数字化勘测设计范文

导语：如何才能写好一篇数字化勘测设计，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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[关键词]方法探讨 对比 应用

[中图分类号] TV22 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-2-278-1

1数字化工具与传统工具对比

1.1野外勘测及成图

1.1.1地形图测量

传统方式测地形图时一般首先要在测区建立图根控制点，然后在图根控制点上架设全站仪或经纬仪配合小平板测图，要求在测站四周采集地形地貌等碎部点，这些碎部点都必须与测站通视，至少要2―3人操作。现在采用RTK，仅需1人带着仪器在要测的地形地貌碎部点上停顿一两秒钟，并输入特征编码，不需再进行计算即可实地编绘地形图，不要求点间通视，大大提高了工作效率。

1.1.2水下地形测量

传统的水下地形测量一般以经纬仪、电磁波测距仪及标尺、标杆为主要工具，用断面法或极坐标法及交会法定位，用测深杆和测深锤来采集水深数据，效率低、误差大。DGPS、GPS RTK及CORS系统配合多波束测深仪进行水下地形测量已达到厘米级的定位精度，而且可以大大缩短工作周期，减轻劳动强度。

1.2工程设计

传统设计在平面设计时是用手工将建筑物画在图纸上，只有一张底图，在底图上进行修改容易磨损，也不方便进行方案比较；纵断面设计时，靠手工计算和绘制，速度慢、易出错，甚至造成图纸报废的现象；计算工作更是复杂，耗时间、精度差。

采用数字化工具设计时，可以利用设计软件自动生成、复制图形，可以完成设计计算，修改完善对图纸本身毫无伤害，有利于多方案比选，设计过程快捷，计算数据精确，设计图纸整洁标准。

1.3施工放样

过去采用常规的放样方法，要求点间通视，一个设计点位需要多次来回移动目标，要2～3人操作，在生产应用上效率不高。现在采用RTK放样，只需1个人操作，只要把设计点位坐标输入电子手簿，仪器即可指示点的位置，快捷方便。

2数字化工具在水利工程勘测设计和施工中的应用

数字化工具在水利工程设计中的应用除AutoCAD和CASS以外还很多很多，在此不再一一阐述，现仅就测量勘察和施工中的应用做简要介绍。

2.1全球定位系统（GPS）应用

目前，对GPS的应用最为高效RTK，RTK是GPS测量技术与数据传输相结合而构成的实时定位技术，主要由两部分组成：基准站和流动站。基准站连续把观测到的卫星数据发射出去，流动站实时差分处理基准站和流动站的载波相位观测值，获取所在点的坐标、高程和精度指标，并随时将实测精度和预设精度指标进行比较，一旦实测精度达到预设精度指标，手簿将提示测量人员是否接受该成果，接受后手簿将测得的坐标、高程及精度同时记录进手簿。相对于传统GPS静态定位，其测量定位效率大大提高，并能满足一般水利工程测量的要求。

2.2地理信息系统（GIS）应用

在水利工程建设中，可以利用GIS技术对工程区的地理信息及其它相关信息进行数字化，以GIS软件为平台，建立数字化地形，通过地形的三维矢量数据，生成三维地表面模型DTM，生成高精度的DTM，最后生成逼真的数字地形模型，实现对空间信息的叠加与分析；利用GIS强大的空间分析功能，通过对基础资料的分析，可以对工程位置和引水路线进行优化；利用GIS强大的3D分析功能，可以对施工总布置实现三维可视化显示及对引水路线进行贯穿飞行模拟，实现工程区各种信息可视化查询。

2.3遥感技术的应用

目前，遥感技术主要应用于水利工程中有关重大工程地质问题及相关的环境等问题的调查与研究。一是区域构造稳定性研究。遥感图像能提供大量宏观的线性构造信息，较好地反映区域地质特征、水系分布特征和地貌形态，所以对研究区域构造格架，确定断裂体系及活动性以及评价工程及其周缘地区的构造稳定性有 很大作用。二是水库区塌、滑坡、泥石流调查。应用遥感技术，利用航卫片或彩红外片进行地质解译，结合现场踏勘可以查明影响库岸稳定性评价的大型或较大型塌、滑体的数量、分布及其稳定状态。三是岩土工程开挖面地质编录。在开挖高边坡、大型地下建筑物和大坝基坑的过程中，采用遥感技术进行地质编录，并为有关的稳定分析和现场预报提供翔实的地质资料和数据。四是水土保持、防洪与移民安置容量研究。

3数字化工具在单位管理中的作用

对于设计单位而言，无论是设计院还是设计公司，都涉及内部人事管理和外部项目管理，以及介于两者之间的资料信息管理，三者协同运作，缺一不可。这些任务都适于使用数据库管理系统完成。数据库中所关联的信息储存和操作可以包括项目历史、设计人员的个人资料、图片资料库以及商业洽谈联系的追踪记录等等。对设计人员来讲，设计资料数据库的建立为他们提供了方便、完备的设计背景，使他们不必再将额外的时间过多地花费在前期准备阶段，从而更快地进入角色。而设计单位的行销也越来越依赖于计算机以确定市场客户，通过网络，公司可在准备介入某项设计竞标的工作时，方便地获取目标客户的相关信息及该项目所涉及的内容进行背景研究。设计单位也可以建立自己的网络站点展示单位的主要设计作品和正在开展的项目，甚至企业形象。而客户可以从任何地方找到涉及公司的信息，同设计者进行实时、在线的联系。如果说数据库管理系统是一个设计单位内部充分利用数字化手段，实现资源共享、优化管理的系统，那么，网络的介入则为这个系统提供了开放的行销机会，使它真正融入到广阔无边的信息社会中。

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关键词：三维实景 摄影测量技术 路径优化设计

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）02（a）-0077-03

随着全数字航测技术在电力行业应用中的不断深入，基于航测技术展开的各项电力设计优化方案正在逐步被普及，架空输电线路优化选线设计便是其一。以航空、航天摄影测量技术为支撑，在实景三维模式下比选出输电线路的优化路径方案，准确反映出线路设计范围内的房屋、公路、水系等地表信息，最终实现精确架空输电线路平断面地形的获取及电力塔杆的合理排位。此项研究的开展能极大地削减了传统线路外业勘测作业的工作量，并将以往难以实现的线路多方案比选在真实的三维环境下变为了现实。总体而言，此研究能提升线路勘测设计的总体质量，缩短勘测设计的周期，减轻外业工作的工作强度，从而降低工程的整体造价。

1 全数字航测三维实景优化选线技术简介

全数字化航空摄影测量系统是借助卫星、飞机、GPS（全球定位系统）等高新测绘手段，通过专业的航测数据处理工作站系统，将多源影像资料（如航片、卫片、遥感片等）生产为二维平面数字化产品或三维数字化立体模型等多种衍生数字化产品。

三维实景优化选线技术最早来源于美国军方海拉瓦（HALAVA）系统[1]。此优化选线设计方式能辅助线路工程的勘测设计，不仅能做到线（路径）位（塔位）结合，使路径方案得到优化，达到塔杆的优化排位和方案的比选，进而形成有足够深度的施工图资料及概算资料，为提高工程质量，降低工程投资、缩短工程建设周期提供了技术支持。该技术的应用，可全面实现勘测设计一体化，达到输电线路设计的安全可靠、经济合理、资源节约、环境友好。

2 三维实景输电线路优化设计应用

三维实景架空线路优化设计研究是在数字航测技术构建的三维立体地表模型基础上实现的。参与设计的各专业人员在真实三维环境下开展线路设计，能够直观、准确地观看到当前地表的真实信息，使路径方案建立在“全局化、立体三维化、数字化”的决策基础上，得到设计优化、路径合理的架空线路设计方案。具体而言，整个实景线路设计平台分为三维立体模型构建-线路方案优化设计-成果校验提交三个大板块（见图1）。

2.1 三维立体模型构建

（1）收集航飞数据。

按照线路设计可研及初步设计阶段的设计依据，在1∶50000地形图上布设出线路的航飞航带，依据地形图中标注出航带中心线起止经纬度。依照1∶10000比例尺沿线路路径走向进行带状航空摄影，航片带宽在2～3 km范围间。

（2）像控点布设及外业调绘。

一般情况下，像控点的布设原则为每景影像4～9个点。当采用沿路径两侧方法时，每景影像不少于6个点。像控点布设需均匀，相邻的点间距以1.5 km为宜，并且相邻航带间不得少于两个公共像控点。

（3）空三加密及三维立体模型构建。

结合航拍公司提供的航空相机信息，专业技术人员采用裸眼3D的观测方式，实现外业像控点坐标信息向航空影像上的准确转点，从而得到构建三维立体实景模型所须的内方位三参数、外方位七参数。随后，在全数字航测工作站系统上构建航带测区、添加航带间的连接点，引入空三加密内外方位信息，将所有航空影像恢复到在地球地理空间中的真实坐标方位[2]。最终，进行影像间的相对定向与绝对定向，创建出地理坐标真实的三维实景立体模型。空三加密示意图见图2。

2.2 架空线路方案优化设计

（1）初期路径方案三维实景比选。

在科研及设计的初期阶段，线路、电气、地质专业三方人员与航测专业人员相配合下，在全数字航测工作站上进行路径大方案的三维实景比选。选线时，勘测设计人员戴上专业的三维立体眼镜，可以在全数字航测工作站屏幕上看到真实的现场立体模型，视野范围广阔。实景立体模型不仅可以显示出地面上任意点的真实地理坐标、高程值，还能获取点与点之间的真实距离、坎与坎之间的相对高差等实地信息。选线过程中，设计人员通过观察线路沿线的实地状况，按照路径长短、地质情况稳定、跨越点最佳、交通方便四大因素，结合收资和协议情况，合理地避让线路设计沿线的城乡开发区、自然风景保护区，采矿场以及军事和民用重要设施（如飞机场、导航台、无线电发射台[3]。最终，各专业人员结合多方面综合因素，在三维实景环境下比选出最为优化的初期输电线路路径大方案。初期路径大方案比选示意图详见图3。

此外，专业人员还可以通过全数字航测工作站对立体模型进行高程值内插运算处理，从而快速地得到一个航带范围内的大场景数字地表概略模型。导入路径大方案所确定的转角塔坐标信息，全数字航测工作站能够自动从大场景地表模型中提取出线路沿线的概略地形断面图。此概略断面图能够大致地显示出设计线路沿线地形地貌的整体走向，为送电线路的电线选择、杆塔规划和工程概算提供基础资料。电气专业人员在此概略断面图上进行预排塔，可以提供出符合实际情况的材料量和工程量，为工程决策和招投标服务创造有利的技术条件。

（2）全数字航测系统精化平断面测绘。

此项工作由航测专业人员佩戴专业立体观测眼镜在全数字航测工作站上完成。通过中期的现场勘测，线路人员将精确的转角塔坐标信息反馈给航测内业作业员。航测人员利用手轮、脚盘等外部测图设备，根据现场实勘获取的转角塔坐标信息，在三维实景立体模型上精确地提取出线路中线、左右边线、风偏线所在位置的精确地形信息及高程数据。线路平断面立体测量实景图见图4。

平断面地形图的测绘，大大减少了人工的野外劳动强度，同时也尽可能地降低了线路行进方向上植被的砍伐[4]。此地形剖面数据交接于电气专业人员后，可用于线路定线时的准确塔杆排位。在提取断面信息的同时，航测人员会相应地勾画出线路范围内所涉及的河流水系、房屋城镇、农田林场等地物要素，便于进行进一步更为合理的局部改线调整，使得线路的走向尽可能地回避村庄、规划区、采石场、自然保护区等重点地物类型，减少线路沿线房屋拆迁转移的工作量，有效地保护线路沿线的生态环境。

（3）基于精化平断面地形数据的塔杆排位。

在完成了线路精化平断面地形数据的量测后，航测人员会将成果数据与电气、线路专业人员进行交接。电气、线路专业人员获取此精化路径平断面数据后，可以在其上进行电力杆塔的优化排位，使杆塔的布设位置更加经济、更加合理。依据此精化平断面地形数据，线路设计人员在进行塔杆排位时就更为准确直观、有理可循。结合前一步获取的线路沿线地物要素信息（房屋、公路、自然保护区等），线路设计人员能够对沿线的微地形、微气候、相对高差进行判断，准确获取线路至沿线房屋的距离、交叉跨越角度等信息，合理划分冰区，最终在较大范围内达到电力塔杆布设方案的优选，做到“瞻前顾后、左顾右盼”，从而达到“线（路径）中有位（塔位）、以位正线”的线路设计原则[5]。塔杆优化排位示意图详见图5。

（4）线路全线三维实景漫游。

通过全数字航测工作站对三维实景立体模型进一步编辑，能够得到每一景立体模型的衍生数字化成果产品：数字高程地表模型（DEM）、数字正摄影像（DOM）。航测人员将每一景立体模型的数字高程地表模型、数字正摄影像进行分幅拼接，获得架空输电线路全线的大场景数字高程地表模型、数字正摄影像图数据。将二者配准、叠加，最终创建线路全线大场景立体实景模型。三维漫游模型实景图详见图6。

基于全数字航测工作站的三维线路实景漫游平台，将大场景立体模型于线路全线坐标数据进行叠合，产生三维实景架空线路漫游模型。在三维实景架空线路漫游模型中，线路上的各个铁塔被建模，以实物的形象架设在大场景地理模型上。设计人员可以通过调整视线角度、视角高度等参数，360°地观看每个铁搭在三维实景环境中的真实架设情况。此外，三维线路实景漫游平台提供线路实景漫游功能。通过设置漫游的飞行高度和相机视线角度，漫游平台会自动按线路路径逐塔位的漫游飞行，使线路设计人员对全线路的塔杆整体排位、架设情况进行一次可视化、近距离的实景观看。三维实景漫游功能将线路设计成果由二维的平面图纸变为了三维的实景观看，使得设计成果更为直观具体。设计人员结合三维漫游中的实景观看情况，可以对线路的最终设计成果进行整体的感知。如遇到与设计初衷不一致的塔杆塔位，可以进行进一步的细部改线微调。

3 成果校验及产品提交

通过采用三维实景架空线路优化选线平台，全阶段能够获得的数字化成果产品如下：

（1）三维实景立体模型及数字化地表模型；（2）航空影像路径方案图；（3）1∶5000、1∶10000正摄影像线路路径图；（4）优化路径平面图及转角塔基三维坐标；（5）线路精化平断面图；（6）房屋分布图、跨越房屋统计表及房屋航空影像截图；（7）线路沿线大场景立体实景模型；（8）三维实景架空线路漫游模型。

4 结论

应用三维实景架空线路设计平台进行线路的全周期设计，能辅助架空输电线路的优化设计，研究的具体效益如下：

（1）合理缩短路径全线长度，配合优化排位，可减少杆塔的使用数量，进而减少钢材量，降低工程的整体投资。

（2）线路勘测设计模式由室内全数字航测工作站替代了传统的室外实地选线，降低了勘测设计人员的劳动强度。通过路径的三维实景比选，路径方案切实可行，达到缩短工期、提高工效的目的。

（3）选择路径时能够直接观察到线路沿线的真实地形及森林覆盖情况，采取必要的跨域、避让方案，减少了林木的砍伐，有效地保护了生态环境。有效地避让房屋，减少了房屋的拆迁量。

（4）成果资料可为数字化线路提供基础数据，也可为线路后续的施工改造及运行维护（如，冰区改造、故障抢修等提供快捷的服务）。

综上所述，全数字化航空摄影测量系统是对航天摄影、GPS全球卫星定位系统等多种现代化新兴测绘手段的高度集成，形成了一套适用于输电线路设计的完整生产作业流程，在线路设计路径优化、精化平断面测绘等方面较之传统的勘测手段有显著提高。这一技术在电力设计行业内的逐渐普及，将彻底解决传统线路勘测中常见的资料时效性过差、测量作业工期漫长、大跨越高海拔地区数据采集困难、线路沿线环境保护不力等问题，对提高勘测设计质量，最终达到安全可靠、经济合理、资源节约型、环境友好型电力工程，具有显著的社会经济效益。

参考文献

[1] 黎智，龚学海.海拉瓦技术在输电线路优化设计中的应用[C].贵州省电机工程学会2009年优秀论文集，2009（11）.

[2] 黄群，王锦超，徐忠明.VirtuoZo-AAT空三加密中的应用技巧[J].电力勘察设计，2010（3）.

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关键词： GPS定位；数模技术；勘测设计；技术应用

1. GPS 定位技术

长期以来使用测角、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、高精度的GPS技术所代替，同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。

由于GPS测量有许多经典测量所不可取代的优点，GPS测量在工程测量中的地位日益重要，相关的技术知识也发展很快。随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，工程测量发展趋势和方向是测量数据采集和处理的自动化、实时化与数字化、测量数据管理的科学化、标准化与信息化；测显数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS 技术、RS(遥感)技术、GIS(地理信息系统)技术等数字测绘技术正广泛地应用于工程测量中，并发挥主要作用。

利用GPS技术进行定位的基本原理，就是测量中典型的空间距离后方交会。测量学中从已知点A、B向待测点P测量边长AP和BP，以计算待定点P的坐标，被称作测边交会或测距交会。在GPS定位中，把空中“运行”的卫星视作控制点，在已知其瞬时坐标(可根据卫星轨道参数计算)的条件下，以GPS卫星和用户接收机天线之间距离为观测量，进行空间距离后方交会，从而确定用户接收机天线所处的位置。

测站(接收机天线)和卫星间的距离作为CPS的基本观测量，是通过观测GPS卫星获得的某种直接观测量来实现的。GPS卫星向用户发送的信号L1和L2均是一调波， 其调制波是卫星导航电文D码和伪随机噪声码P码、C/A码。载波信号L1 上调制有P码、C/A码和D码， 而载波信号L2上只调制P码和D码，GPS卫星的这些信号包括有很多定位信息，根据不同的要求，可以获得不同的观测量。

2.􀀁数模技术

随着计算机技术和空间技术的发展, 数字地面模型( D ig ita l Terra inM ode,l 简称DTM ) 的理论和方法日趋成熟和完善。顾及地形特征的数字地面模型, 作为自然地表的数字化表现形式, 在公路路线优化设计和动态全景透视图制作中有着无法替代的作用。

数字地面模型就是一种易于被计算机处理的、以数字化地形资料来表示地形的方法。在公路勘测设计一体化的工作中, 数字地面模型作为路线CAD系统的基础, 可以快速、准确地为路线优化设计提供所需的一切地形资料, 是联接野外勘测和内业设计的桥梁, 是实现公路勘测设计自动化的前提和保证。

公路CAD技术经历了从数据计算分析、批处理计算绘图以及现在广泛使用的交互式计算绘图几个阶段, 但这基本上是一个2维的世界。近几年来,GIS、MDT及多媒体等技术的发展, 使公路设计开始迈向一个3维、视听、动态的世界, 其中发展比较快的是3维动态全景透视图的制作与应用。1996年我国新颁布的公路工程设计文件编制办法中规定, 要求对公路的复杂地形段特别是山区高等级公路应绘制3维全景透视图。另外, 随着市场竞争的日趋激烈, 3维全景透视图(动态、静态)也是方案比选、工程招标的重要参考。通过建立数字地面模型,生成公路3维模型, 是制作其3维全景透视图非常关键的一步。

3.GPS和数模技术在公路勘测中的设计应用

3.1 GPS技术在公路勘测中的应用

3.1.1测量中长度投影变形由于长大线路在公路工程的各部分距离中央子午线距离不同，引起投影变形误差不同，造成在这样线路中不同标段控制点点位精度不均匀;原则上，对这样的工程应该进行投影变形误差分析。但对经线跨度不大的一般工程，这种变形所引起的误差在工程所要求的限差之内，可以忽略。可对于经线跨度较大的公路GPS 控制网而言，其线路总长可达数十甚至几百公里，工程各部分的投影变形差别很大，必须对这种投影变形所引起的控制点点位误差进行分析，并找出解决这种问题的办法，使公路勘测控制网各部分的点位精度满足现代公路勘测与施工的要求。

GPS所测的基线长度实际上为地面上两点的斜距，而内业计算是在投影平面上进行的(我国一般采用高斯投影)。从地面上的数据到投影面上的数据有两步转换： 将地面上的观测数据归算到参考椭球面；把椭球面上的数据投影到高斯平面，椭球面数据改化成平面数据。

3.1.2 GPS外业测量工作

1）测区踏勘。接受下达任务或签定GPS测量合同后，就可依据施工设计图踏勘。调查工作，主要调查当地的交通情况、水系分布情况、植被情况、控制点分布情况、居民点分布情况以及坟地、水井、当地的风俗民情等。

2）收集资料。根据踏勘的情况，收集各类资料，包括测区的各类图件，比如1：1 万-1：10万比例尺地形图，各类控制点成果以及与之有关的地质、交通、气象、通信等方面的资料。

3）拟定观测计划。观测计划的主要内容包括编制GPS 卫星的可见性预报图、选择卫星的几何图形强度、选择最佳的观测时段、观测区域的设计与划分、编排作业调度表、设计GPS网与地面的联测方案。

4）GPS接收机的选型与检验。GPS接收机的类型的选择是完成测量任务的关键。如双频机性能精度都好于单频机，但其价格昂贵，应视其级别和测区情况而定。一般小于20公里点位情况良好，宜采用单频接收机，反之，选用双频接收机。

选用的接收机性能必须经过全面的检验合格方可使用，包括一般检验、通电检验和实测检验。一般检验主要检查接收机设备各部件及其附件是否完好，紧固部分是否松动与脱落，使用手册及资料是否齐全等。通电检验就是检验接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况，实测检验是接收机检验的主要内容。其检验方法有：用标准基线检验；已知坐标边长检验；零基线检验、相位中心偏移量检验。

3.2􀀁 数模技术在公路路线优化设计CAD中的应用

在道路数字地面模型建立的基础上, 只需把选定的平面线起讫点、交点的平面坐标及平曲线要素输入CAD系统, 计算机便可自动从数模中内插出路线设计所需的地形数据以及为绘制路线平面图所需的地形等高线串状数据, 配合路线优化及辅助设计程序就可快速完成路线设计的各项内业工作, 并输出各项成果设计文件。数模与航测、路线CAD相结合, 将形成覆盖数据采集与处理、路线设计与计算及设计图表输出的设计全过程的路线设计一体化系统, 这是公路测设现代化的发展方向

3.3􀀁 数模技术在制作公路全景透视图中的应用

􀀁通过路线CAD系统提供的路线平面逐桩坐标,在数模上插值出路线纵断面地面线、横断面地面线。

路线CAD系统利用插值出的地面线进行路线纵断面、横断面设计, 生成路线纵断面、横断面设计线数据。通过路线CAD系统建立路基3维模型(设计曲面模型) , 通过道路数字地面模型子系统生成地形3维模型(地表曲面模型) , 设计曲面模型和地表曲面模型在AutoCAD 2000中经叠合、消影, 生成静态3维全景透视图。然后借助3DSMAX 做渲染和动画,生成公路动态全景透视图。

4􀀁 结语

随着我国经济的发展，以及高级公路的快速修建和GPS技术、路线CAD技术的发展应用研究的逐步深人, GPS技术、道路数字地面模型的优势也将愈加明显。其在道路工程和交通运输中的应用也会更加广泛和深入，并发挥出更大的作用。特别是在城镇房屋密集和河道，道路纵横交错及互不通视的地方作勘测设计，GPS将会发挥其优越的作用，这是其他任何仪器及测设手段不能比拟的。随着GPS性能的不断改进，它将会扩展到各工程项目的测设应用，将会为各种勘测设计服务。

参考文献:

［1］黄新祥.GPS 及其RTK 技术在公路勘测中的应用探讨.地矿测绘.2005(01).

［2］邵珠福，朱国强，满新杰.GPS 技术在公路测量中的应用前景探讨.山西建筑.2007(22).

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【关键词】电力线路工程；勘测设计；3S技术；应用

在3S技术中，其中GIS技术可以实现数据的分析，GPS技术是对数据的收集，而RS技术则能够进行数据存储。因此，在信息与测绘方面，3S技术一直发挥重要作用，同时被广泛应用于我国诸多行业。现阶段，结合3S技术的应用现状发现，由于3S技术具有独特优势，所以将其应用于市政工程、规划管理或者民用测量等方面，每项技术均能发挥重要作用，尤其是在电力线路工程勘测设计中的应用，使其呈现良好发展前景。

1“3S”技术的分析

1.1全球定位系统技术

所谓全球定位系统（GlobalPositioningSystem，GPS）主要是指：将地球作为中心，由地球表面、二十四颗卫星所组合而成，即主控站与数据站等。由于接收联络卫星数量与定位精准性存在直接联系，该系统可以对用户位置、海拔高度予以准确定位。通常情况下，GPS信号可以分为两种，即民用与军用，主要是以精密定位、标准定位两种服务为主，前者误差10m以下，后者误差100m左右，在2000年以后两者差异得到明显控制，其中民用型更是具有较高精准性。

1.2地理信息系统技术

地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）包含地图学与地理学等，通过计算机的数据处理功能，使其成为新型技术手段。由于该系统具有存储和集中等作用，能够对地理信息进行综合处理，因此，在对GIS进行深入分析发现，此项技术可以实现属性数据和空间数据有效结合，具有大数据综合管理等作用，能够在处理数据前提下，对地图进行有效绘制，从而构建数字模式，以实现图形和数据的有效整合。

1.3遥感技术

遥感技术（RemoteSensing，RS）通常是以人造卫星或飞机等方式进行电磁辐射数据的收集，以便于对地球资源、环境进行判断。基于光学原理，任何物体均具备光谱特点，即呈现反射与辐射光谱等功能。与此同时，同光谱区内物体反应状况各不相同，且相同物体会呈现不同光谱反应。因此，遥感技术主要是按照此类原理进行物体的判断，一般情况下，遥感技术会以三种光谱的波段进行探测，即绿光段能对地下水和岩石等进行探测；红光段可以对植物生长和变化等进行探测；红外光段则是对土地与矿产、资源进行探测。除此之外，还包括微波段，主要是以气象云层和海底鱼群的探测为主。

2“3S”技术在电力线路工程勘测设计中的作用

2.1基础信息的收集

在电力线路工程中，当进行勘测设计时可以利用“3S”技术进行获取：①交通系统中，可以利用卫星照片进行分析，以便于掌握其分布位置。②能够对地质灾害频繁区域予以全面了解，通过遥感数据、实地勘测等进行数据收集，以便于进行准确推测，从而保证自然灾害区域得到科学规避。③设计区域如果存在电力线路与变电站等，则可以利用“3S”技术进行信息判断，同时对其定位和标注，以便于进行电力线路的规划。

2.2三维立体管理

基于“3S”技术构建电力线路的信息平台，能够对线路系统进行三维立体管理，此项管理内容包括以下几点：①通过卫星图像对区域地形进行掌握。②地理信息的汇总与分析等处理。③对现有电力线路与电网系统有关信息进行录入，通常会造成信息量的持续增加，但为了保证建设信息可以提供准确、真实数据，可以利用GPS高程数据与卫星数据予以比较，以此提升数据精确度。因此，在对GPS的控制点进行布点时，需要保证其均匀分布，确保整个区域均在管辖范围内。

3电力线路工程勘测设计中“3S”技术具体应用

由于电力线路属于电能输送过程，通常遍布整个陆地表面，使其成为巨大工程，工程质量更是和国民生活、生产存在直接联系。因此，电力线路工程的施工前期，认真做好路径选择和勘测等相关工作极其重要，在传统测量工作中，通常会消耗巨大人力、物力，需要对其科技手段进行勘测设计及施工。基于此，电力工程的前期准备阶段，应该构建专业测绘团队，通过“3S”技术的应用，以实现施工现场的全面勘察，同时根据地形图的相关比例标准进行绘制。当前，电力系统应以精准性为中心，并将数字化作为基础条件，以便于实现电力线路网络的构建，从而为系统后期维护、运行提供技术支持，最终达到信息管理的目的。

3.1GPS技术的应用

电力线路工程进行勘测设计时，对于GPS技术的应用，能够为空间数据的获取提供重要依据，从而更好构建地理信息的控制系统，与此同时，针对获取数据予以汇总和分析，则能防止建设过程出现障碍物、地质灾害等。在进行工程勘测设计时，对于数字化摄影测量技术的应用，可以达到优化配置的目的，在简化整个工作流程的同时，以实现工作效率的提升，确保线路建设得到有效测量和监督管控。当进行GPS技术的应用时，对其造成影响的因素较少，如间隔距离、通视条件等，因此，将GPS应用于地理信息的控制系统，可以对各控制点予以全面监控，确保测量结果符合精度要求。而进行检查与核算时，各测控点间隔距离的核查属于重中之重，一般会将其分为两种，即GPS相关观测值进行计算、对现有控制点区域予以准确计算，最终得出GPS观测结果。

3.2GIS技术的应用

对电力线路工程予以勘测设计时，将GIS技术应用其中，首先应该构建信息管理平台，利用数据库的反馈，以便于掌握电力线路具体情况，同时进行线路科学设计，保证电力线路分布具有合理性特点。而GIS技术的利用，还可以实现平面像素地图的创建，同时对其予以观测和相应调整，通过放大、缩小等方式进行实时观测。对于地理标志而言，利用不同符号进行相应模型元素的明确，能够使其模型更加精确。另外，GIS技术还能够对地图分层提供数据支持，若是地图生成过程比较复杂，涉及内容相对较多，则很难对电力线路进行全面呈现，对此，在进行重要信息的全面筛选后，及时发现地图内各杆塔位置、线路分布。而GIS技术应用于电力选线时，还应对某区域内建筑和水域等进行相应标注，将其作为限制点，以便于对物体、电力线路间距离进行真实反馈。3.3RS技术的应用电力线路的勘测过程，RS技术所具有的应用优势具体表现为：可以解决原有勘测设计存在的问题，使其不再受时空限制，在提升勘测质量的同时，保证整体信息具有较高准确度。因此，RS技术的合理应用，可以确保地形地图顺利绘制，在保证地图信息真实性的基础上，使其整体画质更加清晰，从而更好进行观察。对勘测方案进行制定前，还可以通过RS技术进行勘测区域的深入了解，全面掌握地理信息和交通路线等相关内容，同时判断是否会出现地质灾害，以便于判断该区域电力线路工程施工的可行性。方案设计过程，对收集信息进行合理应用，能够确保线路规划具有科学性、合理性特点，RS技术应用还能保证电力线路的信息系统呈现多元化特点，在对数据图像进行综合分析后，使其信息得到直观呈现。

4结束语

在诸多领域内，3S技术已经得到广泛应用和推广，尤其是电力线路工程中的应用。因为电力线路工程具有工作繁重等特点，通过3S技术的应用，不仅可以实现精确定位，使相关数据得到科学计算，而且还能及时弥补原有勘测技术存在的问题，在降低人力与物力投入的同时，提升电力线路工程整体建设效率。所以，电力线路工程勘测设计过程，将3S技术合理应用其中，能够有效提高工程建设质量，从而获取最大化经济效益与社会效益。

参考文献

[1]王晨.电力线路工程勘测设计中3S技术的应用分析[J].科技尚品，2017（3）：187.

[2]张俊，王学斌.电力线路工程勘测设计中“3S”技术的应用分析[J].科技创新与应用，2017（11）：191.

[3]戴跃睿.“3S”技术在电力线路工程勘测设计中应用的探讨[J].通讯世界，2016（10）：187~188.

[4]何文春.“3S”技术在电力线路工程勘测设计中的应用[J].低碳世界，2015（22）：42~43.

[5]黄遵和.3S技术在输电线路工程勘测设计中的应用探讨[J].通讯世界，2015（16）：149~150.

篇5

中南院在三维协同设计建设过程中重点把握好了三个关键点：科学、合理地搭建了相关的平台，做好必要的二次开发，并且通过实际项目有效推广三维协同设计软件应用和理念。

三维协同设计，也称三维可视化协同设计，不仅可以大幅度提高工作效率和设计质量，是设计院设计发展的趋势，也是实现工程项目全生命周期管理、数字化移交的开始和基础。但是，设计院在推广三维可视化协同设计过程中遇到一系列问题。

中南勘测设计研究院（简称中南院）在推广三维可视化协同设计过程中遇到的问题和采取的办法、措施，可以为其他相关机构提供有效借鉴。

平台搭建打好基础

目前国内水电行业，除了少数推广应用水平较高的设计院以外，大部分设计院还处在刚起步或尚未起步的阶段。如何在设计院推广三维设计成为设计院决策层面临的一个难题。为了满足水利水电工程勘测设计周期缩短，业主对设计质量和效率的要求又不断提高的需要，设计单位将引进三维技术这一国际先进的设计和管理手段、理念放到一个战略位置。

中南院在2010年专门成立了数字工程中心，并在当年年底与三维协同软件供应商Bentley签订了软件购买合同，大步迈上三维设计之路。中南院专门为三维设计应用推广制定了“追赶计划”和“登高计划”。目前“追赶计划”已经基本完成。

2010年底，中南院与Bentley签订第一期三维软件购买合同后，迅速用Bentley的MicroStation搭建了三维设计系统平台。中南院又在2012年底与Bentley签订了5年的企业授权协议。平台搭建工作包括安装、测试三维设计软件各个模块，对服务器、个人电脑进行硬件测试，购置服务器搭建三维协同设计平台ProjectWise，建设三维设计专题网站，建立中南院三维系统元件库等。

2011年7月，中南院在院内了ProjectWise服务器。ProjectWise用来管理三维设计项目的设计文件及相关资料。目前ProjectWise的应用范围已遍及全院所有相关的生产单位，对于专业设计协同起到了较好的效果，同时对设计文件系统调用、存档等起到了非常好的效果。

同时，中南院已在国内的宜昌设计院和国外的埃塞俄比亚GD3项目部部署了异地协同服务器，与总部数据服务器同步协同工作，可以实现三地同步开展三维设计工作，以及实时共享数据资料。

在实际项目中实施推广

在实际项目中应用是推广三维应用的重要手段，也是三维应用成功的标志。2011年，数字工程中心在完成基础建设和专业培训工作后，联合托巴、溧阳、琼中、龙盘项目部，采用集中办公的形式，在院外进行三维可视化协同设计。水工、机电、测绘、地质和施工等专业均参与了设计，完成了水电站所有模型的三维设计，并进行了工程量统计和二维切图。采用集中进行三维项目设计、边培训边实施的方式，帮助设计人员学习和巩固了三维系统软件使用方法。

2012年3月，中南院开展了抽蓄典型设计三维设计工作。本项目实施持续了三个月，深入、细致地完成了项目的建模、碰撞检查、二维出图和汇报材料制作工作，重点实施了碰撞检查和二维出图工作，检查出多个专业的内部和相互之间的错漏碰现象，同时制作了100多张二、三维图纸和一段三维汇报视频。通过此次三维设计工作，中南院的三维协同设计应用进入到了更深层次。

之后，中南院又在桃源、益地、托巴、GD3和天池等项目中采用了三维协同设计。跟以往不同的是，三维设计项目形式逐步由集中办公转变为办公室的常规化设计。这是推广三维可视化协同设计的必经之路。

现在，中南院的三维设计开展形式已经由集中办公形式向常态化办公形式转变；三维项目组织方式逐步从数字工程中心主导实施向生产部门独立实施、数字工程中心提供技术支持的方式转变；三维设计工作也已经列入项目总体工作计划中，参与项目的进度考核。

二次开发优化完善

由于Bentley是美国公司，因此其软件多少存在使用习惯不贴近我国本土设计人员、软件模块不完整的问题，需要进行二次开发。为此，中南院根据需要完成了厂用电系统的需求收集和软件研发工作，目前正在进行测试中。此外，结合2011年至2012年三维可视化协同设计项目，中南院完成了电气、水机、暖通等设备元件库的建设，广泛应用于现阶段的三维可视化协同设计中。

中南院在其他工程领域的三维可视化协同设计也已经在研究中，其中包括陆上风电、海上风电和其他新能源，以及工民建、市政交通和水务工程等领域的三维设计开展方式。

现在，在成功落实“追赶计划”的基础上，中南院开始落实“登高计划”，旨在开展具有中南院技术特色的科研创新，把在碾压混凝土坝、抽水蓄能电站、风力发电及其它新能源、工程总承包领域的优势融入到三维可视化协同系统中，并在此基础上向工程项目的数字化移交和数字化运营领域拓展，逐步形成完善的全生命周期解决方案；同时探索三维可视化管理系统和生产管理系统的集成，最终形成完整的三维数字集成设计系统。中南院“登高计划”拟于2017年底前完成。

值得一提的是，下一阶段中南院将在全院内推广ProjectWise，对所有二维图纸、报告、算稿进行归档和管理。目前中南院还在对ProjectWise的校审模块进行二次开发。不久的将来，ProjectWise将和院生产管理系统一起，对中南院的设计、生产进行全面、有效的管理。

链接 成功推广三维协同设计要解决好三个问题

三维可视化协同设计需要广大设计人员尽早研究部署，提前布局，分步实施，并且实施时要认真细致，特别应该解决好以下几个问题：

第一，三维设计是工具的变革，还是设计理念的变革？答案是两者兼而有之。在三维设计开展之初，常有设计人员抱怨三维设计难上手，或者抛不掉原来要先二维再三维的模式，不肯用心去学习。这就需要对设计人员进行培训，当前中南院三维培训工作由数字工程中心人员担当，参训的人员逐步由设计人员向院处级领导、校审人员、项目管理员转变。

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关键词：正射影像;航测;GPS;DEM;

Abstract: This paper describes the use of new mapping technologies and new methods in Shenyang subway engineering investigation. Such as the application of aerial orthophoto, aerial digital mapping and vertical and horizontal cross-section mapping the integrated application of new technology, and achieved good economic and social benefits.Key words: Orthophoto image; aerial survey; GPS; the DEM;

中图分类号：TB22文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）02-

近年来随着城市建设的快速发展，城市中的地铁建设也快速发展起来，由于地铁建设多建在建筑物密集、地下管线繁多的城市环境中，技术含量高、造价昂贵，不仅工程测量精度要求高，而且测量方法特殊。沈阳市地铁二号线地下段从中街商业区的繁华地带穿过，高楼林立、交通繁忙、人流拥挤、昼夜不断，两侧房屋成片，高楼大厦林立，全线工程测量条件极其困难，而且不安全。因此，在沈阳市地铁二号线勘测设计中，大量运用了测绘新技术、新方法。

一、 测绘概况

对地铁沿线开展大比例尺航空摄影，用航测方法测绘地铁工程所需的1∶500带状数字地形图和1∶1000带状彩色正射影像图。这些资料直观、详细、信息丰富，大大减少了设计人员现场核对调查的时间，为确定线路走向、稳定线路方案、站位布置等设计工作起到非常重要的作用，提高了勘测设计速度和质量。彩色正射影像图应用于设计图纸中，也使初步设计文件更加直观、漂亮。

二、外业

外控点布设采用航带法平高区域网布点方式，平高控制点的航向跨度为3条基线，为了提高测图的高程控制精度，在相邻二对外控点中间增加了一个平高控制点或高程控制点。为了给线路方案优化创造条件，要求外控点应控制整个摄影范围。

外控点选刺除满足实地辨认精度外，点位还必须考虑GPS的观测要求，有部分点位就因GPS接收信号不好，又重新观测或移位另外选刺。当点位选在高出或低于地面的目标时，量注比高，在点位说明和略图旁，加绘断面图。

外控点联测采用GPS接收机，按快速静态法测定平面和高程，网平差及坐标转换采用西南交通大学XJGPS软件包进行计算。高程拟合时采取不同的拟合方法进行比较，以确定最合适的拟合方法，保证高程拟合精度。

三、内业制图

航测内业制图采用VirtuoZo等数字摄影测量工作站。用光线束法区域网平差程序进行电算加密，航线旁向连接点采用双排点布设，避免了连接点在一条直线上，加强了旁向连接的构网强度。

航测外控时不调绘，内业测图先参照既有地形图进行室内判释调绘，然后用1∶500地形图到实地进行调绘补测的方式进行制图。测绘房屋时区分性质和楼层，遇有阴影或摄影相对漏洞时，首先考虑采用相邻航线或相邻像对能否测绘，确实无法替代时，圈定范围，由外业实地补测。高程注记点分布均匀，道路中间、桥梁、涵洞均有高程点，便于设计人员读取高程。仪器采集的原始数字地形图文件数据导入Auto CAD 2005环境中的图形编辑系统上进行编辑，接边、检查和按线路走向带状分幅。

测图完成后到现场调查核对，进行修改。隐蔽和新增地物采用全站仪和皮尺丈量的方法补测。为检查地形图精度，用全站仪实测44个平面、59个高程检查散点，经统计计算地形图平面中误差为Ms=±0. 22 m，高程中误差为Mh=±0.13 m，满足规范要求。

四、制作正射影像图

采用Virtuo Zo数字摄影测量工作站进行1∶1000带状彩色正射影像图制作，制图宽度为800m，影像扫描采用Helava DSW600扫描仪进行彩色扫描，以像对为单位，进行数字地面模型(DEM)的自动获取并映射到模型上，进行检查。对于房屋密集的地方采用高程取平均值的方法进行DEM内插，城市中的高架桥、高等级公路，则要修改等高线使之垂直穿过路桥，并使高程与地面匹配，这样就避免了正射影像的制作引起建筑物大的变形。修改完成后，以正确的数模为基础，对核线影像进行精确纠正，获取该像对的正射影像。

由于摄影、摄影处理、扫描等环节的影响，每个像对的正射影像都存在着颜色偏差、饱和度不一样等问题，用影像处理软件进行匀光处理。以单张正射影像为单位划镶嵌线，镶嵌线避开高大建筑物，并根据影像成果反复修改镶嵌线，使正射影像成果中地物没有大的扭曲变形。随后再用Photoshop对TIF影像成果进行适当的修饰整理，调整影像亮度及对比度，使整幅图形色调一致、逼真，进行地名、街道、单位、河流等名称的汉字注记，并在影像边缘添加格网坐标。

五、线路纵横断面测量

利用测绘1∶500地形图的航测资料，用航测技术测绘线路纵横断面图，在Virtuo Zo数字摄影测量工作站上恢复定向后，进入横断面专用测图程序，采集纵断面或横断面数据，断面特征点加注说明。如断面位于树林、阴影、水下，在断面图上标注“需实测地段”，由测量人员在现场实地补测修改。

用航测技术测绘纵横断面图，可把大量的野外实测工作转变成室内作业，减轻劳动强度，大大改善了工作环境，不受天气和道路上行人汽车的干扰。采集的数据与后续专业实现数字化接口，导入设计软件转换成AutoCAD格式图形，进行地质填图和施工图设计。解决了繁华商业地带测量极其困难、安全难以保障等问题，安全、高效地完成了勘测工作。

六、结束语

在沈阳市地铁二号线工程勘测中，航测正射影像、航测数字化测图及纵横断面测绘等新技术的综合应用，取得了良好的经济社会效益。随着高新技术的迅猛发展，各学科间的相互渗透和影响，不断为工程测量提供新的技术和方法，这将更好地为地铁工程测量工作服务。

参考文献

[1] 《城市测量规范》（CJJ8-99）中华人民共和国行业标准，北京市测绘设计研究院出版。

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关键词：测绘新技术；工程测量；应用

Abstract: Various new techniques of Surveying and mapping, such as image extraction technology, GPS measurement technology, digital technology, remote sensing (RS) technology, has penetrated into every field of engineering, deeply affect the engineering surveying quality. In the current development process of the surveying and mapping technology, we should actively apply these new technologies to guarantee precision engineering measurement, improve project quality of measurement.

Key words: new technology of Surveying and mapping; engineering measurement; application;

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

引言

工程测量学是一门历史悠久的学科,近些年来,随着科学技术的进步和生产力的发展,各国兴建于许多规模大、内容复杂、精度要求高的工程，例如拦河大坝、大型联锁商业 、跨江大桥、超长隧道、城市地下铁路网、数百米高的电视塔、精度要求非常高的自动化工业设备和科学实验装备如高速导轨、离子加速器、射电望远镜、通讯卫星地面接收天线等，工程测量也得到了迅速的发展。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。现代工程测量已经突破了仅仅为工程建设的概念，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。在这样的背景下，工程测量学将与新兴的信息技术相结合，由传统意义上的测量学发展成为了工程实用的地学信息科学，新地地学信息科学将可用于城市规划，土地利用，房地产经营、环境保护、交通规划等方面。工程测量已经远远超出传统服务范围，将逐步扩展到包括城建、地质、铁路、交通、房地产管理、水利电力、能源、航天和国防等各种工程建设部门。

一、工程测量重要性分析

测量学是从人类经验中发展而来兼有时代性的一门学科，是人类在复杂的自然界中生存的一个重要手段。工程测量中，无论工程项目的大小，系统的工程测量、公路测量和大面积测绘等，都少不了测量技术，工程测量在工程项目中起着重要的作用。在工程建设规划设计的阶段，测量技术主要提供各种比例的地形图和地形资料，还要提供地址勘测、水文地质勘测和水文测量的数据；在工程建设施工阶段，要把测量之后的设计变为实地建设的依据，即根据工程现场地形和工程性质，建立完整的施工网，逐一把图纸化为实物。总之，从施工开始到结束，都离不开工程测量这项工作。因为对于一个工程，首先需要对建筑物进行定位，确定其实际位置，之后确定准确的标识从而确定该区域是否有设计后新增建筑物或者其他，以保证机械设备的使用。基础设施完毕后，还要进行竣工线的投测，即对设备的平整度等进行跟踪测量，来保证设备工艺的流畅。在建筑物的运营管理阶段，工程测量同样重要。通过测量工程建筑物的运行状况，对不正常现象进行探讨分析，采取有效措施，防止事故发生。为了提高工程质量和施工效率，必须重视测量技术和新时期下测量技术的新发展。

二、测绘新技术在工程测量的应用

1.地图数字化技术

在建立各种GIS系统时，对原有地图进行数字处理，在建库工作中占据了相当大的工作理，各工程测绘部门都投入相当大的人力和财力。对于已有纸质地图，若其现势性、精度和比例尺能满足要求，就可以利用数字化仪将其输入计算机，经编辑、修补后生成相应的数字化图。当前有手扶跟踪数字化和扫描矢量化两大类仪器，手扶跟踪数字化仪工艺流程为硬件连接分图开定向数据采集僵形编辑僵形输出。扫描仪数字化仪的工作流程为原图扫描僵形纠正僵形定向户原图矢量化僵形编辑僵形输出。

利用扫描矢量化技术进行地图数字化是提高数字化质量与速度的必由之路，针对大比例尺地形图，大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息，高效、便捷、保真对地图进行数字化处理。

2.数字化成图技术

大比例尺地形图和工程图的测绘是工程测量的重要内容，常规的成图方法的野外工作艰苦，同时还有繁琐的内业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地需要。20世纪90年代以来，数字化成图技术得到了迅速的发展。它具有数度高、劳动强度小、更新方便、便于保存管理及应用、易于等特点，目前有内外业一体化和电子保存管理及应用、易于等特点，目前有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法，主要设备是全站仪、电子手簿等，其特点是数度高、内外业分工明确、便于人员分配，从而具有较高的成图效率。根据使用编码或者是画草图来打桩记录连接关系和地图实体的地理属性，可以分为有码和无码作业。无码作业比较方便、可靠，同时由于无码作业采用草图的方式，使得数据采集工作直观，并且可以减轻测站观测人员的压力。当然，若观测人员经验丰富且能熟练的使用相应的数字化成图系统的编码，也可采用有码方式。内外业一体化（有码作业）作业流程为外业数据采集（有码）数据通讯夕编码转换（内外码）僵形生成僵形编辑分图形输出。

当前的成图软件有南方测绘研制的内外业一体化地形地籍图成图系统CASS、武汉瑞得测绘自动化公司研制的数字化测图系统RDMS、中国地质大学研发的MapGIS、清华山维的数字测图成图系统EPSW、美国Bentley公司的MicroStation系统等。电子平板与全站仪相结合，在野外采集数据无需编码，测量数据直接进入电子平板绘图，现场修改编辑显示；最后由绘图仪输出成果，基本上将所有工作放在外业完成的数字化成图方法，其特点是电子平板在测站代替常规测图板实现了数据采集、数据处理、图形编辑现场同步完成。如今的数字化成图技术已发展为掌上电脑现场采集数据并成图，携带更方便，操作更简洁，并实现了数据采集、更新、管理的一体化和自动化。总之，数字化成图技术在城市测量及中小范围工程测量中有广泛应用。

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关键词：3S集成技术 ； 公路工程 ； 3S ； 可行性研究

Abstract: the line selection, from the highway engineering geological exploration, engineering design to the highway operation management, 3S technology information analysis method has other irreplaceable role. Finally the application prospect of 3S integration technology in highway engineering are discussed.

Keywords: 3S integrated technology; highway engineering; 3S; feasibility study

中图分类号E932.4 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（201中图分类号2

引言：

随着现代空间探测及计算机信息技术的发展,遥感、全球定位系统、地理信息系统技术(简称3S)在高速公路可行性研究及勘察设计中发挥越来越重要的作用。 自从1998年1月31日美国副总统戈尔提出了“数字地球”(Digital Earth)的概念后,“数字地球”“数字城市”相继成为本世纪的热门术语和新兴学科,数字地球的核心是地球空间信息科学,地球空间信息科学的技术体系中最基础和基本的技术核心是“3 S”技术及其集成,所谓“3 S”是全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)和遥感(RS)的统称,是目前对地球观测中空间信息获取、存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术,他集中了空间探测、电子技术、计算机、数据库、互联网、通讯、人工智能和地球科学等众多最新成就,为人类探测地球和分析环境提供了先进有效的手段。

3S集成技术在发达国家已得到了广泛的应用，在我国也得到了高度重视，随着计算机技术的应用，空间技术交叉渗透，信息科技蓬勃发展，3S集成理论正在得到不断的发展，已逐步在土地、资源、农业、水利、工程建设、物探和环境等领域得到应用。 本文主要研究3S集成技术在道路工程的应用[1]。

1．3S集成技术的概述

“3S”是地理信息系统（Geographical Information Systerm简称GIS）、遥感（Remote Sensing 简称RS）和全球定位系统（Global Positioning Systm简称GPS）的英文缩写简称，其中GPS和RS分别用于获取点、线、面等空间信息或监测其变化，GIS是完成空间数据的存储、分析和处理。这三种空间信息技术已经较广泛的应用。

三者在空间信息管理上各具特色,均可独立完成自身具有的功能,同时相互之间又有许多关联,在解决问题的功能上各有优点与不足。三者的结合与集成已成为空间科学的发展方向和必然趋势。3S技术在公路规划和勘察选线方面的应用研究和勘察设计实践,在多段高速公路及大型隧道的勘察设计应用中取得了很好的效果,不但提高速度2~3倍以上,而且可以全面认识公路工程地质环境的特征,提高工作质量,尤其在减少不良地质危害、优化选线设计质量等方面,具有巨大的经济效益和社会效益,具有很好的发展应用前景[2]。

3S集成不是GPS、RS、GIS的简单组合，而是一种利用现代测绘技术、遥感技术、定位技术、图像和图像处理技术与计算机技术于一体，向GIS和RS数字图像处理系统提供足够的数量、精度、可靠性、完备性的空间数据，通过空间分析、预测、决策，确保地理信息问题的优化、系统地解决[1]。3S集成是高度自动化、实时化、智能化的对地观测系统，并有自动、实时地采集、处理和更新数据的功能。

3S融合技术是公路勘察的先进手段。遥感、全球定位系统和地理信息系统技术为人类探测地球和分析环境提供了先进有效的手段。3S技术各有特长:遥感图像能够快速获取大面积信息,但有些地物属性又不可全面感知(如高程和经纬度);GPS可以迅速定位目标,但没有地理属性;GIS具有信息查询分析和管理能力,但数据的获取比较困难;因此它们的结合应用是当代信息科学发展的必然趋势。3S技术的结合有多种形式,主要根据工作需要而定。应用卫星和航空遥感图像与计算机信息处理技术的结合,可以快速编制各种比例尺(1∶200 000~1∶10 000甚至更大比例尺)的遥感图和解译工程地质图,指导选线勘察工作。其综合效益可以提高30%~200%以上,地质选线速度可以提高3~5倍以上。遥感、全球定位系统与地理信息系统的功能和数据资源,彼此可以相互结合,实现功能互补,资源共享。基于GPS的遥感探测,可以获得具有3维地理信息的遥感图像数据,并输出3维地形模型数据(DEM)和各种实用图件,大大简化了传统地形测量的过程,是地理制图技术的一个飞跃[3]。

应用GIS 3维地形模型叠加遥感图像的技术,可以生成真实的地形模型,是当前在计算机上进行公路环境分析、优化路线方案的现代化技术之一。对优化路线方案, 提高设计质量和速度有关键作用,是当前高等级公路勘察设计自动化的主要发展方向。另外,应用3S系统的信息采集、分析与制图功能,可以有效进行公路交通各个阶段的管理工作。例如,路区遥感图像的更新及专题图的输出,工程建设数据统计与图像图形显示,车流量与经济发展分析,车辆GIS与GPS动态安全管理等。从公路选线、工程地质勘察、工程设计到公路运行管理,3S技术的信息分析技术有其他手段不可替代的作用;遥感航测制图更有其速度快、质量高、节省人力物力的优势,而3维遥感航测数据是公路勘测设计自动化的基础。

2. 3S技术在公路工程应用中的特点

2.1集成化

传统的公路测量、设计表现为离散式、分离式的测、设、绘的过程,譬如野外测量就可以分为测角、量距、水准等三大要素,而利用3S技术的勘测设计则是集成测绘技术,表现为外业、内业用图一体化、集成化。

2.2实时化

经典的公路工程从规划、勘测、设计到施工、运营是建立在对路线外业观测数据的后处理基础上的,到获得3维坐标有一定的时间滞后。而3S技术可根据某些内容的要求实时、快速地确定3维坐标。

2.3动态化

3S技术依据其技术系统,将拟建公路的相关信息(地形、地质、气候、水文等)收集、分析、处理,在计算机上产生出数字地形、地质及构造的立体模型,直观地进行路线设计,动态演示公路的平面和立面位置。

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关键字：测量概念； 测量技术； 基本原则

Abstract: the engineering measure is to point to in the construction of the survey and design, construction and management of the use of various measurement phase of the theory, method and the floorboard of the technology.

Keyword: measurement concepts; Measuring technology; Basic principles

中图分类号： [TU198+.2]文献标识码：A文章编号：

一、引言

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”。

二、技术现状

（一）地面测量仪器

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。

（二）GPS定位技术

GPS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GPS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。

（三）数字化测绘技术

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。

21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。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。

（四）摄影测量技术

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。

三、结语：

篇10

关键词：摄影测量；遥感新技术；工程建设

中图分类号：TE94文献标识码： A

引言

长期以来，测绘界受到技术的限制，仅仅致力于利用摄影测量来测制地形图，只把它看成与计算机和其他学科没多大关系的独立领域。在这一领域，摄影测量经历了模拟摄影测量和解析摄影测量的发展阶段，直到今天进入数字摄影测量的发展阶段。

1、摄影测量与遥感技术概述

摄影测量和遥感主要就是，在不通过实地接触的大前提之下，通过物体将其传送到传感器之上的信息数据显示出来，真正的实现了对物体的具体测量与研究。通过传送数据的分析与其所对应的技术处理，从而也就实际的工程建设之中来为其提供一个必要的参考。同时摄影测量也在今年来得到了迅速的发展，经过了专业团队的考察与研究，其测量摄影逐渐的走向了数字的摄影领域发展方向。

它是对数字以及影像自动的进行了像片内定向、相对定向、绝对定向、自动空中三角测量、数字影像匹配、建立数字高程模型、制作数字正射影像以及相应的提取了地物的要素，从而也就真正的实现了软拷贝的全数字化摄影测量的软件、算法以及理论的应用。测量具有一个特定的处理过程：

1.1、数字影像的获取途径。a.由CCD相机或是摄像机直接的来获取数字影像。b. 由经典的摄影仪器对其观测的对象来进行摄像，将会的到的相片全部的来进行一个数字化的处理，进而通过其特定的数据分析之后再进行运用。

1.2、坐标量测。坐标的两侧有很多种，其中实际方法的选择务必得结合相应的必要的要求与条件。其可以分为立体量以及单像量测，对于自动测量的难度也比较大的工程就得需要配合一个适当的手动测量。值得注意的就是不同的测量方法可以得出其实际结果的精确度也是非常的不一致，务必得依据其工程的精确度来进行一个恰当的选择。

1.3、平差计算。这种的计算方法完全可以依据传统的测量方法来及逆行那个运算。

1.4、建立数字化的地面模型。依据平差计算出的误差结果和同名点的空间坐标，根据其不同的DEM数据点的采集方法来建立起来一个地面模型。

1.5、测制等高线和正射影像图。遥感技术的实际应用得需要遥感图像与卫星的相互配配合。首先就得由卫星系统在宏观的角度之上对于监控的物象来进行一个精确的定位与判断，之后再将数据传送到感应器上，最后再形成一个遥感图像。我们的专业人员就可以有效地通过对遥感图像的分析与数据的处理，最终得到可利用的数据。目前的卫星种类也是比较多的，当然其实际的特点也是不同的，但其总体上具有以下的结构共性：

a. 精准度高、信息容量大以及信息的利用价值也是非常的高。

b.和其他的设备手段相比较之下，是相对比较经济的。

c.根本就不需要户外的作业，所以就可以有效地减少环境等等的影响，效率高，可以有效地节约人力的成立。

d.依据数据的分析就可以判断出来部分的地质灾害。

e.可以充分的实现一个动态的观察，就可以通过对数据的技术分析与判定，可以准确的变数动态的地质灾害或是工程拆迁等等。

2、数字摄影测量系统(DPS)与3s的集成化道路

3S是指地理信息系统(GIS) 全球定位系统(GPS)以及遥感(RS)。

我们从摄影测量的发展状况来看，其摄影测量已经发展到了数字摄影测量就是遥感，数字摄影测量之中类似影像匹配等等许多算法就可以用到遥感影像的判读，来充分的实现多分辨率遥感影像、多传感器以及多时相的复合与几何配准，遥感的影像处理方法在数字摄影测量系统之中均具备；另一方面，则是从遥感的发展现状来看，随着遥感影像几何精度与分辨率的逐渐提高，遥感影像已经可以充分的满足到测制1:5000地形图的各项要求，遥感影像的最高分辨率目前已经达到了1m，这些影像就可以直接性的输入到数字摄影测量系统之中来进行测图，这样就会使得我们不仅仅可以利用遥感影像来进行一个定性的分析，还可以从进行定量的计算与分析，有效地缩短了地形数据的更新周期。

3、摄影测量和遥感技术的具体应用

3.1、在水电工程中的应用

3.1.1、测制各种比例尺的地形图(DLG)

传统的数字线划矢量图无疑是摄影测量的重要产品，是建立各种地理信息系统的基础信息，也是进行规划、设计、管理等的基础。水利工程中使用的基本地形图比例尺主要有1B500、1B1 000、1B2 000、1B5 000和1B10 000等，用全数字摄影测量方式可以制作各种比例尺的数字线划图，其数据信息可以直接进入GIS系统或各种CAD系统，为各种工程设计提供数据。

3.1.2、建立影像数字地面模型(DEM)和虚拟现实

数字地面模型是由三维坐标数据加数字影像组成的地形虚拟现实，是水利水电工程应用的基础信息之一，赖以DEM构建水利工程、流域等三维景观和各种工程设计、应用分析的基础信息。它能直观地反映工程范围的地形地貌情况，进行渲染后做成的设计方案景观图，不仅可以直观地反映设计意图，还可以在相关软件的支持下进行三维动画漫游，模拟水库动态淹没情况，计算汇水面积和库容量，表现设计的科学性与合理性。

3.1.3、制作正射影像地图(DOM)

影像地图是数字摄影测量的重要产品。其它测绘手段难于完成该产品，它是根据数字高程模型对中心投影的航摄影像进行纠正处理、消除投影差的垂直投影影像加坐标格网、等高线等各种注记的一种专题图。由于它包含地表的各种原始信息，综合了影像和线划地图的优点，不像线划地图那么抽象，能直观、全面地反映地物地貌信息，且成图速度快，更新周期短，对规划设计、工程管理领导部门很有应用价值。

3.1.5、在线路选线、设计中的应用

由于数字摄影测量建立了数字地面模型，在立体模型中可实时地显示平面和高程坐标，实时显示地面的坡度和坡向，使得铁路、公路、电力线路和输油管道等线路方案的选择、设计十分方便快捷，可依据实际地形实时调整线路走向和数据参数。现在，为适应电力勘测设计的特定需求，按电力行业标准，针对电力勘测设计的特点，适普软件公司在全数字摄影测量的基础上开发了电力勘测设计一体化平台EPMapper。

3.1.6、制作土地利用现状等专题图

用高分辨率的卫星遥感资料和航空影像，编制各种自然资源分布的影像地图和其它专题图。如水资源、森林资源、及土地利用现状专题图等。对于土地利用现状的分析、规划、调查等，均需要与现状相匹配的土地利用数据资料。以往，土地利用现状的更新周期很长，所用资料往往是一二十年前的旧地形图资料，与现状相差很大。

3.2、数字影像在工程地质中的应用

航空航天影像包含丰富的信息，一些大的断层能一目了然，利用多光谱影像还可探明工程范围的地质状况。将遥感手段与钻探、物探有机地配合，能超前地把控制工程定位的宏观地质条件搞清，形成卓有成效的综合勘探手段，在重点工程中起到“宏观控制、微观指导”的作用。

3.3、其它

如在微观方面，用近景摄影测量的方式，可进行水力发电站的水力学原形观测、水利工程建筑物平整度测定、大江截流时流速、流态的测定等。例如:采集波浪、水流等信息，测定下泄洪水水舌的运行轨迹、外形及落点，绘制水流特性曲线，以确定消能建筑的实际情况与理论设计的差别。

结束语

摄影测量，随着科技的不断发展，目前已经结合了信息技术与地理技术，逐渐的成为了一门综合复杂的地球空间信息科。同时也是目前施工之中勘探的普遍运用的技术，可以冲充分的满足其经济与技术的各项要求，具有十分广阔的利用价值与发展前景。

参考文献

[1]贾友,陈利,胡俊勇.摄影测量与遥感新技术在工程建设中的应用初探[J].测绘与空间地理信息,2007,03:169-173.