土地测量中数字化测绘技术的应用管窥

土地测量中数字化测绘技术的应用管窥摘要：21世纪的今天，随着社会的进步，科技在不断发展，土地整理工作的价值也在不断提高。因此，人们对于土地测量中测绘技术的要求也在不断提高。土地测量中数字化测绘技术因具有精确度高，安全性、灵活性、直观性强，储存空间大等优点而日益广泛应用于土地测量数字测图、数据采集，野外作业时以及其他数字化测绘工作。关键词：土地测量；数字化测绘技术；应用土地测量是运用测量学以及遥感技术等方法测定土地界、土地权属位置、土地面积并以反映土地利用类型、分布状况以及质量等级的专门测量，它为国家土地管理部门提供具有现时性的土地详查资料，并为土地登记提供依据。因为土地测量工作具有碎部点数量多、精度要求高等作业特点，并且对作业区域内整体的精度平衡有一定要求，所以土地测量必须与不断发展的科学技术紧密结合，满足实际工作中不断增加的技术需求。一、土地测量中数字化测绘技术发展的背景及现状传统的测绘技术采用钢尺和比例尺或经纬仪和钢尺这两种方法，采用手工的方式进行测量，测量过程中首先将要测量的土地划分成若干个不同的地块，然后分别测量每个地块的尺寸，将每个地块数据进行数学运算即得到需要测量土地的总和，这个过程需要投入大量的人力和物力，若在土地存在较多折线或者弧形的地区测量，因人为因素对测量的结果影响较大，会导致每次测量获得的测量结果误差较大，不尽相同，不能满足现阶段人们对测绘技术的需求。随着社会的发展，我国经济的不断提高，各种现代数字科技技术正在兴起并茁壮发展着。例如：遥感技术（RS）、地理信息技术（GIS）、全球定位技术（GPS）、数字化技术等，这些技术在各行各业中得到广泛的运用。现代的数字科技技术应用在测绘技术中，使测绘方式逐步由低效的人工实际测绘的方式转向了高效的器械智能测绘。在土地的测量中，数字测绘技术的发展极大地便利了测量过程，让土地测量的工作变得更加精确，取得了极大地成就，大大地提高了我国土地测绘的整体水平。数字化测绘技术是一项新兴的技术，随着这一技术的广泛运用，它的发展领域已经不仅仅局限于土地的测量，而向着其他服务领域不断延伸，开启了一个全新的自动化的数字化时代。我国经过多年的努力，已建立了遥感、地理信息系统、全球定位系统、网络通信等技术为核心的数字化测绘技术体系：1.实时动态（RTK）定位技术。它是一项以载波相位观测为基础的实时差分GPS测量技术，与传统土地测量方法相比，观测效率高，既减少了多余观测量，又避免了事后发现观测成果不合格现象的发生。2.GPS技术。应用GPS进行土地测量，对测站选择更灵活、更适应不利条件、可全天候连续作业，并且没有常规三角网（锁）布设时要求近似等边及精度估算偏低时应加测对角线或增设起始边等繁琐要求，只要使用的GPS仪器精度与等级控制精度匹配，控制点位的选取符合GPS点位选取要求，那么所布设的GPS网精度就完全能够满足地籍测量规程要求。3.遥感技术（RS）。是由平台、传感、接收、处理应用等各子系统所组成，负责对探测对象电磁波辐射的收集、传输、校正、转换和处理的全部过程。土地利用遥感动态监测的方法主要有影像——影像对比判读、影像叠加分析、影像——矢量地图对比判读等。在工作实践中需根据各地具体情况特点选择利用合适的方法，有时需要几种方法配合使用，才能准确发现变化区域，达到动态监测的目的。因此随着时代的发展，在传统的测绘技术已经不能满足新时代测绘工作的需求的情况下，新的数字化测绘技术逐渐发展完善起来，在测绘工作中占据着越来越重要的地位。二、土地测量中数字化测绘技术的优点（一）精确度较高与传统的手绘图相比，数字化测量的精确度相对较高。在测量之前要对测量物进行数据采集，这时可选择在全站仪的工作现场采集各点的三维坐标，并将数据进行储存。数字化测图技术的使用过程中，在对300米以内的物体进行测定时，测定的物点误差在3毫米之内。将测量的精度保持在毫米之内，同样也避免了计算出现的错误，从而避免导致测量的失败。同时从输入到成图整个过程中会大大降低精度损失，也不会在测图过程中出现传统测图中经常出现的方向型误差、展点型误差、视距型误差。因此土地测量中数字化测绘技术的运用不仅高效地保证外业测量中的精确度，同时也确保了测量结果的精准性。（二）安全性高因数字化测绘技术中有各种先进的仪器设备，且向着小型化和轻量化的方向发展，不会受恶劣天气、气候环境及地质等因素的影响，能够在各种地区、各种气候下全天候进行测量作业。因此利用数字化测绘技术，测量人员可以不用冒着很大的风险去测量高山、山川等一些复杂地形，这一技术可以保证工作人员的安全性，减缓了他们的工作任务，使得测量过程能够顺利的进行，并极大地缩短了工程时间，提高工作效率。（三）灵活性强运用土地测量中数字化测绘技术，施工者可以很清楚地知道土地上的一切地形状况，然后将测得信息分类汇总，并直接得出相关的结果。然后根据实际情况更新数据，保证土地信息的实效性。（四）直观性强运用土地测量中数字化测绘技术，可以直观生动地（分层）反映出测绘对象的地形、地貌特征以及地籍要素，让测量人员能够很清楚的了解测绘对象的性质，这一技术改变和弥补了传统测绘的构图复杂且线条、符号和数字、文字等综合包罗，非具一定专业知识才能读懂等一系列的缺陷。（五）储存空间大我们可以通过计算机记录土地测量中数字化测绘技术中测得的数据，从而存放更多的数据。相对于传统测量方式的修改过程，我们可以很轻松的改变任意一个参数，从而修改测绘对象的形状。这样可以方便数据的记录、储存及保管，并减少或避免绘图时出现任何差错，也减少了人力、物力、财力的浪费，大大提高了应用的实效性。（六）用时短相比较于传统的方法，现代的数字化技术根据测得的数据能够很快地绘出土地上的一切信息，包括：植被、高原、山川、河流等。并且土地测量中数字化测绘技术在施工中可以省去计算过程，从而减小测量人员的工作量，缩短工程测量时间，提高效率。三、数字化测绘技术在土地测量中的应用（一）数字测图中数字化测绘技术的应用数字绘图在土地测量中的作用极其广泛，而在传统的测量过程中，测量人员利用扫描仪、手扶式机器进行作业，然后将测得的数据通过计算机进行二次处理。这样的处理方法工作量大，且很容易出现错误，降低了工作的效率。而数字化技术可以利用数字化测量仪，将数量和物理坐标相结合，提高数据处理的精确度。而当数据有了新的变更时，我们可以随时利用相关的软件进行修复、更改、补充。从而达到提高工作效率，降低工作量的目的。（二）数字化技术在采集数据中的应用想要保证精准的测量效果，其前提是能准确的测得所需处理的数据。因此，土地测量中对信息获取的准确与否是土地测量成功与否的大前提，同时也直接影响着测量的质量。在使用传统的数据采集系统中容易出现如：测量有误差、测量区域出现局限性等一系列的错误。往往这些信息的采集不当就会造成数据后期处理时的偏差，并在绘图时产生错误的模型，给后续的工作造成很大的麻烦。若是在工程建设中利用此模型，很可能造成施工事故，更有甚者会对施工者造成不小的伤害。而在利用数字化采集相关信息，可以有效地提升工作质量，并极大地改正上述出现的错误。如：在界址点的信息获取中，利用数字化技术可以形成密合的区域，方便对宗地权属的确定。从而有效地提高工作效率。（三）在野外作业时的应用使用数字化技术进行野外作业时，需要注意几下几点：1.在测量之前，测量人员应做好充分的准备，进行严密的设计和考察，做好应急准备；2.转战次数控制在三次之内；3.使用立镜，先测物体外围，再进一步的测量内部，要求做到精准，误差小；4.测量时，测量人员要做好测量记录，严格地检查每一组数据，便于后面的计算和统计。（四）数字化测绘应用1.数字化原图技术这种技术受时间和空间的限制比较大。它需要在原图的基础上综合使用计算机、数字化仪器、绘图仪或扫描仪、配以数字化软件等工具，并能在较短的时间内得到所需的结果。而其中跟踪数字化和扫描矢量化这两种工作方法用途最为广泛。矢量扫描录入仪具有较好的操作性能，且工作效率较为良好。虽然这两种方法都能产生较高的精确度，但受原图的影响较大，在数字化处理的过程中只能产生地形大致的外观，在数据处理时会有一定的误差。因此，在使用时应该万分小心，不能有任何疏忽。2.地球测绘技术随着社会的发展，科技的进步，数字地球也应运而生。它将社会和经济的发展等一系列的信息相结合，加载到一个系统的地理坐标框架中并按照数字的形式储存于计算机内。这样可以方便用户在任何角落或任何时间获取有关地球表面的信息。不受时间和空间的限制是它的一大优势，这与传统的数字测绘相比也是一个巨大的突破。数字地球是一个复杂、庞大的体系，其整合度也是相当高的，光凭一己之力是无法办到的，这需要地球科学、信息科学、空间技术和众多应用部门的协调配合，共同完成这一任务。用户通过计算机获取工作人员测得的数据，这极大地便利了人们的生活。同时，测绘工作的有序进行对以后地理学、地质学的研究有极大的帮助，在我国的经济发展中也起着无法比拟的作用。3.航测数字成图航测成图。即通过航空拍摄的方法摄取地貌影像资料，并结合外业判读、计算机模拟等手段，最终得到数字化地图，比较适用于大面积的土地测量。近几年，我国的航测事业不断发展的同时，也带动了航测数字技术的日益成熟。据研究者表明，这一技术将在未来几十年内得到最为广泛的应用。利用航测技术，可以将大量的测量工作转移至室内进行，然后利用计算机网络技术，从外空中获取相应的数据进行作业。它的优势主要体现在：成本低、耗时少、受外界影响程度小。在未来的科研发展中这是一个很明确的发展方向。综上所述，在土地测量中，数字化技术起着至关重要的作用。它与传统的测量技术相比有突出的优势：能够得到全面的、精确的图件，还能对这些图件随意进行缩放或者拼接，它通过计算机模拟的利用，能够让人们在屏幕上就可以观察和研究所有需要的地理特点和地籍要素，既方便又全面、精确。目前利用数字化测绘技术进行土地测量的过程中只需一个人就可在较短时间内获得某点的测量数据信息，具有较高的测量精度和较低的劳动强度，降低了传统测量中成本。因此，作为测量工作者需要顺应潮流，与时俱进，不断储备自我的知识，学习掌握数字化测量技术，随时准备迎接未来的挑战，为我国以后的土地测量事业打下坚实的基础。参考文献：[1]李晓慧.土地测量中数字化测绘技术的应用[J].中外企业文化：下旬刊，2021（10）：248-248.[2]范琳琳.土地测量中数字化测绘技术的应用分析[J].建筑工程技术与设计，2021（9）：178-178.[3]郭建，蔡娜，朱雷等.试论数字化测绘技术在土地测量中的应用[J].建筑工程技术与设计，2021（32）：923-923.[4]劳文斌.浅谈数字化测绘技术在土地测量中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2021（17）：669-669.[5]张海龙.数字化测绘技术在土地测量中的应用[J].科技创业家，2021（1）：106-106.

引力波的实验探测给我们的启示摘要：引力理论的发展经历了数百年，从牛顿到爱因斯坦，从万有引力定律到广义相对论。在这过程中，科学家们引力波的预言质疑不休、争论不止。而引力波的实验探测无疑证明了一切。引力波的发现，弥补了爱因斯坦的广义相对论的漏洞，也确定了他的理论的正确。这是人类史上出现的又一契机，它将为人类社会带来重大变革。“破五”是中国传统迎财神的日子。2016年的这一天，却一个让全世界物理学界沸腾的日子，甚至许多的物理学家为之痛哭流涕——被预言已经百年的引力波，终于被探测到了。引力是什么？在今天人们所知道的物质的四种基本相互作用中，引力作用为最弱。四种相互作用按作用强度比例顺序是：强相互作用(1),电磁相互作用(10),弱相互作用(10),引力相互作用(10)。因此，在研究基本粒子的运动时，引力一般略去不计。但在天文学领域内，由于涉及的对象的质量极其巨大，引力就成为不仅支配着天体的运动，而且往往是天体的结构和演化的决定因素。引力并不是一种所谓的“力”，而是一种属性。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中首次提出万有引力定律，基于此，他结识了彗星的运动轨道和地球上的潮汐现象，并根据万有引力定律成功地预言并发现了海王星。万有引力定律出现后，才正式把研究天体的运动建立在力学理论的基础上，从而创立了天体力学。简单的说，质量越大的东西产生的引力越大，地球的质量产生的引力足够把地球上的东西全部抓牢。1905年，爱因斯坦提出狭义相对论，突破了绝对时间和绝对空间的概念，否定了瞬时超距作用，从根本上动摇了建立在这些旧观念基础上的牛顿引力理论。经过十年的探索后，爱因斯坦于1915年提出了迄今为止最成功的近代引力理论——广义相对论。广义相对论中，引力被归咎于时空的弯曲。这种弯曲是由物质造成的，物质的质量越大，所形成的扭曲也就越严重。但是这种弯曲，对于人类来说根本感知不到，一是因为人类伴随这种弯曲一起弯曲了，而是由于这种弯曲太微小。大质量物体发生的扭曲引起了震动，而这种震动，就是引力波。科学家们通过探测这种时空震荡，来证实引力波的存在。早在1916年，爱因斯坦在广义相对论中就预言了引力波的存在。而科学家们普遍认为，这次LIGO这一发现是爱因斯坦相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”，证实了爱因斯坦广义相对论的正确性，弥补了爱因斯坦的广义相对论的漏洞，验证了已故科学家爱因斯坦的预言。探测的仪器叫做迈克尔逊干涉仪，或是LIGO。LIGO的“两条腿”都有4千米长，最近的一次升级就花去了几十亿美元。LIGO的原理是什么？简单来说是利用光速不变，在同样的直线路程里测试耗时，而通过时间的偏差（尽最大可能排除误差，也是耗资巨大的原因）来判定空间确实存在震动。这样的实验设置基于爱因斯坦的假设：光速不变，是因为以光的视角看，它沿途经过的空间发生了折叠伸缩。可能的引力波探测源包括致密双星系统（白矮星，中子星和黑洞）。在2016年2月11日，LIGO科学合作组织和Virgo合作团队宣布他们已经利用高级LIGO探测器，首次探测到了来自于双黑洞合并的引力波信号。在过去的数十年里，许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在进行了大量研究。其中，泰勒和赫尔斯由于第一次得到引力波存在的间接证据荣获1993年诺贝尔物理学奖。到目前为止，类似的双中子星系统已经发现了近十个，但是双黑洞系统却是首次。在实验方面，第一个对直接探测引力波作伟大尝试的人是韦伯。虽然他的共振棒探测器最后没能找到引力波，但是韦伯开创了引力波实验科学的先河，为如今的硕果打下了基础。因为在地面上很容易受到干扰，所以物理学家们也在向太空进军。欧洲的空间引力波项目eLISA（演化激光干涉空间天线）。eLISA将由三个相同的探测器构成为一个边长为五百万公里的等边三角形，同样使用激光干涉法来探测引力波。此项目已经欧洲空间局通过批准，正式立项，目前处于设计阶段，计划于2034年发射运行。作为先导项目，两颗测试卫星已经于2015年12月3日发射成功，目前正在调试之中。中国的科研人员，在积极参与目前的国际合作之外之外，也在筹建自己的引力波探测项目。引力波的实验探测引起了世界范围的轰动，这些探测极其不易，宇宙中发生爆炸性的大事件时产生的引力波，才相对容易探测到，例如黑洞合并、星系合并、超新星爆炸等。100年前，爱因斯坦在预言引力波存在时就曾说：“这些数值是如此微小，她们不会对任何的东西产生显著的作用，没人能够去测量它们。”蔡一夫给出解释：“时间发生得越早，距离越远，越会在宇宙中传播期间被红移。红移指的是由于宇宙本身的膨胀将所有的波动的波长拉直拉平，这样其波动性就难以被探测到。例如，这次LIGO探测到的引力波，是13亿年以前两个大约30个太阳质量的黑洞并合所产生的引力波，振幅之小，是在原子核尺寸的千分之一的尺度。能探测到真的是非常不容易，LIGO实验组的科学家们也是在几十年里经历多次挫折，不断调整方案，改进仪器，才最终探测到的。”所以它的成功探测也标志着在这个领域人类的技术进步到了前所未有的水平。而它所具有的里程碑意义不止在科学情感上，更在于能够打开人类的一个新的世界——每个人都对它满怀期待。如果电磁波探测是人类的眼睛，那么人类又多了一双聆听外界的耳朵。马克斯·普朗克引力物理研究所说：“在《星际穿越》和《三体》中，都不约而同地将引力波选为了未来科技发达的人类的通讯手段，这也许只能是美好的幻想，但对于天文研究而言，引力波的确开启了一扇新的窗口。吹进来的第一缕清风，就带来了一个重大的信息：极重的恒星级双黑洞系统存在并可以在足够短的时间（10亿年）内并合。这是让我们始料未及的。谁能知道在将来的更多的探测中，LIGO和一众引力波探测器能带给我们什么样的惊喜呢？”引力波有两个非常重要而且比较独特的性质。第一：不需要任何的物质存在于引力波源周围。这时就不会有电磁辐射产生。第二：引力波能够几乎不受阻挡的穿过行进途中的天体。比如，来自于遥远恒星的光会被星际介质所遮挡，引力波能够不受阻碍的穿过。对于天文学家来说，这两个特征允许引力波携带有更多的之前从未被观测过的天文现象信息，而每一个电磁波谱的打开，都会为我们带来前所未有的发现。天文学家们同样期望引力波也是如此。而引力波本身的性质也可能对基础物理学产生巨大的影响。另外，引力波蕴含的，很可能是宇宙诞生的画面。我们从小都被告知一个最著名的猜想——宇宙是在一场爆炸中诞生的。这意味着，在时空的开始，宇宙又一次最为剧烈的震动。引力波就能让我们还原这个震动——它是否存在？有多大规模？不仅如此，引力波还能传递信息——我们看不到的宇宙空间在发生什么？据科学家解释，这次的引力波就是在遥远的距离上巨大的黑洞变化引起的。而这一结果也证明了黑洞真实存在——至少是广义相对论预测的由纯净、真空、扭曲时空组成的完美圆形物体。并且，引力波传递的信息可以让科学家更精确地估计宇宙膨胀的速度。总而言之，一个新的重大科学发现，总会给人类社会带来无法预估的发展。18世纪面熟电磁波的麦克斯韦理论确认的时候，也没人知道会给人类带来什么，但是现在不管是电视机还是移动电话，都与电磁现象有关。引力波的发现类似当年的发现X光一样，是一种工具。有了这个工具，我们可以利用引力波的观察，去观察遥远的宇宙的现象。发现暗物质、时空穿梭等等才是有可能实现的事情。如果没有引力波，以我们现有的技术是做不到这些科幻世界才有的事情的。“既然引力波是存在的，基于引力波的科研思路可信性就大大提高了。就好像走一条未知的路，走到半路，有人怀疑不对，结果证实是对的，那么就可以加快步伐了。”苏萌说。世界各国都加大了探测研究引力波的力度，我国也紧跟探索引力波的步伐。“天琴计划”参与者、中山大学天文与空间科学研究院院长李淼教授介绍，“天琴计划”是我国自主开展空间引力波探测的可行方案，发射三颗卫星探测引力波，该计划预期执行期为2016~2035年，分四阶段实施。项目还将挖山洞，建观测站以及建设综合研究大楼。预计拟投三亿启动。天琴计划预期执行期为2016-2035年，分四阶段实施：（1）2016-2020年：完成月球/深空卫星激光测距、空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验所需关键技术研发。主要研发成果包括：新一代月球激光测距反射器、月球激光测距台站、高精度加速度计、无拖曳控制（包含微推进器）、高精度星载激光干涉仪、星间激光测距技术等；（2）2021-2025年：完成空间等效原理检验实验和下一代重力卫星实验工程样机，并成功发射下一代重力卫星和空间等效原理实验卫星。主要研发成果包含：超静卫星平台、高精度大型激光陀螺仪以及进一步提高加速度计、无拖曳控制、高精度星载激光干涉仪、星间激光测距等技术；（3）2026-2030年：完成空间引力波探测关键技术，完成卫星载荷工程样机；（4）2031-2035年：进行卫星系统整机联调测试、系统组装，发射空间引力波探测卫星。李淼介绍，“天琴计划”的出发点是切实根据我国的技术能力实际和未来几十年的发展前景，提出我国自主开展空间引力波探测的可行方案。在目前讨论的初步概念中，天琴将采用三颗全同的卫星构成一个等边三角形阵列，每颗卫星内部都包含一个或两个极其小心悬浮起来的检验质量。卫星上将安装推力可以精细调节的微牛级推进器，实时调节卫星的运动姿态，使得检验质量始终保持与周围的保护容器互不接触的状态。这样检验质量将只在引力的作用下运动，而来自太阳风或太阳光压等细微的非引力扰动将被卫星外壳屏蔽掉。高精度的激光干涉测距技术将被用来记录由引力波引起的、不同卫星上检验质量之间的细微距离变化，从而获得有关引力波的信息。“天琴”的卫星将在以地球为中心、高度约10万公里的轨道上运行，针对确定的引力波源进行探测。这样的