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AutoCAD、全站仪和编程计算器在工程测量中的应用

一、引言在工程测量中,内业资料计算占有很重要的比重,内业资料计算的准确无误与速度直接决定了测量工作是否能够快速、顺利地完成。而内业资料的计算方法及其所需达到的精度,则又直接取决于外业所用仪器及具体的放样目标和内业计算所用到的办公软件和计算方法。计算机辅助设计(Computer Aid Design 简写CAD,常称AutoCAD)是20世纪80年代初发展起来的一门新兴技术型应用软件。如今在各个领域均得到了普遍的应用。它大大提高了工程技术人员的工作效率。AutoCAD配合AutoLisp语言,还可以编制一些常用的计算程序,得到计算结果。AutoCAD的特性提供了测量内业资料计算的另外一种全新直观明了的图形计算方法。 结合我们现正使用的徕卡全站仪的情况,其可以很方便地进行三维坐标的测量,通过AutoCAD的内业计算,①、在放样的过程中,可以用编程计算器结合全站仪,非常方便地、快速地进行作业;②、运用AutoCAD进行计算结果的验证;③、随着全站仪的推广和普及,极坐标的放样越来越成为众多放样方法中备受测量人员青睐的一种,而坐标计算又是极坐标放样中的重点和难点,由于一般的红线放样,工程放样中的元素多为点、直线(段)、圆(弧)等,故可以充分利用AutoCAD的设定坐标系、绘图和取点的功能,以及结合我们外业所用计算器的功能,从而大大减轻我们外业的工作强度及内业的工作量。以下以冶勒电站厂区枢纽工程的一些实例来说明三者在工程测量中的应用。二、测区概况冶勒电站厂址位于石棉县李子坪乡南桠村,距坝址11KM,距石棉县城40KM。厂区枢纽工程主要包括通风洞、交通洞、出线洞、尾水洞及尾水明渠、主厂房、副厂房、安装间及压力管道、母线道、变电站等分部工程,地下洞长近1600米,涉及到两台(单机为12万kw)机组的安装定位。测量区域高程在海拔1990~2200米之间,高差起伏大,夜晚及洞内外作业温差较大,给测量作业带来了一定的困难。三、AutoCAD的典型内业资料计算及管理在测区内加密控制点,经常使用测角交会或测距交会或两者相结合的方法,如果我们运用数学公式来计算,则非常繁琐,而且不易检查错误,例如在后方交会中的危险圆上。相反,如果我们利用AutoCAD来绘图计算,就简单多了。现针对测角和测距两种方法分别作如下说明:1、前方测角交会:如图一所示,A、B为坐标已知的控制点,P为待求点,在A、B两点已观测了角度a和b。我们就可以利用AutoCAD系统软件,根据A、B两点坐标在桌面绘制出A、B两个点,连接AB点得到AB线段,然后分别以A点和B点为基点旋转AB线段a,b角(从图上可直观地分辩方向)。使用ID命令选择交点P,就可以得出P点坐标了。如果图形有检校条件,仍然可以进行坐标差的计算。如果在近似平差的情况下能满足需要,则可以在图形上进行平均计算并作出标记。2、前方距离交会:如图二所示,A、B为坐标已知的控制点,P为待求点,在A、B两点已分别利用全站仪测了距离Sa和Sb。我们就同样可以利用AutoCAD系统软件,根据A、B两点坐标绘制出A、B两个点,连接AB点得到AB线段,然后分别以A点和B点为圆心,以Sa和Sb为半径作圆,则得到P点和P’点(对照现场的方位情况,从图上可直观地分辩出其中一点P为所求,而另一点P’则是虚点,是我们不需要的)。使用ID命令选择交点P,就可以得出P点坐标了。在实际工作过程中,我们通常会将前方测角交会与前方距离交会进行组合应用,当然那就不一定要将所有条件都完成测量了。另外对于以上几项对坐标的应用,应该注意的就是AutoCAD中的坐标顺序与我们测量中的大地坐标系是有区别的,也就是要注意X坐标和Y坐标的对应关系。3、对作业资料的管理:AutoCAD在工程中除对测量内业资料计算有其优势一面,在外业资料的管理方面,同样有着非常广泛的应用。AutoCAD作为有名的工程系列应用软件平台,已经为广大工程技术人员所熟悉并掌握。在测量外业资料中,主要是控制点网略图及其计算资料的管理,另一方面是各种开挖横断面、纵断面图的绘制,以及横断面面积的计算,以及其它一些需要的图纸的绘制。由于AutoCAD已经有很强的数学计算功能和很高的数学精度,其有效位数已完全能够满足我们在工程测量中的需要了。在冶勒电站工作期间,我们就将所有图纸、所有工程量表格及文档进行分类,其重点是对图纸文件利用AutoCAD进行总图的绘制,在以后的工作中,就可以在总图上进行查找了。4、应用实例:现结合我们工作实际,作一些实际应用上的说明:我们承担了冶勒水电站厂区枢纽工程的施工测量工作,进场之际我们就建立了一级导线闭合环,观测资料经平差后,将坐标点的大地坐标输入AutoCAD平台,得到图三所示,以后随着工程的进行,我们陆续加密了一些支导线点,同样将坐标成果录入,这样从真正意义上,实现了坐标资料的数字化管理,这也方便了以后的坐标管理,同时也方便了以后在一些特殊情况下的图形应用。具体地讲就是,依据设计提供的结构关系,在图中设立足够的施工坐标系(以我们在外业放样中设站所需为准)并保存之。在以后的工程应用中,我们只需打开对应坐标系,利用ID命令点取我们需要的点,其对应坐标也就出来了。下面举例给予说明:在尾水洞、尾闸室交叉段工程中,存在一个三直段夹两弧段的情形,如图四所示:当时设计代表提供了如图示的图形尺寸关系,以及C点大地坐标和其以外段的大地方位角,尾闸室以内段的一些结构关系。如果单凭以往的经验和仪器条件,需要建立圆的方程,求解二元二次方程,才能求出圆弧对应圆心的大地坐标,之后才可进行下面的计算并结合仪器考虑放样方法。但是,我们将这个问题放到AutoCAD软件平台上来看,就变得非常简单了。具体操作如下:先在AutoCAD软件平台上,依据C点大地坐标将C点录入,并依据过C点的直段洞轴线方位角及其长度绘出过C点的洞轴线,依据设代提供的尺寸关系,得到P1、P2点,然后利用AutoCAD绘制圆弧,使其分别过P1、C点和P2、C点,使之满足R=28.00米,并符合图形方向。再利用AutoCAD的标注功能,分别进行两段圆弧的圆心的标注O1、O2点,利用AutoCAD的ID命令就可以得到O1、O2点的大地坐标了。将之分别与P1、P2用直线段连接。考虑洞室的方向,再分别过P1、P2点作P1O1、P2O2的垂线P1X1、P2X2,利用AutoCAD方便的坐标系设置功能,分别建立以P1点、P2点为坐标系原点,P1X1、P2X2为X轴的测量施工坐标系然后再将其坐标系移到(0,-N)处并分别命名保存。到此,则我们的两个辅助施工坐标系建立完成,这两个坐标系保证了X轴与过P1(或P2)的圆弧相切(这一点将非常有利于我们下一步的全站仪与编程计算器的应用)。将我们测得的控制点的大地坐标输入图形中,直接就可以得到该控制点的相应的施工坐标和施工坐标方位角了。四、全站仪和编程计算器在外业中的应用我们目前使用的全站仪为瑞士产徕卡605L型全站仪,其本身已具备利用坐标进行工作的能力。对我们实际工作中的一些三维坐标的放样,就可以利用AutoCAD建立数字化模型,先用编程计算器在计算机AutoCAD平台上进行模拟检验,经检验程序正确后,再将之用于外业放样。对于露天点线,我们就可以尽量直接利用全站仪的坐标放样功能,将所需放样点的施工坐标输入全站仪,正确操作就可以得到正确的所需点位了。现在讨论的重点是针对地下工程中一些特殊情况下的点位放样。例如:地下厂房的开挖红线放样和有关结构点的放样,地下洞室的开挖红线放样,又特别是地下转弯段的开挖红线及其相关的一些结构点的放样。对地下厂房而言,其顶拱跨度大,主厂房达24.36m,其顶拱半径也有17m。在施工过程中,业主、监理、设代及施工四方均提出明确要求,要严格控制超挖,禁止欠挖,这就从放样方法上对我们测量人员提出了更高的要求。经过我们的反复比较,最后决定利用全站仪结合编程计算器,在现场进行三维的施工坐标的测量,再进行相关的计算,从而放出所需的红线点,事实证明,我们的方法是得当的、合理的,取得的效果也是较为理想的。下面分分两个方面来说明。1、 无平面转弯情况下的计算:如图五所示,其具体的编程思路如下:首先,我们建立以B1B2机组中心线为E方向,垂直B1B2方向向下游的方向为N方向,以B1点坐标原点建立施工坐标系。现假定我们要放顶拱的开挖红线,实测点P坐标为(E,N,H),则利用几何关系,可以计算其对应N坐标下的设计H坐标或对应H坐标下的设计N坐标,这就与我们实测坐标产生了H坐标差ΔH或N坐标差ΔN。则ΔH1 =2036.368-17.00+√(17.00^2-(N+1.55)^2)-HΔL2=17.00-√((N+1.55)^2+(H-2019.368)^2)ΔH3=2035.368-(15.36-√(15.36^2+(N+1.55)^2))-HΔL4=15.36-√((N+1.55)^2+(H-2020.008)^2)ΔN=T×(N+1.55-T×√(17.00^2-(17.0-(2036.68-H))^2))上述诸式中,ΔH1 、ΔL2分别为开挖红线的高程差值和径向方向上的差值,ΔH3、ΔL4分别为顶拱混凝土结构表面的高程差值和径向方向上的差值。在ΔN式中:T=1,代表N≥-1.55,即厂房的下游侧;T=-1,代表N<-1.55 ,即厂房的上游侧(如图示,厂房中心线与机组中心线的平行距为1.55m。ΔH为正,测点应上移ΔH距离即为红线,反之ΔH为负,测点应下移ΔH距离即为红线;ΔN为正,测点应向靠近厂房中心线的方向移ΔN距离即为红线,反之ΔN为负,测点应向远离厂房中心线的方向移ΔN距离即为红线。同样,在厂房顶拱的混凝土衬砌的过程中,我们需要对顶拱的立模线进行放样和模板检查,其混凝土结构下边沿线半径为R=15.36米,有跨度大和难度大的重要特点。在模板的放样过程中,其情况与开挖红线放样又有一些不同点,我们没有将其作出相对厂房轴线的上下游之分,根据施工现场的实际情况看来,其只有铅垂方向的调整。在做模板检查时,相对来说,我们的作业环境将更加不利(有时可能无法通视),针对实际情况,我们一般采用将反光三棱镜高度保持某一定值或者者使用微棱镜,将其沿顶拱模板圆弧径向方向上放置,然后在计算时针对模板只有径向上的上下移动调整。在模板的放样及检查中,我们同样要利用编程计算器进行现场的计算,其计算原理类似于开挖红线放样的计算,只不过进行模板检查的计算时,其计算程序中的高程基准应以其混凝土结构面圆弧对应的圆心高程为基点,再结合其半径求其差值作调整。在AutoCAD软件平台上,可以非常方便地进行放样点坐标和模板点坐标的有效验证。即通过在AutoCAD应用平台上建立地下厂房的三维模型,在这个三维坐标系中,我们直接任意输入一个在厂房平面范围内的三维点坐标,从应用平台上可以直观地看到该点是否为红线或与红线或是否为模板点线的关系,同时我们用编程计算器对该输入三维点坐标进行计算,得出一个结论,就可以作为互相验证的依据了。针对冶勒电站的情况及其在地下洞室设计上的要求,一般都有一定的坡度以利排水等,传统的洞室开挖放样是在洞外或已开挖段布设基本导线,然后运用经纬仪和水准仪、钢尺的配合,在掌子面上寻出开挖断面圆心、中心线、腰线等。这种传统的作业方法在实际操作过程中很不易操作,而且误差较大,也易出错。一般情况下,掌子面不会是一个标准的铅垂面,而通常隧洞都具有一定的坡度,有时甚至坡度很大,这时应该先考虑将非铅垂面的设计开挖(结构)线进行相关的转换,具体操作可在AutoCAD软件平台上进行,也可直接在编程计算器上进行。如通风联系洞,坡度达0.3039。其设计开挖顶拱为圆弧,而在铅垂面则为椭圆弧了,则我们可以利用AutoCAD软件平台建立其纵横断面的空间模型,求出该椭圆弧的长、短半轴,从而得到其对应的椭圆方程,再利用编程计算器编写相应的程序,之后在AutoCAD软件平台进行验证,结果符合良好。这样就可以充分避免一些特殊情况下易造成的欠挖(如,掌子面不平整等)。2、有平面转弯情况下的计算:而对稍复杂一点的情况,如通风洞转弯段、尾水洞三叉口段,在开挖过程中,掌子面根本没法保证是同桩号,及砼衬砌过程中为保证各仓号端面均为同桩号,则必须利用编程计算器在现场施工坐标系间坐标转换的计算。对于地下洞室的转弯段,则主要应考虑其施工坐标的平面转换,假如要采用一些传统的放曲线的方法,众所周知,由于地下通视不好,则很可能是没办法放样的,而利用全站仪结合编程计算器,进行一些优化后的施工坐标的测量,则变得容易多了。从冶勒水电站厂区枢纽工程的施工情况来看,运用上述组合方法,能够较好地控制超挖和保证开挖效果。参见图四,以尾水洞转弯段为例:通过前述的坐标设站,待测得坐标点,应用编程计算器将之转化成洞轴线(曲线)上的坐标,再以之进行相关对应断面的高程和平面坐标的计算。其具体的编程思路如下(以P1C段为例):利用解析几何的关系,求出O1P点的平面距离SO1P,则E’=28.00-SO1P。计算出O1P1,O1P的夹角,则可以得到N’,再以E’、N’代入洞挖空间模型计算程序中,计算出高程位移ΔH和平面位移ΔE就可以了。其程序关键式如下:Q=atan((L-37.35)÷(28-D))N=37.35+Q×π÷180×28E=28-√((28-D)^2+(L-37.35)^2)I=2002.86+(343.947-N) ×.003-(3.2-√(3.2^2-E^2))-HJ=1999.66+(343.947-N) ×.003+√(2.8^2-E^2)-H上述诸式中,直接的数据为设计提供的图形尺寸,L、D为我们对纵、横坐标的观测值,N、E为我们根据曲线关系计算而得的纵、横坐标值,I、J为我们以所测点高程对应根据设计断面图形计算的顶拱开挖和顶拱结构混凝土表面高程的差值,即ΔH。而ΔE就应以所计算的E与设计值进行比较而得,这里就不再赘述了。五、结束语针对地下洞室的施工环境,如果能够运用更先进的,具有无标志测距,红外线导向功能的全站仪,如TCRA1100系列全站仪配合TMS断面测量系统后处理软件。目前较为先进的多功能全站仪断面测量系统是专为地下工程施工测量中断面测量及炮孔测设而研制开发的软硬件结合的自动化系统,它就充分利用了徕卡TCRA型全站仪的激光无棱镜测距和马达驱动等功能,实现了断面测量野外数据采集软件控制和自动采集,从而达到在地下洞室断面测量的自动化、数据化及计算机化。这套系统组合的优点是:采用最新无反射棱镜技术和伺服马达技术,全自动完成断面测量、围岩变形测量、炮孔定位、容积测量等多项工作,真正做到一机多用、功能强大、品质卓越、经济实用。它们将可以更好地减轻测量人员的外业劳动强度,更好地提高测量作业效率和作业精度,但是随着更先进仪器的投入,必然存在成本的增加,对我们测量人员的能力要求必然也将更高。有理由相信,随着全站仪开发技术的提高和工程技术人员素质的提高,作为施工测量必将拥有更加广阔的发展空间。

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测绘人正在做的︱农村土地确权到底是什么?

  在农村,每宗地的土地权属要经过土地登记申请、地籍调查、核属审核、登记注册、颁发土地证书等土地登记程序,才能得到最后的确认和确定。也就是说土地确权其实确定的是土地所有权、承包权、经营权。   是不是每家每户都必须做?   国家统一要求,是要求每家每户都要做。但是在实际工作流程中,又是依照先申请(就是你必须先提我要求给我确权),然后再进行接下来的确权。但在实际工作中,是做不到每年每户都完成的(很多人外出务工,身份证之类都不在老家等等),因此中央要求确权完成率可以有5%左右的偏差。就是100家完成95家,数量上就算合格,符合验收要求。需要提出的是,如果农民兄弟没有特殊情况,务必一定要抓住这次确权机会,在本轮中把确权的事儿做了。否则错过了这样,以后想再补就难了。   有了权证会怎样?   农村集体土地确权登记发证工作,是维护农民权益、促进农村社会稳定的迫切需要,也是落实最严格耕地保护制度和节约用地制度、提高土地管理利用水平的客观要求。土地确权,这个意义就重大了,很多农民朋友并没有意识到。没有权证,名不正言不顺,权利难以维护。所以出现了很多强征、强占农耕地的现象,而农民成为了受害者,没有得到应有的利益。   以前,各地对于农民开垦出来的荒山、荒沟、荒丘、荒滩等“四荒地”没有统一的确权政策,虽然实际种植依然是原来开垦的农民,一些农民担心以后这地到底能不能归自己,自己到底能种多久,而且土地流转也存在信任问题,承包土地的人对于能种多久也心里没有底,不敢贸然承包或者承包太多年限。有了权证,农民可放心大胆地往地里投入、流转。等老了干不动了,也可以把土地租出去,80岁时还能有租金收入。很多人说以前也可以出租收租金啊,但以前是不受法律保护的,以后法律上就认可你了。受法律保护是啥意思?就是你如果有纠纷去法院,你占理有可能出现下列情况,一是法院根本不受理,连案子都立不了,因为你的诉求,法律根本不支持。二是你立案了,也赢不了。   以前,农民贷款很不方便,因为没有可以认定的抵押物,只能用联保等方式,而且贷款额度也不大。确权后有了权证,也就有了资产来作为抵押,大大方便了农民贷款,解决农民生产资金紧张的问题。你想离开故土进城闯荡时,则可以把宅基地使用权抵押给银行换出钱来,助你在城市扎根。农业生产遭遇资金短缺的瓶颈,你可以把土地承包经营权作为标的物抵押给银行,下放的贷款则可以重新投入到农业生产经济活动的资金循环过程中,即解决了你的燃眉之急,又可助你进行长远投资。   土地有确权证,好比人有身份证,有证土地便不再是“黑户口”,农民可以灵活使用土地的承包经营权。土地确权不仅给了农民一分安心,更给了农民十分自由。   确权能带来什么新商机?   土地确权后,将进一步完善农民对承包地占有、使用、收益、流转及承包经营权抵押、担保等权利,为解决农村土地承包经营权纠纷、将农村土地资源转化为资产和资本、构建新型农业经营体系等方面起到积极推动作用。也就是说,农民可以不花一分钱,利用土地确权证就可盘活农村沉睡的亿万土地资产!

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A-GPS与GPS的区别

GPS是可以全球卫星定位,无须移动网络支持。在沙漠,大海,森山,无人烟无网络,全球范围都可以定位。功能A-GPS强多了。而相对于传统GPS解决方案而言,A-GPS(Assisted GPS)和手机整合之后显得实用性更强,A-GPS同样需要在手机内部内置GPS模块,并且对手机天线需要进行相应的改造。 不过和传统GPS定位不同的是,手机作为GPS应用设备不需要进行位置信息数据计算,而是将GPS定位数据传输给移动网络,直接由网络定位服务器进行计算,同时移动网络按照GPS的参考网络所产生的辅助数据,如差分校正数据、卫星运行状态等传递给手机,并从数据库中查出手机的近似位置和小区所在的位置信息回传给手机,这样手机就能很快接受到所需要的GPS定位数据,这样就解决了我们经常遇到的GPS首次定位的时间过长问题。 简而言之,A-GPS就是利用移动基站提供的位置信息,帮助机身内置的GPS芯片的设备定位。而GPS可以独立联系卫星定位。更强大。 A-GPS技术是一种结合了网络基站信息和GPS信息对移动台进行定位的技术,可以在GSM/GPRS、WCDMA和CDMA2000网络中使用。该技术需要在手机内增加GPS接收机模块,并改造手机天线,同时要在移动网络上加建位置服务器、差分GPS基准站等设备。如果要提高该方案在室内等GPS信号屏蔽地区的定位有效性,该方案还提出需要增添类似于EOTD方案中的位测量单元(LMU)。 AGPS的具体工作原理如下所示: AGPS手机首先将本身的基站地址通过网络传输到位置服务器; 位置服务器根据该手机的大概位置传输与该位置相关的GPS辅助信息(包含GPS的星历和方位俯仰角等)到手机; 该手机的AGPS模块根据辅助信息(以提升GPS信号的第一锁定时间TTFF能力)接收GPS原始信号; 手机在接收到GPS原始信号后解调信号,计算手机到卫星的伪距(伪距为受各种GPS误差影响的距离),并将有关信息通过网络传输到位置服务器; 位置服务器根据传来的GPS伪距信息和来自其他定位设备(如差分GPS基准站等)的辅助信息完成对GPS信息的处理,并估算该手机的位置; 位置服务器将该手机的位置通过网络传输到定位网关或应用平台。 AGPS解决方案的优势主要在其定位精度上 在室外等空旷地区,其精度在正常的GPS工作环境下,可达1米左右,堪称目前民用定位精度最高的一种定位技术。该技术的另一优点为:首次捕获GPS信号的时间一般仅需几秒,不像GPS的首次捕获时间可能要2~3分钟。 虽然AGPS技术的定位精度很高、首次捕获GPS信号时间短,但是该技术也存在着一些缺点。首先,室内定位的问题目前仍然无法圆满解决。另外,AGPS的定位实现必须通过多次网络传输(最多可达六次单向传输),这对运营商来说是被认为大量的占用了空中资源。AGPS最主要的问题是用户对于使用移动定位业务必须更换手机难以接受。而且AGPS手机比一般手机在耗电上有一定的额外负担,间接减短了手机的待机时间。除此之外,就是使用有效性问题。由于GPS系统受美国政府拥有和控制,在非常时期(如海湾战争、反恐战争等),民用GPS服务可能会受到影响,AGPS的定位业务更难以正常运作了。

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测绘技术新发展之卫星定位测量

人类生活在地球上,其一切活动,无不与测绘信息或者说地理空间信息有关。什么时间,什么地方,发生了什么事情,事发地点及其周围的环境发生什么变化,有什么关联,这些都是人们最为关心的问题。经济社会发展对测绘信息的需求在迅速增长。当今社会已进入信息时代,世界各国都把加速信息化进程视为新型发展战略,导致测绘信息服务的方式和内容在国家信息化的大环境下发生了深刻变化,促进了测绘信息化的发展,推动测绘事业优化升级,继而催生了信息化测绘的新概念。现阶段的测绘科学技术学科的发展现状和趋势,主要是以3S技术为代表的现代测绘技术作支撑,发展地理空间信息的快速获取、自动化处理、一体化管理和网络化服务,以此推进信息化测绘的建设进程。今天小编为大家带来卫星定位测量的发展。 (一)卫星定位测量1、现代测绘基准建设现代测绘基准(又称地理空间信息基准),是确定地理空间信息的几何形态和时空分布的基础,是反映真实世界空间位置的参考基准,它由大地测量坐标系统、高程系统/深度基准、重力系统和时间系统及其相应的参考框架组成。近年来我国现代测绘基准的建设取得了重要进展。基于现代理念和高新技术的新一代大地坐标系己进入实用阶段。经国务院批准,我国自2008年7月1日起启用“2000国家大地坐标系(简称CGS2000)”,并规定CGS2000与现行国家大地坐标系的转换、衔接过渡期为8至10年。关于我国的高程基准,除了建立新的一等精密水准网作为高程参考框架外,还可借助厘米级精度(似)大地水准面形成全国统一的高程基准。因此我国信息化测绘体系所要的建立的现代测绘基准则是在多种现代大地测量技术支撑下的全国统一、高精度、地心、动态的几何——物理一体化的测绘基准。我国5.12汶川大地震将灾区原有维护测绘基准的国家平面与高程系统以及城市坐标系的控制点摧毁殆尽,已完全不能满足救灾、抢险和灾后家园重建的要求,为此国家测绘局编制了汶川地震灾后重建测绘保障工作实施方案,对灾区及周边地形变进行分析,并采用现代测绘技术,快速高效地恢复和建立了灾区应急测绘基准体系,为灾情评估、灾后重建规划和建设提供及时、可靠的测绘服务。此基准包含了24个GPS连续运行基准站和灾区厘米级精度似大地水准面。2、全球导航卫星系统(GNSS)的组建当今世界上全球导航卫星系统除美国的GPS和俄罗斯的GLONASS之外,现在正在建设的有欧盟的GALILEO和中国的北斗二代(COMPASS)。近年来,后两者的建设均有较大进展。2008年欧盟通过了GALILEO的最终部署方案,标志着为期6年的伽利略计划基础设施建设正式启动。它分两阶段实施,即2008年至2013年为建设阶段,2013年后为正式运行阶段。2008年4月27日发射升空的第二颗在轨验证元素卫星GIOVE-B,目前已开始在轨检测,将继续验证未来GALILEO有效载荷的关键技术。GIOVE之后下一步计划就是2010年发射4颗运行卫星,验证GALILEO太空设备与相关的地面段设备。一旦在轨验证阶段结束,则将发射其余26颗卫星,部署一套具有完全运行能力的由30颗星组成的星座。中国的北斗二代导航系统已开始组建。2007年2月3日,中国用长3号甲火箭将北斗系统4号星发射升空,现在卫星转入正常运行。2007年4月14日,我国又再次以长3甲火箭将一颗北斗MEO导航卫星送入太空。这标志着我国将开始由区域导航卫星系统向全球导航卫星系统建设的过渡。3、卫星定位技术的研究热点 网络RTK和精密单点定位技术仍是当前主要研究热点。尤其是利用网络RTK技术在大区域内建立连续运行基准站网系统(CORS),为用户全天候、全自动、实时地提供不同精度的定位/导航信息。这里主要研究其技术实现的方法。现在比较成熟的方法有虚拟基准点技术(VRS)、主辅站技术(FKP)以及数据通信模式等。由于当前出现了多种卫星和多种传感器导航定位系统,因此产生了多模组合导航和多传感器融合导航技术,前者如GPS/GLONASS/GALILEO/BD的组合导航,后者则是将GNSS同惯性、天文、多普勒、地形、影像等相融合的导航系统。它们都是按某种最优融合准则进行最优组合,实现提高目标跟踪精度的目的。 4、GPS/重力相结合的高程测量新方法这是GPS逐渐发展比较成熟的测定地面海拔高程(正高或正常高)的一种新技术。GPS可测出地面一点的大地高,如果能在同一点上获得高程异常(或大地水准面差距),那么就可将大地高通过高程异常(或大地水准面差距)很容易转换成正常高(或正高),即通常水准测量测出的海拔高程。这里的关键技术就是高精度、高分辨(似)大地水准面数值模型的确定方法。由于这种方法可以替代费时、费力、费财的几何水准测量,要求(似)大地水准面数值模型达到同几何水准测量相当的厘米级精度水平,这就要在其确定理论和解算方法上不断改进和完善,用于实际解算的各种观测数据不断丰富。例如目前在我国出现的顾及地球曲率的严密重力归算方法,就是采用曲率连续张量样条算法的格网空间异常内插方法,以及似大地水准面的第二类赫尔默特凝聚算法等。采用这些理论和方法大大提高了(似)大地水准面数值模型的精度。注:本文取之宁津生院士的《测绘科学技术学科发展现状》

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测绘基础知识—变形观测

变形观测的概念: 变形是指变形体在各种荷载作用下,其形状、大小及位置在时间域或空间域的变化。 变形监测又称为变形测量或变形观测,变形测量则是对设置在变形体上的观测点进行周期性地重复观测,求得观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。 变形体用一定数量的有代表性的位于变形体上的离散点(称监测点或目标点)来代表,监测点的变形可以描述变形体的变形。

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测绘未来:看三维数据如何联动BIM主导地信市场

由于实景三维数据能够在显著缩短建模时间的同时提高精度,在技术储备已近成熟的前提下,2016年被认为是该技术应用爆发式增长的一年。在这篇文章中,我们将梳理现阶段实景三维数据涉及到的一些技术革新、数据处理方式以及行业前导者,一同站在风口把握技术和行业变革的风向。  技术突破带领BIM进入2.0时代  测量技术近年来的猛进,正在改变测量行业的一切旧有模式,在一般人眼中,测绘行业的典型工作场景就是一群人搬着设备从一个点走到一个点,写写画画,满头是汗,然后挪到下一个点,继续写写画画。  不过现在看来,这种场景可能很快会成为历史。  对于BIM系统来说,有四次里程碑式的技术革新。  第一次, 从无到有,用最传统的方法为建筑物建模,需要人工测绘与处理数据,对于大一些的工程来说基本上是不可能的任务。  第二次, 从人工到定点数字扫描,仍然需要测绘人员一个点一个点去扫描,但是大大减少了工作量。  第三次, SLAM辅助的2D激光雷达扫描,发展成熟的主流技术,从定点扫描升级到移动扫描,虽然对颠簸比较敏感,但仍是不可否认的一次飞跃。大大提高了工作效率,但是仍有很多不足。  第四次, SLAM辅助的3D测量技术,是2D技术的进一步升级,扫描仪克服了颠簸的影响,可以装在机器人、无人车,甚至无人机上,测绘人员终于可以运筹帷幄,决胜千里之外了。这项技术在无数论文中被反复论证,现在终于实现了。  技术的完善是一个行业爆发式增长的前提,而现在的BIM,正好在风口上。  在建筑业和制造业领域,实景建模的的关注度从来不低,但是目前企业仍需要一段时间来发掘它的巨大价值,并将其应用于整个业务流程中。但时间终将证明,在这项技术上的投资是明智的。  得出这个结论主要有两个原因:  1.实景建模相关技术已经相当程度上达到成熟,数据采集的边际成本越来越低。  2.BIM需要不断的反馈来调整自己,从而真正从设计、施工到拆除全面控制建筑物生命周期。在各种反馈方式中,这是最自动化,最垂直的。  数据获取:去繁就简,明确需求  目前,获取地形和城市建筑环境的数字化手段主要有三种:  1.相机拍照,并基于摄影测量法进行数据获取;  2.移动激光雷达(LiDAR)系统;  3.高精度激光扫描仪。  很多时候,相机和激光雷达设备会被加载到无人机系统(UAVs)上,大大提高数据收集的速度与效率,但是相应的,会牺牲一些精度与模型细节。 然而,不论是扫描还是摄影测量,最终都会得到点云数据。而对于数据进行处理,才能产生价值,而数据的价值,有时并非精度越高越好。对于企业来说,最重要的,是找到时间、成本、项目要求之间的平衡点。  控制数据体积很重要,less is more  在数据获取的过程中,分辨率是一个非常重要的考量因素。由于设备扫描的是3D数据,扫描分辨率每提高一个单位,收集的数据就会相应增长三次方。这对与数据处理来说是非常大的考验。而过于笨重的数据量不仅是CPU的负担,也会给数据传输与分享带来很大的麻烦。  更重要的是,更大的数据量有时并不能和更高的精度划等号。你需要问自己:我是否能够处理20兆像素的图像?抑或是我真的需要一个高分辨率的扫描仪么?  一旦数据被获取,技术人员有几种将点云数据索引到地理坐标的方式。多数的摄影测量相机和激光扫描仪制造商会提供相应软件,用来将数据集成并转换成数字格式。也有一些软件公司开发出强大兼容性的处理系统,面向多种数据格式,例如Autodesk ReCap 360 。  建模  收集数据后,首先,点云数据会被登记处理成实景轮廓、街道、路缘或是其他各种属性;而后,设计师会使用几何识别软件来将这些点云信息生成固态模型。最终,工程师能够将固态模型输入三维设计程序,完成建模。  在这一阶段,有几个软件可供选择。如果使用徕卡扫描仪收集数据、生成点云,并且最终获得Civil 3D或AutoCAD 格式的固态模型,那么测绘人员可以使用CloudWorx软件。(先进的数据管理技术和工具集允许将整个项目点云输入AutoCAD Civil 3D、Revit以及Navisworks的设计环境中,设计人员不再需要权衡点云密度和计算机处理能力)  而对于可交付的BIM数据,使用Scan to BIM,能够从点云数据中直接提取模型,忽略其输入到Revit环境的过程。  之后,建筑公司就可以使用Navisworks来进行设计模型和竣工模型的匹配对比。假设这种场景下,测绘人员使用徕卡扫描仪收集数据,之后使用Cyclone进行了数据处理 。那么设计工程师便可以使用CloudWorx将点云数据直接输入Navisworks进行冲突检测,而不必再转换格式。  协同  随着各方面技术的不断完善,数据的获取变得越发简单,数据的处理反而成了的难点。想要使数据易于获取和协同工作,最好的方法是放在云端,这对数据体积的处理又有了更高要求。工程师和设计人员都会乐于看到数据集变得更敏捷、更轻巧,同时兼容性也是需要考虑的问题。  更易获取的数据、更加友好的建模软件、更加高效的协同处理,随着三维数据的广泛使用,描绘世界的方式和手段会变得更好。

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