关于测绘自动化技术在地形测量中的应用

关于测绘自动化技术在地形测量中的应用
摘要：地形测量是一项非常复杂的工作，随着现代测绘自动化技术的发展，在
学科理论上，技术体系上和应用范围上都获得较大的发展和成就。

当前测绘技术
主要为GPS技术、GIS技术和RS遥感技术这三项自动化技术，是当前解释地理环境，解决人类可持续发展等重要问题的重要依据。

并探讨了测绘技术自动化技术
的发展趋势。

关键词：地形测量；测绘技术；自动化；
1．引言
地形测量学是研究地形图测绘及与其有关测绘工作的理论、方法的应用技术
学科。

地形测量是为城市、矿区以及各种工程提供不同比例尺的地形图，以满足
城镇规划、矿山开采设计以及各种经济建设的需要。

地形测绘是研究地球局部表
面形状和大小，并将其测绘成地形图的理论和技术。

通过测定小范围地表高低起
伏
形态和地物（如建筑物、道路、耕地等）的特征点的平面位置和高程，经相
应的数据处理、采用一定的测量符号按一定的比例缩绘在图纸上。

从而获得与相
应地面几何图形相似的地形图，为国家经济建设提供设计与施工的图纸资料。

传
统的测绘包括控制测量、地形测量、施工测量、竣工测量和变形监测5个部分。

现代测绘技术自动化技术具有自动化程度高、测图精度高、图形属性信息丰富和
图形编辑方便等优点。

2．自动化技术在地形测量中的应用
测绘自动化技术主要由数据的显示、传输、处理和采集于一体的测量系统。

伴随着信息化技术、计算机、网络技术的发展，能够帮助地形测量真正实现智能化。

测绘技术自动化技术在最近几年出现了较大的改革，其主要是以RS遥感、GIS地理信息系统和GPS全球定位系统这三个核心技术再加上集成技术，便组成
当前测绘技术自动化技术的核心技术。

（1）GPS技术。

GPS（Global Positioning System）称为全球定位系统，是美
国20世纪70年代开始研制的，它历时20年，于1994年3月全面建成的利用导
航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力
的新一代卫星导航与定位系统，是一种高精度、全天候、高效率、多功能的测绘
工具。

（2）GPS RTK（Real Time Kinematic）技术开始于90年代初，是一种全天候、全方位的新型测量系统，称载波相位动态实时差分技术，是目前实时、准确地确
定待测点的位置的最佳方式，是基于载波相位观测值基础上的实时动态定位技术。

GPS RTK具有定位精度高且精度分布均匀，速度快、效率高，观测时间短，方便
灵活，测程不受限制，不受通视条件影响等优点。

摄影测量与遥感数据的计算机
处理更趋向自动化和智能化。

从影像数据中自动提取地物目标，解决它的属性和
语义（What）是摄影测量与遥感的另一大任务。

在已取得影像匹配成果的基础上，影像目标的自动识别技术主要集中在影像融合技术，基于统计和基于结构的目标
识别与分类，处理的对象既包括高分辨率影像，也更加注重高光谱影像。

随着遥
感数据量的增大，数据融合和信息融合技术逐渐成熟。

压缩倍率高、速度快的影
像数据压缩方法也已商业化。

我国学者在这些方面取得了不少可喜的成果。

（3）多时相影像数据自动发现技术。

利用遥感影像自动进行变化监测
（What change）关系到我国的经济建设和国防建设。

过去人工方法投入大，周期
长。

随着各类空间数据库的建立和大量新的影像数据源的出现，实时自动化监测
已成为研究的一个热点。

自动变化监测研究包括利用新旧影像（DOM）的对比、
新影像与旧数字地图（DLS）的对比来自动发现变化和更新数据库。

目前的变化
监测是先将新影像与旧影像（或数字地图）进行配准，然后再提取变化目标，这
在精度、速度与自动化处理方面都有不足之处。

笔者提出了把配准与变化监测同
步的整体处理。

最理想的方法是将影像目标三维重建与变化监测一起进行，实现
三维变化监测和自动更新。

进一步的发展则是利用智能传感器，将数据处理在轨
完成，发送回来的直接为信息，而不一定为影像数据。

（4）RS技术。

遥感RS（Remote Sensing）起源于20世纪60年代，不直接接触被研究的目标，感测目标的特征信息（一般是电磁波的反射、辐射和发射辐射），经过传输、处理，从中提取人们感兴趣的信息。

遥感包括摄影、陆地、卫星、航空、航天摄影测量等技术。

遥感技术依其波谱性质，可分为电磁波遥感技术、声学遥感技术、物理场遥感技术。

遥感信息技术已从可见光发展到红外、微波，从单波段发展到多波段、多角度、多时相、多极化，从空间维扩展到时空维，从静态分析发展到动态监测。

RS为GIS 提供信息源，GIS为RS提供空间数据管理
和分析的技术手段（图像处理），GPS作为GIS有力的补测、补绘手段，实现了GIS原始地图数据的实时更新。

3S的综合应用是一种充分利用各自的技术特点，
快速准确而又经济地为人们提供所需的有关信息的新技术，三者的紧密结合，为
地形测量提供了精确的图形和数据。

3．自动化技术在测绘工程中的发展趋势
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的系统化、智能化，测绘技术自动
化技术向着3G技术及集成技术自动化、实时化、数字化，数据库和应用软件的
开发应用，三维可视化技术以及人工智能化发展，使测绘技术自动化技术能全方
位的应用于地形测量中，提高了地形测量的效率和准确性。

（1）空间数据库趋向图形、影像和DEM三库一体化和面向对象。

GIS 发展曾经历过栅格、矢量两个不同数据结构发展阶段，目前随着高分辨率卫星遥感数据
的飞快增长和数字地球、数码城市的需求，形成了面向对象的数据模型和三库
（图形矢量库、影像栅格库和DEM格网库）一体化的数据结构。

这样的数据库
结构使GIS的发展更加趋向自然化、逼真化，更加贴近用户。

以面向应用的GIS
软件为前台，以大型关系数据库（Oracle 8i，9i 等）为后台数据库管理，成为当
前GIS技术的主流趋势。

（2）测绘软件及数据库的开发与更新加强地形测量数字化测绘软件的研发，使测绘软件系统更加高效、灵活和功能齐全，使测绘软件技术在地形测量中起到
了相当重要的作用。

更新完善信息数据库，将采集的测量数据转换直接进入信息
数据库，数据管理查询方便，数据共享，实现全球数据更新和扩展空间基础信息
系统的动态管理，实现测量数据的管理科学化、标准化、信息化，实现测绘数据
的传输网络化、多样化、社会化，使测绘技术走向自动化，实时化，数字化。

（3）空间分析和辅助决策智能化需要利用数据挖掘方法从空间数据库和属性数据库中发现更多的有用知识。

GIS是以应用导向的空间信息技术，空间分析与
辅助决策支持是GIS的高水平应用，它需要基于知识的智能系统。

知识的获取是
专家系统中最困难的任务。

随着各种类型数据库的建立，从数据库中挖掘知识成
为当今计算机界一个非常引人注目的课题。

从GIS 空间数据库中发现的知识可以
有效的支持遥感图像解译，以解决“同物异谱”和“同谱异物”的问题。

反过来，从
属性数据库中挖掘的知识又具有优化资源配置等一系列空间分析的功能。

尽管数
据挖掘和知识发现这一命题仍处于理论研究阶段，但随着数据库的快速增大和对
数据挖掘工具的深入研究，其应用前景是不可估量的。

（4）通过Web服务器和WAP服务器的互联网和移动GIS将推进联邦数据库
和互操作的研究及地学信息服务事业。

随着计算机通讯网络（包括有线和无线网）的大容量和高速化，GIS已成为在网络上的分布式异构系统。

许多不同单位、不
同组织维护管理的既独立又互联互用的联邦数据库，将可提供全社会各行各业的
应用需要。

因此，联邦数据库和互操作问题成为当前国际GIS联合研究的一个热点。

互操作意味着数据库中数据的直接共享，GIS规律功能模块的互操作与共享，以及多点之间的相同工作，这方面的研究已显示出明显的成效。

未来的GIS用户
将可能在网络上缴纳为其需要所选用数据和软件功能模块的使用费，而不必购买
这个数据库和整套的GIS软硬件，这些成果产生的直接效果是GIS应用将走向地
学信息服务。

4．结论
随着计算机、网络技术的发展及测量仪器的智能化，测绘技术自动化技术发
生了重大变革，从传统的测绘技术（例如电子测距仪、经纬仪、水准仪和平板仪）向3G技术、数字摄影测量技术以及人工智能化发展，推动了测绘技术自动化技
术的活跃和革新，测绘技术朝着自动化、实时化、网络化和数字化方向发展，使
地形测量更快速、简单、精确。

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