郭 森/身份證號 :513025197601264194
地理信息技術在工程測繪中的應用
郭 森/身份證號 :513025197601264194
隨著我國經(jīng)濟技術的高速發(fā)展,測繪技術也得到了巨大的發(fā)展,測繪是通過技術手段,將地表的特征和信息數(shù)據(jù)進行采集和測量,形成反應該地表特征數(shù)據(jù)的圖形和數(shù)據(jù)資料,用來指導工程建設和行政規(guī)劃??梢钥闯?,測繪的工作性質(zhì)是對特定地理位置的地理特征進行采集和整理分析,測繪的結果是得到直觀的數(shù)字和圖表信息,測繪的最終目的是管理和規(guī)劃,其中地理信息系統(tǒng)在測繪工程中發(fā)揮了巨大的作用,地理信息系統(tǒng)有著高效率、高精確性等優(yōu)越性,一經(jīng)測繪實踐,立刻顯示出其強大的功能和作用,使傳統(tǒng)測繪方式黯然失色。
地理信息;工程測繪;應用
傳統(tǒng)測繪工作模式在精度和效率等方面越發(fā)不能滿足人們的需要,尤其在野外施工和大型高精度地標建筑的測量放線工作中,新興的測繪技術與設備支持逐漸發(fā)揮了巨大的作用。地理信息系統(tǒng)GIS,是3S技術的組成部分,由計算機系統(tǒng)、地理數(shù)據(jù)和用戶組成,是通過采集、存儲、管理、檢索、表達地理空間數(shù)據(jù)來分析和處理海量地理信息的通用技術。地理信息系統(tǒng)(GIS)已在城市測繪工作中得到全面應用,是測繪工作現(xiàn)代化的重要表現(xiàn)。
(一)數(shù)據(jù)精度大大提高
傳統(tǒng)的建筑領域測量,不論是二等亦或是一等,都存在毫米級的誤差,同時還和操作者的熟練程度與操作方式有著很大的關系,操作上的細微誤差往往會帶來最終結果的巨大誤差。地理信息系統(tǒng)在測量方面采用與傳統(tǒng)工程測量完全不同的模式,通過環(huán)繞地球的24顆衛(wèi)星組成掃描平面,測量者將設備安裝完畢之后便向衛(wèi)星發(fā)射測量信號,由衛(wèi)星獲取相關測量數(shù)據(jù)并反饋給操作者,目前人類的衛(wèi)星拍攝技術可以在百公里之外的太空區(qū)域拍攝到地面的一只螞蟻,精度遠遠超越了傳統(tǒng)測量設備,同時避免了人為操作的誤差,這使得一臺普通GIS工程測量儀的精度可以輕而易舉的達到0.01毫米級,傳統(tǒng)測量與GIS測量的誤差對比。
(二)外部因素影響小
地形地貌、氣候地質(zhì)等因素都將對傳統(tǒng)的工程測量和控制點的設置帶來巨大困難,在山區(qū)或高地,某些地方甚至無法測量,只能通過插入法或等高線等模式進行估測。同時風雪、雨天等氣候因素都將嚴重影響工程測量和施工控制,當達到一定程度時,要求較高的測量便無法進行。而GIS系統(tǒng)“采用的衛(wèi)星平面處于太空,脫離了大氣層,其測量和觀測不受天氣和氣候影響,同時其工程測量和監(jiān)控,只需將發(fā)射接收一體設備放置在測量位置即可,無需調(diào)平等操作,所需工作面小,所以其受地形影響也小”。
(三)測量效率高
由于不需要調(diào)平、調(diào)節(jié)、觀測、估讀等一系列環(huán)節(jié),同時受地形和天氣影響小,GIS系統(tǒng)在工程領域的測量效率與傳統(tǒng)測量方式相比得到大幅提升,尤其是地形地貌勘測,可使用數(shù)臺GIS測量儀分組掃描進行,可以快速繪制出所測地形,大大提高了測量效率。
GIS系統(tǒng)除了可以提取、存儲地理信息外,還可以根據(jù)不同的地形地貌情況建立對應的信息模式,再采用科學的算法從中得出對應的評價結果,為測量工作提供科學的數(shù)據(jù)參考。評價結果主要以函數(shù)及命令的形式對未來結果做出定量預測及發(fā)展趨勢預測,并對自然過程的最終結果進行準確預測;此外,還可以利GIS對預測數(shù)據(jù)與特殊傾向可能出現(xiàn)的后果、對應的解決策略產(chǎn)生的效果做出比較,提高決策的科學性與準確性,規(guī)避風險。
(一)采集數(shù)據(jù)
測繪初期階段需對客觀世界中的物象進行抽象、離散,在GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中,通常采用柵格、矢量兩種方法存儲連續(xù)對象實體。其中柵格數(shù)據(jù)包括存儲單元的行及列,存儲單元存放唯一值,根據(jù)地面單位的網(wǎng)格寬度來確定柵格數(shù)據(jù)集的分辨率。矢量存儲則是將客觀存在的對象用幾何圖形中的點、線、面表示出來;當然除上述兩種方式外,空間數(shù)據(jù)也可能通過其它附加數(shù)據(jù)作為對象屬性實現(xiàn)非空間數(shù)據(jù)的存儲。傳統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的方法是掃描聚酯薄膜地圖或現(xiàn)有數(shù)據(jù)來產(chǎn)生數(shù)字信息,而利用GIS系統(tǒng)則是采用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)獲取對應位置坐標,再將其輸入GIS系統(tǒng)中進行處理;數(shù)據(jù)采集也可以利用遙感技術來進行。多個平臺上均附帶傳感裝置,包括攝像機、激光雷達、數(shù)字掃描儀等,這些設備互相聯(lián)連,與航空器、衛(wèi)星所搭建的數(shù)據(jù)處理平臺結合起來,把航空照片、圖片判讀數(shù)字數(shù)據(jù)進行特征選擇,再利用二維或三維的形式捕捉數(shù)據(jù),把數(shù)據(jù)傳輸至對應的軟拷貝系統(tǒng)。
(二)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理
GIS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理主要通過各種數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進行編輯,實現(xiàn)數(shù)據(jù)預處理,并對數(shù)據(jù)進行拓撲建模,把利用其它方法獲得的測量圖形與GIS圖層中相同的區(qū)域疊架起來進行分析。GIS系統(tǒng)軟件會對屬性條件不同的各種數(shù)字化空間數(shù)據(jù)的空間關系進行自動識別,實現(xiàn)復雜空間實體的連接,針對臨近及包含的關系進行數(shù)據(jù)建模及分析;針對向量數(shù)據(jù)的分析,需要一個必須條件,即拓撲正確。實際數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中,可能存在控制測量中出現(xiàn)線與交叉點分離的現(xiàn)象,或者原地圖上存在污點,這些均會對結果的精確度產(chǎn)生影響,因此GIS還可以針對這類情況做出選擇性清除。在GIS系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程中,要通過數(shù)據(jù)重構將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為GIS可識別的格式,才能保證不同數(shù)據(jù)源的互相兼容。需要注意一點,由于需求不同,其所側(cè)重的對象屬性也存在差異,所以在分析數(shù)字數(shù)據(jù)前要做好投影與坐標變換整合處理,盡管各數(shù)學模型的精度要求、復雜度均不相同,但可保證模型的適用性。
(三)高精度測繪
GIS依賴于地球三個軌道平面的24顆衛(wèi)星,將衛(wèi)星定位和遙感技術良好的整合了起來,特別適合于大型建筑的高精度測繪,在GIS測繪模式下,傳統(tǒng)的定點和調(diào)平全部由測量設備與衛(wèi)星之間的信號調(diào)節(jié)自動完成,不僅速度快,而且精度高,使傳統(tǒng)測量中的人工定位和調(diào)平中誤差趨于零。在操作方面,GIS集成的計算機模塊可以實現(xiàn)自動讀數(shù),而操作人員只需要將GIS測繪系統(tǒng)移動至水準點或頂點位置即可,這樣讀數(shù)和操作誤差也趨于零。而在測繪精度方面,目前衛(wèi)星定位技術可以輕易地在離地球120公里的軌道平面上捕捉到地面的一只小型動物,在目前人類所需的測量精度要求下,其誤差可以忽略不計。不僅如此,GIS系統(tǒng)可以自動將測繪點形成回路,通過操作者輸入的檢測標準,對測量數(shù)據(jù)進行分析和判別,可以快速發(fā)現(xiàn)當中的差異數(shù)據(jù)以備進一步復查。
綜上所述,地理信息系統(tǒng)在測繪工程中的應用越來越廣泛,其具有強大的信息收集處理能力及方便快捷的輸出功能,體現(xiàn)出信息多元化及測繪結果多維化的特點。其信息多元化與測繪結果的多維化也成為現(xiàn)代測繪的必要發(fā)展趨勢。
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