测绘新技术在测绘工程测量中的应用分析
张先力
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引言:
测绘工程测量作为获取地理空间信息的关键手段,在国民经济建设与社会发展的众多领域,如城市规划、交通建设、水利工程、资源勘探等,发挥着举足轻重的作用 。精准的测量数据是保障工程项目科学规划、顺利实施及安全运营的重要基础。
一、测绘新技术概述
1.1 卫星定位技术
卫星定位技术依托全球卫星导航系统(GNSS)实现高精度定位,核心代表有美国GPS、中国北斗、俄罗斯格洛纳斯及欧洲伽利略系统。其工作原理基于卫星信号传播时间测距,通过接收至少 4 颗卫星的信号,结合卫星轨道参数与时间信息,运用空间距离后方交会法,计算出用户接收机的三维坐标。该技术具备全天候、高精度、实时性强的显著特点,平面定位精度可达厘米级,辅以差分技术后甚至能实现毫米级定位。
1.2 激光扫描技术
激光扫描技术通过发射激光束并接收反射信号获取目标物体的三维空间信息,快速生成海量点云数据。设备内置的激光发射器、扫描仪与高精度角度测量系统协同工作,以每秒数万至数百万点的速度采集数据,精准记录目标的位置、距离、反射强度等参数。
1.3 无人机测绘技术
无人机测绘是在无人机平台上安装高分辨像机、LiDAR 等传感器,配合地面控制、处理软件等进行一次采集、快速而高效的测绘方法。无人机具备快速、方便易行、灵活的特点,可以更灵活地在复杂环境中进行飞行,根据预先规划好的飞行路径或航带飞行进行拍照或扫描,获取地面的影像或点云数据,在数据处理时,依据摄影测量或点云处理的理论计算方法,输出DOM、DSM 等产品。
1.4 遥感技术
遥感技术是利用航空、卫星或其他平台上载的传感器接收观测对象反射和辐射的电磁波的信息,通过分析地物的光谱特性分辨和判断地物的类别、状态。多光谱、高光谱感器可记录数个至数十个以上波段的光谱数据,通过GIS 等系统对数据进行处理分析,可进行土地利用分类、植被分析、水环境污染分析等。
二、测绘新技术在工程测量中的具体应用
2.1 卫星定位技术的应用
应用北斗卫星导航系统和GPS 双系统组合定位、实时动态差分(RTK),控制点平面定位精度控制在厘米级,高程精度达到分米级,为桥梁桥墩基础和主梁架设提供准确的坐标基准。在桥梁运营阶段,应用卫星定位技术建立变形监测系统,在桥塔、主梁的关键部位设置监测点,可达到毫米级精度的实时位移监测,及时掌握桥梁结构健康状态,防止由结构变形导致的安全事故的发生。
2.2 激光扫描技术的应用
激光扫描技术使得地形测量采用全新的作业模式。地形测量采用激光雷达扫描车或激光雷达扫描飞机扫描,使用激光扫描技术和方法,可实现一次扫描完成大面积地形点云数据自动提取与获取,经过点云滤波分类、提取数字高程模型(DEM)和数字表面模型(DSM),实现三维地形信息的三维表达,为进行地形分析、土方计算、道路线形选址提供准确信息。
2.3 无人机测绘技术的应用
无人机测绘技术在道路工程测设中的应用,大大提高了工程的测设效率。针对新建高速公路项目,在准备航线时,运用搭载有高分辨率相机的无人机飞行,完成道路沿线区域的倾斜摄影测量,快速生成道路沿线区域的地形地貌信息。在应急测绘应用中,无人机测绘技术发挥出极大的优势作用。地震、洪灾等发生之后,运用无人机对受灾区域进行影像的采集,通过图像的识别手段确定道路损毁程度、房屋损坏状况,及时快速地绘制出灾害地图,为救援队伍的救援线路制定,以及救援重点的选择等提供及时、准确的信息,为救援赢得更多的时间。
2.4 遥感技术的应用
遥感技术主要应用于土地利用动态监测领域。通过遥感卫星系列——高分系列卫星,对同一研究区域在不同时间的遥感影像进行定期信息提取,采取图像解译技术,对比土地利用类型的变化状况。在水利工程领域,遥感技术应用于大中型水库及河湖监测。通过分析遥感影像中的水域的水体光谱特性,监测大中型水库的水位高度和水色情况以及河湖水系的变化情况。例如通过遥感数据对河湖水系演变进行绘图,进而预测河系的演变情况,为防洪工程规划建设以及河湖治理提供科学参考,增强水利工程的建设管理能力。
三、测绘新技术应用中存在的问题
3.1 技术层面问题
就卫星定位技术而言,由于存在严重的卫星信号遮挡影响其实际应用范围,在城市峡谷、热带雨林等城市低空位置,卫星信号易受到建筑物、树木的遮挡形成多路径,严重影响定位精度,甚至导致卫星信号丢失。以测区中心分布着大量高层建筑的某中心区为例,在城区范围内进行测绘工作,卫星定位精度可达到数米,远远不能达到测量精度的要求。激光扫描技术可获取数量庞大并且有序的海量点云数据,但由于需要对数据进行处理,数据处理的工作量较大。
3.2 设备与成本问题
测绘新技术对应的设备设备价格昂贵成为新测绘技术推广的瓶颈,一台高性能激光雷达扫描仪的价格大概数十万上百万,专业无人机价格从数万到数十万不等,加上进行数据处理的高性能电脑、专业软件等费用,企业前期投入的成本较大。设备维护成本较高,激光雷达的激光发射器、无人机的电机等关键器件具有一定的寿命,需要进行更换。卫星定位接收机、遥感传感器等设备需要校准,从而保证一定的测量精度,加大了企业成本。
3.3 人才与培训问题
测绘行业新技术的应用对专业技术人员提出了新的要求,然而当下该行业还面临着一个严重的人才缺乏困境,熟练运用卫星定位、激光扫描、无人机技术等相关测绘新科技的人才比较稀缺,专业技术人员的知识结构陈旧,不能满足新技术的需求。高等院校有关测绘方面的专业课程跟不上时代,尤其是实践方面的教学不够,高校培养出来的学生理论与实际脱节,在技术推广使用方面达不到企业要求。没有健全完善的行业培训机制,相关的培训课程设置不齐全、不规范,没有专业的培训教师,且企业的内部培训资源较少,无法对企业人员进行全方位、深层次的技能培训,致使行业内的从业人员技术素质良莠不齐,严重制约了新技术的推广以及使用速度。
结语
测绘新技术以其卓越性能重塑了工程测量模式。从高精度数据采集到智能分析处理,不仅显著提升作业效率与成果质量,更拓展了测绘应用边界。随着科技持续创新,测绘新技术将朝着智能化、集成化、全球化方向发展。未来,需进一步深化技术融合,加强人才培养,完善行业标准,推动测绘新技术在工程测量领域释放更大价值,助力测绘行业迈向更高发展阶段。
参考文献
[1]方少涛.测绘新技术在测绘工程测量中的应用分析[J].城市建设理论研究(电子版),2024,(26):142-144.
[2]李品.测绘新技术在工程测量中的应用分析[J].房地产世界,2024,(10):146-148.