建设中,将发展基于知识的信息系统,并进一步与大地测量、地球物理、工程与水文地质以及土木建筑等学科相结合,解决工程建设中以及运行期间的安全监测、灾害防治和环境保护的各种问题。
3.工程测量将从土木工程测量、三维工业测量扩展到人体科学测量,如人体各器官或部位的显微测量和显微图像处理;
4.多传感器的混合测量系统将得到迅速发展和广泛应用,如GPS接收机与电子全站仪或测量机器人集成,可在大区域乃至国家范围内进行无控制网的各种测量工作。
5.GPS、GIS技术将紧密结合工程项目,在勘测、设计、施工管理一体化方面发挥重大作用。
6.大型和复杂结构建筑、设备的三维测量、几何重构以及质量控制将是工程测量学发展的一个特点。
7.数据处理中数学物理模型的建立、分析和辨识将成为工程测量学专业教育的重要内容。综上所述,工程测量学的发展,主要表现在从一维、二维到三维、四维,从点信息到面信息获取,从静态到动态,从后处理到实时处理,从人眼观测操作到机器人自动寻标观测,从大型特种工程到人体测量工程,从高空到地面、地下以及水下,从人工量测到无接触遥测,从周期观测到持续测量。测量精度从毫米级到微米乃至纳米级。
工程测量学的上述发展将直接对改善人们的生活环境,提高人们的生活质量起重要作用。 文 献 综 述
一、圆曲线的详细测设
在各类线路工程弯道处施工,常常会遇到圆曲线的测设工作。目前,圆曲线测设的方法已有多种,如偏角法、切线支距法、弦线支距法等。然而,在实际工作中测设方法的选用要视现场条件、测设数据求算的繁简、测设工作量的大小,以及测设时仪器和工具情况等因素而定。另外,上述的几种测设方法,都是先根据辅点的桩号(里程)来计算测设数据,然后再到实地放样。因此,在实际工作中利用上述传统测设方法,有时会因地形条件的限制而无法放样出辅点(如不通视或量距不便等),或放样出的辅点处无法设置标桩。
在本次毕业设计的论文课题中介绍的几种圆曲线测设的新方法,不仅计算简单、测设便捷,而且可在不需要知道曲线上某点里程的情况下进行,从而避免了按预先给定的曲线点反算的测设数据放样不通视而转站的麻烦。同时,利用本文介绍的新方法,还可以根据线路工程施工进度的要求,灵活地选择性地放样出部分曲线;也可以用于快速地确定曲线上某一加桩的位置;若用于线路验收测量,则更加方便,验测结果更具有代表性、更可靠。
二、全站仪在任意站测设圆曲线及方法交点偏角法测设方法
用全站仪任意站测设圆曲线,安置一次仪器就能完成全部工作。虽然外业计算麻烦,但对于不能设站的转点,可谓方便灵活。但它的不足之处仍然是计算烦锁,对于不熟悉内业的外业工作者,很难实际操作。如果利用一些程序计算器,编制输入:AB 的四组坐标和半径、九个数据的程序,可迅速得出放样数据,简化了外业工作。
为了放样工作的便利,可在平面控制网中纳入一些放样点,构成GPS同级全面网。由于放样点间距离较近,在进行同步环和闭合环检验时可仅考虑各分量的较差,而不考虑相对闭合差。因为,用相对闭合差来衡量是不合理的。由于GPS接收机的固定误差,相位中心偏差以及观测时的对中误差均在1mm~5mm之间,对于几十米的短边,其相对闭合差值势必较大。3)平面控制网的设计主要考虑独立基线的选择以及异步闭合环的设计,要考虑构成尽可能多的闭合图形,并将网中处于边缘的观测点用独立基线连接起来,形成封闭图形。
同理,采用上述思路,也可测设缓和曲线。
在道路、渠道、管线等工程建设中,受地形、地质等条件的限制,线路总是不断转向。为使车辆、水流等平稳运行或减缓冲击,常用圆曲线连接,因而圆曲线测设是线路测设的重要内容。在公路、铁路的路线圆曲线测设中,一般是在测设出曲线各主点后,随之在直圆点或圆直点进行圆曲线详细测设。其测设的方法很多,诸如偏角法、切线支距法、弦线支距法、延弦法等。这些方法有一个共同点:均是在定测阶段放样出的线路交点处设站,以路线后视方向定向,在实地定出曲线主点,然后将仪器置于曲线主点(一般是在曲线起点)处,以路线交点为后视方向定向,进行圆曲线详细测设。这些方法在实际施测过程中,由于各种地形条件的限制以及施测方法的特点,可能会出现以下三种情况:
(1) 在曲线主点处无法设站。
(2) 后视方向太近,定向不准。
(3) 误差积累较大。
为此,在交点可以设站的情况下,可以采用一种新的测设方法—交点偏角法。
中图分类号:TV 文献标识码:A 文章编号:
一、引言
近年来,随着世界气候的不断变化,极端天气出现的频率越来越高,水利工程在近几年旱涝并存,严重影响了周围人民生产水重和生活质量。为此,采用有效的实地测绘技术成为解决旱涝问题的关键点。本文结合某水利工程地理测量实例,就连续运行卫星定位系统CORS技术进行分析与研究。
连续运行卫星定位系统(Continuously OperatingReference Stations,CORS)是当代 GNSS 测量的前沿技术。是由基准站网子系统、数据控制中心子系统、流动站子系统、数据通讯子系统和数据子系统构成,将卫星定位技术、测绘学、气象学、地理信息系统、计算机技术和现代通讯技术结合为一体。于2011年正式向国内用户提供高质量的各种不同精度的时间和位置服务信息主要服务于大地测量、工程测量、气象监测、地震监测地面沉降监测、社会公共定位导航服务等领域。
二、地理测量应用实例分析
某水利基础地理测量工程,采用GPS连续运行卫星系统(CORS)在地形图测绘、专题数据采集、植被调查等方面发挥了重要作用。本文就GPS 连续运行卫星系统 CORS 在本工程基础地理测量中的具体应用进行论述。
2.1地理测量方案的选择
本工程基础地理测量主要是对湖区水下地形、湖滨区岸上地形及五河入湖段的河道地形的测量测区范围达到6000多km2,且大部分测量任务涉及到水域,这就要求测量方式必须满足长距离、大范围、高精度的作业特点。
常规GPS RTK是基于临时基准站和流动站观测的卫星相同、电离层和对流层误差相关,从而消除或降低这些误差的影响,提高基线测量精度。但是随着距离的增大,这种误差相关性逐渐衰减直接导致测量精度降低。
在理论方面常规GPS RTK测量的作业范围可以达到10~15km,然而通过多年的GPS测量经验发现,各种不同的仪器型号,不同的作业环境使得GPS RTK测量的作业范围受到很大影响。
水利测量一般都是地形较为复杂,遮挡较为严重的区域,加之水利测量对高程精度要求很高,这就导致常规GPS RTK测量的作业范围只能控制在6~7km。
CORS 通过在该地区建设了50个连续运行基准站,构建了高精度、高效率、高时空分辨率的全球导航卫星系统综合信息服务网,精确测定这些基准站的位置及变化率,基准站连续接受卫星信号,将信息传送至数据处理中心,数据处理中心同时接收流动站发送的接收机概略位置信息,数据处理中心会根据流动站的位置选择与之较近或定位精度较好的基准站信息,虚拟出一个参考站,然后根据各基准站上误差信息通过一定的数学模型解算出该虚拟站的误差,虚拟参考站的位置一般在流动站周围5m范围内,保证了虚拟参考站与流动站误差相关性。这种虚拟参考站技术解决了常规GPS RTK测量因基线距离的增大而导致测量精度降低的问题。
CORS测量与常规GPS RTK测量相比较,减少了架设临时基准站,减少了外业工作人员,解决了因距离增大而导致的精度降低的问题。从而保证了大面积水域无法架设临时基准站和长距离,大范围作业测量精度,节约了人力资源和设备资源。
2.2 地理测量技术在工程中的应用
本工程基础地理测量D级GPS控制网采用国家2000坐标系,1985国家高程基准,全网共布设D级GPS点197个,联测水准129个,其中三等水准点85个,四等水准点44个。这些控制点布设均匀、点位稳固,网形布设合理,成果可靠,各项精度指标均优于规范要求。
该工程基础地理测量项目中的分项专题地理数据测量主要是对湖区周边的重点圩堤及其附属物进行测量,测量范围涉及到全湖区。利用CORS根据地区基础地理测量D级GPS控制点成果采集专题地理数据的同时,对CORS测量点位精度进行了统计分析
采用Trimble 5800双频接收机,测量方法采用多历元静态已知点测量,在每个已知点上测量两次,每次采集30个历元,最后求其平均值,作为观测数据。最后对观测数据进行系统内符合精度统计和外符合精度统计,从而分析 CORS 测量点位精度。
系统内符合是各个历元观测值之间的比较,是工程测量中点位精度的主要参考值。具体统计方法是,计算每个观察点的三维坐标的各分量所有观测值的算术平均值,将该平均值作为参考值与测量值求差。根据公式(1)计算定位结果在X、Y、H方向的内符合精度算术平均值中误差,统计结果见表1。
表 1CORS 内符合精度统计与外符合精度统计
外符合精度是将各测点Trimble 5800双频接收机通过本身自带的解算模块求得的2000 国家大地坐标系下的坐标与将鄱阳湖基础地理测量D级GPS 点坐标求差。根据公式(2)计算测量点在X、Y、H方向的外符合精度中误差。
从表1可以看出,CORS系统精度较高,完全可以满足各种比例尺的地形图测绘,根据 CORS系统内符合精度和外符合精度统计,结合多个项目的测量经验,综合考虑工程质量、工作效率、劳动强度等因素,利用CORS完全可以替代四等及四等以下等级的水准测量。
2.3 CORS测量中应注意的问题
2.3.1 CORS 测量外部影响因素
在CORS 测量中,在测量过程中流动站接收机需要接收来自测绘局数据处理中心通过数据通讯系统(如移动公司等)发送的差分数据和流动站接收机本身接收到的卫星数据,这两种数据的质量,测量人员无法干预,如果这两种数据有中断或数据质量不好会直接导致测量精度降低或无法测量。对此,测量人员只能选择GPS卫星分布均匀、接收到的卫星数量多、基站差分信号好的时间段进行测量作业。一般情况要求接收卫星数量多于5颗PDOP值小于6时进行CORS测量。
2.3.2 CORS 测量作业人员应注意的问题
在CORS测量中,作业方式得到很大程度的简化。一般情况下,一名测量作业人员携带一根测杆,在测杆顶端安装流动站接收机,测杆中部安装操作手薄,这样就可以进行外业测量。对于地形图碎部点采集,这种简易操作完全可以满足精度要求,但是对精度要求高的图根点、等级点测量就会造成人为的精度损失。对于精度要求高的等级点测量,建议测量人员在等级点位上架设三脚架,进行严格对中、整平3次量取仪器高求其平均值做为仪器高程数据,分不同时段、测量多个历元,取平均值作为最终结果。
三、结束语
常规RTK测量是GPS技术发展的基础,连续运行卫星定位系统(CORS)则是RTK技术的最新发展,它克服了常规RTK测量的诸多不足,降低了测量成本,提高了工作效率及工程质量。由于水利测量大多数属于地形复杂区域,如河道、湖泊、 山区等,在这种复杂地形条件下,利用CORS测量,将会为水利工程建设快速提供高精度测绘资料。但是,测量也同样存在自身的不足,比如卫星遮挡严重,导致流动站接收机无法接收卫星数据或卫星数量小于 颗时,数据通讯系统无法覆盖区域,无法完成测量工作等等,需要测量人员采取有效的结合方法,提升工程测量的质量水平。
1. 引言
随着数字地形图的广泛应用,为了便于进行空间方面的量测和分析,人们对它表示地物和地貌高程的方法和精度提出了更高的要求,为此,在借鉴二维数字地形图和数字地面(或高程)模型优点的基础上,克服二维数字地形图在空间表示和应用方面的不足,提出了测绘三维数字地形图的想法。
为此,本论文主要对三维数字地形图的测绘技术展开分析探讨,以期从中找到可靠有效可行的数字地图测绘技术,并以此和广大同行分享。
2. 三维数字地形图的地形数据及表达方法分析
地形数据即为表现地势走向的地貌数据,包括平面位置和高程数据两种信息,这两种信息目前主要通过野外测量、航空航天遥感影像和现有地形图数字化三种方式获得。航空摄影测量一直是地形图测绘和更新的有效手段,其所获取的影像数据是高精度大范围的DEM生产最有价值的数据源。另外,近年来出现的干涉雷达、激光扫描仪等新型传感器数据被认为是快速获取高精度、高分辨率的DEM最有希望的数据来源。通过全站仪、全球定位系统(GPS)等手段可获取较小范围、大比例尺、高精度的地形建模数据,同时也是对航空摄影测量和地形图数字化的一种补充。实际工作中,具体采用何种数据源和相应得生产工艺,一方面取决于数据的可获取性,另一方面也取决于应用的目的和对数据的要求,包括DEM的分辨率、数据精度、数据量大小和技术条件等。
三维数字地形图是用规则格网和高程注记点来表达地形地貌的。为了不影响地图符号表达地物和地形,采用分布规则的格网式DEM较为妥当。格网的大小一方面取决于相应地形图的分辨率,一般说来,地形图的比例尺越大,对地物和地形表达的精度就越高即越精细,则格网就越小;另一方面取决于制图区域地形的复杂程度,一般说来地形越复杂或越破碎,为了表达地形时不失真,格网就应越小。在一幅地形图上,考虑到在实际中,有的地方地形比较复杂,而另一些地方则比较简单,可用四叉树结构来表达格网,即用大格网来表达简单的地形,而用小格网表达复杂的地形,即采用横向的多分辨率技术表达地形。构建三维数字地形图时,必须确保DEM与线划地形图是同一个空间参考框架下的;编制地形图时,可将DEM格网点放在一个单独的图层上,这样可根据需要打开或关闭它。高程注记点反映地面上坡度变化处的高程。
3. 三维数字地形图测绘技术应用探讨
3.1 三维地形数据的采集
三维地形数据采集包括两个阶段,一是:外业采集,主要是利用全站仪采集地形点的三维空间数据(包括平面坐标及高程)。由于受通视条件、劳动强度等因素的影响,只能采集地形特征点的三维空间数据,地形特征点一般是指山谷点、山脊点、洼地、山脚点、山顶等等。由于这些特征点的密度不够和分布不均匀。这样在对有些地区的地表高低起伏就很难精确的表示。二是:内业加密,就是将外业采集的数据,通过内插的方法对特征点的密度和分布进行有效处理,获得分布均匀,密度适当的地形点及高程,使其更能详细的反映地势的走向。
在利用全站仪野外获取三维地物数据测量时,地物底部特征点数据的获取是比较容易的,难点在于怎样获取地物顶部特征点数据。以建筑物为例进行说明,其顶部特征点的数据可以通过测量其相应的底部特征点的平面位置和高程,然后量测其高度的方法获取,也可以放置棱镜到顶部特征点上直接测量的方法获取,还可以用无棱镜测量进行建筑物顶部特征点的方法获取。其中,无棱镜测量对于没有反射的物体不能进行测量,因此在建筑物比较密集的城镇地区,用无棱镜测量会严重受到通视条件和反射条件的制约,使的测绘工作量大,效率低,有些建筑物的顶部特征点甚至是采集不到的,对深巷的建筑物底部特征点也很难采集到。当然,还可以在建筑物顶部进行数据采集,此方法也存在通视条件的限制,还有很高的危险性,因此对于大区域测绘是不现实的。
3.2 三维数字地形图的测绘
实际地面通常不是光滑和均匀变化的,因此在采集的时候会产生断裂线问。对于植被茂密、树林覆盖地区,数字摄影测量采集时无法切到地面,这样就不能准确的反映植被覆盖区的实际地面趋势,为了使其精度能够满足要求,可以在这些地区采集散点方式进行测量,以便能真正的切到地面的地方进行数据采集。在必要的时候还需要进行野外测量的方式进行补测才能达到精度的要求。具体面向三维地形数据的采集测绘,可以按照如下步骤进行:
(1) 定向建模
定向建模之精度是影响整个产品精度的关键。定向建模的工作流程:用黑白影像建立立体像对进行手工或自动内定向、相对定向核线重采样绝对定向裁切核线影像立体模型建成。
(2) 数字高程模型DEM
DEM、DOM可由单模型获取,也可由批处理直接生成。创建DEM及镶嵌工作流程:先进行影像相关创建像方DEM像方DEM编辑创建物方DEM物方DEM检查编辑建立新图幅物方DEM接边物方DEM镶嵌DEM成果。
创建像方DEM前,要先对每个像对中的特征点(峰顶、谷底、鞍部及地形突变点)和特征线(山脊线、山谷线、地区突变区线、面状地物的范围线等)进行量测。量测特征点和线的目的是获取像方DEM相关的初值,对像方DEM进行编辑。
(3) 数字正射影像DOM
每个像对的物方DEM编辑后即可创建正射影像,并进行DOM的镶嵌。正射影像分为黑白正射影像和彩色正射影像。先创建每个像对的左、右黑白正射影像,合并左右黑白正射影像后,选择镶嵌线对黑白正射影像进行镶嵌即生成黑白DOM产品。
(4) 数字线划测图
在定向建模完成之后,如不需要生成DEM、DOM产品,可直接进入向量测图模块进行测图。在向量测图模块中,图廓及内外整饰自动生成,已测向量能够实时显示(放大、缩小、编辑等)和映射至立体,具有联机编辑、实时符号化功能,利用测图模块提供的这些工具可以很方便地进行测图和编辑,实现测图、编辑一体化。
3.3 三维数字地形图测绘的误差分析
(1) 全数字摄影测量的精度和模拟摄影测量、解析摄影测量相比一定有所不同,如:光束法区域网加密与独立模型法区域网加密的精度差异,全数字摄影测量系统没有机械传动误差、图纸套合与清绘误差、展点误差、主距安置误差、读数误差等等,出现了影像匹配误差等。
(2) 图上的地物点的点位中误差主要来源于:像控点点位中误差、房檐改正误差、加密点点位中误差、影像扫描中误差、影像匹配中误差和定向中误差等。
(3) 航测成图高程中误差的主要来源于:控点高程中误差、加密点点位中误差、相对校正中误差、定向中误差和测绘动态中误差等。
4. 结语
本文从三维数字地形图的相关概念、数据采集的方法和三维数字地形图的绘制三个方面进行了研究,对于三维数字地形图测绘技术的实际应用具有一定的借鉴和指导意义,因而是值得推广的,另一方面,三维数字地形图数据的采集与测绘,还有很多的技术细节问题需要深入探讨,这有待于广大技术工作人员的共同努力,才能够最终实现三维数字地形图的测绘与普及应用。
参考文献:
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中图分类号:P20-4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)02(a)-0170-01
辽宁地质工程职业学院在工程测量专业结合校企合作的人才培养模式,将教学结合生产实际,感受生产的先验性,学会生产中的技术、方法,使学生能够发现自己的不足,提高技能水平。
1 现今高职测量教学中的缺陷
工程测量专业本身的专业特点就是:实践性特别突出,特别是随着测量仪器设备及方法的大力推广,只教给学生基本理论和方法、学会常用的仪器设备已不能满足学生的就业要求,因为这当中缺少的重要一环就是学生的生产技能培养,要做到这一点,就必须让学生走出去,通过真正的生产工作,将所学应用到实际,是理论和实践更加有效的结合起来。
2 工学结合校企合作培养模式的建立
实施工学结合校企合作,必须有相应的人才培养方案的建立。根据我国职业教育提倡的培养高素质技能型人才,以培养学生技能和职业岗位应用能力为主,具体体现为培养“基础理论知识必需与够用、专业技能应用能力强、知识面较宽、素质高”的专门人才。
2.1 师资队伍的建设
建立起两只教学队伍:一支由本校实践经验丰富的教师组成的队伍,承按工程项目中的部分测量任务,由这只队伍带领学生,进行生产任务的实施,结合课堂教学内容,完成测量任务;另一支由企事业单位生产一线的技术员、技术专家和能手组成,带领学生直接参与企事业单位的工程建设,由这支队伍知道学生在工作中学习技术、积累经验,养成良好的职业习惯。
2.2 课程体系的建设
在课时设计上,以往的高职教学中多采用“2.5+0.5”的教学时间安排,为了使教学与实践结合更加紧密,我校的课程设计开始探索实行“1.5+1+0.5”的培养模式,即用一年半的时间完成工学交替式的学习,再用一年的时间即正好在一年中的3月至11月中,测量工作较为容易实施的时间段让学生进行顶岗实习,在最后半年中再将学习与实践知识相结合,锻炼综合分析能力。这样,能够适应测量工作的特点,更好的实行工学结合校企合作。
2.3 工学结合教学模式的具体实施
学生在入校时,首先进行职业教育,使他们对测量专业有一个整体的认识,在接下来的教学过程中,加强课程建设和整合,大量压缩公共基础课,增加专业实践环节,让学生在学校学习和在实训地实训交替进行,实现专业课与技能训练一体化,体现工学结合的特点。到第四学期,安排学生到各个实训单位跟随实训指导教师参与到整个测量工作的过程中,将课本中所学的知识综合运用到实际,最后由实训指导教师给出学生表现的评定。在最后半年中,完成剩余一些选修课程的学习,并且根据自己在实训过程中的体会,完成毕业论文。
3 工学结合校企合作培养模式的成果
随着辽宁省“五点一线”战略的提出,丹东市也借此东风,展开了新城区的建设,在此过程中当然也离不开测量工作。在辽宁省环保产业园的建设中,我校承担了产业园的土方量测量工作。在学生完成《工程测量》、《施工技术管理》等专业综合技能及专业拓展课程之后,参与到此项目的建设过程中。期间,由有工程实践经验的老教师多次带领学生到产业园湿地测量土方,准确地测算了厂区内的填方量及山体爆破土方量,将学生在课程中所学的土方测量内容应用于实际生产中,使学生既能熟练仪器的操作,也了解了生产程序,更能体验到生产中的艰辛。
测量工作分为外业和内业,虽然我院测量教师侧重对学生野外作业能力的培养,但也同样不忽视对学生内业作业能力的培养,这样才能使培养出来的毕业生能够适应测量相关的各方面岗位。为使学生的内业作业能力得到充分锻炼,我院测量教研室与中冶沈勘有限公司的地理信息中心进行校企合作,将学生所学的《数字测图》课程中的地图数字化内容应用于实际生产,与该公司合作完成了阿富汗部分地区的地图数字化工作,测量专业30余名学生参与实习,圆满完成了该项细致繁杂的工作,完成的高质量的数据得到了合作企业的好评。这也让学生既熟练掌握了CASS软件的使用和常见的问题,也了解了测量内业处理的部分生产程序。
为保证高职教育的人才培养目标,精准定位毕业生就业的岗位群,我院专业教师积极联系高质量的校企合作单位,先后与中铁十六局、十九局签署校企合作协议,并组织选派50余名学生参加京沪高铁、哈大客运专线高铁的控制、沉降任务,两项任务均是目前国内设计时速最高(350 kM/h)、技术指标最为严格(限差要求最小)的项目,在实训期间,同学们无论在仪器的使用方面,还是在成果的整理方面均取得了令人满意的效果,并得到了相关施工单位领导的一致好评,此次实习两家合作单位还均需为学生们的实习情况进行考核打分,最终根据实际情况就每一位同学综合表现给出实习考核等级,为学生以后的就业打下了坚持的基础。
4 结语
测量工程专业的工学结合校企合作培养模式取得了较好的成效,经过培养,使学生的知识面得到了扩展,吸收到了生产中的营养,也使课程教学改革力度明显加强,教师教学方法明显转变。工学结合校企合作的培养模式是现今高职培养人才的主流趋势,如何更好的完成人才培养,还是任重道远的。
参考文献