测绘新技术在工程测量中的应用与研究

1、测绘新技术在工程测量中的应用与研究扌商要所谓的3s技术指的是全球定位系统(global positioning sys-tems,简称gps 技术)、地理信息系统(geography information sys-tems，简称gis)和遥感技术(remote sensing,简称rs)的统称。是集合卫星等位测量和导航技术、空间监视测量技 术、传感器遥控技术、计算机应用技术以及通讯通信技术、多学科高度集成的现代信息技术。 通过3s技术的应用可以实现对于指定空间区域的信息数据的收集、传输、分析和处理以及 输出的目的。关键字测量新技术工程测量引言21工程测量重要性分析21.1工癒量与工程测量的关

2、系22.1工程测量在各施工阶段对工程质量的影响 22.1.1工程测量在建筑定位及基础施工阶段对工程质量的作用 22.2.2工程测量在主体结构施工阶段对工程质量的作用 32.23工程测量在装饰装修施工阶段对工程质量的作用 32-2.5工程测量对防治质量通病的积极意义 32、3s集成技术在工程测量中的应用42.1 3s技术的概念42.2全球卫星定位技术42.3地理信息系统42.4摄影测量与遥感53、全球卫星定位技术(gps )在工程测量中的应用53.1 gps测量的特点53.2 rtk 测量63.2.1 rtk技术的应用63.2.2 rtk的基本工作原理63.3建立工程控制网73.3.1工程控制网

3、简介73.3.2 gps网的布设方法73.4 gps在水下工程中测绘中的应用84、地理信息(gis )技术在工程测量中的应用84.1地理信息系统功能94.1.1 gis的模拟预测以及综合分析评价功能94.1.2 gis的空间分析和空间查询功能94.1.3对其系统进行二次开发可以开发出一些有着特定功能的软件系统94.1.4 gis的输出功能94.2在测量中的应用94.2.1在环境配置方面的应用94.2.2在硬件环境方面的应用104.2.3在网络环境和软件环境方面的应用104.2.4在功能模块方面的应用105. 结束语10参考文献：11引言工程测量是测绘学在国家的各项基础设施建设中的直接应用，也是

4、测绘科学应用的最为 广泛的一个分支。近半个世纪以来，随着现代科技突飞猛进的发展，测绘技术也进入了一个 频繁更新换代的新阶段。现代测绘技术在工程测量领域的应用极大的提高了工程测量的精准 度，对工程测量的发展具有革命性的意义。1 工程测量重要性分析1. 1工程质量与工程测量的关系“质量”最简单的概括：事物（件）经过一系列操作后所反映结果的表现。工程质量包 括的内容非常丰富，如何保证、提高施工质量的措施和方法也是多方面的。但是有一个共同 点，过程操作与监控是保证和提高施工质量的根木所在。而在过程操作阶段，工程测量起到 了非常重要的作用。众所周知，测量放线为工程施工开辟了道路，提供方向。准确、周密的

5、测量工作不但关系到一个工程是否能顺利按图施工而且还给施工质量提供重要的技术保证, 为质量检查等工作提供方法和手段。可以这样比喻，如果没有测量，工程施工将寸步难行， 施工质量将无从谈起。2. 1工程测量在各施工阶段对工程质量的影响2.1.1工程测量在建筑定位及基础施工阶段对工程质量的作用在工程开始施工前，首先通过测量把施工图纸上的建筑物在实地进行放样定位以及测定 控制高程，为下一步的施工提供基准。这一步工作非常重要，测量精度要求非常高，关系 整个工程质量的成败。假如在这一环节里面出现了差错，那将会造成重犬质量事故 带来的 经济损失是无法估量。在施工行业里也发生过类似工程质量事故，图纸上建筑物的正

6、北方向 变成了正南方向，事故的处理结果是，把己经建好的房子重新砸掉，再从零开始。可见建 筑物的定位测量是多么的重要。在基础施工阶段基础桩位的施工更加需要准确的工程测量 技术保证。根据施工规范的要求，承台的桩位的允许偏差值很小。一旦桩位偏差超过规范 要求，将会引起原承台设计的变化，从而增加了工程成本。严重的桩位偏差将会导致桩位 作废，需要重新补桩等处理措施，一方面影响了施工的进度，另一方面，改变了原來的受力 计算，对建筑物埋下了质量的隐患。在土方开挖及底板基础施工过程中 由于设计要求，底 板、承台、底梁的土方开挖是要尽量避免挠动工作面以下的土层，因此周密、细致的测量工 作能控制土方开挖的深度及部

7、位避免超挖及乱挖。从而能保证垫层及砖胎膜的施工质量， 对与采用外防水的工程意义尤为重大。另外犁层及桩头标高控制测量的精度是保证底板钢 筋绑扎是否超高底板混凝土施工平整度的最有效措施。工程测量在基础施工阶段的另外一 个重点是基础墙柱钢筋的定位放线，在这一个环节里面，容不得有半点差错。否则将导致严 重的质量事故发生。对于结构复杂，而积较大的工程，只冇周密、细致的进行测量放线方能 保证墙柱插筋质量，避免偏位、移位等情况的发生。2. 2. 2工程测量在主体结构施工阶段对工程质量的作用在主体结构施工阶段，工程测量对丁工程质量的影响主要有以下几个方面，墙柱平面放 线、建筑物垂直度控制、主体标高控制、楼板、

8、线条、构件的平整度控制等。其中墙柱平面 放线的精确度，直接影响建筑物的总体垂直度，对墙柱钢筋绑扎、模板施工的质量产生严重 的影响。所以每次混凝土施工完毕后，第一道工序就是测量放线。通过了测量放线不但能够 为下一道工序提供依据，并且能及时发现上一道工序所遗留下来的问题，使得其他专业的施 工人员及时处理已经发生的质量问题，避免了问题的累积，最终导致质量事故。在标高测量 控制方面，能为模板施工提供准确的基准点是模板施工平整度的保证。同时为混凝土施工 提供标高控制线，保证栓后的混凝土平整度。精确的标高控制，是施工人员严格按图施工的 前提。2. 2. 3工程测量在装饰装修施工阶段对工程质量的作用建筑物经

9、过製饰製修阶段将成为成品或半成品交付业主使用，前期主体所遗留的质量缺 陷问题必须通过这一阶段进行整改、处理、隐蔽。所以这个阶段的测量工作的精度、质量直 接影响到该工程的总体质量。测量工作的主要内容是，室内外地面标高控制，外墙装饰垂直 度控制，局部构件、线条的施工放线，内墙装饰平整度、垂直度测量等工作。其中室内外地 面标高控制线是保证建筑装修地面整体平整度的重要依据砖砌体平面放线是必不可少的工 作，是按图施工的前提条件。外墙装饰垂直控制线的测量精度很大情度上决定外墙的整体装 修质量，是外墙抹会、墙面砖、幕墙施工等工作的基本依据。2. 2. 4工程施工及使用期间的变形观测对工程质量的意义建筑物的沉

10、降观测在施工过程 屮有着重大的意义。通过观测取得的第一手资料，可以监测建筑物的状态变化和工作情况, 在发生不正常现象吋，及吋分析原因，采取措施，防止重大质量事故的发生。2. 2.5工程测量对防治质量通病的积极意义常见的质量通病不外乎钢筋、模板、混凝土等方面的问题，与测量放线有关的分别如下, 钢筋偏位、模板平整度、墙柱垂直度、混凝土表面平整度、楼地面平整度、外墙门窗工程垂 直度等。要预防上述通病的发生 除了施工人员的主观原因z外 必须为施工人员提供准确 的、周到的、详细的测量控制水平线、平而控制线、垂直控制线等。如果测量工作方而出了 问题 势必会引起施工质量问题的发生。我们在施工屮只要把测量工作

11、做好 对防治质量通 病就起到非常积极的作用。另一方面 精确、详细的测量成果为专业质量检查人员提供参考 和依据，通过现场的检查和整改，能把很多质量问题“扼杀在摇篮之屮”由被动变为主动，由消极转变为积极，对防治质量通病有着非常重要的意义。在实际施工过程屮 我们必 须加强工程测量管理，采取确实可行的措施，全方位的做好施工测量放线工作，以保证和提 高施工质量。综上所述，工程测量与工程施工质量之间存在必然的联系，测量工作在施工质量管理过 程屮起到了非常重要的作用。我们在实际的施工过程屮必须充分认识到测量工作的重要性, 科学管理，让测量工作更好的为施工质量管理服务，提高施工质量，为业主、为社会建造出 优质

12、的精品工程。2、3s集成技术在工程测量中的应用2. 1 3s技术的概念所谓的3s技术指的是全球定位系统(global positioning sys-tems,简称gps技术)、 地理信息系统(geography information sys-tcms,简称 gis)和遥感技术(remote sensing,简称rs)的统称。是集合卫星等位测量和导航技术、空间监视测量技术、传感器 遥控技术、计算机应用技术以及通讯通信技术、多学科高度集成的现代信息技术。通过3s 技术的应用可以实现对于指定空间区域的信息数据的收集、传输、分析和处理以及输出的目 的。2. 2全球卫星定位技术gps又称为全球定位系

13、统(global positioning systemgps)是美国从上世纪70年代 开始研制丿力时20年耗资200亿美元于1994年3月完成英整体部署实现英金天候、高精度和 全球的覆盖能力现在gps于现代通信技术相结合使得测定地球表面三维坐标的方法丛静态发 展到动态丛数据后处理发展到实时的定位与导航极大地扩展了它地应用广度和深度。载波相 位差分法gps技术可以极大提高相对定位精度。在小范国内可以达到厘米级精度。此外由于 gps测量技术对测点间地通视和几何图形等方面地耍求比當规测量方法灵活、方便已完全可 以用来施测各种等级地控制网。gps全站仪的反展在地形和土地测量以及各种工程、变形、； 地表

14、沉陷监测屮已经得到广泛应用在精度、效率、成本等方面显示岀巨大的优越性。2. 3地理信息系统gis的物理外壳是计算机化的技术系统，它乂由若干个相互关联的子系统构成，如数据 采集子系统、数据管理子系统、数据处理和分析子系统、图像处理子系统、数据产品输出子 系统等，这些子系统的优劣、结构直接影响着gis的硬件平台、功能、效率、数据处理的方 式和产品输出的类型。gis与测绘学和地理学有着密切的关系。大地测量、工程测量、矿山测量、地籍测量、 航空摄影测量和遥感技术为gis中的空间实体提供各种不同比例尺和精度的定位数；电子速 测仪、gps全球定位技术、解析或数字摄影测量工作站、遥感图像处理系统等现代测绘技

15、术 的使用，可直接、快速和自动地获取空间目标的数字信息产品，为gis提供丰富和更为实时 的信息源，并促使gis向更高层次发展。地理学是gis的理论依托。冇的学者断言，“地理信息系统和信息地理学是地理科学第二次革命的主要工具和手段。 如杲说gis的兴起和发展是地理科学信息革命的一把钥匙，那么，信息地理学的兴起和发展 将是打开地理科学信息革命的一扇大门，必将为地理科学的发展和捉高开辟一个崭新的天 地”。gis被誉为地学的第三代语言用数字形式来描述空间实休。24摄影测量与遥感以航空影像和卫星米级高分辨率影像为数据源，扩展计算机立体相关理论与算法，发展 立体几何模型确定和精化的新方法，以及研究困难地区

16、数字立体测图的新技术；研究近景 （地面）摄影测量中的数字相机的快速检校新算法，数字影像精确匹配问题，以及在工业生 产过程自动监测和土木工程建筑物（如桥梁和隧道）形变监测中的问题。以多光谱、多分辨率和多吋相卫星影像为数据源，研究地表变迁及地质调查的遥感新方 法；研究地球资源（如土地利用）变化检测的有效方法，发展半自动或全自动化的遥感监测 手段；开发监测城市环境污染和自然灾害（如洪水与森林、农作物病虫害）的实用遥感系统, 等等。基于合成孔径雷达图像，开展干涉雷达（insar）等技术的地表三维重建、大范围精 密地表形变（包括滑坡、城市沉降和地壳形变）探测和气象变化监测的研究。3、全球卫星定位技术（g

17、ps）在工程测量中的应用3. 1 gps测量的特点gps是在现代科学发展中随z兴起的一种先进的导航定位技术。gps测量较z传统的测 量技术冇着十分明显的优点，并在工程测量屮占据着越来越重要的地位。gps测量的特点 相对于常规测量来说，g p s测量主要有以下特点：测量精度 高。g ps观测的精度明显 高于一般常规测量，在小于50 km的基线上，其相对定位精度可达1 x10-6,在大于1000 km的基线上可达1 x10-8 o测站间无需通视。gps测量不需要测站间相互通视，可根 据实际需要确定点位，使得选点工作更加灵活方便。观测吋间短。随着gps测量技术的 不断完善，软件的不断更5新，在进行g

18、ps测量时，静态相对定位每站仅需20 m in左右, 动态相对定位仅需几秒钟。仪器操作简便。目前gps接收机自动化程度越來越高，操作 智能化，观测人员只需对屮、整平、量取天线高及开机后设定参数，接收机即可进行自动 观测和记录。全天候作业。gps 一卫星数目多，且分布均匀，可保证在任何时间、任何地 点连续进行观测，一般不受天气的影响。3. 2 rtk测量3.2. 1 rtk技术的应用rtk是gps应用中的最新技术，它是实时载波相位测量的简称。rtk技术在近几年逐步 走向成熟并不断有新产品问世。利用rtk技术进行测量有如下优点：具有gps测量所共有 的特点，如全球适用，不受气候、时间影响，不需通视

19、。可实时获得具有厘米级精度的点 位坐标。以往都是通过后处理来获得厘米级的点位坐标，实时处理大大提高了作业的效率， 并且保证了数据的质量，同时扩大了 gps应用的领域，比如施工放样等。可在运动过程 中连续高精度采样。采用常规的gps静态测量、快速静态、伪动态方法，在外业测设过程中 不能实吋知道定位精度，如果测设完成后，冋到内业处理后发现精度不合要求，还必须返测, 而采用rtk来进行控制测量，能够实吋知道定位精度，如果点位精度要 求满足了，用户就 可以停止观测了，而冃知道观测质量如何，这样可以大大提高作业效率。如果把rtk用于 公路控制测量、电子线路控制测量、水利工程控制测量、大地测量、则不仅可以

20、大大减少人 力强度、节省费用，而且大大提高工作效率，测一个控制点在几分钟甚至于几秒钟内就可完 成。采用rtk时，仅需一人使用仪器在要测的地形地貌碎部点呆上一二秒钟，并同时输入特 征编码，通过手簿可以实时知道点位精度，把一个区域测完后回到室内，由专业的软件接口 就可以输出所要求的地形图，这样用rtk仅需一人操作，且不要求点间通视，大大提高了工 作效率，采用rtk配合电子手簿可以测设各种地形图，如普通测图、铁路线路带状地形图的 测设，公路管线地形图的测设，配合测深仪可以用于测水库地形图，航海海洋测图等。3. 2. 2 rtk的基本工作原理rtk （real time kinematic）实时动态测

21、量技术,是以载波相位观测为根据的实时差分 gps （rtdgps）技术，它是测量技术发展里程屮的一个突破，它由基准站接收机、数据 链、流动站接收机三部分组成。rtk基本工作原理：在已知高等级点上（基准站）安置1台接收机为参考站，对卫星进 行连续观测，并将其观测数据和测站信息，通过无线电传输设备，实吋地发送给流动站，流 动站gps接收机在接收gps ”星信号的同吋，通过无线接收设备，接收基准站传输的数据， 然后根据相对定位的原理，实时解算出流动站的三维坐标及其精度（即基准站和流动站坐标 差ax、ay> ii,加上基准坐标得到的每个点的wgs 84坐标，通过坐标转换参数得出流 动站每个点的平

22、而坐标x、y和海拔高h）。rtk系统实施的技术关键是快速准确地求解整周 模糊度及数据传输技术。在静态测量屮，需观测较长时间才能解算出整周模糊度，对于实时 动态载波相位测量来说，我们利用快速解算模糊度法（otf）在较短时间内求出整周模糊度 的值，达到快速定位的口的。数据传输技术的好坏直接影响观测值的质量，这就要求它有较 高的数据传输率和较高的波特率传输数据，并保持误码率及较短的丿力元延迟，一般利用vhf 或vhf无线电设备进行数据通讯。为了获得高精度的实吋动态定位结果，还需一系列方法和 措施來保证结果的可靠性。另一方面，rtk技术所得到的各点位置是属于wgs-84地球协议 地心坐标系中的坐标值，

23、而实用的工程项目成果属于某一国家地点的参心坐标系或者工程项 目所建立的工程坐标系如建筑物施工业工作结束后，利用软件对数据进行测后处理，并成图。3.3建立工程控制网3. 3.1工程控制网简介工程控制网是工程建设、管理和维护的基础，其网型和精度要求与工程项目的性质、 规模密切相关。一般地，工程控制网覆盖 面积小、点位密度大、精度要求高。用常'规的方 法，多采用边角网。采用gps定位的方法建立工程控制网，具有点位选择限制少，作业 时间短，成果精度高，工程费用低等优点。可应用于建立1t程首级控制网，变形监测控 制网，工矿施工控制网，工程 勘探、施工控制网，隧道等地f工程控制网，等等。应用 gp

24、s技术建立控制网，通常采用载波相位静态差分技术，以保证达到毫米级精度。应用 gps技术建立道路勘探、施工控制刚和隧道 工程控制网等具冇显著的优势。道路勘探、施 工控制网，具有横向很窄、纵向很t的特点。采用传统的三角锁、导线方案，多数需要分 段实施，以避免误差积累过大。3. 3. 2 gps网的布设方法gps网常用的布网形式有以下几种：(1) 跟踪站式(2) 会战式(3) 多基准站式(枢纽点式)(4) 同步图形扩展式(5) 单基准站式(1) 跟踪站式若干台接收机长期固定安放在测站上，进行常年、不间断的观测，即一年观测365天， 一天观测24小时，这种观测方式很像是跟踪站，因此，这种布网形式被称为

25、跟踪站式。由 于在釆用跟踪站式的布网形式布设gps网时，接收机在各个测站上进行了不间断的连续观 测，观测时间长、数据量大，而且在处理采用这种方式所采集的数据时，一般采用精密星历, 因此，采用此种形式布设的gps网具冇很高的精度和框架基准特性。每个跟踪站为保证连续 观测，一般需要建立专门的永久性建筑即跟踪站，用以安置仪器设备，这使得这种布网形式 的观测成木很高。此种布网 形式一般用于建立gps跟踪站(aa级网)，对于普通用途的 gps网，由于此种布网形式观测吋间长、成本高，故一般不被采用。(2) 会战式在布设gps网时，一次组织多台gps接收机，集中在一段不太长的时间内，共同作业。 在作业时，所

26、有接收机在若干天的时间里分别在同一批点上进行多天、长时段的同步观测， 在完成一批点的测量后，所冇接收机又都迁移到另外一批点上进行相同方式的观测，直至所 冇的点观测完毕，这就是所谓的会战式的布网。会战式所布设的gps网，因为各基线均进 行过较t时间、多时段的观测，因而具有特高的尺度精度。此种布网方式一般用于布设a、 b级网。(3) 多基准站式(枢纽点式)所谓多基准站式的布网形式就是有若干台接收机在一段时间里长期固定在某几个点上进 行长时间的观测，这些测站称为基准站，在基准站进行观测的同时，另外一些接收机则在这 些基准站周围相互之间进行同步观测。采用多基准站式的布网形式所布设的gps网，由于在 各

27、个基准站之间进行了 t时间的观测，因此，可以获得较高精度的定位结果，这些高精度 的基线向量可以作为整个gps网的骨架。另外一方面，其余的进行了同步观测的接收机间除 了口身间有基线向量相连外，它们与各个基准站z间也存在有同步观测，因此，也有同步观 测基线相连，这样可以获得更强的图形结构。(4) 同步图形扩展式多台接收机在不同测站上进行同步观测，在完成一个时段的同步观测后，又迁移到其它 的测站上进行同步观测，每次同步观测都可以形成一个同步图形，在测量过程屮，不同的同 步图形间一般有若干个公共点相连，整个gps网由这些同步图形构成。同步图形扩展式具有 扩展速度快，图形强度较高，且作业方法简单的优点。

28、同步图形扩展式是布设gps网时最常 用的一种布网形式。(5) 单基准站式单基准站式的布网方式有时又称作星形网方式，它是以一台接收机作为基准站，在某个 测站上连续开机观测，其余的接收机在此基准站观测期间，在其周围流动，每到一点就进行 观测，流动的接收机之间一般不要求同步，这样流动的接收机每观测一个时段，就与基准站 间测得一条同步观测基线，所有这样测得的同步基线就形成了一个以基准站为屮心得星形。 流动的接收机有时也称为流动站。单基准站式的布网方式的效率很高，但是由于各流动站一 般只与基准站之间有同步观测基线，故图形强度很弱，为提高图形强度，一般需要每个测站 至少进行两次观测。3.4 gps在水下工

29、程中测绘中的应用水卜地形测量的目的是求得水底的高程，并根据高程点绘制地形图及断面图，在水域工 程中发挥着重要的作用。传统的水深测量工具主要有测深绳或测深杆、单波束回声测深仪、 双波束回声测深仪和多波束测深仪。目前在我国大量使用的是单波束回声测深仪，基本原理 是利用声波的反射时间来计算该点的水深。而水下地形测量分为两部分测深和定位，主要 有全站仪定位和gps rtk定位。目前在我国大部分的测绘单位所用的是无验潮模式的水下地 形图测绘，即gps rtk+数字化测深仪，它不但满足大比例尺水下地形图的测图要求，而且 方便灵活，自动化程度高，精度高。4、地理信息(gis)技术在工程测量中的应用4. 1地

30、理信息系统功能4.1.1 gis的模拟预测以及综合分析评价功能gis系统不但可以进行地理信息的获取和存储还能够根据不同的地理信息建立起相关的 模型，并月通过计算得出对地理信息的评价结果，获得的评估结果述能够给工程测量捉供一 定的数据参考，利用这些数据进行对比能够选择出最佳的方案，尽量避免风险的产生。4. 1.2 gis的空间分析和空间查询功能为了使工作人员在管理及开发地理信息工作中更加便利，在构建数据库时往往采用分层 处理的方式。这种方式的输入为原始图，而分析与查询的结果则是用经过空间操作的原始图 来表示的，从空间定位角度来看，处理后的图件仍和原图保持一致。这种空间变换的内容主 要有分析重置、

31、拓扑空间查询、分析空集合等。4.1.3对其系统进行二次开发可以开发出一些有着特定功能的软件系统开发的主要内容有对地质变量信息进行提取、数据挖掘模块、对图像进行处理的模块以 及进行综合预测的模块等方面。其中能够对地质变量信息进行数据分析的软件系统已经基本 成形。4. 1.4 gis的输出功能地图制图技术是地理信息系统得以发展的基础，因此地图制图仍然是gis系统的主要功 能，并且能够建立起与z相对应的地图数据库，这与传统的手工绘图相比，不仅效率较高， 而口也能够有效地降低人工成本，实现更大的经济效益和社会效益。4. 2在测量中的应用4. 2.1在环境配置方面的应用地理信息系统在工程测量中运用的吋候需要处理犬量的数据信息，在工程建设中怎样维 护环境的稳定性以及正确性是很多工程都面临和重视的问题。所以为了满足实际的需求，必 须为gis系统配置功能强并且优质稳定的软件硕件，确保处理信息时候的速度和正确性。首 先必须保证系统能够进行局域网和广域网的连接；其次在进行配置的时候必须注意环境的稳 定性，从而确保高效率和高性能；再次系统本身的兼容性和性价比必须高；四是为了达到长 期使用设备的目的还必须确保系统环境的可扩展性；最后，必须确保环境的安全性，只有这 样才能确保数据的安全以及系统的安全。4. 2. 2在硬件环境方面的应用通常情况厂gis系统对于其运行的硬件环境有着较高的耍求