地理信息技术在工程测绘中的应用研究

期刊: 环球科学 DOI: PDF下载

罗冬杰

锡林郭勒盟隆兴矿业有限责任公司 内蒙古自治区 011411

摘要

随着我国科学技术水平的持续进步,我国的经济技术始终保持稳健的发展态势。尤其近年来,科学技术的迅猛发展极大地增强了各领域的工程测绘能力。如今,诸如GPS和GIS等高科技地理信息技术已被广泛应用于工程测绘之中,极大地提升了测绘效率与精度。本文旨在深入探讨地理信息技术在工程测绘中的具体应用,期望为相关从业者提供有益参考。


关键词

地理信息技术;工程测绘;应用;研究

正文


每个工程项目都建立在测绘的基础之上,因为工程测绘能够让工作人员更准确地了解施工现场的真实情况,从而有效指导施工进程。传统测绘方法常因外部因素影响而难以确保数据的精确性。然而,现代地理信息技术借助计算机的强大数据分析能力,不仅提高了测绘结果的准确性,还显著提升了工作效率。尽管如此,在当前的工程项目测绘中,地理信息技术仍存在一些亟待解决的问题。因此,作为专业的测绘人员,必须充分理解这一技术的特点,从本质上提升测绘工作的准确性,并将其有效地应用于日常工作中。

一、GPS地理信息技术在工程测绘中的应用

1.GPS地理信息技术的技术特点

GPS(全球定位系统)地理信息技术是一种基于卫星导航系统的高新技术,它在工程测绘中展现出极高的定位精度、较短的观测时间和无需直接通信即可提供三维坐标等优点。相较于传统的测量方法,GPS技术不仅能够快速获取精确的地理坐标信息,而且由于其全天候、全球覆盖的特点,使得测绘工作不再受天气和地理位置的限制。例如,在2010年的海地地震救援中,GPS技术帮助救援人员迅速定位灾区,为后续救援行动提供了重要支持。

2.GPS地理信息技术的测量原理

GPS地理信息技术主要采用伪距离测量和载波相位测量两种方法进行数据收集与测量。伪距离测量是通过接收机接收的GPS卫星测距码及电文内容来计算卫星与接收机之间的距离,这种方式适用于粗略定位和快速获取位置信息的场景。而载波相位测量则是利用GPS卫星信号在传播过程中的相位变化来计算信号传播的距离,这种方法精度更高,常用于需要极高精度定位的应用场合。据统计,载波相位测量的精度可以达到厘米级甚至毫米级,这对于要求严格的工程建筑来说至关重要。

3.GPS地理信息技术在工程测绘中的应用

(1)土地动态检测

随着城市化进程的加快,土地资源的合理利用与规划变得尤为重要。在土地动态检测中,GPS技术以其高精度、高效率和高速度的优势被广泛应用。将GPS技术引入现代工程测绘,不仅大幅减少了人力和财力的投入,而且从根本上改进了传统的检测手段。例如,在北京奥运场馆建设期间,利用GPS技术对建设用地进行实时监测,有效避免了因土地沉降造成的安全隐患,保障了工程质量和安全。

(2)工程变形监测

工程变形是指在工程建设期间,由于地壳运动、地表沉降等外界因素导致建筑物发生位移的现象。对于桥梁、隧道等大型基础设施而言,微小的变形都可能引发严重的安全事故。工程变形监测涵盖基准设计、结构强度设计及监测周期设计等多个方面,GPS技术在这些环节中均发挥了重要作用。比如,在三峡大坝建设过程中,采用了GPS连续运行参考站网络(CORS)进行长期变形监测,确保了大坝的安全稳定运行。

(3)地形地貌测绘

地形地貌测绘是工程前期准备阶段不可或缺的一环,它直接关系到设计方案的合理性与施工成本控制。在进行地形地貌测绘时,GPS技术特别适用于实时动态差分测量权属界点。具体操作时,仅需一名操作人员即可在短时间内完成权属界点的测定,并通过GPS技术将数据传输至计算机进行分析处理,从而极大提升了测绘工作的效率。据不完全统计,相较于传统测绘方式,GPS技术的应用可以使测绘效率提高至少50%,这在大型项目中尤其明显。例如,在西气东输工程中,利用GPS技术进行管线沿线的地形测绘,不仅节约了大量时间成本,还保证了管线铺设的精度,为后续施工奠定了坚实基础。

二、GIS地理信息技术在工程测绘中的应用

1.GIS地理信息技术的技术特点

GIS(地理信息系统)地理信息技术不仅仅是一个简单的数据存储工具,它还是一个功能强大的信息处理平台。GIS技术能够对已经采集的数据进行深度分析和处理,通过整合属性数据和空间数据,利用其内置的数据库系统对这些数据进行管理和应用。这种技术不仅可以帮助用户更好地理解和解释复杂的地理现象,还能为决策者提供有价值的信息支持。

在工程项目的检测过程中,GIS技术通过集成多种现代科技手段,实现了数据的精确且高效采集,并且在采集后能够对数据进行动态分析。例如,在城市规划中,GIS可以帮助识别土地使用模式的变化,评估新开发项目对周围环境的影响。一项研究显示,在美国某大城市使用GIS技术进行土地使用规划后,土地使用效率提高了约20%。

2.GIS地理信息技术的主要功能

虽然GIS系统本身具有多功能性,但在测绘工作中,如果根据其多样性对其进行具体功能划分,则GIS地理信息技术的主要功能可以概括为以下几个方面:

数据采集:GIS技术能够利用各种数据源,包括卫星图像、航空摄影、传感器数据等,收集地理空间信息。例如,在中国的某个大型水利工程项目中,GIS被用来整合来自不同来源的水文数据,以预测洪水风险。

数据编辑:一旦数据被收集,GIS允许用户对数据进行编辑,以确保信息的准确性和完整性。编辑功能包括数据清理、格式转换和错误修正等。

数据组织与存储:GIS系统提供了强大的数据库管理能力,可以有效地存储和检索大量的地理空间数据。例如,澳大利亚的一个自然资源管理部门就利用GIS来跟踪森林火灾的发生地点、频率及其影响范围,以便于及时响应和预防。

数据分析与显示:GIS不仅是数据存储工具,它还能够对数据进行复杂分析,并以图形形式展示分析结果,使用户更容易理解。例如,在抗击2014年西非埃博拉疫情时,GIS被用来追踪疫情传播路径,帮助卫生官员制定有效的防控措施。

3.GIS地理信息技术在工程测绘中的应用

(1)数据采集和数据处理

在工程测绘中,首先需要采集所需的数据。此过程中,GIS地理信息技术通常会结合GPS全球定位系统来确定目标的三维坐标,并利用GIS技术对这些坐标数据进行处理和分析。此外,为了完成整个数据采集任务,还需要遥感技术的支持。例如,在中国西部某高速公路建设项目中,利用GIS结合GPS和遥感技术,测绘人员能够快速准确地获取道路沿线的地形地貌信息,为路线设计和施工提供了可靠依据。

在工程测绘中,时间、空间和属性是处理每项测绘结果数据时必须考虑的三个关键特征。例如,在一座大型桥梁的建设过程中,GIS技术被用来监控施工进度,并记录每个施工阶段的具体时间点,确保项目按时完成。同时,通过GIS提供的空间分析功能,可以实时更新桥梁结构与周围环境的相对位置关系,确保桥梁的安全性与稳定性。

(2)数据管理和数据显示

利用GIS信息技术进行数据管理时,首先需要建立数据的核心要素集,并通过分层管理的方式来实现地理数据信息的有效管理。例如,在中国南方某城市的地下管网普查项目中,GIS被用来创建了一个综合性的地下设施管理系统。该系统将供水、排水、燃气、电力等各种管道和线路分层显示,便于维护人员快速定位故障点,并制定维修计划。

在数据显示方面,单一符号表示法只能展示地图上信息分布的密度,但无法详尽地反映分布的具体情况。例如,在城市测绘中描述居民居住状况时可以使用点状符号,而描述道路分布密度时则可以使用线状符号。同样地,这种方法也可用于描述城市的其他信息,从而使各种数据结果得以清晰呈现。例如,在一次城市交通流量分析中,GIS通过颜色编码的不同线条展示了不同时间段内的车流密度,为城市交通规划提供了直观的数据支持。

三、遥感技术在工程测绘中的应用

1.遥感技术的特点

遥感技术是一种先进的空间数据采集手段,它利用安装在卫星或飞机等平台上的传感器,对地球表面进行远距离探测,从而实现对大面积区域的同步观测。这种技术不仅覆盖范围广泛,而且不受地形条件的限制,能够在各种地理环境下获取高质量的检测数据。

例如,在进行城市规划时,遥感技术可以快速获取城市及其周边地区的地形地貌信息,为规划决策提供基础数据支持。特别是在山地、沙漠或森林等难以到达的地区,传统的地面测量方法不仅耗时费力,而且可能面临诸多安全风险。相比之下,遥感技术则能够克服这些限制,通过空中或卫星平台高效地获取所需信息。据统计,采用遥感技术进行测绘的效率比传统方法高出30%以上,极大地提高了工作效率,降低了成本。

2.遥感技术在工程测绘中的应用

(1)测绘地形图

在绘制工程地形图时,遥感技术发挥着重要作用。该技术利用立体测量方法,可以获取测绘对象的三维数据。通过收集地面的三维信息,遥感技术能够高效完成测绘工作。例如,在修建青藏铁路的过程中,面对复杂的高原地形,传统的测绘方法耗时长且成本高,而采用遥感技术则能快速准确地获取大量高精度的地形数据,为铁路线路的设计提供了科学依据。

在青藏铁路建设中,利用高分辨率的卫星图像和无人机航拍数据,测绘人员能够迅速获取大规模区域的地形特征。这种技术不仅大幅缩短了测绘时间,还降低了成本。据相关统计数据显示,采用遥感技术进行测绘比传统方法效率提高了约30%。此外,遥感技术还可以用于监测地面沉降、滑坡等地质灾害,提前预警,保障工程安全。例如,在2008年汶川地震后的地质灾害监测中,遥感技术发挥了重要作用,通过对灾区进行高分辨率影像的实时监测,及时发现了潜在的滑坡风险点,为救援和灾后重建工作提供了重要支持。

(2)制作专题图

在绘制工程测绘图时,首先需要明确空间制图对象。在此过程中,图像的空间分辨率必须达到一定要求。图像分辨率与地图比例尺密切相关,不同的传感器在遥感过程中获取的图像信息有所差异,因此制成的地图比例尺也会有所不同。例如,在城市规划中,需要根据不同用途选择合适的比例尺,如城市总体规划可能使用较小比例尺的地图来展示整个城市的布局,而详细的街区规划则需要更大比例尺的地图来体现更多细节。

不同的遥感卫星或无人机搭载的传感器,如光学相机、雷达成像设备等,能够提供不同分辨率的影像资料,进而制作出满足特定需求的专题图件。例如,在进行环境监测时,高分辨率的遥感图像可以帮助识别污染源的位置和扩散范围,为环境保护决策提供支持。一项研究显示,在北京市雾霾治理过程中,利用高分辨率的遥感图像,科学家们能够准确定位主要污染物排放源,并通过分析其扩散路径,为制定减排措施提供了科学依据。此外,在农业领域,遥感技术也被广泛应用于作物生长监测、病虫害防治等方面,通过分析作物反射光谱特征,及时发现异常情况,指导农业生产。

四、结论

随着我国经济技术的飞速跃进,地理信息技术(GIS)迎来了前所未有的发展机遇,其融合遥感(RS)、全球定位系统(GPS)等先进技术,为工程测绘领域构建了高精度的数字化平台。GIS技术的广泛应用,不仅极大拓宽了测绘工作的边界,还深刻变革了传统作业模式。它通过对海量地理数据的智能处理与分析,确保了测量数据的高精度与实时性,为建筑工程规划、设计、施工及后期运维提供了坚实的数据支撑。此外,GIS技术的可视化功能,使得复杂地形地貌得以直观展现,显著提升了决策效率与准确性。因此,工程测绘人员应紧跟技术前沿,深化GIS技术的学习与应用,持续探索其在工程测绘中的创新应用,为我国基础设施建设与城市化进程注入强劲动力,共筑智慧建造新篇章。

参考文献:

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[4]张虎.解析地质测绘中遥感技术的应用[J].科技与创新,2014,(10):30-30+32.

[5]张利生.激光雷达测绘技术在工程测绘中的应用探讨[J].民营科技,2013,(11):41-41.

作者姓名:罗冬杰. 性别:男. 籍贯:内蒙古赤峰 学历:大学本科 职称:地质采矿测绘方向

 


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