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2加強對測繪工程質量管理與系統控制
2.1準備工作。測繪工程一定要做好準備工作,首先,明確測繪的具置,掌握地理環境因素,觀測天氣因素,籌劃施工材料和裝備,制定明確的測繪目標與方案,檢測相關人員的專業素養,檢查和監督技術設備和技術人員,從而保障測繪工作可以順利開展。企業要保障測繪工作符合國家相關規定,符合安全標準。測繪工作進行前,制定有效的質量管理條例與合理的系統控制與檢測方案,保障質量管理與系統控制可以被應用于測繪工作之中,讓工作人員可以明確自身的責任義務,從而完美的履行自己的工作職能,保障測繪工作質量符合標準,運行環節合理有效。2.2增加工作人員的觀念意識。測繪工作在對質量工作人員和系統控制人員選擇的過程中,要保障工作人員可以具備高水平的測繪工作能力,具備專業的設備使用知識,具備良好的管理能力和協調能力,從而保障在測繪工作正式進行之前,可以對測繪設備進行有效的檢修校對,保障對設備的使用方式可以有效的提高設備使用效率和使用壽命,從而保障測繪工作不會因為設備故障而不能正常進行。企業要對工作人員進行培訓,以便增強工作人員的專業素養,提高工作人員的工作能力,讓其在測繪培訓中不斷增強自身的工作經驗,可以對測繪系統和測繪地點有明確的了解,可以有效的檢測信息,收集測繪數據,繪制測繪圖像,從而保障測繪工作的順利進行。企業還應不斷調整系統管理制度,保障測繪管理和系統調控的專業性和靈活性,保障測繪工程體系的健全性,促進企業經濟利益的不斷提升。2.3增加對測繪工程的控制與管理。加強對測繪工程的控制與管理,企業需要建立健全相關的制度規定,從而保障對測繪工程質量管理與系統調控可以有具體的依據。測繪工程需要一定的體系來保障工程的順利進行,而對測繪質量進行管理主要就是對工程中質量檢驗、質量審核、質量調控、質量使用成本、保障質量的方針政策進行有效的監管,從而保障工程質量符合標準,促進企業經濟效益的提升。這就需要在對工程產品的生產過程中,充分了解可能造成產品質量問題的因素,從而建立健全管理制度,促進測繪工程合理有效的進行,對各種突發狀況和不完善的工作環節制定相應的解決策略,便于及時解決測繪工程進行過程中發生的困難。要及時根據市場發展的信息進行相關的政策調控,并積極借鑒先進的測繪工程管理方式,促進測繪工程的有效進行。2.4制定相關的法律制度。我國要想加強測繪工程質量管理和系統調控,就必須制定相關的法律制度,從而對測繪工程進行強有力的法律制度規范,要保障相關的法律制度對測繪工作的各個環節具有針對意義,具有可操作能力,完善《計量法》、《質量法》、《測繪法》等法律法規,加強企業對測繪工程的重視程度,對其進行有效的法律約束和管制,從而保障測繪工程的有效開展,保障測繪工程質量標準和管理規范。
3結束語
測繪工程在開展的過程中,對其質量管理和系統調控都是十分重要的,而這項工作的難度也是十分困難的,這就要求要不斷加強對測繪工作的重視程度,提升工作人員的專業素養,建立健全管理制度和法律制度,促進我國測繪工作的順利開展。
參考文獻:
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2講好緒論激發學生的學習興趣
人常說,學一行,愛一行。要學好一門課程,首先就要喜歡這門課程,對于測量平差這門測繪工程專業本科的核心課程,更是如此。在首次上課之前,大部分學生對要學習的課程還不是很了解,因此,緒論的講授就顯得非常重要。通過緒論課,要讓學生了解測量平差課程的性質、該課程在測繪工程專業課程設置中的位置、測量平差的研究對象、主要任務及課程的主要內容,讓學生對這門課程有一個基本的認識,激發學生的學習興趣。在此基礎上,介紹測量平差課程的特點、學習的一些技巧和注意事項,以便學生能夠盡快找到適合自己的學習方法,為學好測量平差課程做好鋪墊。
3注重測量平差課程的“三基”教學
“三基”即該課程的基本概念、基本理論和基本方法。“三基”教學是測量平差課程教學的重點,要讓學生學好測量平差課程,首先就要使其掌握該課程的基本概念、基本理論和基本方法,在此基礎上,才可以進一步深入學習,可以說脫離了“三基”的平差課程學習如同空中樓閣,是不可能學好該課程的。
3.1重視基本概念
測量平差課中的基本概念比較抽象,如觀測誤差、最或是值、改正數、必要觀測、多余觀測、精度、中誤差等。掌握這些基本概念是學習基本理論和基本方法的前提,而不掌握基本概念,要學習基本理論和基本方法簡直是不可能的。其實,這些基本概念本身并沒有什么高深的理論和方法,也沒有多大難度,只是對初學者來說比較生僻而已,學習起來還是比較容易的。在教學中,一定要重視基本概念,課堂上要講清楚各概念的定義、表示方法、有關定義式及實際應用舉例等,以便學生能夠理解并準確地掌握基本概念,而不致混淆。
3.2加強基本理論教學
測量平差課程的大多數理論都是貫穿于平差方法之中的,要特別強調的基本理論主要有平差原則、協方差傳播定律、協因數傳播定律等,這些基本理論都是要求學生熟練掌握的。對于平差原則理論,講清楚常用的平差原則、適用情況及各原則的具體含義;而對于協方差傳播定律、協因數傳播定律等,要從定律的定義、傳播關系表達式、使用定律時的注意事項等著手進行詳細講解,以便學生能夠正確理解這些定律,在此基礎上,通過定律使用的實例講解和學生練習,加深學生對定律的進一步理解與掌握。
3.3重點進行基本方法的教學
測量平差的方法有很多,像條件平差法、間接平差法、附有未知數的條件平差法、附有條件的間接平差法等經典平差方法及序貫平差、附有系統參數的平差等近代平差方法。每一種平差方法都有自身的平差原理、函數模型、法方程、改正數的計算方法及精度評定等,不同平差方法之間既有區別又有聯系。在基本測量方法教學時,應做到:1)明確各平差方法的原理;2)重點講解函數模型的數目、形式與常見控制網函數模型的列立方法;3)強調法方程的數目與組成方法;4)利用計算工具進行法方程的解算;5)強調不同平差方法下改正數的計算方法;6)觀測值最或是值的計算與檢核;7)精度評定,評定觀測值、平差值及平差值函數的精度。
4引導學生善于總結并抓住規律
“公式多,函數模型長”是初接觸測量平差課程的大多數人的共識。的確,與測繪工程專業的其他課程相比較而言,測量平差課的公式是比較多的,函數模型不但多而且通常也是比較長的,但平差課程中的大部分公式、模型的組成都是很有規律的,只要抓住了這些公式、模型的規律,即便公式、模型忘記了,也不難對照幾何模型按規律寫出對應的公式、模型。因此,在課堂教學中要引導學生善于總結規律并抓住規律的要點,這樣,公式、函數模型的記憶就不成問題了。
5適當地引導學生利用具有計算功能的軟件進行計算機輔助計算
“計算量大”是測量平差課程的又一特點。一個比較大的控制網平差問題,在沒有計算機輔助計算的情況下,幾個小時乃至一天是很正常的。單就控制網平差中法方程的解算來講,一個4階的法方程,若要通過高斯約化法進行解算,就需至少半個小時,而高斯約化法解算法方程的工作量與法方程的階數是呈冪次數增加的,在法方程階數比較高的情況下,手工計算有時是難以完成的,而利用MATLAB進行法方程的解算,在輸入法方程系數、常數項的情況下,僅一個命令在幾秒鐘之內就可得到準確的結果。因此,在進行法方程、轉換系數方程的組成與解算部分教學時,應引導學生利用EXCEL,MATLAB等具有計算功能的軟件進行計算機輔助計算,減小平差計算的工作量和計算誤差。當然,在相應知識具備的情況下,利用VB,C等語言編寫法方程解算軟件后,在計算機的解算軟件支持下進行解算是更好的。
6通過習題講解與練習培養學生分析解決問題的能力
初學者在平差課程學習當中,常常會感覺到理論與實際脫節,表現在課本上的概念、理論、方法似乎都掌握了,但遇到實際平差問題卻感到非常棘手,主要原因是知識掌握的不夠扎實,缺乏靈活運用所學知識的能力。教學中,針對這種情況,在講完一種平差方法之后,馬上應進行相應內容的習題課,通過常見控制網平差實例分析與講解,使學生了解最基本的平差問題的解題思路、方法與步驟,在此基礎上進行相應的平差練習,培養學生分析、解決平差問題的能力,增強平差技巧。
7引導學生掌握至少一種平差軟件進行控制網平差計算
掌握“三基”是本科教學的基本要求,而我們的教學對象要成為一位合格的現代測繪工作者,利用平差軟件進行控制網平差計算也是一項必備的技能。現階段,測繪行業中使用的控制網平差軟件比較多,如南方測繪儀器公司的平差易、北京威遠圖公司的TAPADJ、武漢大學的科傻及一些單位自行開發的平差軟件等,這些軟件雖然在功能、界面組成、成果輸出格式等方面存在差異,但基本功能和使用方法大致是一致的,掌握一種平差軟件的使用方法后就比較容易掌握其他平差軟件,因此,在測繪工程專業本科生的測量平差課程教學中,應該通過一種比較常用的平差軟件的實際使用,教會學生使用平差軟件進行控制網平差的基本方法,引導學生掌握至少一種平差軟件進行控制網平差計算,培養學生利用平差軟件進行控制網平差的技能。
前言:
電力工程施工是一項非常重要的基礎性工作,但是由于大部分企業對工程測量測繪沒有引起足夠的重視,使得一些非常簡單但是又非常重要的工作沒有做到位而導致有工程返工的情況出現。為了避免這種情況的發生,在今后的電力測量測繪工作中我們應指派專業性較強的專業人才進行測繪、指導施工,從基礎建設施工中來總結吸取經驗,使我國的電力工程測量測繪技術有一個很好的突破。
一、分析電力工程測繪工作需求及應用
以計算機技術、網絡通信技術、光電技術、信息科學和空間科學等作為基礎,以RS、GPS等作為技術核心,測量地面已有的界限和特征點,利用一定的繪圖技術并結合一定測量數據形成一定圖形去反映地面狀況,這就是測試技術。行政管理和工程建設的規劃設計都會使用這種技術。由于電力工程本身具有的特殊性,在電力工程施工中往往需要非常強的專業性人才對工程施工進行指導施工,但由于在思想上對測繪工作的不重視,導致工程返工、增加工程成本還影響了工作進程。為了解決這種情況,需要認真對待工程開工前的測繪工作,結合工程特點,積極研究新的測繪技術來解決測繪工作中出現的問題和難點,降低測繪難度,提高測繪質量,使電力工程施工進行順利。
測繪技術應用大概分為以下幾類。第一,因為GPS有全球、全天和實效性等特點使得測繪技術在最近這些年得到了廣泛的應用在工程建設中,因為它能夠提供精確的位置和時速給客戶。而且對電力測量測繪的數據也可以進行收集和處理。目前,很大部分的測量人員已經對GPS測繪技術認可了,所以在電力工程建設中,GPS測繪技術很大程度的給測繪人員減輕了工作量,而且還提高了工作效率,體現處理GPS強大的應用前景。第二,連續運行的衛星定位系統CORS集成了多媒體技術、GPS技術和電子通訊技術等形成了連續的地面信息采集系統而具有非常鮮明的特點應用于測繪技術中。在實際施工作業中,由于COPS系統能夠快速準確的對土地的三維數據和土地性質進行全面的數據測量然后繪制全面的、非靜態的數據,使得它能全天不間斷的給客戶提供準確的信息,給客戶的策劃和統籌工作提供方便。再者,因為它很大程度的減少了人力物力,提高了工作效率和準確度,降低了測繪工作難度,節省了各種成本。第三,根據電磁波理論發展成的遙感技術能夠采集和處理遠距離目標輻射和反射的電磁波信息,根據專業軟件成像,還能勘探和識別區域范圍內的地形地質。在實際工程測量中,由于RS技術有高實效性、數據綜合性和大面積同步觀測的優勢,可以對指定區域進行高分辨率觀測和測量。而且為了得到更完整更有效的地理信息,通過航空攝像中獲得的地形圖對測量區域進行準確分析。還有就是,為了更及時的了解施工中遇到的不同問題,隨時了解監測施工現場的動態,及時對出現的問題進行及時有效地指導,保證施工質量和進度。第四,影像提取技術是在電力工程建設中出現送電線路測量困難、地質偏僻等問題上發展形成的,而為了有效地解決施工過程中遇到的這些問題,影像提取技術讓在這些問題上的測量測繪工作變得相對簡單了。而影像提取技術就是利用的測量測繪設備對施工現場進行影像提取,根據專門的分析軟件對提取的影像數據進行相應處理獲得電力工程圖,完成測繪工作。利用影像提取技術也能有效地簡化測繪工作,減輕工作量。第五,數字化測繪技術是一種新興的測繪技術,它是伴隨微機軟硬件技術和全站儀的應用發展而相應發展起來的。它如今成為了主要的地形測圖方法,被廣泛應用于測繪生產和水電工程中。數字化測繪技術在電力工程中的應用是為了實現一體化的地理信息分析、采集和管理,根據專業軟件實現三維成果輸出。數字化測繪技術相比傳統測繪技術變得更加方便處理和簡化,有效地解決了勞動強度大,測繪困難的測繪工作,有利于電力施工進行順利。第六,融合了GLONASS技術和GPS技術的RTK技術是一種新型的衛星定位測量技術。這門技術的應用,使得外業測量的勞動強度降低,擺脫了對工程測量儀器的過分依賴,相應的測量的精度和測量效率都提高了,促進電力工程測量技術的革新。RTK技術可以直接測量流動站對象控點的平面坐標和高程,縮短測量時間,方便操作。而且對地形、水域的測量只需很少的基準點就能實現測量目標。對提高測繪工作的效率和質量很有作用。
二、對測量測繪技術在電力工程中的應用建議
要想測量測繪技術在電力工程中獲得更好的發展,根據施工過程中出現的問題提出對應的解決方法是很有必要的。比方說,1在電力工程的建設上提供技術上的支持就得更多的引進先進的測量測繪技術和設備。2加大我國施工人員的培訓力度,使他們的技術水平得到一個更好的提升讓他們把測量測繪設備的使用方法和工作原理掌握透徹,并把這種技術熟練準確的應用到電力工程建設中去。3合理管理電力工程測量測繪中出現的各種問題,比方說明確規定對資源分配問題和對人員的調度問題,提前安排合理的施工方案,大家各盡其職,這樣可以有效的提高的人員的工作效率。而且為了減少對材料的破壞、損失和浪費,降低工程建設成本,可以對各種建設材料使用情況進行登本造冊。4為了防止在電力工程建設中對環境造成破壞,將環境污染降低到最小,應該使用一些安全、無污染、性能高的設備,對被破壞的制備進行重新補種,保障原地的生態平衡。
三、數字化測繪技術在土地測繪中的優勢
數字測繪與傳統測繪方式相比,其數字化和自動化的程度有著明顯的提升。測繪人員通過計算機的運用,可以對測量地的地形地貌進行更為直觀和真實的反饋,多種數字化儀器的運用,使得地圖數據的獲取更加便捷,直觀度較高,令人可以清晰明了的看到地圖。除此之外,其精度較高的優勢也不言而喻。儀器測繪比手動測繪的精確度有著大幅度的提升,基本可以將測量結果控制在毫米之內。現勢性強也是數字測圖的另一個優勢。數字化的測圖可以有效地綜合各方面的數據和信息,形成較為全面的地理信息系統,為人們提供更為便捷的檢索。可以在今后的運用過程中,查閱需要的數據資料。與此同時,數字化測繪也方便工作人員的更新和維護,使得其具有著更強的時效性。根據數字化測量的結果構建起的地圖,是對多重要素的累積,與傳統測繪結果相比更為細致和精確,符合我國地質測量工作的需要,為全面建立起土地管理系統提供了數據基礎。在經濟和技術快速發展的今天,互聯網技術的普及使得數字化測繪的應用日益廣泛,其較好地完成了外業作業向室內的轉變,減輕了外業工作人員的工作強度,也使其工作環境得以優化。數字化測繪這種精度高、速度快的優勢更是不可小覷的,在近些年來更為凸顯。
結束語:
總體來說,電力測量測繪技術在我過經濟發展中起著很大的作用,為了保證我國經濟的平穩有序增長,對電力測量測繪技術也得保持提高。對于工程中存在的問題,我們要及時、合理、妥善、科學地處理,為我國現代化建設保駕護航。
參考文獻:
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中圖分類號: P228.4 文獻標識碼: A 文章編號:
一.引言。
工程測量通常是指在工程建設的勘測設計、施工和管理階段中運用的各種測量理論、方法和技術的總稱。傳統工程測量技術的服務領域包括建筑、水利、交通、礦山等部門,其基本內容有測圖和放樣兩部分。現代工程測量己經遠遠突破了僅僅為工程建設服務的概念,它不僅涉及工程的靜態、動態幾何與物理量測定,而且包括對測量結果的分析,甚至對物體發展變化的趨勢預報。
二.工程測量實施的階段性分析。
1.規劃設計階段。
主要是提供大比例尺地形圖。采用的方法主要有地面人工測圖和攝影測量成圖兩類。
(1). 地面人工測圖。是根據由總體到局部的原則,先在測區內建立平面和高程控制網點(見工程控制測量),然后根據控制點測繪地物、地貌。近年來,隨著電子速測儀和機助制圖系統的發展,可以應用多功能整體式或組合式的電子速測系統取得地物和地貌特征點的三維坐標數據,輸入制圖系統自動成圖。
(2). 攝影測量成圖。是對地面進行攝影,對像片加以判讀、量測和處理,以獲得所需資料。最先應用的是地面攝影測量,即在地面上用攝影經緯儀攝取測區的像片,據以成圖。后來發展為航空攝影測量,它已成為目前測繪地形圖的最主要、最有效方法。
近年來,隨著攝影器材和測圖儀器的改進,除了模擬測圖方式以外,發展了解析測圖方式,即利用立體坐標量測儀對像片量測進行解析處理,獲得地形的數據資料。解析測圖儀除了與一般模擬立體測圖儀一樣測圖外,還可進行區域網點加密和數字化測圖,獲得數字地圖。地面形態的數字表達稱為“數字地面模型”,它可用來解決工程設計中繪制斷面圖、計算土石方量等問題。
2.施工階段工程測量工作。
主要是按照設計和施工的要求,先建立施工控制網點,然后根據控制網點,在實地上以適當的精度放樣出建筑物與生產設備各部分的位置,作為施工和安裝的依據。放樣工作包括平面位置放樣和高程放樣。平面位置放樣通常采用極坐標法、直角坐標法以及交會法等。高程放樣通常是根據高程控制網點用水準測量方法進行。近年來,已在施工測量中應用了激光測量儀器,例如:激光準直儀、激光垂線儀、激光平面儀、激光經緯儀、激光水準儀等(見工程測量儀器)。這不僅提高了測量的精度和速度,而且有助于實現自動化。
3. 經營管理階段的工程測量工作。
主要是為了監視工程建筑物的現狀,保證安全運營所進行的建(構)筑物變形觀測。包括垂直位移(沉降)、水平位移、傾斜、撓曲,以及風振、日照等變形觀測項目,其特點是要求建立較高精度的變形觀測控制網和穩固的基準點。對于觀測的精度要求與所采用的方法,因各項工程的要求不同,差異較大。野外觀測工作完成以后,經過平差計算和初步整理,應用統計檢驗的方法來分析變形觀測成果的可靠性,應用回歸分析的方法探討變形的規律性。垂直位移(沉降)觀測,通常采用精密水準測量方法。使用液體靜力水準測量法,可將液面的高程變化轉換成電感輸出,有利于實現觀測自動化。建筑物的水平位移觀測,由于它本身受力條件的不同,位移的方向不同,觀測方法也就不同。對于任意方向的位移觀測,常采用角度前方交會法,對于發生在某一特定方向的位移觀測常采用基準線法。基準面的建立,可應用經緯儀的視線、拉緊的鋼絲或者激光束。觀測點相對于基準面的偏離值,可以用人工觀測,也可以利用光電傳感技術,實現自動化。建筑物的位移、傾斜、撓曲和瞬時變形觀測,除了采用大地測量方法外,也可以應用近景攝影測量技術。
三.工程測量技術的現狀。
1. 地面測量儀器。
20 世紀 80 年代以來出現許多先進的地面測量儀器,為工程測量提供了先進的技術工具和手段,如:光電測距儀、精密測距儀、電子經緯儀、全站儀、電子水準儀、數字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等,為工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件,改變了傳統的工程控制網布網、地形測量、道路測量和施工測量等的作業方法。三角網已被三邊網、邊角網、測距導線網所替代;光電測距三角高程測量代替三、四等水準測量;具有自動跟蹤和連續顯示功能的測距儀用于施工放樣測量;無需棱鏡的測距儀解決了難以攀登和無法到達的測量點的測距工作;電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器;精密測距儀的應用代替了傳統的基線丈量。
2.GPS定位技術。
GPS是美國從20世紀70年代開始研制,歷時20年,耗資200億美元,于1994年全面建成,具有海、陸、空進行全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。隨著GPS定位技術的不斷改進,軟、硬件的不斷完善,長期使用的測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術,正在逐步被以一次性確定三維坐標的高速度、高精度、費用省、操作簡單的GPS技術代替。
在我國 G P S 定位技術的應用已深入各個領域,國家大地網、城市控制網、工程控制網的建立與改造已普遍地應用 G P S 技術,在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監測、山體滑坡、地震的形變監測、海島或海域測量等也已廣泛的使用 G P S 技術。隨著D G P S 差分定位技術和 R T K 實時差分定位系統的發展和美國 A S 技術的解除,單點定位精度不斷提高,G P S 技術在導航、運載工具實時監控、石油物探點定位、地質勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景。
3. 數字化測繪技術。
數字化測繪技術在測繪工程領域得以廣泛應用,使大比例尺測圖技術向數字化、信息化發展。大比例尺地形圖和工程圖的測繪,歷來就是城市與工程測量的重要內容和任務。
常規的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作,同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作,成圖周期長,產品單一,難以適應飛速發展的城市建設和現代化工程建設的需要。隨著電子經緯儀、全站儀的應用和 GEOMAP 系統的出現,把野外數據采集的先進設備與微機及數控繪圖儀三者結合起來,形成一個從野外或室內數據采集、數據處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統。
4. 攝影測量技術。
攝影測量技術已越來越廣泛的在城市和工程測繪領域中得以應用,由于高質量、高精度的攝影測量儀器的研制生產,結合計算機技術中的應用,使得攝影測量能夠提供完全的、實時的三維空間信息。不僅不需要接觸物體,而且減少了外業工作量,具有測量高效、高精度,成果品種繁多等特點。在城市和工程大比例尺地形測繪、地籍測繪、公路、鐵路以及長距離通訊和電力選線、描述被測物體狀態、建筑物變形監測、文物保護和醫學上異物定位中都起到了一般測量難以起到的作用,具有廣泛的應用前景。由于全數字攝影測量工作站的出現,為攝影測量技術應用提供了新的技術手段和方法,該技術已在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進和應用。
六.結束語
在人類活動中,工程測量是無處不在、無時不用,只要有建設就必然存在工程測量,因而其發展和應用的前景是廣闊的。
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現任北京市測繪設計研究院常務副院長的楊伯鋼,是我國城市測繪地理信息領域的知名專家和學術、技術帶頭人,教授級高工,享受國務院政府特殊津貼。參加工作30多年,他始終扎根基層、堅守一線,從事著測繪地理信息生產和科研工作。他主持了國家、省部級重點工程百余項,攻克了城市測量領域一道道難關,為城市工程測量領域服務城市規劃建設發展做出了突出貢獻。
投身事業潛心研究。他主持的城市大比例尺地形圖動態更新技術研究成果在全國處于技術領先,并推廣到全國50多個行業單位;他組織完成的地下管線研究成果創新解決了綜合地下管線采集、編輯入庫一體化的難題;他在國內率先開展了無人機航攝系統的研制,解決了低空航空攝影關鍵技術問題,項目成果獲國家技術發明二等獎,并在北京冬奧會選址、和田援疆測繪、汶川地震應急測繪等項目中成功運用;他將地面三維激光掃描技術應用于古建文物、工業遺址及工程測量中,先后完成了天安門重點文物、首鋼工業遺址、什邡地震工業遺址等30多個工程項目。他發明的施工測量專利,成功解決了施工測量的世界難題,并在中央電視臺、國貿三期以及深圳平安金融中心得到了廣泛應用。
忠誠使命勇于擔當。在2012年“7?21”特大暴雨期間,他組織干部職工快速反應、主動出擊,做好測繪應急保障工作,第一時間為政府提供了受災區域的地形圖、影像圖和三維雨水匯水分析圖等,為市委、市政府科學決策以及受災人員的緊急安置和災后重建提供了有力的應急服務和保障。2013年,國務院部署開展了全國第一次地理國情普查任務。在北京市的國普工作中,他身先士卒,創新機制,破解難題,帶領團隊克服重重困難,圓滿完成了各項任務。他總結出了“大兵團作戰式”的國普模式,提煉出了“國普精神”,并在相繼開展的北京市地下管線基礎信息普查和北京市第二次全國地名普查工作中得到推廣應用。
行業引領成果顯著。他獲國家科學技術發明獎2項,省部級以上科技進步獎、優秀工程獎39項。發表學術論文50余篇,出版專著9部,編制國家、行業、地方標準10部,獲得國家專利8項。入選了“北京市百千萬人才工程”,先后獲得“全國優秀科技工作者”“建設部全國建設系統先進工作者”“北京市有突出貢獻人才”“北京市奧運工程先進建設者”“北京市博士后杰出英才”等多項榮譽稱號。他主持開展的北京地區三維綠量測定及其數字模型與虛擬現實表達研究科研成果獲國家技術發明二等獎,在北京綠化隔離地區工程測量等項目中得到應用。
他作為北京市測繪學會理事長,帶領學會積極向市政府獻言獻策,先后獲得北京市“5A級學會”“百強社團”創建單位、“首都文明單位標兵”等榮譽稱號。
1前言
工程測量通常是指在工程建設的勘測設計、施工和管理階段中運用的各種測量理論、方法和技術的總稱。傳統工程測量技術的服務領域包括建筑、水利、交通、礦山等部門,其基本內容有測圖和放樣兩部分。現代工程測量己經遠遠突破了僅僅為工程建設服務的概念,它不僅涉及工程的靜態、動態幾何與物理量測定,而且包括對測量結果的分析,甚至對物體發展變化的趨勢預報。蘇黎世高等工業大學馬西斯教授指出:“一切不屬于地球測量,不屬于國家地圖集的陸地測量,和不屬于法定測量的應用測量都屬于工程測量”。隨著傳統測繪技術向數字化測繪技術轉化,我國工程測量的發展可以概括為“四化”和“十六字”,所謂“四化”是:工程測量內外業作業的一體化,數據獲取及其處理的自動化,測量過程控制和系統行為的智能化,測量成果和產品的數字化。“十六字”是:連續、動態、遙測、實時、精確、可靠、快速、簡便。
2我國工程測量技術現狀
2.1先進的地面測量儀器在工程測量中的應用。
20世紀80年代以來出現許多先進的地面測量儀器,為工程測量提供了先進的技術工具和手段,如:光電測距儀、精密測距儀、電子經緯儀、全站儀、電子水準儀、數字水準儀、激光準直儀、激光掃平儀等,為工程測量向現代化、自動化、數字化方向發展創造了有利的條件,改變了傳統的工程控制網布網、地形測量、道路測量和施工測量等的作業方法。三角網已被三邊網、邊角網、測距導線網所替代;光電測距三角高程測量代替三、四等水準測量;具有自動跟蹤和連續顯示功能的測距儀用于施工放樣測量;無需棱鏡的測距儀解決了難以攀登和無法到達的測量點的測距工作;電子速測儀為細部測量提供了理想的儀器;精密測距儀的應用代替了傳統的基線丈量。
2.2GPS定位技術在工程測量中的應用。
GPS是美國從20世紀70年代開始研制,歷時20年,耗資200億美元,于1994年全面建成,具有海、陸、空進行全方位實施三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。隨著GPS定位技術的不斷改進,軟、硬件的不斷完善,長期使用的測角、測距、測水準為主體的常規地面定位技術,正在逐步被以一次性確定三維坐標的高速度、高精度、費用省、操作簡單的GPS技術代替。
在我國GPS定位技術的應用已深入各個領域,國家大地網、城市控制網、工程控制網的建立與改造已普遍地應用GPS技術,在石油勘探、高速公路、通信線路、地下鐵路、隧道貫通、建筑變形、大壩監測、山體滑坡、地震的形變監測、海島或海域測量等也已廣泛的使用GPS技術。隨著DGPS差分定位技術和RTK實時差分定位系統的發展和美國AS技術的解除,單點定位精度不斷提高,GPS技術在導航、運載工具實時監控、石油物探點定位、地質勘查剖面測量、碎部點的測繪與放樣等領域將有廣泛的應用前景。
2.3數字化測繪技術在工程測量中的應用。
數字化測繪技術在測繪工程領域得以廣泛應用,使大比例尺測圖技術向數字化、信息化發展。大比例尺地形圖和工程圖的測繪,歷來就是城市與工程測量的重要內容和任務。
常規的成圖方法是一項腦力勞動和體力勞動結合的艱苦的野外工作,同時還有大量的室內數據處理和繪圖工作,成圖周期長,產品單一,難以適應飛速發展的城市建設和現代化工程建設的需要。隨著電子經緯儀、全站儀的應用和GEOMAP系統的出現,把野外數據采集的先進設備與微機及數控繪圖儀三者結合起來,形成一個從野外或室內數據采集、數據處理、圖形編輯和繪圖的自動測圖系統。系統的開發研究主要是面向城市大比例尺基本圖、工程地形圖、帶狀地形圖、縱橫斷面圖、地籍圖、地下管線圖等各類圖件的自動繪制。系統可直接提供紙圖,也可提供軟盤,為專業設計自動化,建立專業數據庫和基礎地理信息系統打下基礎。
20世紀80年代以來,我國數字化測繪技術的開發研究和應用發展很快,成效顯著。由于技術標準和規范不同,國外研究成功的數字化測繪系統不適合國情,難以推廣應用,只有依靠自己研究開發。1987年北京市測繪設計研究院在國內首先完成了“大比例尺數字化測圖系統”(即DGJ)的軟件開發,并通過技術鑒定,1990年被建設部列為第一批技術推廣應用項目之一,在80多個城市及工程測量單位推廣應用,同時又有十幾個大專院校、儀器公司和工程測量單位,先后開發和研制出多個類似的數字測圖系統軟件。
2.4攝影測量技術在工程測繪中的應用。
攝影測量技術已越來越廣泛的在城市和工程測繪領域中得以應用,由于高質量、高精度的攝影測量儀器的研制生產,結合計算機技術中的應用,使得攝影測量能夠提供完全的、實時的三維空間信息。不僅不需要接觸物體,而且減少了外業工作量,具有測量高效、高精度,成果品種繁多等特點。在城市和工程大比例尺地形測繪、地籍測繪、公路、鐵路以及長距離通訊和電力選線、描述被測物體狀態、建筑物變形監測、文物保護和醫學上異物定位中都起到了一般測量難以起到的作用,具有廣泛的應用前景。由于全數字攝影測量工作站的出現,為攝影測量技術應用提供了新的技術手段和方法,該技術已在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進和應用。
航空攝影測量是進行城市大面積大比例尺地形圖、地籍圖測繪與更新以及大型工程勘測的重要手段與方法,它可以提供數字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖成果。目前,我國有100多個城市或工測單位利用航測技術測制大比例尺地形圖和地籍圖,最大比例尺為1/500。采用的儀器除利用高精度的模擬測圖儀和解析測圖儀成圖方法外,還用立體坐標測圖儀與微機連接進行數據采集,經微機數據處理輸入繪圖機自動繪圖。
3工程測量技術的發展展望
展望21世紀,工程測量將在以下方面將得到顯著發展:
測量機器人將作為多傳感器集成系統在人工智能方面得到進一步發展,其應用范圍將進一步擴大,影像、圖形和數據處理方面的能力進一步增強。
在變形觀測數據處理和大型工程建設中,將發展基于知識的信息系統,并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建筑等學科相結合,解決工程建設中以及運行期間的安全監測、災害防治和環境保護的各種問題。
大型復雜結構建筑、設備的三維測量,幾何重構及質量控制,以及由于現代工業生產對自動化流程,生產過程控制,產品質量檢驗與監控的數據與定位要求越來越高,將促使三維業測量技術的進一步發展。工程測量將從土木工程測量、三維工業測量擴展到人體科學測量。
多傳感器的混合測量系統將得到迅速發展和廣泛應用,如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成,可在大區域乃至國家范圍內進行無控制網的各種測量工作。
GPS、GIS技術將緊密結合工程項目,在勘測、設計、施工管理一體化方面發揮重大作用。
在人類活動中,工程測量是無處不在、無時不用,只要有建設就必然存在工程測量,因而其發展和應用的前景是廣闊的。
前 言
《禮記》有云:大學之道,在明德,在親民。在提筆撰寫我的畢業設計論文的時候,我也在向我的大學生活做最后的告別儀式。我不清楚過去的一切留給現在的我一些什么,也無從知曉未來將賦予我什么,但只要流淚流汗,拼過闖過,人生才會少些遺憾!
非常幸運能夠加入水利工程這個古老而又新興的行業,即將走向工作崗位的時刻,我仿佛感受到水利行業對我賦予新的歷史使命,水利是一項以除害興利、趨利避害,協調人與水、人與大自然關系的高尚事業。水利工作,既要防止水對人的侵害,更要防止人對水的侵害;既要化解自然災害對人類生命財產的威脅,又要善待自然、善待江河、善待水,促進人水和諧,實現人與自然和諧相處。這種使命,更讓我用課堂中的知識用于實際生產中來。特別是這兩個月來的畢業設計,我越發感覺到學會學精測量基礎知識對于我貢獻水利是多么的重要。所以,我越發不愿放棄不多的大學時光,努力提高自己的實踐動手能力,而本學期的畢業設計,為我提供了絕好的機會,我又怎能放棄?
剛剛從老師那里得到畢業設計的題目和任務時,我的心里真的沒底。作為畢業設計的主體工作,我們主要運用電子水準儀對某幢建筑物進行變形觀測與計算,布設控制點進行平面控制測量和高程控制測量;用全站儀進行了中心多邊行角度和距離的測量,并用條件平差原理進行平差,通過控制點的放樣來計算土的挖方量,還有圓曲線的計算與測設。而我研究的畢業課題是圓曲線測設。
大學的最后一個學期過得特別快,幾乎每天扛著儀器,奔走在校園的每個角落,生活亦很有節奏。今天我提筆寫畢業論文,我的畢業設計也接近尾聲。不管成果如何,畢竟心里不再是沒底了,挑著兩個多月的辛苦換來的數據和成果,并不斷的完善他們,心里感覺踏實多了。
在本次畢業設計論文的設計中要感謝水利系為我們的工作提供了測量儀器,還有各指導老師的教導和同學的幫助。
開 題 報 告
一、研究課題:《微分曲線的應用》
二、學科地位和研究應用領域
1.學科定義
工程測量學是研究地球空間中具體幾何實體的測量描繪和抽象幾何實體的測設實現的理論方法和技術的一門應用性學科。它主要以建筑工程、機器和設備為研究服務對象。
2.學科地位
測繪科學和技術(或稱測繪學)是一門具有悠久歷史和現展的一級學科。該學科無論怎樣發展,服務領域無論怎樣拓寬,與其他學科的交叉無論怎樣增多或加強,學科無論出現怎樣的綜合和細分,學科名稱無論怎樣改變,學科的本質和特點都不會改變。
3.研究應用領域
目前國內把工程建設有關的工程測量按勘測設計、施工建設和運行管理三個階段劃分;也有按行業劃分成:線路(鐵路、公路等)工程測量、水利工程測量、橋隧工程測量、建筑工程測量、礦山測量、海洋工程測量、軍事工程測量、三維工業測量等,幾乎每一行業和工程測量都有相應的著書或教材。
國際測量師聯合會(FIG)的第六委員會稱作工程測量委員會,過去它下設4個工作組:測量方法和限差;土石方計算;變形測量;地下工程測量。此外還設了一個特別組:變形分析與解釋。現在,下設了6個工作組和2個專題組。6個工作組是:大型科學設備的高精度測量技術與方法;線路工程測量與優化;變形測量;工程測量信息系統;激光技術在工程測量中的應用;電子科技文獻和網絡。2個專題組是:工程和工業中的特殊測量儀器;工程測量標準。
工程測量學主要包括以工程建筑為對象的工程測量和以設備與機器安裝為對象的工業測量兩大部分。在學科上可劃分為普通工程測量和精密工程測量。
工程測量學的主要任務是為各種工程建設提供測繪保障,滿足工程所提出的要求。精密工程測量代表著工程測量學的發展方向,大型特種精密工程建設是促進工程測量學科發展的動力。
工程測量儀器的發展工程測量儀器可分通用儀器和專用儀器。通用儀器中常規的光學經緯儀、光學水準儀和電磁波測距儀將逐漸被電子全測儀、電子水準儀所替代。電腦型全站儀配合豐富的軟件,向全能型和智能化方向發展。帶電動馬達驅動和程序控制的全站儀結合激光、通訊及CCD技術,可實現測量的全自動化,被稱作測量機器人。
三、工程測量理論方法的發展
1.測量平差理論最小二乘法廣泛應用于測量平差。最小二乘配置包括了平差、濾波和推估。附有限制條件的條件平差模型被稱為概括平差模型,它是各種經典的和現代平差模型的統一模型。測量誤差理論主要表現在對模型誤差的研究上,主要包括:平差中函數模型誤差、隨機模型誤差的鑒別或診斷;模型誤差對參數估計的影響,對參數和殘差統計性質的影響;病態方程與控制網及其觀測方案設計的關系。由于變形監測網參考點穩定性檢驗的需要,導致了自由網平差和擬穩平差的出現和發展。觀測值粗差的研究促進了控制網可靠性理論,以及變形監測網變形和觀測值粗差的可區分性理論的研究和發展。
2.工程控制網優化設計理論和方法網的優化設計方法有解析法和模擬法兩種。解析法是基于優化設計理論構造目標函數和約束條件,解求目標函數的極大值或極小值。一般將網的質量指標作為目標函數或約束條件。模擬法優化設計的軟件功能和進行優化設計的步驟主要是:根據設計資料和地圖資料在圖上選點布網,獲取網點近似坐標(最好將資料作數字化掃描并在微機上進行)。值精度,可進一步模擬觀測值。計算網的各種質量指標如精度、可靠性、靈敏度。
3.變形觀測數據處理工程建筑物及與工程有關的變形的監測、分析及預報是工程測量學的重要研究內容。其中的變形分析和預報涉及到變形觀測數據處理。但變形分析和預報的范疇更廣,屬于多學科的交叉。
(1)變形觀測數據處理的幾種典型方法根據變形觀測數據繪制變形過程曲線是一種最簡單而有效的數據處理方法,由過程曲線可作趨勢分析。如果將變形觀測數據與影響因子進行多元回歸分析和逐步回歸計算,可得到變形與顯著性因子間的函數關系,除作物理解釋外,也可用于變形預報。
(2)變形的幾何分析與物理解釋傳統的方法將變形觀測數據處理分為變形的幾何分析和物理解釋。幾何分析在于描述變形的空間及時間特性,主要包括模型初步鑒別、模型參數估計和模擬統計檢驗及最佳模型選取3個步驟。變形監測網的參考網、相對網在周期觀測下,參考點的穩定性檢驗和目標點和位移值計算是建立變形模型的基礎。變形模型既可根據變形體的物理力學性質和地質信息選取,也可根據點場的位移矢量和變形過程曲線選取。
(3)變形分析與預報的系統論方法用現代系統論為指導進行變形分析與預報是目前研究的一個方向。變形體是一個復雜的系統,它具有多層次高維的灰箱或黑箱式結構,是非線性的,開放性(耗散)的,它還具有隨機性,這種隨機性除包括外界干擾的不確定性外,還表現在對初始狀態的敏感性和系統長期行為的混沌性。此外,還具有自相似性、突變性、自組織性和動態性等特征。
四、工程測量學的發展展望展望21世紀,工程測量學在以下方面將得到顯著發展:
1.測量機器人將作為多傳感器集成系統在人工智能方面得到進一步發展,其應用范圍將進一步擴大,影像、圖形和數據處理方面的能力進一步增強;
2.在變形觀測數據處理和大型工程建設中,將發展基于知識的信息系統,并進一步與大地測量、地球物理、工程與水文地質以及土木建筑等學科相結合,解決工程建設中以及運行期間的安全監測、災害防治和環境保護的各種問題。
3.工程測量將從土木工程測量、三維工業測量擴展到人體科學測量,如人體各器官或部位的顯微測量和顯微圖像處理;
4.多傳感器的混合測量系統將得到迅速發展和廣泛應用,如GPS接收機與電子全站儀或測量機器人集成,可在大區域乃至國家范圍內進行無控制網的各種測量工作。
5.GPS、GIS技術將緊密結合工程項目,在勘測、設計、施工管理一體化方面發揮重大作用。
6.大型和復雜結構建筑、設備的三維測量、幾何重構以及質量控制將是工程測量學發展的一個特點。
7.數據處理中數學物理模型的建立、分析和辨識將成為工程測量學專業教育的重要內容。綜上所述,工程測量學的發展,主要表現在從一維、二維到三維、四維,從點信息到面信息獲取,從靜態到動態,從后處理到實時處理,從人眼觀測操作到機器人自動尋標觀測,從大型特種工程到人體測量工程,從高空到地面、地下以及水下,從人工量測到無接觸遙測,從周期觀測到持續測量。測量精度從毫米級到微米乃至納米級。
工程測量學的上述發展將直接對改善人們的生活環境,提高人們的生活質量起重要作用。 文 獻 綜 述
一、圓曲線的詳細測設
在各類線路工程彎道處施工,常常會遇到圓曲線的測設工作。目前,圓曲線測設的方法已有多種,如偏角法、切線支距法、弦線支距法等。然而,在實際工作中測設方法的選用要視現場條件、測設數據求算的繁簡、測設工作量的大小,以及測設時儀器和工具情況等因素而定。另外,上述的幾種測設方法,都是先根據輔點的樁號(里程)來計算測設數據,然后再到實地放樣。因此,在實際工作中利用上述傳統測設方法,有時會因地形條件的限制而無法放樣出輔點(如不通視或量距不便等),或放樣出的輔點處無法設置標樁。
在本次畢業設計的論文課題中介紹的幾種圓曲線測設的新方法,不僅計算簡單、測設便捷,而且可在不需要知道曲線上某點里程的情況下進行,從而避免了按預先給定的曲線點反算的測設數據放樣不通視而轉站的麻煩。同時,利用本文介紹的新方法,還可以根據線路工程施工進度的要求,靈活地選擇性地放樣出部分曲線;也可以用于快速地確定曲線上某一加樁的位置;若用于線路驗收測量,則更加方便,驗測結果更具有代表性、更可靠。
二、全站儀在任意站測設圓曲線及方法交點偏角法測設方法
用全站儀任意站測設圓曲線,安置一次儀器就能完成全部工作。雖然外業計算麻煩,但對于不能設站的轉點,可謂方便靈活。但它的不足之處仍然是計算煩鎖,對于不熟悉內業的外業工作者,很難實際操作。如果利用一些程序計算器,編制輸入:AB 的四組坐標和半徑、九個數據的程序,可迅速得出放樣數據,簡化了外業工作。
為了放樣工作的便利,可在平面控制網中納入一些放樣點,構成GPS同級全面網。由于放樣點間距離較近,在進行同步環和閉合環檢驗時可僅考慮各分量的較差,而不考慮相對閉合差。因為,用相對閉合差來衡量是不合理的。由于GPS接收機的固定誤差,相位中心偏差以及觀測時的對中誤差均在1mm~5mm之間,對于幾十米的短邊,其相對閉合差值勢必較大。3)平面控制網的設計主要考慮獨立基線的選擇以及異步閉合環的設計,要考慮構成盡可能多的閉合圖形,并將網中處于邊緣的觀測點用獨立基線連接起來,形成封閉圖形。
同理,采用上述思路,也可測設緩和曲線。
在道路、渠道、管線等工程建設中,受地形、地質等條件的限制,線路總是不斷轉向。為使車輛、水流等平穩運行或減緩沖擊,常用圓曲線連接,因而圓曲線測設是線路測設的重要內容。在公路、鐵路的路線圓曲線測設中,一般是在測設出曲線各主點后,隨之在直圓點或圓直點進行圓曲線詳細測設。其測設的方法很多,諸如偏角法、切線支距法、弦線支距法、延弦法等。這些方法有一個共同點:均是在定測階段放樣出的線路交點處設站,以路線后視方向定向,在實地定出曲線主點,然后將儀器置于曲線主點(一般是在曲線起點)處,以路線交點為后視方向定向,進行圓曲線詳細測設。這些方法在實際施測過程中,由于各種地形條件的限制以及施測方法的特點,可能會出現以下三種情況:
(1) 在曲線主點處無法設站。
(2) 后視方向太近,定向不準。
(3) 誤差積累較大。
為此,在交點可以設站的情況下,可以采用一種新的測設方法—交點偏角法。
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一、引言
近年來,隨著世界氣候的不斷變化,極端天氣出現的頻率越來越高,水利工程在近幾年旱澇并存,嚴重影響了周圍人民生產水重和生活質量。為此,采用有效的實地測繪技術成為解決旱澇問題的關鍵點。本文結合某水利工程地理測量實例,就連續運行衛星定位系統CORS技術進行分析與研究。
連續運行衛星定位系統(Continuously OperatingReference Stations,CORS)是當代 GNSS 測量的前沿技術。是由基準站網子系統、數據控制中心子系統、流動站子系統、數據通訊子系統和數據子系統構成,將衛星定位技術、測繪學、氣象學、地理信息系統、計算機技術和現代通訊技術結合為一體。于2011年正式向國內用戶提供高質量的各種不同精度的時間和位置服務信息主要服務于大地測量、工程測量、氣象監測、地震監測地面沉降監測、社會公共定位導航服務等領域。
二、地理測量應用實例分析
某水利基礎地理測量工程,采用GPS連續運行衛星系統(CORS)在地形圖測繪、專題數據采集、植被調查等方面發揮了重要作用。本文就GPS 連續運行衛星系統 CORS 在本工程基礎地理測量中的具體應用進行論述。
2.1地理測量方案的選擇
本工程基礎地理測量主要是對湖區水下地形、湖濱區岸上地形及五河入湖段的河道地形的測量測區范圍達到6000多km2,且大部分測量任務涉及到水域,這就要求測量方式必須滿足長距離、大范圍、高精度的作業特點。
常規GPS RTK是基于臨時基準站和流動站觀測的衛星相同、電離層和對流層誤差相關,從而消除或降低這些誤差的影響,提高基線測量精度。但是隨著距離的增大,這種誤差相關性逐漸衰減直接導致測量精度降低。
在理論方面常規GPS RTK測量的作業范圍可以達到10~15km,然而通過多年的GPS測量經驗發現,各種不同的儀器型號,不同的作業環境使得GPS RTK測量的作業范圍受到很大影響。
水利測量一般都是地形較為復雜,遮擋較為嚴重的區域,加之水利測量對高程精度要求很高,這就導致常規GPS RTK測量的作業范圍只能控制在6~7km。
CORS 通過在該地區建設了50個連續運行基準站,構建了高精度、高效率、高時空分辨率的全球導航衛星系統綜合信息服務網,精確測定這些基準站的位置及變化率,基準站連續接受衛星信號,將信息傳送至數據處理中心,數據處理中心同時接收流動站發送的接收機概略位置信息,數據處理中心會根據流動站的位置選擇與之較近或定位精度較好的基準站信息,虛擬出一個參考站,然后根據各基準站上誤差信息通過一定的數學模型解算出該虛擬站的誤差,虛擬參考站的位置一般在流動站周圍5m范圍內,保證了虛擬參考站與流動站誤差相關性。這種虛擬參考站技術解決了常規GPS RTK測量因基線距離的增大而導致測量精度降低的問題。
CORS測量與常規GPS RTK測量相比較,減少了架設臨時基準站,減少了外業工作人員,解決了因距離增大而導致的精度降低的問題。從而保證了大面積水域無法架設臨時基準站和長距離,大范圍作業測量精度,節約了人力資源和設備資源。
2.2 地理測量技術在工程中的應用
本工程基礎地理測量D級GPS控制網采用國家2000坐標系,1985國家高程基準,全網共布設D級GPS點197個,聯測水準129個,其中三等水準點85個,四等水準點44個。這些控制點布設均勻、點位穩固,網形布設合理,成果可靠,各項精度指標均優于規范要求。
該工程基礎地理測量項目中的分項專題地理數據測量主要是對湖區周邊的重點圩堤及其附屬物進行測量,測量范圍涉及到全湖區。利用CORS根據地區基礎地理測量D級GPS控制點成果采集專題地理數據的同時,對CORS測量點位精度進行了統計分析
采用Trimble 5800雙頻接收機,測量方法采用多歷元靜態已知點測量,在每個已知點上測量兩次,每次采集30個歷元,最后求其平均值,作為觀測數據。最后對觀測數據進行系統內符合精度統計和外符合精度統計,從而分析 CORS 測量點位精度。
系統內符合是各個歷元觀測值之間的比較,是工程測量中點位精度的主要參考值。具體統計方法是,計算每個觀察點的三維坐標的各分量所有觀測值的算術平均值,將該平均值作為參考值與測量值求差。根據公式(1)計算定位結果在X、Y、H方向的內符合精度算術平均值中誤差,統計結果見表1。
表 1CORS 內符合精度統計與外符合精度統計
外符合精度是將各測點Trimble 5800雙頻接收機通過本身自帶的解算模塊求得的2000 國家大地坐標系下的坐標與將鄱陽湖基礎地理測量D級GPS 點坐標求差。根據公式(2)計算測量點在X、Y、H方向的外符合精度中誤差。
從表1可以看出,CORS系統精度較高,完全可以滿足各種比例尺的地形圖測繪,根據 CORS系統內符合精度和外符合精度統計,結合多個項目的測量經驗,綜合考慮工程質量、工作效率、勞動強度等因素,利用CORS完全可以替代四等及四等以下等級的水準測量。
2.3 CORS測量中應注意的問題
2.3.1 CORS 測量外部影響因素
在CORS 測量中,在測量過程中流動站接收機需要接收來自測繪局數據處理中心通過數據通訊系統(如移動公司等)發送的差分數據和流動站接收機本身接收到的衛星數據,這兩種數據的質量,測量人員無法干預,如果這兩種數據有中斷或數據質量不好會直接導致測量精度降低或無法測量。對此,測量人員只能選擇GPS衛星分布均勻、接收到的衛星數量多、基站差分信號好的時間段進行測量作業。一般情況要求接收衛星數量多于5顆PDOP值小于6時進行CORS測量。
2.3.2 CORS 測量作業人員應注意的問題
在CORS測量中,作業方式得到很大程度的簡化。一般情況下,一名測量作業人員攜帶一根測桿,在測桿頂端安裝流動站接收機,測桿中部安裝操作手薄,這樣就可以進行外業測量。對于地形圖碎部點采集,這種簡易操作完全可以滿足精度要求,但是對精度要求高的圖根點、等級點測量就會造成人為的精度損失。對于精度要求高的等級點測量,建議測量人員在等級點位上架設三腳架,進行嚴格對中、整平3次量取儀器高求其平均值做為儀器高程數據,分不同時段、測量多個歷元,取平均值作為最終結果。
三、結束語
常規RTK測量是GPS技術發展的基礎,連續運行衛星定位系統(CORS)則是RTK技術的最新發展,它克服了常規RTK測量的諸多不足,降低了測量成本,提高了工作效率及工程質量。由于水利測量大多數屬于地形復雜區域,如河道、湖泊、 山區等,在這種復雜地形條件下,利用CORS測量,將會為水利工程建設快速提供高精度測繪資料。但是,測量也同樣存在自身的不足,比如衛星遮擋嚴重,導致流動站接收機無法接收衛星數據或衛星數量小于 顆時,數據通訊系統無法覆蓋區域,無法完成測量工作等等,需要測量人員采取有效的結合方法,提升工程測量的質量水平。
1. 引言
隨著數字地形圖的廣泛應用,為了便于進行空間方面的量測和分析,人們對它表示地物和地貌高程的方法和精度提出了更高的要求,為此,在借鑒二維數字地形圖和數字地面(或高程)模型優點的基礎上,克服二維數字地形圖在空間表示和應用方面的不足,提出了測繪三維數字地形圖的想法。
為此,本論文主要對三維數字地形圖的測繪技術展開分析探討,以期從中找到可靠有效可行的數字地圖測繪技術,并以此和廣大同行分享。
2. 三維數字地形圖的地形數據及表達方法分析
地形數據即為表現地勢走向的地貌數據,包括平面位置和高程數據兩種信息,這兩種信息目前主要通過野外測量、航空航天遙感影像和現有地形圖數字化三種方式獲得。航空攝影測量一直是地形圖測繪和更新的有效手段,其所獲取的影像數據是高精度大范圍的DEM生產最有價值的數據源。另外,近年來出現的干涉雷達、激光掃描儀等新型傳感器數據被認為是快速獲取高精度、高分辨率的DEM最有希望的數據來源。通過全站儀、全球定位系統(GPS)等手段可獲取較小范圍、大比例尺、高精度的地形建模數據,同時也是對航空攝影測量和地形圖數字化的一種補充。實際工作中,具體采用何種數據源和相應得生產工藝,一方面取決于數據的可獲取性,另一方面也取決于應用的目的和對數據的要求,包括DEM的分辨率、數據精度、數據量大小和技術條件等。
三維數字地形圖是用規則格網和高程注記點來表達地形地貌的。為了不影響地圖符號表達地物和地形,采用分布規則的格網式DEM較為妥當。格網的大小一方面取決于相應地形圖的分辨率,一般說來,地形圖的比例尺越大,對地物和地形表達的精度就越高即越精細,則格網就越小;另一方面取決于制圖區域地形的復雜程度,一般說來地形越復雜或越破碎,為了表達地形時不失真,格網就應越小。在一幅地形圖上,考慮到在實際中,有的地方地形比較復雜,而另一些地方則比較簡單,可用四叉樹結構來表達格網,即用大格網來表達簡單的地形,而用小格網表達復雜的地形,即采用橫向的多分辨率技術表達地形。構建三維數字地形圖時,必須確保DEM與線劃地形圖是同一個空間參考框架下的;編制地形圖時,可將DEM格網點放在一個單獨的圖層上,這樣可根據需要打開或關閉它。高程注記點反映地面上坡度變化處的高程。
3. 三維數字地形圖測繪技術應用探討
3.1 三維地形數據的采集
三維地形數據采集包括兩個階段,一是:外業采集,主要是利用全站儀采集地形點的三維空間數據(包括平面坐標及高程)。由于受通視條件、勞動強度等因素的影響,只能采集地形特征點的三維空間數據,地形特征點一般是指山谷點、山脊點、洼地、山腳點、山頂等等。由于這些特征點的密度不夠和分布不均勻。這樣在對有些地區的地表高低起伏就很難精確的表示。二是:內業加密,就是將外業采集的數據,通過內插的方法對特征點的密度和分布進行有效處理,獲得分布均勻,密度適當的地形點及高程,使其更能詳細的反映地勢的走向。
在利用全站儀野外獲取三維地物數據測量時,地物底部特征點數據的獲取是比較容易的,難點在于怎樣獲取地物頂部特征點數據。以建筑物為例進行說明,其頂部特征點的數據可以通過測量其相應的底部特征點的平面位置和高程,然后量測其高度的方法獲取,也可以放置棱鏡到頂部特征點上直接測量的方法獲取,還可以用無棱鏡測量進行建筑物頂部特征點的方法獲取。其中,無棱鏡測量對于沒有反射的物體不能進行測量,因此在建筑物比較密集的城鎮地區,用無棱鏡測量會嚴重受到通視條件和反射條件的制約,使的測繪工作量大,效率低,有些建筑物的頂部特征點甚至是采集不到的,對深巷的建筑物底部特征點也很難采集到。當然,還可以在建筑物頂部進行數據采集,此方法也存在通視條件的限制,還有很高的危險性,因此對于大區域測繪是不現實的。
3.2 三維數字地形圖的測繪
實際地面通常不是光滑和均勻變化的,因此在采集的時候會產生斷裂線問。對于植被茂密、樹林覆蓋地區,數字攝影測量采集時無法切到地面,這樣就不能準確的反映植被覆蓋區的實際地面趨勢,為了使其精度能夠滿足要求,可以在這些地區采集散點方式進行測量,以便能真正的切到地面的地方進行數據采集。在必要的時候還需要進行野外測量的方式進行補測才能達到精度的要求。具體面向三維地形數據的采集測繪,可以按照如下步驟進行:
(1) 定向建模
定向建模之精度是影響整個產品精度的關鍵。定向建模的工作流程:用黑白影像建立立體像對進行手工或自動內定向、相對定向核線重采樣絕對定向裁切核線影像立體模型建成。
(2) 數字高程模型DEM
DEM、DOM可由單模型獲取,也可由批處理直接生成。創建DEM及鑲嵌工作流程:先進行影像相關創建像方DEM像方DEM編輯創建物方DEM物方DEM檢查編輯建立新圖幅物方DEM接邊物方DEM鑲嵌DEM成果。
創建像方DEM前,要先對每個像對中的特征點(峰頂、谷底、鞍部及地形突變點)和特征線(山脊線、山谷線、地區突變區線、面狀地物的范圍線等)進行量測。量測特征點和線的目的是獲取像方DEM相關的初值,對像方DEM進行編輯。
(3) 數字正射影像DOM
每個像對的物方DEM編輯后即可創建正射影像,并進行DOM的鑲嵌。正射影像分為黑白正射影像和彩色正射影像。先創建每個像對的左、右黑白正射影像,合并左右黑白正射影像后,選擇鑲嵌線對黑白正射影像進行鑲嵌即生成黑白DOM產品。
(4) 數字線劃測圖
在定向建模完成之后,如不需要生成DEM、DOM產品,可直接進入向量測圖模塊進行測圖。在向量測圖模塊中,圖廓及內外整飾自動生成,已測向量能夠實時顯示(放大、縮小、編輯等)和映射至立體,具有聯機編輯、實時符號化功能,利用測圖模塊提供的這些工具可以很方便地進行測圖和編輯,實現測圖、編輯一體化。
3.3 三維數字地形圖測繪的誤差分析
(1) 全數字攝影測量的精度和模擬攝影測量、解析攝影測量相比一定有所不同,如:光束法區域網加密與獨立模型法區域網加密的精度差異,全數字攝影測量系統沒有機械傳動誤差、圖紙套合與清繪誤差、展點誤差、主距安置誤差、讀數誤差等等,出現了影像匹配誤差等。
(2) 圖上的地物點的點位中誤差主要來源于:像控點點位中誤差、房檐改正誤差、加密點點位中誤差、影像掃描中誤差、影像匹配中誤差和定向中誤差等。
(3) 航測成圖高程中誤差的主要來源于:控點高程中誤差、加密點點位中誤差、相對校正中誤差、定向中誤差和測繪動態中誤差等。
4. 結語
本文從三維數字地形圖的相關概念、數據采集的方法和三維數字地形圖的繪制三個方面進行了研究,對于三維數字地形圖測繪技術的實際應用具有一定的借鑒和指導意義,因而是值得推廣的,另一方面,三維數字地形圖數據的采集與測繪,還有很多的技術細節問題需要深入探討,這有待于廣大技術工作人員的共同努力,才能夠最終實現三維數字地形圖的測繪與普及應用。
參考文獻:
[1] 郭嵐.三維數字地形圖及其應用的研究[J].測繪通報,2002, (5):10-11.
[2] 李清泉,楊必勝等.三維空間數據的實時獲取、建模與可視化[M].武漢大學出版社,2003.
中圖分類號:P20-4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2013)02(a)-0170-01
遼寧地質工程職業學院在工程測量專業結合校企合作的人才培養模式,將教學結合生產實際,感受生產的先驗性,學會生產中的技術、方法,使學生能夠發現自己的不足,提高技能水平。
1 現今高職測量教學中的缺陷
工程測量專業本身的專業特點就是:實踐性特別突出,特別是隨著測量儀器設備及方法的大力推廣,只教給學生基本理論和方法、學會常用的儀器設備已不能滿足學生的就業要求,因為這當中缺少的重要一環就是學生的生產技能培養,要做到這一點,就必須讓學生走出去,通過真正的生產工作,將所學應用到實際,是理論和實踐更加有效的結合起來。
2 工學結合校企合作培養模式的建立
實施工學結合校企合作,必須有相應的人才培養方案的建立。根據我國職業教育提倡的培養高素質技能型人才,以培養學生技能和職業崗位應用能力為主,具體體現為培養“基礎理論知識必需與夠用、專業技能應用能力強、知識面較寬、素質高”的專門人才。
2.1 師資隊伍的建設
建立起兩只教學隊伍:一支由本校實踐經驗豐富的教師組成的隊伍,承按工程項目中的部分測量任務,由這只隊伍帶領學生,進行生產任務的實施,結合課堂教學內容,完成測量任務;另一支由企事業單位生產一線的技術員、技術專家和能手組成,帶領學生直接參與企事業單位的工程建設,由這支隊伍知道學生在工作中學習技術、積累經驗,養成良好的職業習慣。
2.2 課程體系的建設
在課時設計上,以往的高職教學中多采用“2.5+0.5”的教學時間安排,為了使教學與實踐結合更加緊密,我校的課程設計開始探索實行“1.5+1+0.5”的培養模式,即用一年半的時間完成工學交替式的學習,再用一年的時間即正好在一年中的3月至11月中,測量工作較為容易實施的時間段讓學生進行頂崗實習,在最后半年中再將學習與實踐知識相結合,鍛煉綜合分析能力。這樣,能夠適應測量工作的特點,更好的實行工學結合校企合作。
2.3 工學結合教學模式的具體實施
學生在入校時,首先進行職業教育,使他們對測量專業有一個整體的認識,在接下來的教學過程中,加強課程建設和整合,大量壓縮公共基礎課,增加專業實踐環節,讓學生在學校學習和在實訓地實訓交替進行,實現專業課與技能訓練一體化,體現工學結合的特點。到第四學期,安排學生到各個實訓單位跟隨實訓指導教師參與到整個測量工作的過程中,將課本中所學的知識綜合運用到實際,最后由實訓指導教師給出學生表現的評定。在最后半年中,完成剩余一些選修課程的學習,并且根據自己在實訓過程中的體會,完成畢業論文。
3 工學結合校企合作培養模式的成果
隨著遼寧省“五點一線”戰略的提出,丹東市也借此東風,展開了新城區的建設,在此過程中當然也離不開測量工作。在遼寧省環保產業園的建設中,我校承擔了產業園的土方量測量工作。在學生完成《工程測量》、《施工技術管理》等專業綜合技能及專業拓展課程之后,參與到此項目的建設過程中。期間,由有工程實踐經驗的老教師多次帶領學生到產業園濕地測量土方,準確地測算了廠區內的填方量及山體爆破土方量,將學生在課程中所學的土方測量內容應用于實際生產中,使學生既能熟練儀器的操作,也了解了生產程序,更能體驗到生產中的艱辛。
測量工作分為外業和內業,雖然我院測量教師側重對學生野外作業能力的培養,但也同樣不忽視對學生內業作業能力的培養,這樣才能使培養出來的畢業生能夠適應測量相關的各方面崗位。為使學生的內業作業能力得到充分鍛煉,我院測量教研室與中冶沈勘有限公司的地理信息中心進行校企合作,將學生所學的《數字測圖》課程中的地圖數字化內容應用于實際生產,與該公司合作完成了阿富汗部分地區的地圖數字化工作,測量專業30余名學生參與實習,圓滿完成了該項細致繁雜的工作,完成的高質量的數據得到了合作企業的好評。這也讓學生既熟練掌握了CASS軟件的使用和常見的問題,也了解了測量內業處理的部分生產程序。
為保證高職教育的人才培養目標,精準定位畢業生就業的崗位群,我院專業教師積極聯系高質量的校企合作單位,先后與中鐵十六局、十九局簽署校企合作協議,并組織選派50余名學生參加京滬高鐵、哈大客運專線高鐵的控制、沉降任務,兩項任務均是目前國內設計時速最高(350 kM/h)、技術指標最為嚴格(限差要求最小)的項目,在實訓期間,同學們無論在儀器的使用方面,還是在成果的整理方面均取得了令人滿意的效果,并得到了相關施工單位領導的一致好評,此次實習兩家合作單位還均需為學生們的實習情況進行考核打分,最終根據實際情況就每一位同學綜合表現給出實習考核等級,為學生以后的就業打下了堅持的基礎。
4 結語
測量工程專業的工學結合校企合作培養模式取得了較好的成效,經過培養,使學生的知識面得到了擴展,吸收到了生產中的營養,也使課程教學改革力度明顯加強,教師教學方法明顯轉變。工學結合校企合作的培養模式是現今高職培養人才的主流趨勢,如何更好的完成人才培養,還是任重道遠的。
參考文獻