1概述

传统的测绘工程长期依靠经纬仪、平板仪、水准仪进行工作,随着现代测绘技术的逐步扩大应用,向传统测绘工程技术告别的时代已经到来。现代测绘技术的核心是卫星导航定位技术、遥感技术和地理信息系统技术。其中,卫星导航定位技术和遥感技术是航天技术、卫星技术、传感器技术、现代通信技术、计算机技术等高新技术综合集成的结果,地理信息系统技术是计算机技术、数据库技术、空间分析与模拟技术综合集成的结果。因此,现代测绘技术是空间技术和信息技术等现代高新技术的综合集成,也是国家高新技术的重要组织部分。

2现代测绘工程技术的发展

2.1测绘仪器的发展现代测量仪器以自动化、数字化、智能化、网络化为方向发展,传统的光学测量仪器呈现出被弃用的趋势。全站仪堪称工程测量的代表仪器,它是电子经纬仪和测距仪的集成体。全站仪不仅具有电子测角和电子测距的功能,而且具有自动记录、存储和运算能力,有很高的工作效率。目前还出现了“自动目标识别全站仪”,可以自动跟踪反射器并实时得到三维坐标,在软件的支持下与设计值比较,从而控制施工过程。用于高精度定向的陀螺经纬仪向激光陀螺定向发展。另外,将陀螺仪和全站仪集成就出现了陀螺全站仪。大面积的首级控制测量早已使用GPS全球定位系统。目前,用于控制测量的静态GPS接收机已实现天线、接收机和电源一体化,操作完全自动化。用于图根控制测量和采集数据的实时动态RTK GPS接收机,可以瞬时获得地面点的坐标。另外,它还可以在30～50km范围内按坐标施工放样。将全站仪和GPS集成一体,就出现了“超站仪”,它改变了工程测量外业的作业模式,实现控制测量、碎部测量和施工放样的一体化和无缝衔接作业。三维激光影像扫描仪可以快速、精确和可靠地获得被识别物体三维空间数据,在桥梁变形、水坝监测及建模、土石滑坡监控、开挖容量测量、城市数字化测量等方面非常有用。高精度高程测量方法目前还是采用几何水准测量,但水准测量的仪器实现了数字化和自动化。数字水准仪不光实现了自动安平,还配合条码标尺,实现观测自动化和测量结果数字化。数字水准仪主要是利用相关法和相位法的原理实现自动读取视线高和视线距离。

2.2现代测绘技术的发展

2.2.1全球定位系统GPS即全球卫星定位系统。它最初是由美国国防部开发的,利用离地面约两万多公里高的轨道上运行的24颗人造卫星所发射出来的讯号,以三角测量原理计算出收讯者在地球上的位置。GPS采用的是全球性地心坐标系统,坐标原点为地球质量中心。GPS自问世以来,充分显示了其在无线导航、定位领域的霸主地位。

2.2.2遥感技术

遥感(RS)是一种远距离,大面积几何形态、位置以及相关物理特性的传感手段。广义的遥感包含航空摄影测量。现代航天遥感技术(RS)可提供分辨率的影像资料,航空遥感技术即全数字摄影测量可提供分米级甚至厘米级的影像资料。遥感技术在近一、二十年内飞速发展,既有框幅式可见光黑白摄影、多光谱摄影、彩色摄影、彩红外摄影、紫外摄影,又有全景摄影机、红外扫描仪,红外辐射计、多光谱扫描仪、成象光谱仪,CCD线阵列扫描和矩阵摄影机、微波辐射计、散射计,合成孔径雷达及各种雷达和激光测高仪等。传感器的研制在向更高的空间分辨率方向发展的同时,也向全方位的立体观测能力方向发展。遥感多时相性,提供了人们长期、系统和动态研究地球表面的变化及其规律的可能性。

2.2.3地理信息系统

从系统角度看,在未来的几十年内,地理信息系统(GIS)将向着数据标准化(Interoperable GIS)、数据多-维化(3D&4D GIS)、系统集成化(Component GIS)、系统智能化(Cyber GIS)、平台网络化(Web GIS)和应用社会化(数字地球DE)的方向发展。Interoperable GIS互操作地理信息系统(Interoperable GIS)是GIS系统集成平台,它实现在异构环境下多个地理信息的系统或其应用系统之间的互相通信和协作,以完成某一特定任务。3D&4D GIS三维(四维)地理信息系统(3D&4D GIS)目前研究重点集中在三维数据结构的设计,优化与实现,以及体视化技术的运用,三维系统的功能和模块设计等方面。

Com GIS面向对象和构件技术的地理信息系统(Com GIS)是把GIS的功能模块划分为多个控件,每个控件完成不同的功能,通过可视化的软件开发工具集成起来,形成最终GIS应用。Web GIS基于WWW的地理信息系统(Web GIS)是利用Internet技术在Web上发布空间信息供用户浏览和使用。Digital Earth它是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识,其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源,从而完成数字地球的核心功能,光缆、卫星通信技术以及计算机网络等技术则完成海量数据的传输任务。

“3S”是全球卫星定位系统(GPS)、遥感(RS)和地理信息系统(GIS)的合称。“3S”集成技术提供了对地球系统进行长期的立体的监测能力,为收集、处理和分析地球系统变化的海量数据提供了工具。在大型工程中,如三峡工程、南水北调、西气东送等,都具有施工范围大、战线长、物流量大、施工周期长、土方工程大等特点。“3S”技术为大型工程提供了最有效的数据和信息采集、分析处理、表达决策的工具。“3S”集成技术将在大型工程中贯穿从勘测、设计、质量监控、安全监控、竣工验收到运行监控管理的一切阶段。