導語：如何才能寫好一篇海洋測繪的內容，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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Abstract: This paper is to study the problem of marine surveying and mapping database maintenance and improved technology. At present, there are still some problem in the marine surveying and mapping industry which will affect the smooth development of seafaring. In this paper, the maintain and improvement of the existing problem in the current marine surveying and mapping databases play a role that can not be ignored in the further development of the marine surveying and mapping industry.

關鍵詞:海洋測繪;數(shù)據(jù)庫;維護;改進

Key words: marine surveying and mapping; database; maintenance; improvement

中圖分類號:P229 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)21-0249-02

1海洋測繪數(shù)據(jù)庫的維護問題

1.1 數(shù)據(jù)庫維護更新流程依然需要進一步改進目前,海圖數(shù)據(jù)更新主要是通過紙海圖的改版,數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的維護更新方法需要隨技術發(fā)展不斷改進。此外,在人員配備、多源信息收集與分析評價、實行科學的更新技術與方法、必要的標準和規(guī)章制度等方面,也需要新的運行機制。

1.2 通告改正技術突破性不足雖然航海通告專題數(shù)據(jù)庫解決了海圖數(shù)據(jù)庫通告內容的檢索查詢,但沒有解決海圖數(shù)據(jù)庫航海通告的智能化改正問題,當前航海通告的改正完全由人工完成。因而效率較低,還難以做到實時改正和全面改正。

1.3 多源信息機制仍不完善海洋測繪數(shù)據(jù)庫需要及時、快速地獲取大量的多源信息,不斷補充、更新數(shù)據(jù),實現(xiàn)動態(tài)運轉和維護更新。

2數(shù)據(jù)庫建設要求

2.1 框架設計方面的要求針對海洋測繪資料海量數(shù)據(jù)、電子數(shù)據(jù)與非電子資料并存、實體數(shù)據(jù)(含附屬資料)與元數(shù)據(jù)關聯(lián)、地理空間數(shù)據(jù)與非地理空間數(shù)據(jù)并存、地理空間數(shù)據(jù)投影與坐標系各異、電子數(shù)據(jù)格式多樣、數(shù)據(jù)使用頻率不同、資料數(shù)據(jù)流與管理數(shù)據(jù)流并存的特點,依據(jù)業(yè)務流程將海洋測繪信息數(shù)字平臺數(shù)據(jù)庫架構設計為編目庫、資料數(shù)據(jù)庫(含元數(shù)據(jù)庫、實體數(shù)據(jù)庫)和管理功能數(shù)據(jù)庫。

2.2 如何做好數(shù)據(jù)庫的建設工作首先,數(shù)據(jù)庫建設技術指標是嚴格按照《海洋測繪檔案資料數(shù)據(jù)著錄規(guī)則》執(zhí)行,其中,元數(shù)據(jù)庫中編號、出版時間、空間區(qū)域范圍等關鍵字段不得有任何錯漏,其他字段值容錯率

3海洋測繪數(shù)據(jù)庫的改進

3.1 拓展海洋測繪數(shù)據(jù)庫的應用除具有傳統(tǒng)意義上的數(shù)據(jù)存儲、查詢、分析、評價、輸出等功能外,更主要的是要利用海洋測繪數(shù)據(jù)庫同一數(shù)據(jù)源出版電子海圖、紙海圖、S-57標準海圖等不同形式海洋測繪產(chǎn)品;投入一定的技術力量進行水深、礙航物等專題數(shù)據(jù)庫建設,以及現(xiàn)有專題庫的改造,使數(shù)據(jù)庫得到更廣泛的應用。

3.2 增加數(shù)據(jù)類型充分利用準確、可靠、現(xiàn)勢性好的多源信息,如最新地形資料、測深資料、航海通告、航空航天影像、行政勘界資料等。分析確定各種地理要素,如岸線、港口、水深、助礙航物以及道路、水系、居民地、界線等的位置變化及屬性變化,對原有數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進行增刪、替換等處理,生成新版數(shù)據(jù)體,并更改數(shù)據(jù)庫,保持數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性。

3.3 動態(tài)更新的必要性現(xiàn)行條件下,海圖數(shù)據(jù)庫可采用航海通告的實時維護,當前實行的定期維護顯然是不充分、不安全的。航海通告從編輯到刊發(fā)一般為一周,因而,海圖數(shù)據(jù)庫中涉及通告改正的內容,應該在下期通告前完成,其現(xiàn)勢性可保持在l5天之內。利用測量資料和數(shù)據(jù)、航空航天影像等信息進行海圖數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)更新,可采用動態(tài)更新,一般情況下同一區(qū)域大小比例比例尺應同時進行,但在具體作業(yè)時要由“大”到“小”,這樣既能保證大小比例尺數(shù)據(jù)的一致性,又能提高更新效率。其更新頻度可視具體情況而定。

3.4 改進數(shù)據(jù)庫維護機制海洋測繪數(shù)據(jù)庫每年需要維護更新的數(shù)據(jù)量十分巨大,因此,必須有一套較為完整的數(shù)據(jù)庫維護更新技術體系,才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的實時、動態(tài)維護更新的設想。這個技術體系應包括:多源信息的自動分析評價,數(shù)據(jù)的自動融合,變化數(shù)據(jù)的自動對比檢測,航海通告的智能化改正,海圖要素的自動綜合以及數(shù)據(jù)質量的自動檢查等。將數(shù)據(jù)庫的維護更新作為生產(chǎn)體系的重要組成部分納入整個海洋測繪產(chǎn)品生產(chǎn)體系中。調整后海洋測繪產(chǎn)品生產(chǎn)體系可由:信息獲取、編輯設計、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)庫管理、數(shù)據(jù)庫維護更新、印前處理、質量控制以及出版發(fā)行等工序組成。

3.5 海洋測繪技術方面的創(chuàng)新首先是空間分析技術。在海洋測繪現(xiàn)勢資料管理過程中利用空間分析技術實現(xiàn)新舊資料的疊加對比分析、卷簾對比分析等,實現(xiàn)同類資料之間、不同資料之間相同數(shù)據(jù)格式、不同數(shù)據(jù)格式數(shù)據(jù)的同一環(huán)境下比對。其次是編目管理技術。依據(jù)海洋測繪資料分類標準,系統(tǒng)采用編目管理技術對海洋測繪資料進行分類管理。再次是虛擬資料庫技術。通過虛擬資料庫技術對庫房框架實施規(guī)劃,并在庫房規(guī)劃數(shù)據(jù)庫支持下快速直觀地實現(xiàn)對新資料實體的快速分配柜號功能,并通過點擊快速查詢顯示某個柜子內貨架的資料目錄。最后是接口技術。解決資料由海洋測繪資料管理系統(tǒng)向海洋測繪檔案管理系統(tǒng)歸檔接口技術,在數(shù)據(jù)歸檔過程中,資料管理系統(tǒng)將需要歸檔的信息以XML方式進行描述,方便檔案管理系統(tǒng)進行解析后對資料進行歸檔處理。

3.6 建立暢通的多源信息網(wǎng)絡建立國內機構間、國際組織間的多源信息網(wǎng)絡,是獲取多源信息的前提和基礎,也是海洋測繪數(shù)據(jù)庫維護更新的基本條件,需要逐步形成海洋測繪數(shù)據(jù)共享的協(xié)作機制。

3.7 研究數(shù)據(jù)分析檢測軟件國外一些專家提出了一種GIS驅動的變化信息檢測方法,國內對變化信息的分析檢測也有大量的研究,但大多還處在對部分要素的試驗階段。應積極開展這方面的研究工作,根據(jù)國內特點,研究出適合數(shù)字化生產(chǎn)和海圖數(shù)據(jù)庫維護更新的數(shù)據(jù)變化檢測軟件。

參考文獻:

[1]郁園通.海洋測繪數(shù)據(jù)庫維護的問題與改進設想[J].海洋測繪,2005,25(5).

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關鍵詞：海洋測量；測量技術；現(xiàn)狀與展望

中圖分類號：P229文獻標識碼：A文章編號：

引言：

海洋測量主要是為了精密測定和描述海洋幾何場和物理場的重要參數(shù)，從而為人類開發(fā)海洋，利用海洋資源的活動服務。隨著科學技術的進步，特別是衛(wèi)星技術、電子技術、計算機技術及信息獲取手段的改進和發(fā)展，海洋測量突破了傳統(tǒng)單一的海道測量范圍，相繼出現(xiàn)了相對獨立的海洋控制測量、海洋工程測量、海底地形測量、海洋重力測量、海洋磁力測量等。

1.海洋測量的現(xiàn)狀

海洋測量按性質可劃分為物理海洋測量和幾何海洋測量兩類。

1.1物理海洋測量

物理海洋測量是對海洋底部地球引力場和磁力場等物理場性質的測量。海洋測量必須以海洋物理知識作為基礎，其主要測量方法有海洋地震測量、海洋重力測量、海洋磁力測量和海底熱流測量4種，此外，海洋電法測量和海底放射性測量尚處于試驗階段。物理海洋測量按照原理、技術和方法及其應用劃分，包括海洋重力測量、海洋磁力測量及海洋水文測量。

1.1.1海洋重力測量

海洋重力測量是對海域重力加速度進行測定。在進行重力測量時，由于海水的不斷運動，會產(chǎn)生各種干擾加速度，受到的主要擾動影響有：水平加速度和傾斜影響、垂直加速度的影響、交叉耦合效應的影響、厄缶效應的影響。近年來，各種高新技術在海洋測量中的應用，海洋重力測量的技術水平有了較大提高：重力儀測量系統(tǒng)的主體技術不斷改進，消除了交叉耦合效應的影響；采用硅油阻尼代替空氣阻尼，提高了儀器的抗震性和抗干擾性；DGPS(Difference Global Positioning System，即差分全球定位系統(tǒng))的廣泛應用，提高了重力測量中的導航定位精度；光纖陀螺技術的使用，提高了平臺的靈敏度、穩(wěn)定性和使用壽命；衛(wèi)星測高技術的不斷推廣，提高了重力測量資料的精度和分辨率；數(shù)字化控制重力彈簧或擺的調平、平臺的調平，使儀器正在向小型、輕便和高效率的方向發(fā)展。

1.1.2海洋磁力測量

海洋磁力測量是對海上地磁要素進行測定。海洋磁力測量按照測量內容可分為海洋磁力儀和海洋磁力梯度儀。早期時，曾使用飽和式磁力儀，目前，多使用質子旋進磁力儀、光泵磁力儀及銫光泵磁力梯度儀和質子旋進式磁力梯度儀。光泵技術的使用，消除了日變和海岸效應的影響，提高了測量的靈敏度、穩(wěn)定性和可靠性；DGPS、壓力深度儀、超短基線定位系統(tǒng)、浪潮儀和ADCP (Acoustic Doppler Current Profilers, 即聲學多普勒流速剖面儀)等輔助設備的采用，提高了定位精度和環(huán)境噪聲改正精度。

1.1.3海洋水文測量

海洋水文測量就是對海洋水文要素進行測量，為水下地形測量、水深測量以及定位提供必要的海水物理、化學特性參數(shù)。隨著海洋科學的發(fā)展，在現(xiàn)代的海洋水文測量中，出現(xiàn)了多種新的觀測手段及其相應的探測儀器。走航式溫鹽深計可以在動態(tài)海水里獲取不同水層的溫度和鹽度，為研究海洋溫度及鹽度的分布規(guī)律提供了豐富的數(shù)據(jù)資料，突破了點測量的局限。透明度儀的使用提高了觀測的精確度和準確度。遙報潮位觀測和GPS在航潮位測量方法的出現(xiàn)，在很大程度上提高了潮位觀測的自動化和精確性。目前通過測站式或ADCP測定海流的流速和流向，加快了測量速度，提高了測量精度。

1.2幾何海洋測量

幾何海洋測量是對海洋表面、海底及其相鄰海岸的幾何形狀的測定。主要包括海洋大地測量、海洋定位測量、水深測量、海底地形地貌測量、海洋工程測量。

1.2.1海洋大地測量

海洋大地測量是研究海洋大地控制點（網(wǎng)），確定地球形狀，研究海平面形狀的科學。海洋大地測量的主要工作是建立海洋大地控制網(wǎng)，為水面、水中、水底定位提供已知位置的控制點，海洋控制網(wǎng)包括海岸控制網(wǎng)、島-陸、陸-島控制網(wǎng)及海底控制網(wǎng)。海岸控制網(wǎng)的建立與常規(guī)的陸上控制網(wǎng)相同，可采用傳統(tǒng)的邊角網(wǎng)和GPS控制網(wǎng)。衛(wèi)星定位技術的出現(xiàn)，實現(xiàn)了陸-島和島-陸控制網(wǎng)的聯(lián)測，也實現(xiàn)了遠離大陸水域的水上定位和水下地形測量，并將其測量成果納入與大陸相同的坐標框架內。海底控制網(wǎng)是通過聲學方法建立的，一般布設為三角形或正方形結構，水下控制點為海底中心標石，其標志采用水下答應器（或稱聲標），水下答應器的位置通過船載GPS接收機和水聲定位系統(tǒng)聯(lián)合測定，即雙三角錐測量。

1.2.2海洋定位測量

海洋定位測量是海洋測繪和海洋工程的基礎。隨著電子經(jīng)緯和高精度紅外激光測距儀的發(fā)展，可按一方位一距離極坐標法可為近岸動態(tài)目標實現(xiàn)快速定位。全站儀由于自動化程度高，使用方便、靈活，當前在沿岸、港口、水上測量中使用日益增多。GPS定位系統(tǒng)是目前海洋測量的主要定位手段。水下定位普遍采用聲學定位系統(tǒng)，水聲定位系統(tǒng)的工作方式很多，最基本的有長基線定位系統(tǒng)、短基線定位系統(tǒng)和超短基線定位系統(tǒng)。目前我國已經(jīng)研發(fā)了水下DGPS高精度定位系統(tǒng)用于水下定位，該設備首次利用GPS解決水下設備導航和實時三維定位問題，并提供亞米級的定位結果。

1.2.3水下地形測量

海底地形測量，首先進行海岸或海底平面、高程控制測量，然后進行海底地物、地貌的探測。隨著GPS高精度定位技術在海洋測量中的應用，水下地形測量的導航和定位精度得到了進一步改善。多波束測深系統(tǒng)具有測量范圍大、速度快、精度高、自動化等諸多優(yōu)點，將測深技術進一步發(fā)展到立體測圖和自動成圖。隨著聲學、干涉技術及計算機技術的發(fā)展，出現(xiàn)了高精度高分辨率側掃聲納系統(tǒng)，使得海底地形地貌的勘察更加詳細。遙感海底地形測量具有大面積、同步連續(xù)觀測及高分辨率和可重復性等優(yōu)點，遙感技術的應用使海底地形測量技術取得了重大進展。

2.對海洋測量的展望

海洋是地球的一個重要部分，而我國是一個海洋大國，我國海洋測量未來主要應向以下幾個方面發(fā)展：

2.1服務對象將向全方位、多層次服務轉化

20世紀海洋測量的服務對象主要是保障海面航行船只的安全，今后海洋測量的服務對象將不斷擴充。海洋測量的基準面也將逐步與陸地地形測量基準面統(tǒng)一，建立以海洋大地水準面為基準面是勢在必行的，因此，未來海洋測量技術的主攻方向是：繼續(xù)研制新型精密的測量儀器設備；統(tǒng)一陸地和海洋地形基準面；精化海洋大地水準面。隨著信息化技術的高速發(fā)展，多種海洋測量數(shù)字產(chǎn)品、數(shù)據(jù)庫和地理信息系統(tǒng)將集成一體，為多學科的多種使用目的提供全方位服務。

2.2信息獲取和表示將向集成綜合式轉化

未來無論是信息獲取還是信息體現(xiàn)都會以多系統(tǒng)集成為主體。在信息獲取領域，一個系統(tǒng)多種功能的集成和多個系統(tǒng)的有機集成是未來海洋測量發(fā)展的必然趨勢，將各種測量系統(tǒng)的優(yōu)點集成在一起，會使海洋測量技術發(fā)生突飛猛進的發(fā)展。在信息表示領域，多源、多分辨率信息的有機集成也是發(fā)展的必然趨勢，將通過各種途徑獲取的信息有機結合起來，從多角度、多層次、全方位地展現(xiàn)海洋的全貌。

2.3信息服務形式將由三維靜態(tài)向四維動態(tài)轉化

隨著科學技術的發(fā)展，未來社會對海洋測量成果的需求將趨向動態(tài)變化和實時性。因此，研究海洋幾何要素和物理要素的時變規(guī)律十分重要，尤其是對海洋潮汐現(xiàn)象的全面、透徹研究。電子海圖顯示系統(tǒng)的發(fā)展，使得電子海圖的顯示由最初的二維顯示到三維顯示，繼而發(fā)展到迭加潮汐預報的實時四維動態(tài)顯示。目前我國的電子海圖還不具備迭加水文氣象要素的功能，但可以預料，電子海圖的功能將日趨完善。

3.總結語

近年來，我國的海洋測繪在理論研究、技術應用和人才培養(yǎng)機制等方面均取得重大進展，尤其是基礎理論的研究逐漸深入，應用技術研究貼近生產(chǎn)實踐，在滿足國民經(jīng)濟建設和國防建設中的作用越來越重要。未來我國的海洋測繪必須進一步拓寬領域、加快速度、提高精度, 在現(xiàn)勢性和時效性方面有一個重大突破, 全方位、全過程、多層次、多環(huán)節(jié)提供動態(tài)化的信息服務, 更好地為國防和國民經(jīng)濟建設作出貢獻。

參考文獻：

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[2] 畢永良,孫毅,黃謨濤,等.海洋測量技術研究進展與展望[J].海洋測繪,2004,24(3):65-70.

[3] 劉雁春,暴景陽,李明叁.我國海洋測繪技術的新進展[J].測繪通報,2007(3):1-7.

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【關鍵詞】測繪；發(fā)展；探測技術；應用

測繪學是一門關于地球空間信息的學科，是采用各種方法和手段研究空間對象的定位、描述和表達，動態(tài)變化與監(jiān)測，并將所獲得的各種空間信息進行加工、存儲與處理，使之綜合應用于經(jīng)濟建設、國防建設、科學研究、社會發(fā)展等各個領域中所形成的一門學科。測繪科學既是地球學科的重要分支，又是一門工程應用學科，她服務于各種工程建設，包括地面、空中、地下、水下各種民用工程、礦山工程、海洋工程、軍事工程、環(huán)境工程、生態(tài)工程等領域?，F(xiàn)代測繪科學研究的主要對象是空間信息，而以空間信息理論為核心的測繪學科，與地學、生態(tài)、環(huán)境、城建土地管理等相關學科都有密切的聯(lián)系。現(xiàn)代測繪高新技術，往往是多種專業(yè)技術的綜合系統(tǒng)，只有將各類知識融會貫通，構成有機的知識網(wǎng)絡，才能適應現(xiàn)代科技相互交叉、滲透、移植的特點。測繪的范圍從地面擴展到整個近地空間，加之通訊、計算機網(wǎng)絡等信息技術，給測繪學的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。隨著數(shù)字地球構想的實施，測繪學面臨一個歷史性的發(fā)展新機遇，傳統(tǒng)的或現(xiàn)代測繪學將以地球空間信息學的新面目立于地球科學分支學科之林，以更強的活力向前發(fā)展。

現(xiàn)代測繪技術主要有：（1）空間測繪技術（2）航空、衛(wèi)星重力探測技術（3）航空航天遙感技術（4）地圖制圖與地理信息系統(tǒng)技術（5）GPS、GIS、RS的三S集成技術。測繪科學與技術下設大地測量學與測量工程、攝影測量與遙感、地圖制圖學與地理信息工程三個研究方向。

大地測量學與測量工程專業(yè)是培養(yǎng)具備地面測量、海洋測量、空間測量、攝影測量與遙感以及地圖編制等方面的知識，能在國民經(jīng)濟各部門從事國家基礎測繪建設、陸海空運載工具導航與管理、城市和工程建設、礦產(chǎn)資源勘察與開發(fā)、國土資源調查與管理等測量工程、地圖與地理信息系統(tǒng)的設計實施和研究、環(huán)境保護與災害預防及地球動力學等領域從事研究、管理、教學等方面工作的工程技術人才。

攝影測量與遙控專業(yè)是結合攝影測量（解析攝影測量、數(shù)字攝影測量）、地理信息系統(tǒng)、圖象信息處理以及遙感的系統(tǒng)理論和有關儀器設備的原理，培養(yǎng)從事攝影測量與遙感技術領域的地圖制作，建立地理信息系統(tǒng)，進行資源調查以及近景攝影測量生產(chǎn)與研究的高級工程技術人才。

地圖制圖學與地理信息工程已從傳統(tǒng)的地圖繪制發(fā)展成為運用現(xiàn)代計算機技術與信息通信工程。

現(xiàn)代測繪學的內容廣泛，任務涉及面大，是現(xiàn)代高新技術互相滲透的結果。現(xiàn)代測繪學與傳統(tǒng)的測繪學有所不同，它不只是手段先進，方法新穎，而且其研究和服務的對象、范圍越來越廣泛，重要性越來越顯著。

如上所述，現(xiàn)代測繪學是一門科學性、技術性很強的學科。對于國民經(jīng)濟建設、國防建設以及科學研究等領域，是一門重要的基礎科學。

在工程建設方面，工程的勘測、規(guī)劃、設計、施工、竣工及運營后的監(jiān)測、維護都需要測量工作。在軍事上，首先由測繪工作提供地形信息。在戰(zhàn)略的部署、戰(zhàn)役的指揮中，除必須究和服務的對象、范圍越來越廣泛，重要性越來越明顯。如上所述，現(xiàn)代測繪學是一門科學性、技術性很強的學科，對于國民經(jīng)濟建設、國防建設以及科學研究等領域，是一門重要的基礎科學。

測繪工作是國民經(jīng)濟建設和社會發(fā)展的一項前期性、基礎性工作，是構成地理信息產(chǎn)業(yè)的基礎和主干。它為國家經(jīng)濟建設和社會發(fā)展提供與地理位置有關的各種專題性和綜合性的基礎信息，其成果是進行資源調查、環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)田建設、能源、交通、水利等大型工程建設、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設、土地開發(fā)利用、重大災害監(jiān)測預報和科學研究、國防建設以及國家宏觀管理決策必不可少的基礎資料。

隨著空間科學、信息科學和計算機技術的飛速發(fā)展，測繪科學技術也進入了一個新時代。目前，國內外測繪科學技術的發(fā)展出現(xiàn)了下列主要趨勢：

（1）大地測量自采用快速高精度空間定位技術，特別是GPS技術以來，逐步從靜態(tài)大地測量發(fā)展到動態(tài)大地測量，作用范圍從地球局部區(qū)域擴展到全球，研究對象從地球表面幾何形態(tài)深入到研究地球內部物理結構及其動力學機制，傳統(tǒng)大地測量理論和技術將產(chǎn)生重大變革。應用大地測量技術對地殼運動和海平面變化進行精確監(jiān)測和研究，及時對因環(huán)境變化而產(chǎn)生的自然災害做出精確預報將受到普遍的重視。

（2）攝影測量的發(fā)展經(jīng)過模擬攝影測量、解析攝影測量時代，已經(jīng)于本世紀90年代進入到數(shù)字攝影測量時代。數(shù)字化攝影測量系統(tǒng)已經(jīng)進入商品化的階段；將數(shù)字攝影測量系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)結合，促進了測繪生產(chǎn)過程的數(shù)字化和自動化；利用GPS確定航攝外方位元素，從而實現(xiàn)無地面控制點或少地面控制點的航空攝影測量，擺脫繁重的野外控制測量工作。

（3）遙感技術正朝向多種傳感器、多級分辨率、多頻譜、多時相的信息獲取和快速實時的智能化信息處理的方向發(fā)展。利用遙感技術對大陸、海洋、大氣等地球環(huán)境的變化進行長期觀測和分析，已經(jīng)與遙感制圖、地球資源調查一樣成為遙感技術的主要方向。高分辨率衛(wèi)星攝影系統(tǒng)、高分辨率成象光譜儀、合成孔徑雷達等新型傳感器及其影象信息處理系統(tǒng)日益受到普遍重視。

（4）地理信息系統(tǒng)已在某些專業(yè)得到應用并進入商品化生產(chǎn)的階段，計算機技術和通訊技術的迅速發(fā)展，使GIS向多樣化和分布式處理邁進。在側重信息存儲、數(shù)據(jù)庫建立、查詢檢索、統(tǒng)計分析和自動制圖等基本功能的基礎上，GIS逐步進入開發(fā)分析、評價、預測、決策支持模型以及增加智能化功能的發(fā)展階段。

（5）地圖學的發(fā)展呈現(xiàn)出多層次、多領域、多時態(tài)、多功能的特點，遙感技術、地理信息系統(tǒng)技術、機助制圖技術與多媒體技術的發(fā)展將使地圖制圖學的基本理論、技術方法和手段、工藝過程發(fā)生根本性的變化。研究解決利用遙感技術和其它手段快速更新地圖信息，實現(xiàn)地圖內容的自動綜合，以及研制實用化專題地圖設計專家系統(tǒng)、地圖自動編輯制版系統(tǒng)和地圖信息分析應用專家系統(tǒng)，是當今地圖制圖技術發(fā)展的關鍵。

篇4

關鍵詞：工程測量；地理信息系統(tǒng)；開發(fā)；設計

中圖分類號：TV221.1 文獻標識碼：A

前言

地理信息指的是將于地面空間上有關的數(shù)據(jù)信息、地形信息等所有相關數(shù)據(jù)進行整合處理，并將這些信息進行組織，最終形成一個系統(tǒng)的過程。地理信息系統(tǒng)是一個多學科的系統(tǒng)工程，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享，并為測繪工作提供了方便。文章中筆者結合多年的工作經(jīng)驗對多元地理信息的獲取及系統(tǒng)的維護進行了簡要的介紹，從地理信息系統(tǒng)的設定目標、內容以及系統(tǒng)的開發(fā)與利用多方面進行闡述，希望對同行有所幫助。

一、地理信息系統(tǒng)（GIS）的概念分析

地理信息系統(tǒng)（GIS）的基礎是地理空間數(shù)據(jù)庫，建立時所采用的方法是地理模型分析法，通過及時的將各種動態(tài)的和空間的地理信息提供給地理信息系統(tǒng)，進而服務于地理決策和地理研究，屬于現(xiàn)代化的計算機技術。具體可以概括為以下三個方面：

（1）首先采集地里的空間信息之后將這些信息進行整理，并將其輸出，將這些信息轉化為有重要價值的信息數(shù)據(jù)庫。在進行地理信息系統(tǒng)的管理過程中要求具有較高的空間感和動態(tài)性。

（2）地理信息系統(tǒng)的研究對象是地理，使用科學合理的模型進行分析然后分析出決策，使其變?yōu)榫哂袃r值的信息系統(tǒng)。需要使用高新技術以及強效的預測和多重要素綜合而成。

（3）全程由計算機系統(tǒng)操作執(zhí)行來完成地理信息系統(tǒng)，利用計算機的計算和模擬功能進行地理數(shù)據(jù)的管理。也就是說通過計算機將地理信息簡化濃縮成一個具有邏輯性的小模型，但是要求涵蓋各方面的數(shù)據(jù)。

二、地理信息系統(tǒng)建設的內容

我國大地測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)的功能是用來儲存我國大地測量的數(shù)據(jù)，主要包括控制網(wǎng)和大地水準網(wǎng)的數(shù)據(jù)，并且可以向外界提高數(shù)據(jù)資料，并對測量成果進行有效的管理。

（1）測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要為市政工程建設、城市規(guī)劃以及其他部門提供準確、直觀的數(shù)據(jù)。

（2）海洋測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)。海洋測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)應涵蓋海洋重力測量情況、水深測量、海洋測量的控制網(wǎng)等多方面的數(shù)據(jù)，并且應包含海洋氣象信息、潮汐、洋流等信息。

（3）地理信息系統(tǒng)可以為測繪工作提供詳細的數(shù)據(jù)基礎，可以有效提高城市測繪工作的科學性和準確性。相對傳統(tǒng)的測繪工作有很大的進步。地理信息系統(tǒng)進行測繪時是利用計算機的快速的計算能力和邏輯能力提供多種選擇，并且可以有效提高工作效率，提高測量的精度。除此之外，計算機系統(tǒng)可以自動生成數(shù)據(jù)庫、報告和表格，并且可以及時進行數(shù)據(jù)的修正和刪補，確保測繪工作的順利展開。

（4）一般情況下城市規(guī)劃設計主要是為測繪人員提供資料，測繪工作極為復雜，測繪的目的不僅是為城市規(guī)劃，但實際工程中，城市規(guī)劃和測繪工作存在脫節(jié)，測繪人員的目標不清楚，測繪工作對城市規(guī)劃中的作用不顯著，配合不夠默契，地理信息系統(tǒng)的建立對于測繪工作的準確度和科學性奠定了堅實的基礎。數(shù)字化和信息化的發(fā)展為測繪工作有很大幫助，可以有效解決測繪工作中出現(xiàn)的問題，可以便于圖形的輸入、輸出，以及數(shù)據(jù)資源的貢獻。

三、地理信息系統(tǒng)設計與開發(fā)

（1）開發(fā)平臺和工具的選擇

為了保證地理信息系統(tǒng)的工作效率和成功率應慎重選擇合適的開發(fā)工具和開發(fā)平臺。計算機技術的高速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)的設計和開發(fā)奠定了堅實的基礎，目前國內外已經(jīng)有多種開發(fā)工具和平臺可供選擇。選擇時應保證平臺和工具具有良好的使用性能，并且保證常用功能的高效性，并要求具有漢字處理能力，并且能夠提供良好的聯(lián)機服務功能和優(yōu)質的用戶界面功能，并能實現(xiàn)二次開發(fā)，可以升級和擴充。

（2）數(shù)據(jù)庫的設計

為了有效提高地理信息系統(tǒng)的運行效率就應嚴格遵守最小單元化和最小數(shù)據(jù)冗余度原則來進行數(shù)據(jù)庫的設計和建立。數(shù)據(jù)庫設計的目的應該符合測繪產(chǎn)品的生產(chǎn)，能夠確保將大地測量數(shù)據(jù)、城市測繪數(shù)據(jù)、海洋數(shù)據(jù)等地理信息數(shù)據(jù)根據(jù)不同的屬性存放在不同的數(shù)據(jù)庫中，形成不同的數(shù)據(jù)信息表，并且要求按照統(tǒng)一的標準編碼，并且實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，便于地理信息系統(tǒng)的管理和維護，并且要保證數(shù)據(jù)資料的安全性和獨立性。

（3）人員配備和系統(tǒng)管理制度

地理信息系統(tǒng)開發(fā)設計過程中應建立一個科學完善的人員配備管理系統(tǒng)，確保地理信息系統(tǒng)可以得到高效的管理和有效的維護。配備的人員應該按照科學的管理方法形成一個全套的管理體制，進而提高工作效率。

四、工程測量的質量控制措施

目前，工程測量過程中的自量控制主要存在于兩方面：一方面是根據(jù)工程項目的管理要素進行分類；另一方面是根據(jù)工程測量的具體對象進行分類。根據(jù)以上兩種情況，工程測量又包括地形測繪工程中的質量控制、線路測量的質量控制以及施工過程中的施工放樣質量控制等。工程測量當中的質量管理則是由一些系統(tǒng)的、特定的做法組成的，主要包括質量目標、質量控制、質量監(jiān)管、質量措施以及質量的審核等方面，利用這一體系來保障工程測量的正常進行。下面介紹工程測量的質量控制措施：

（1）工程測量的質量控制點

工程測量的質量控制點，是整個工程項目得以順利施工的一個很重要的關鍵點，一般情況下，工程測量的質量控制點又可以具體的分為工程測量的數(shù)據(jù)控制、工程測量的人員控制以及在工程側量過程中的數(shù)據(jù)采集。一定要注意的是，在進行工程測量的時候所選用的機械設備，一定要有高度的精確性，能夠科學、合理的表現(xiàn)出工程測量的結果，而最主要的就是要確保工程測量的質量。另外，工程測量的工作人員應該有能夠通過審查的必要的資歷證明，而且豐富的工作經(jīng)驗，能夠保證工程測量工作的順利完成。在進行工程測量的時候，如果有反常數(shù)據(jù)出現(xiàn)，一定要對其進行重復測量，來保障所得工程測量數(shù)據(jù)的科學性、準確性和可信度。

（2）嚴格審查測量數(shù)據(jù)

每一個測量數(shù)據(jù)對工程都有著特別的作用，對工程項目的施工質量有很大的影響。所以，每一個經(jīng)過測量得到的數(shù)據(jù)一定要經(jīng)過嚴格的審查，一定要保證其屬性數(shù)據(jù)以及風格數(shù)據(jù)的質量達到了相關的標準，具有很高的準確性，只有這樣才能保證施工項目施工過程的安全以及工程的質量。

（3）正確使用和保管儀器設備

工程的測量工作離不開測量儀器，這些設備儀器就像是工作人員的雙手，失去了雙手的工作人員是不能順利的完成測量工作的。由于在大多的情況下，測量工作都是在室外進行的，而那些測量設備都是非常脆弱的，很容易受到外界的影響，所以在進行工程測量的過程中，工作人員除了要保證能夠正確的使用這些設備之外，還應該要做好所用設備儀器的保管工作。如果工作人員在使用的時候出現(xiàn)差錯，就很有可能出現(xiàn)錯誤的結果，或者是測量數(shù)據(jù)與真實數(shù)據(jù)存在很大的偏差，不能正確的使用設備，這對設備本身來說也是一種損害，如果出現(xiàn)這樣的情況就會嚴重的影響工作效率進而影響工作的質量。因此，工作人員除了要嚴格的按照設備的相關說明進行操作之外，還要做好這些設備的養(yǎng)護和檢修的工作。

（4）測量結果的驗收和監(jiān)理

在工程的測量結束之后，相關的施工監(jiān)理人員還要對測量的結果進行檢查，在檢查和審核合格之后，工作才能結束。一般情況下監(jiān)理要檢查的內容主要有：（1）是否具有詳細的技術指標；（2）是否擁有科學、合理的測繪技術參數(shù)；（3）是否獲得精準的測繪數(shù)據(jù)；（4）是否具有詳細的檢查記錄；（5）儀器精密度是否能夠滿足標準等。通過以上嚴格的檢查和審核，監(jiān)理人員可以及時的發(fā)現(xiàn)工程中的不足，并且做出補救。

結束語：地理信息系統(tǒng)和工程測量的復雜性和多學科的交叉，導致其建立過程極為復雜，應嚴格按照相關的原則有條不紊的建立。地理信息系統(tǒng)的建立對于許多行業(yè)、城市規(guī)劃、市政工程等的開展都有很大的幫助，因此應大力開展地理信息系統(tǒng)建設，使之形成一個高效、精準、科學規(guī)范的系統(tǒng)，為我國社會的可持續(xù)發(fā)展提供良好的環(huán)境。

參考文獻：

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關鍵字：測繪地理信息；國土資源管理

引言：測繪地理信息工作主要包括：測繪、地質、礦山、水利水電、建筑、鐵路和公路建設、土地管理、地理信息相關企事業(yè)的工程測量、地理信息應用與維護。國土資源管理是我國必須實行最嚴格的土地管理制度，它將是貫徹落實科學發(fā)展觀，保證經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的必然要求。

1.地理信息系統(tǒng)

1.1地理信息系統(tǒng)定義

地理信息系統(tǒng)是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務的計算機技術系統(tǒng)。以地理信息系統(tǒng)為平臺，將現(xiàn)代計算機軟硬件技術、電子技術、網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術等引入到測繪數(shù)據(jù)管理之中，對各種數(shù)據(jù)實施強有力的管理，包括輸入、存儲、分析、更新等操作，為決策提供準確、直觀的信息。

1.2系統(tǒng)建設的內容

整個管理系統(tǒng)可針對不同情況分成三個基礎類別：大地測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)、城市測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)、海洋測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)。各分系統(tǒng)之間又可相互支持、互相調用。大地測量數(shù)據(jù)系統(tǒng)主要存放國家大地測量的基礎數(shù)據(jù)，首先應包括國家大地水準網(wǎng)和控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)，滿足大地測量成果資料管理和對外提供數(shù)據(jù)的需要。城市測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)功能是為城市規(guī)劃、市政建設及其他相關部門提供直觀、準確的相關信息。所存儲數(shù)據(jù)應包括該城市的大比例尺地圖、地籍圖、遙感影像圖、人口綠化等專題圖，以進行疊加、統(tǒng)計等操作，以為空間決策提供支持。海洋測繪數(shù)據(jù)系統(tǒng)應包含海洋測量的控制網(wǎng)、水深測量、海洋重力測量情況等，同時要包括洋流、潮汐、海洋氣象等專題信息。這些信息經(jīng)過分析處理可以為導航、變化監(jiān)測等應用提供數(shù)據(jù)支持。

2.土地資源管理

2.1土地資源管理的含義

土地管理是國家為維護土地制度，調整土地關系，合理組織土地利用所采取的行政、經(jīng)濟、法律和技術的綜合措施。一般而言，國家把土地管理權授予政府及其土地行政主管部門。因此，土地管理也是政府及其土地行政主管部門依據(jù)法律和運用法定職權，對社會組織、單位和個人占有、使用、利用土地的過程或者行為所進行的組織和管理活動。

2.2我國土地資源管理現(xiàn)狀

我國土地資源較其它國家更為緊缺，人多地少問題突出。我國地大物博，幅員遼闊，總面積居世界第三，但是如果按人均面積來算我國不及世界人均面積的1/3。人均耕地量遠小于世界人均耕地。其次我國土地結構不平衡，農(nóng)地和建設用地矛盾突出。為了實工業(yè)化和城市化水平的提高要以犧牲農(nóng)用地，犧牲農(nóng)民的生存之本，以及更甚者犧牲國家的長治久安為前提，那么這樣的推進將沒有了其最初意義。另外我國土地管理制度不完善，管而不嚴問題突出。許多地方政府由于受經(jīng)濟發(fā)展指導的偏差，只注重有利的經(jīng)濟效益而忽視在此過程中造成危害。

2.3我國實行土地管理的客觀必要性

首先土地總量較大，人均耕地少且土地資源數(shù)量不清。我國的基本國情要求我們必須要保持18億畝耕地不減少。但是由于現(xiàn)代社會正處于經(jīng)濟發(fā)展的高峰期，因此建設用地與農(nóng)地的矛盾將愈加突出，致使耕地面積減少速度過快，土地質量與生態(tài)環(huán)境的退化，以致土地資源不堪重負，所以在此情況下查清我國土地資源數(shù)量，保持我國18億畝耕地紅線成為了土地管理工作重中之重。

其次水土資源不協(xié)調，土地資源質量不明。我國是土資源不協(xié)調，處于土地西多東少，而水資源為南多北少，此因我國西部地區(qū)有大量耕地卻因無水而土地質量低下，南方地區(qū)雖有較好耕地資源卻也有限。且近年來我國土地退化嚴重，糾其原因：一是受土地沙化影響，我國荒漠化土地面積為262萬平方公里，已占國土面積的27%。二是土壤鹽堿化影響：土土壤含鹽量太高，只是農(nóng)作物地產(chǎn)或不能生長。三是受人工影響：工業(yè)污染日趨嚴重，綠色人越來越少，因此只有查清土地資源的質量及其原因，才能進行相應的改良措施，從而更好的保持18億畝耕地紅線目標。還存在土地開發(fā)強度大，后備資源不足，土地權屬混亂。我國耕地資源后備約為2億畝，水土光熱條件比較好的卻不足40%。全國農(nóng)業(yè)耕地普遍處于低等和中等級別，因此很多耕地都不可用。而由于《土地管理法》頒布以前的相當長的一 段時間里， 土地資源的管理使用多由行政領導口頭批準， 行政隨意性較大， 且沒有辦理正式的用地手續(xù)或行政調撥手續(xù)過于簡單，用地管理資料不全， 導致土地權屬紊亂。不僅如此我國土地糾紛多且復雜。引起土地糾紛的原因主要有人口自然增減、征地補償、利益驅動、地界不清、權屬不明。在土地承包中，過去是按家庭人口數(shù)發(fā)包，并要求“30 年不變”， “生不增地、死不減地”的政策導致人地矛盾比較突出，甚者全家都無土地。在征地補償款的分配時，對參與分配的具體人群未作明確界定，導致各村社分配方案不一致而引發(fā)糾紛。隨著農(nóng)村城鎮(zhèn)化、工業(yè)化 迅速發(fā)展，新農(nóng)村建設步伐加快，土地征用增多，土地價值凸顯，農(nóng)民對 土地渴求的增強，成了土地糾紛增多的現(xiàn)實誘因。在第二輪土地承包合同中沒有平面圖或當時工作不細，登記承包地塊、面積與實際地塊、面積不符，造成部分農(nóng)民土地承包權屬不明，引發(fā)糾紛。此外盲目用地嚴重，城鎮(zhèn)村用地超標，土地浪費大，違法用地現(xiàn)象嚴重。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，大力開發(fā)招商成為了許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)家致富的法寶，其中一些地方不具備條件，不經(jīng)批準就進行大肆開發(fā)，盲目擺設攤點，對馬路進行擴建，擴建廣場與公園，開發(fā)工業(yè)園區(qū)的等，因而許多鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及開發(fā)區(qū)、工業(yè)園等像雨后春筍般飛快的出現(xiàn)在了大家的視野之中。其中有一些企業(yè)盲目圈地占地，建造花園式工廠，閑置倉庫、廠房等，而一些開發(fā)商也為了得到更高的經(jīng)濟利益，進行惡意圈地與隨意轉換土地用途。

2.4.關于土地管理的相關對策

保護耕地，要大力推行耕地占補平衡制度。非農(nóng)業(yè)建設占用農(nóng)地，占地者必須開墾同量同質的耕地或繳納耕地開墾費，本地不能開墾的實行異地開墾。同時實行基本農(nóng)田保護政策。劃定基本農(nóng)田保護區(qū)，對基本農(nóng)田實行特殊保護，完善和建立一系列保護政策。進一步完善我國國有土地有償期限使用制度。國有土地供給實行有償和劃撥兩種方式。劃撥方式有限定的條件。有償使用的土地根據(jù)不同的用途有不同的使用期限。有償使用的方式主要有出讓、租賃、出資作價入股。新增建設用地要繳納土地有償使用費。適時加強土地監(jiān)查制度，提高人民耕地保護意識。法律規(guī)定，縣級以上人民政府土地行政部門行使土地監(jiān)察權。對土地違法行為，依據(jù)有關法律法規(guī)進行刑事處罰、行政處罰、和行政處分。增強人民的土地法律意識，是人民依法行使土地權利。

3.總結

測繪地理信息應建立起基本統(tǒng)一、主體合法、職能落實、事權清晰的測繪地理信息行政管理體制。土地管理是一個復雜的系統(tǒng)工程，也是一個具有實際意義的工具，掌握好這門技術，嚴格按照土地管理法中要求的去做才可以更好的保護好我國18億畝耕地紅線，保持我國的國之根本不會動搖。

參考文獻

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【關鍵詞】海洋地質調查；地球物理探測技術；淺地層剖面測量

1 引言

淺地層剖面測量是一種依賴聲納技術對海底地質情況進行連續(xù)走航式測量的地球物理探測技術，與其他的淺海地質調查方法相比，具有操作簡單、成本低廉和直接高效的特點，因此其應用前景一直受到廣泛關注。

2 淺剖測量的一般步驟

2.1 選取淺地層剖面測量設備

20世紀60年代初期，淺地層剖面探測技術開始興起，其后廣泛應用于港口建設、航道疏浚、海底管道布設，以及海上石油平臺建設等方面。目前，隨著海洋工程的不斷增加和探測技術的不斷完善，淺地層剖面探測技術的使用范圍也呈現(xiàn)多元化擴散的趨勢。依據(jù)施工需求的分辨率要求和穿透深度需求，以及工作水深限制，選取適當?shù)钠拭鏈y量設備是完成淺地層剖面的重要前提。

2.2 選擇拖曳方式

目前淺剖測量設備安裝方式主要有固定安裝、側拖以及尾拖等三種安裝方式。與旁側聲納類似，淺地層剖面儀也容易受到噪聲、尾流以及船只擺動的影響，造成數(shù)據(jù)失真，因此尾拖是一種較為常用的方式。采用尾拖的方式，拖體入水深度變成測量時控制淺剖圖像質量和保證設備安全的一個主要外部參數(shù)，其取決于拖體（即淺剖換能器）自身重量、拖纜長度和船速三者的相互作用。趙鐵虎等人2002年的研究結果表明，在一般情況下，淺地層剖面測量時水深應大于10m，水深小于5m時，往往難以取得所需的測量精度，波束干擾現(xiàn)象變的非常明顯，使得分辨率下降，信噪比降低，嚴重影響剖面聲圖的質量。

2.3 測線布設

測線布設主要依據(jù)勘測區(qū)內地層走向和勘測工程實際需求兩個方面。區(qū)內地層的走向，特別是特殊地質體的走向，對測線的布設影響極大，淺地層剖面測量應基本覆蓋區(qū)內的各地質類型，因此在布設測線之前必須獲取區(qū)域環(huán)境的背景知識，詳細了解相關地質構造和地層資料，確定勘測去內的基本沉積物類型，并對其物理化學性質和聲學參數(shù)特性進行詳細記錄。

2.4 定位設備的連接及相互位置關系

準確的導航是精確成圖的必要條件。目前的淺剖測量一般采用固定測線測量，因此事先設置輸入設計的測線即待測區(qū)域的坐標參數(shù)和橫切點位尤其重要，便于在施測時加強對重點區(qū)域的海面瞭望和現(xiàn)場記錄。

2.5 數(shù)據(jù)記錄

數(shù)據(jù)記錄工作包括如下內容：①測線記錄，②班報記錄，③淺剖儀參數(shù)記錄，④模擬記錄，⑤拖體入水深度、水體深度及相關標注，⑥數(shù)字記錄。

2.6 數(shù)據(jù)處理與判讀

對數(shù)據(jù)記錄資料進行回放，經(jīng)過濾波及多次波抑制等處理后，識別記錄上的干擾波，去除假象，然后對數(shù)據(jù)記錄進行進行重新記錄，從而對勘測工程需要的特征目標物進行識別和判讀，特別是層系的劃分和地震相分析。

2.7 成果展示

淺剖測量的成果展示主要有以下幾種：（1）區(qū)域界面埋深圖和等厚度圖，可以詳細展示區(qū)域內各地質界面的深度分布，特別是地質異常體的分布，同時給出等厚度上的沉積物分布圖，便于計算出工程施工中不同地質體類型的土方量和施工地質難點（2）典型剖面分析圖，通過提取主要信息：時間，水深，定標線號，高程數(shù)據(jù)，以及與鉆孔點的垂向地層信息比對、移置，可以方便地給出垂向上地質剖面分布圖，該剖面在有效探測深度內具備較高的垂向分辨率，有利于聲圖的地層分層和異常體識別；（3）成果報告（工程評估報告）和分析研究報告，通過綜合各測線的探測結果，給出勘測區(qū)域內的地質成果報告。

3 淺地層剖面測量實例

3.1 港珠澳大橋橋下結構物掃海測量

廣州海事測繪中心于2009年承擔了港珠澳大橋橋軸線兩側各500m范圍內的水下結構物探測調查。為準確查明海底是否存在管道、沉船等海底異常體，本工程采用EdgeTech公司的3200XS型淺地層剖面儀來探測海底面以下的結構物。淺地層剖面儀的布線原則：沿中軸線，雙向橋面軸線各布設一條測線，然后在中軸線向兩側按15m間距各布設2條測線，掃測寬度共100m，布設7條測線；大橋隧道段進行加密掃測，掃測范圍兩側各加寬至150m，其中兩側50～150m之間按照25m間隔布線，掃測寬度300m，共布設15條測線。

3.2 海南洋浦港港池浚前掃海測量

廣州海事測繪中心于2009年利用3200XS型淺地層剖面儀對海南洋浦港某公司碼頭港池進行了掃海測量，在港池內以20m*20m縱橫布設測線，測量總里程總長100km。掃測部分成果如圖1。

圖1 典型淺地層剖面圖

4 討論

通過以上兩個實例可以看到，目前，淺地層剖面測量數(shù)據(jù)成果的展現(xiàn)形式仍然以平面展示圖例和工程報告為主，主要是埋深圖、剖面圖和工程報告，地球物理數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)依然是平面的，3D數(shù)據(jù)可視化技術在這些地球物理探測技術中仍然使用較少，因此，3D數(shù)據(jù)可視化技術將能夠更加全面的展現(xiàn)地球物理數(shù)據(jù)，必然是下一步地球物理探測技術中數(shù)據(jù)處理呈現(xiàn)所發(fā)展的重點。通過這些可視化技術將更加容易發(fā)現(xiàn)勘測區(qū)內的特殊地質構造?？傊?，淺地層剖面探測技術在淺海海洋工程地質調查方面有著不可替代的作用，前期的地球物理調查可以很好的發(fā)現(xiàn)勘測區(qū)內的潛在地質災害和特殊地質構造體，通過后期優(yōu)化的數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式，將能夠為施工設計和施工進程提供地質依據(jù)，保證海上安全施工的順利進行。

參考文獻：

[1]趙鐵虎，張志珣，許楓.淺水區(qū)淺地層剖面測量典型問題分析[J].物探化探計算技術，2002（3）.

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【關鍵詞】多波束；測深系統(tǒng)；水下工程；監(jiān)測；

中圖分類號：{P756} 文獻標識碼：A 文章編號：

一．前言

多波束測深系統(tǒng)，在國內河道測量中使用比較頻的一種測深方法與技術，通過對測深系統(tǒng)的儀器的分析與比較，對最先進的儀器之一的測深儀器的測深方法進行研究，力求發(fā)揮其最大功用。

二．概述

多波束測深系統(tǒng)主要由主系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)組成。以目前較有代表性的挪威KonsbergSimrad公司生產(chǎn)的EM950多波束系統(tǒng)，SeaBat8101系統(tǒng)，還有英國GeoSwath Plus多波束條帶測深系統(tǒng)。其主系統(tǒng)主要包括:發(fā)射接收陣、收發(fā)單元、海底檢測單元和操作控制單元四個部分。輔助系統(tǒng)主要包括:定位系統(tǒng)、聲速剖面測量系統(tǒng)、電羅經(jīng)和船姿傳感器。

以GeoSwath Plus多波束條帶測深系統(tǒng)為例，對多波束測深系統(tǒng)做簡要敘述，英國GeoSwath Plus多波束條帶測深系統(tǒng)是一種多傳感器的復雜組合測量系統(tǒng)，主要由換能器、DSP數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、高精度的運動傳感器、GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)、聲速剖面儀及數(shù)據(jù)處理軟件構成，見圖1。GeoSwath多波束由2組換能器組成，呈“V”字型，每組換能器與豎直方向交30°角。每組由4個換能器單元組成，其中一個用來發(fā)射和接收，另外3個只用來接收，單邊換能器的波束開角為120°。GeoSwath多波束條帶測深系統(tǒng)(250 kHz) ，其深度量程可達200m，最大覆蓋可達12倍水深，分辨率為6 mm，每次掃描的取樣數(shù)在20 m水深時，可達2 500個，在100 m水深時，可達12 500個，精度符合國際海道測量組織( IHO) S - 44精度標準。

Knudsen 320M雙頻測深系統(tǒng)屬于高精度單波束測深技術的一種,適用于水文、勘察、航道及港口工程等行業(yè)的專業(yè)測量和水深數(shù)據(jù)記錄。能與計算機和GPS定位系統(tǒng)等外設進行數(shù)據(jù)傳輸。Knudsen 320M雙頻測深系統(tǒng)的主要指標如下:測深范圍0. 3～300m;測深精度±1 cm (0 - 99. 99 m) , ±10 cm (100～999. 9 m) ;包括高頻和低頻兩個換能器,分別為28～200 kHz,可以單雙頻交替使用。Knudsen 320M雙頻測深系統(tǒng)為水下地形線性測量儀器,在兩條測線之間存在一定的盲區(qū),為了使盲區(qū)的區(qū)域降低,只能采取加密測線的方法,但是這樣會成倍增加工作量。

多波束測深系統(tǒng)能夠對水下地形進行全覆蓋測量，具有同步測深點多、測量快捷、全覆蓋等特點，能完成常規(guī)方法難以勝任的測量任務，尤其適用于大比例尺的測繪和特殊要求的水道地形測量等。由于多波束系統(tǒng)具有實時監(jiān)測功能，可以現(xiàn)場監(jiān)視水下地物地貌的細微變化，因而在堤防安全、潰口、崩岸監(jiān)測、拋石護岸監(jiān)測、水下工程施工監(jiān)測、港口及疏浚工程監(jiān)測、水下物體摸探及打撈等方面具有其它方法不可替代的作用。

三．多波束測深系統(tǒng)特點：

多波束測深系統(tǒng)安裝好后及工作中每隔一定時間要對電羅經(jīng)的舷向測量偏差(Headingoffset)，船姿感器的橫搖偏差(Rollbias)和縱搖偏差(nitchbias)及時間延遲(timedday)作校準試驗。電羅經(jīng)的校準一般將船固定在碼頭，用GPS或經(jīng)緯儀等設備直接測量船舷向，以獲得偏差值。橫搖校準試驗一般選擇一平坦海域測量一對或幾對方向相反的重合測線;縱搖校準試驗一般選擇一水下斜坡以相同船速測量一對以上相反方向的重合測線;時間延遲校準試驗也選擇一水下斜坡，但以相同方向、不同船速測量一對以上重合測線。多波束測深系統(tǒng)一般都有專門用于上述校準試驗數(shù)據(jù)處理的模塊，并以直觀的圖示方式處理、獲取校準試驗結果。

多波束系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和后處理一般以工作站為平臺。采集的數(shù)據(jù)文件主要包括兩方面內容：測深數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)，多數(shù)多波束系統(tǒng)還包括聲納方面的信息。數(shù)據(jù)后處理一般包括數(shù)據(jù)預處理和成圖兩部分。其中數(shù)據(jù)預處理主要包括定位處理、深度處理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計清除。成圖后處理主要是指對預處理后的數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化，生成數(shù)字地形模型，形成水深圖的過程。

多波束測深系統(tǒng)可以水深的2一10倍的條幅方式對水下地形進行全筱蓋測量，不但可以精確反映水下地形，其聲納功能還可清晰反映水下微細貌和障礙物情況，可產(chǎn)生并輸出二維、三維水深圖、海底影像圖、聲納圖等。根據(jù)反射特征，配合相應軟件，還可對海底底質類型進行分類。因此，多波束測深系統(tǒng)可廣泛應用于港口、碼頭、航道、路由等水下地形地貌、障礙物的調查。

護岸范圍內岸坡總體上微淤,鉸鏈沉排工程護岸效果良好,工程整體運行穩(wěn)定。鉸鏈沉排工程對水流阻力小,對近底水流結構影響小,局部淤積屬于微調。鉸鏈排排體下的土工編織布墊層能阻止岸坡泥沙被淘刷,排體穩(wěn)定,搭接良好,整體護岸效果好。

四．多波束系統(tǒng)的組成及功能

一套完整的多波束測深系統(tǒng)，還包括定位測量系統(tǒng)、船舶姿態(tài)測量系統(tǒng)、船艏向測量系統(tǒng)、聲學剖面和水位測量系統(tǒng)等。

多波束測深系統(tǒng)不僅在海洋測繪中得到廣泛應用,而且在江河湖泊水下測繪中的作用也日益廣泛。它不僅實現(xiàn)了測深數(shù)據(jù)自動化和在外業(yè)準實時繪制測區(qū)水下彩色等深圖,而且還可利用多波束聲信號進行側掃成像,提供直觀的測時水下形態(tài)如水中探自然流魚雷、探死者、探中華鱘、探沉船、大壩水下探傷、近壩水下探坑、檢測輪船吃水深等。

五．多波束測深系統(tǒng)常見問題及解決措施

多波束測深系統(tǒng)目前應用于某海洋勘測專項中。聲速剖面(SVP)的精度和有效性是影響多波束測深精度的主要因素之一，也是現(xiàn)場測量時一項極重要也是容易忽視的質量監(jiān)控內容，特別在水文環(huán)境復雜多變的測區(qū)。這是由于水體是非均質流體，往往成層狀，各層的溫度、鹽度、壓力各不相同，而聲波在水體中的傳播速度是溫度、鹽度、壓力的函數(shù)，因此，在各層中聲速具有很大的差異。多波束系統(tǒng)除了中央波束垂直人射外，其余波束均以一定的角度人射，且越往外側，角度越大。這樣由于不同水層中聲速的差異，導致了聲波傳播路徑的彎曲，彎曲的程度直接受聲速剖面的制約。聲速剖面的有效性可通過采集系統(tǒng)的實時橫向水深剖面監(jiān)測，如果在水下地形平坦時實時水深剖面出現(xiàn)連續(xù)的對稱下彎或上拱，且邊緣與中央水深差值超過IH誤差標準時說明聲速剖面已失效，就及時進行聲速剖面的測量。因此，為提高測量精度，加大SVP采樣站位密度是必不可少的，不能因為麻煩而減少SVP密度。此外，提高精度的措施還包括：對長測線分段測量，對大測區(qū)分塊測量;相鄰測線條幅至少保證10%的重迭，當邊緣波束接收質量和精度下降時，適當加大重迭率;檢查線必不可少，并且最好能與各主測線相交;后處理時舍棄部分質量差的邊緣波束，網(wǎng)格化時適當降低邊緣數(shù)據(jù)權值。

雙頻測深儀在水下地形起伏較大的區(qū)域自符性較差，其原因有：雙頻測深系統(tǒng)在測量時沒有進行姿態(tài)補償。在測量時,船隨著水流搖晃,此時所測的水深不是換能器垂直向下的深度,而是一個傾斜的長度。在地形起伏較大的區(qū)域,更容易造成偏差。再者是由于雙頻測深系統(tǒng)換能器的波束角大于多波束的波束角,在水底的波束“腳印”較大,只獲取一個簡單的深度值,會加大測量誤差。

與傳統(tǒng)的測量方法相比,多波束測深系統(tǒng)具有高分辨率、高精度、全覆蓋的特點,且精確、高效、快捷、實時直觀的優(yōu)勢十分顯著,能大大提高工作效率,為該技術在水下工程進一步開展工作,積累了工作經(jīng)驗,為其他水下工程的測量和運行狀況監(jiān)測提供參考。建議在其他水下工程和應用中進一步推廣使用。

六．結束語

本文經(jīng)過對多波束測深系統(tǒng)的分析與研究，旨在能為多波束測深系統(tǒng)在水下工程中的應用拓展，能提供部分科學的依據(jù)。

參考文獻：

[1] 任永濤《影響多波束測深精度因素及提高方法研究》科技創(chuàng)新導報. 2009(09)

篇8

關鍵詞：市政工程； 測繪； 質量

隨著我國社會與經(jīng)濟的快速發(fā)展，市政工程建設如火如荼，對測繪工程的需求量也日益加大。目前，很多大中型測繪工程投入了數(shù)百萬甚至千萬元的資金，這樣大型的項目，在市場經(jīng)濟條件及科學技術發(fā)展的情況下，無論是其技術的復雜性，還是建設周期與組織管理的難度都比較大，如果仍然按照傳統(tǒng)的測繪質量管理方法，必然對市政工程產(chǎn)生影響，難以保障項目達到質量要求并順利完成。因此，提高市政工程測繪工程的質量管理手段已勢在必行。

市政工程的測繪工程質量管理意義

市政工程的測繪工程質量管理既關系到建設的質量和安全，也為我國經(jīng)濟社會的順利發(fā)展提供科學決策，并對推進我國信息化建設進程具有十分重要的意義。測繪工程質量的提高是我國信息化建設戰(zhàn)略的基本保證，也是提高測繪工程單位管理與決策控制能力的重要手段，更是實現(xiàn)市政工程測繪工程全面協(xié)調發(fā)展的重要要求。另外，有關測繪工程的質量管理是測繪單位實現(xiàn)統(tǒng)一控制、統(tǒng)一監(jiān)督、統(tǒng)一管理的重要內容，對推進市政工程的發(fā)展發(fā)揮重要作用。因此，可以認為測繪工程的質量管理是《測繪法》賦予市政工程測繪工程的重要職責，也是測繪行業(yè)依法實行測繪控制與管理的基本標準，同時提高測繪工程的管理能力、監(jiān)督能力以及服務能力和控制能力。

因此，市政工程測繪工程的各部門應積極落實質量管理手段，以此加強測繪的監(jiān)督、控制與管理，逐步完善質量管理體系，強調工程質量，加大監(jiān)督檢查力度，推進工作手段的創(chuàng)新，提高測繪工程隊伍建設，以不斷完善市政工程測繪工程的整體質量水平。

提高市政工程測繪工程質量管理的有效手段

2.1樹立全員質量意識

在市政工程中，最高管理者具有決策的關鍵作用，因此若想提高市政工程測繪工程的質量水平，應提高領導的帶頭作用。質量管理應遵循“以人為本”，樹立全員質量意識，確保測繪工程質量的提高。因此，需加強市政工程領導及質量管理員的理論學習和業(yè)務培訓，鼓勵測繪人員多加入各種培訓班，或者以座談會、專家授課等形式，確保定期不定期培訓的開展，并在職工中開展質量意識的繼續(xù)教育，提高指導作用，再加上各種經(jīng)驗總結會、學習交流會、質量評比會等，加強職工的愛崗敬業(yè)精神，提高質量意識，確保各項質量管理手段的順利開展。

2.2加大人力與經(jīng)費的投入

由于市政工程的測繪工程具有一定公益性，難以由市場機制自發(fā)調節(jié)。但是市政工程測繪工程的價格與價值相背離。雖然國家每年投入的市政工程經(jīng)費都有所提高，但是其增加幅度仍難以滿足生產(chǎn)成本增長需要。根據(jù)當前的投入水平來看，市政工程測繪工程的投入水平已有所下降，而且我國目前只有為數(shù)不多的測繪單位具備先進測繪技術水平。

因此，若想提高市政工程測繪工程質量，必須加大人力與經(jīng)費的投入，促進測繪單位有能力配備高技術人員并更新設備、實現(xiàn)技術改造，提高測繪科技水平和生產(chǎn)能力，提高測繪成果的準確度。合理加大人力與經(jīng)費投入，主要從以下三方面著手：一是更新國家基礎地理信息，并列入國家與省級的年度經(jīng)濟計劃，在經(jīng)費計劃中列有專項，合理安排經(jīng)費額度，再經(jīng)過測繪主管部門的監(jiān)督實施；二是以分級管理落實測繪工作，改變多年來我國市政工程多由國家測繪局承包的狀況；三是充分利用多種技術方法，以多渠道籌集資金，并建立測繪成果的有償使用制度，完善經(jīng)費補償機制。

2.3建立健全質量管理體系

建立健全質量管理體系，是提高市政工程測繪工程質量管理的關鍵。測繪工程的質量控制是對測繪行業(yè)的管理控制，但是測繪人員分布在我國各經(jīng)濟建設部門，各自差別較大。但是，從測繪行業(yè)的特征來看，他們最終都是為了經(jīng)濟建設提供測繪信息與服務。為了確保市政工程測繪工程的質量管理順利推進，必須完善相應的質量管理體系，如監(jiān)督機制、激勵機制、制約機制及檢查機制等。通過將測繪工程綜合質量管理與體系控制的結合，達到預期工程質量目標。另外，還應完善測繪行業(yè)與市場質量管理的控制資格審查認證與年檢工作，建立測繪工程的質量定檢、統(tǒng)檢及抽查等制度，并將考評與統(tǒng)檢、抽查的結果相結合，作為測繪工程單位年檢的重要依據(jù)。

通過制定測繪工程行業(yè)的質量管理制度，填報統(tǒng)計表，可及時了解動態(tài)信息，全面推進資格認證管理，實現(xiàn)測繪的科學性、準確性。通過對市政工程測繪工程的質量管理，加強對測繪工程的抽查力度與質量控制，不斷完善抽查的程序和方法，并擴大測繪工程檢查的范圍，統(tǒng)一標準、嚴格要求，并定期向社會公布抽查結果，自覺接受社會監(jiān)督，實現(xiàn)測繪工程的公平化、透明化。

2.4加強測繪文件的審查

文件是提高市政工程測繪工程質量管理的重要保障，通過編制質量管理文件，并積極落實，可對測繪工程中存在的問題及時改進。識別測繪工程質量管理體系所遵循的過程，并確定這些過程的順序與作用，加強過程控制的有效準則與方法，以獲得必要資源和信息，支持測繪過程的有效動作，強調這些過程的測量、監(jiān)控及分析，通過必要措施，實現(xiàn)策劃結果并持續(xù)改進。測繪工程質量管理體系的所需過程包括資源、管理、產(chǎn)品實現(xiàn)與測量。產(chǎn)品的實現(xiàn)過程與支持過程應包括管理職責、質量管理體系、產(chǎn)品實現(xiàn)、資源管理、測量分析與改進等內容。在文件之前，應獲得相關部門批準，確保文件的適宜性。在文件記錄中，應控制記錄的檢索、標識、保護、貯存、保存期限及處置方式，同時確保文件按照職責分配制定。

另外，對于市政工程測量工程的要求也應形成文件，其中包括測量程序、測量儀器的規(guī)范、操作規(guī)程、驗證報告、確認報告、測量不確定值的估算、允許的誤差極限等。

2.5減少人為因素造成的質量問題

市政工程測繪工程具有自身特點與生產(chǎn)規(guī)律，其本質是向市政工程項目提供準確的地理信息，可滿足社會發(fā)展與國家經(jīng)濟建設的需要。由于測繪工程提供的是空間位置和疊加在其基礎之上的地理信息，因此測繪工程包括屬性精度、位置精度等，其控制過程與檢驗過程比較復雜，需要邏輯一致且保持完備性。

影響測繪工程質量的原因有很多，其中人為因素是最根本的。在每一項市政工程測繪工程中，職工是生產(chǎn)的主力，只有他們不斷加強培訓、提高水平，才能真正提高工程質量。但是目前，測繪工程普遍存在混亂局面，有些測繪工程的負責人利用大部分工作時間找市場、談業(yè)務，或者忙于應付各種會議、接受各種名義的檢查，因此忽略了對測繪人員素質的提高，沒有認識到測繪人員專業(yè)素質與職業(yè)道德素質的重要性與緊迫性。因此，測繪人員的培訓力度不足，其業(yè)務素質與質量水平普遍偏低。因此，測繪工程管理者必須轉變觀念，加強對測繪人員的技術培訓，調動員工的積極因素，為提高市政工程測繪工程質量提供基本保障。

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篇9

關鍵詞：攝影測量；遙感技術；應用意義

一、引言

科學技術水平的不斷發(fā)展推動了我國各項工作的發(fā)展水平和進度。以攝影測量工作為例，其發(fā)展越來越迅速，在當今先進的科學技術平臺下，形成了豐富的測量工作標準。攝影測量工作內容包括定位以及遙感等。實際攝影測量工作中，大多需要我們對現(xiàn)場的實際狀況進行測量，通過遙感技術測量出準確的信息，從而保證實際工程實施的質量和最終效果。這表明遙感技術在攝影測量工作中承擔著不可替代的重要責任，對整個工程施工具有重要意義。

二、遙感技術與攝影測量

任何一個工程的實施都需要進行施工測量，通過施工得到的數(shù)據(jù)信息進行數(shù)據(jù)分析以及勘察。在以往的工程測量中，通常使用繪制圖形、室外勘察和計算結合的方式等來進行收集信息，通過記錄各種實地勘察數(shù)據(jù)進行分析，在這樣一種傳統(tǒng)的工程測量工作中，需要消耗大量的人力物力以及財力，而且還容易發(fā)生各種狀況，人為的測量使得數(shù)據(jù)信息不夠準確。為了改善這種傳統(tǒng)的工程測量方法，提高施工測量數(shù)據(jù)的準確性，先進的科學技術下衍生出攝影測量方法以及遙感技術。遙感技術以及攝影測量方法不需要實際接觸被測物體，能通過物體呈現(xiàn)的視覺狀態(tài)完成測量，并將數(shù)據(jù)信息傳遞到對應的傳感器上。相關人員對這些數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計，從而完成對實物的測量。這種先進的遙感技術和攝影測量的出現(xiàn)，對我國工程測量業(yè)的發(fā)展有重要意義。1.遙感技術遙感技術是依靠電磁感應波完成的事物勘測，它的工作原理是通過對感應器所呈現(xiàn)出的輻射以及反輻射信號的收集、處理等工作，實現(xiàn)對每個實際物體的識別管理。這一技術的應用需要具備極高的品質速度測繪標準，因此其應用需要綜合考慮工程的實際狀況，其應用過程需要依靠衛(wèi)星和遙感圖的相互配合。從宏觀角度來說，使用衛(wèi)星系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對物體的定位，依靠傳遞出的數(shù)據(jù)信息進行遙感圖像的繪制。從繪制的圖像上，我們可以分析出工程實施所需要的數(shù)據(jù)信息。由于衛(wèi)星種類豐富多樣，遙感技術的使用要根據(jù)實際工程的特點進行分析。遙感技術的使用，使工程測量數(shù)據(jù)信息更加準確，因此有著極高的使用價值，這一技術的使用改善了傳統(tǒng)測量的實地勘察這一缺點，降低了工作時間，提高了工作效率，符合當今社會所提倡的可持續(xù)健康發(fā)展。目前遙感技術在我國有著極其廣泛的應用，其應用領域涉及測繪、氣象檢測、國防、能源等方面，在攝影測量工作方面有很高的應用價值。2.攝影測量攝影測量的出現(xiàn)和當今科學技術水平的發(fā)展密不可分。從廣義上來說，它是一門研究通過影像獲取信息、分析信息以及得出成果的信息類學科，主要應用于數(shù)字地面模型的構建、各種地形圖的測繪等。按照攝影機放置位置的不同，它可以分為地面攝影測量、航空攝影測量以及航天攝影測量等。人們使用攝影技術實現(xiàn)影像圖的構建和繪制，進行相應的測量，確定各種數(shù)據(jù)信息要素，從而完成工程測量工作。攝影測量通過攝影機以及膠片的組合實現(xiàn)對被測物體的外觀、空間位置等的測量。

三、遙感在攝影測量中的重要價值

遙感技術在攝影測量技術中的主要作用包括：呈現(xiàn)物體三維特性以及投影關系，從圖像中自動獲取圖像目標。攝影測量技術從發(fā)展到現(xiàn)在，有著明顯的高準確性特點。目前我國的攝影測量技術不僅能實現(xiàn)傳統(tǒng)測量技術獲得的信息，還能掌握實物空間位置信息等，這是攝影測量獨有的優(yōu)勢，但是這一技術的要求也比較高。比如，需要讓飛行器沿特定航線飛行完成照片的拍攝等，這是攝影測量技術的局限。遙感技術可以使用電磁波感應獲取實物信息，它的波譜范圍和攝影測量技術的范圍相比要廣泛很多。遙感技術自身有著明顯的特點，如說它的視野范圍十分廣闊，可以實現(xiàn)各種地域條件的探測。它的波譜范圍廣，相較于攝影測量技術來說范圍十分廣。它有明顯的經(jīng)濟性，能減少人力物力以及財力的浪費。遙感技術在攝影測量中的應用能很大程度上打破了攝影測量的局限性，可以實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的大量呈現(xiàn)，改變攝影測量從以往大比例尺寸改為小比例的圖像繪制模式，實現(xiàn)了直接繪制小比例的地形圖。

四、總結

隨著科學技術水平的提高，攝影測量技術在不斷實現(xiàn)創(chuàng)新，遙感技術在這一領用的應用開辟了一個新的發(fā)展領域，為廣大人民提供了新的認知地球的視角，人類能夠從多種方向角度認識地球。總的說來，我們仍然要不斷發(fā)展技術，豐富遙感技術的形式，將其充分應用于攝影測量中，從而推動我國工程測量事業(yè)的發(fā)展進步。

參考文獻：

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[3]劉會，安劉毅.攝影測量與遙感網(wǎng)格生產(chǎn)管理系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].海洋測繪，2014

篇10

為了消除定位過程中誤差帶來的影響，介紹了高精度GPS差分定位技術的基本原理、定位精度、系統(tǒng)類型和處理方式，在此基礎上分別對位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分和載波相位差分四種不同高精度GPS差分定位技術的原理和算法進行了詳細介紹，并進一步總結分析其優(yōu)缺點，提出了今后將不同高精度GPS差分定位技術融入手機定位的研究方向。

【關鍵詞】

高精度GPS差分定位技術 位置差分 偽距差分 相位平滑偽距差分 載波相位差分

1 引言

全球定位系統(tǒng)GPS是由美國國防部設計、建設、控制和維護的，第一顆GPS衛(wèi)星發(fā)射于1978年，到20世紀90年代中期整個系統(tǒng)全部運轉[1]，成為覆蓋海陸空三維立體空間的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。隨著衛(wèi)星導航與定位技術的日益發(fā)展，衛(wèi)星導航應用領域從傳統(tǒng)測量和軍工相關應用擴展到許多嶄新的行業(yè)，包括通信、電力、城市地下管道、交通、公安、LBS等。盡管GPS定位簡單，能快速實現(xiàn)實時定位，但是由于GPS衛(wèi)星定位過程中，受到衛(wèi)星星歷誤差、鐘差、SA誤差、對流層誤差等諸多因素的影響，GPS定位存在一定的誤差，難易滿足高精度定位的需求，限制了其應用的廣度和深度。

為了消除定位過程中誤差帶來的影響，在GPS定位中引入高精度GPS差分定位技術。利用差分定位技術，中國海事局在渤海、黃海、東海和南海四大海域建立了搭載GPS參考站的播發(fā)臺，構建中國沿海RBN-DGPS系統(tǒng)，獲得不低于5m的在航定位精度[2]，于2002年正式向用戶提供服務。目前，差分定位技術在海洋導航、房產(chǎn)測量、車輛管理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個領域都有具體的應用[3]。

本文從原理和算法兩方面，對位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分和載波相位差分四種高精度GPS差分定位技術進行了分析和研究。最后，通過對四種高精度GPS差分定位技術優(yōu)缺點的對比研究，提出了今后將不同高精度GPS差分定位技術融入手機定位的研究方向。

2 高精度GPS差分定位技術概述

高精度GPS差分定位技術（DGPS）是指安置在某一固定地點不變的接收機和安置在移動物體上的另一臺接收機同時連續(xù)觀測相同的GPS衛(wèi)星，根據(jù)參考點的已知坐標，計算出參考點坐標的改正數(shù)，并通過數(shù)據(jù)鏈發(fā)送給移動用戶，以改進移動載體的定位精度。高精度GPS差分定位技術原理如圖1所示：

圖1 高精度GPS差分定位技術原理圖

GPS定位的前提是接收到4顆及4顆以上的可視衛(wèi)星信號，由于定位環(huán)境復雜多變，定位時存在誤差的可能性極高。通過對誤差產(chǎn)生原因及影響進行分析，可將定位誤差分為三類：一是接收機的共有誤差，例如星歷誤差、衛(wèi)星鐘誤差、電離層誤差等；二是GPS信號的傳播延遲誤差；三是接收機固有誤差，例如接收機噪聲、多路徑效應等[4]。具體的誤差估計如表1所示。利用GPS差分技術，第一類誤差可以完全糾正，特別是星歷誤差和衛(wèi)星鐘誤差；第二類誤差可通過校正模型糾正大部分；第三類誤差則難以糾正。另外，美國政府于1990年實施了SA政策，通過對衛(wèi)星鐘實施抖動（δ過程）和對星歷進行處理（ε過程）來阻止他國獲得高精度的定位導航結果[5]。由于GPS差分定位技術的出現(xiàn)，使實時定位精度從100m降至15m，破壞了SA政策的軍事效力，美國政府于2000年就關閉了SA。

表1 GPS定位和高精度GPS差分定位的誤差估計[6]

定位誤差 GPS DGPS

衛(wèi)星星歷誤差/m 100.00 0.00

衛(wèi)星鐘誤差/m 5.00 0.00

電離層/對流層延遲誤差/m 6.41/0.40 0.15

接收機噪聲/量化誤差/m 2.44 0.61

接收機通道誤差/m 0.61 0.61

多路徑效應/m 3.05 3.05

UERE（rms）/m 100.40 3.97

水平位置誤差（HDOP=1.5）/m 150.60 5.95

垂直位置誤差（VDOP=2.5）/m 251.00 9.91

從移動站接收到改正數(shù)數(shù)量的角度進行分類，高精度GPS差分定位技術主要有：單站差分GPS、局域差分GPS和廣域差分GPS。單站差分GPS僅僅從一個參考站獲取差分改正數(shù)，隨著移動站與參考站之間距離的增大，差分改正數(shù)的精度迅速下降。局域差分GPS利用多個參考站提供的差分信息進行平差計算，參考站需要保持一定的密度和均勻度，移動站與參考站之間的間隔一般在150km以內，可以獲取精度較高的差分改正數(shù)。廣域差分GPS區(qū)分GPS觀測量的各種誤差源，分別計算不同誤差源的改正數(shù)，降低了移動站與參考站距離的強依賴性，提高了實時差分定位的精度。

高精度GPS差分定位技術根據(jù)數(shù)據(jù)處理方式不同，可分為實時處理和測后處理。GPS差分實時處理要求參考站和移動站之間建立數(shù)據(jù)實時傳輸系統(tǒng)，以便將參考站的修正值及時傳輸?shù)揭苿诱?。GPS差分測后處理是測量后統(tǒng)一進行數(shù)據(jù)處理，不需要實時的數(shù)據(jù)傳輸，事后可對數(shù)據(jù)進行詳細分析，易于發(fā)現(xiàn)誤差。

3 高精度GPS差分定位技術比較

根據(jù)發(fā)送的信息內容不同，高精度GPS差分定位技術包括位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分和載波相位差分。四種差分定位技術的工作原理相似，移動站通過接收來自參考站的改正數(shù)，對自身的定位結果進行糾正，從而提高了定位的精度。四種技術的差異在于，移動站接收的改正數(shù)在內容、格式、長度上不一致，導致其差分方式的技術難度、定位精度和作用范圍也各不相同。

3.1 位置差分

（1）位置差分原理（見圖2）

位置差分是最常見的GPS差分定位技術，主要原理是參考站上的GPS接收機連續(xù)接收4顆或4顆以上的可視衛(wèi)星信號并解調，解算出參考站的測量坐標。因為定位時會受到衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘、對流層等的誤差影響，解算的測量坐標與參考站真實坐標之間的存在差值（即改正數(shù)），移動站接收到參考站通過數(shù)據(jù)鏈路發(fā)送的改正數(shù)后對其自身坐標進行糾正，實現(xiàn)位置差分。

圖2 位置差分原理圖

（2）位置差分算法

假設參考站測量坐標為，參考站真實坐標為（x0，y0，z0），參考站測量坐標與真實坐標的改正數(shù)為（?x，?y，?z），即：

移動站接收到參考站發(fā)送的改正數(shù)后，利用自身定位坐標進行改正，即：

式中，為移動站自身定位坐標，（xu，yu，zu）為改正后的移動站坐標。

3.2 偽距差分

（1）偽距差分原理（見圖3）

偽距差分是應用成熟度最高的GPS差分定位技術之一，參考站上的GPS接收機測得與所有可視衛(wèi)星的測量距離，同參考站真實坐標與各衛(wèi)星的真實距離進行比較，通過濾波器求出測量距離和真實距離之間的偏差（即偽距改正數(shù)），然后參考站將偽距改正數(shù)發(fā)送給移動站，移動站利用偽距改正數(shù)糾正自身測量的偽距，最后，移動站通過糾正后的偽距解算出誤差較小的坐標值。

圖3 偽距差分原理圖

（2）偽距差分算法

參考站的GPS接收機解調出星歷文件并計算出可視衛(wèi)星的坐標（xi，yi，zi），利用參考站真實坐標（x0，y0，z0），求出可視衛(wèi)星到參考站的真實距離Ri：

（3）

參考站GPS接收機測得與所有可視衛(wèi)星的偽距ρi包含各種誤差，與真實距離存在偏差，即偽距改正數(shù)和偽距變化率：

（4）

參考站將和發(fā)送給移動站，移動站在測得的偽距基礎上加上偽距改正數(shù)，利用改正后的偽距ρ解算移動站自身坐標，改正后的偽距為：

（5）

3.3 相位平滑偽距差分

（1）相位平滑偽距差分原理（見圖4）

偽距差分本質是對參考站與移動站之間的觀測偽距值進行求差，盡管無法避免偽距值的隨機誤差，但大大降低了兩偽距值的共同系統(tǒng)誤差。另外，載波相位測量的精度較測距碼測量的精度高2個數(shù)量級，但是載波相位整周數(shù)無法直接獲取。相位平滑偽距差分在兩測站求差的基礎上，在兩歷元間再次求差，利用歷元間的相位差觀測值對偽距進行修正，消除了整周未知數(shù)，從而提高了定位精度。

（2）相位平滑偽距差分算法

假設利用偽距差分糾正后的偽距值有如下關系：

（N+φ）λ=ρ （6）

其中，N為整周數(shù)，φ為觀測的相位小數(shù)，λ為載波波長，ρ為改正后的偽距。

在連續(xù)觀測過程中，N是常數(shù)，參考站的接收機對相位φ進行計數(shù)，設接收機連續(xù)跟蹤衛(wèi)星j個歷元，則有：

由上式可以求得近似的整周數(shù)λN：

（8）

由式（6）和（8）可得到相位平滑偽距后的偽距為：

（9）

在實際應用中，采用濾波形式實現(xiàn)差分動態(tài)快速定位，即：

3.4 載波相位差分

（1）載波相位差分原理（見圖5）

載波相位差分技術又稱為RTK技術，參考站上的接收機連續(xù)觀測衛(wèi)星，移動站接收自身衛(wèi)星載波的同時，又接收來自參考站的載波觀測量和參考站坐標，實時地處理數(shù)據(jù)，解算自身的坐標結果。實現(xiàn)載波相位差分有兩種：改正法和求差法。改正法與偽距差分相似，通過載波相位改正數(shù)進行改正實現(xiàn)定位；求差法是利用參考站和移動站上載波相位觀測值求差實現(xiàn)定位，具有單差、雙差、三差求解模型。

（2）載波相位差分算法

參考站接收機連續(xù)觀測第j顆衛(wèi)星，求得偽距觀測值和偽距改正數(shù)分別為和：

（11）

式中，為參考站到第j顆衛(wèi)星的真實距離。

用參考站接收機的偽距改正數(shù)對移動站的偽距進行改正：

（12）

式中，為移動站的偽距觀測值，為移動站到第j顆衛(wèi)星的真實距離，（Xu，Yu，Zu）為移動站坐標，（Xj，Yj，Zj）為第j顆衛(wèi)星的坐標，?dρ為同一觀測歷元的各項殘差。

對于載波相位觀測量：

（13）

式中，為起始相位模糊度，（t1-t2）為從起始歷元至觀測歷元間的整周模糊度，λ為載波波長，為相位的小數(shù)值。結合式（12）和（13）有：

（14）

令為起始整周數(shù)之差，只要保持衛(wèi)星不失鎖，則N為常數(shù)，并令為載波相位測量差值，則（14）式可表示為：

（15）

從上式可知，N為常數(shù)，?dρ也可視為常數(shù)，利用參考站和移動站同時觀測4顆相同衛(wèi)星，求解出移動站坐標（Xu，Yu，Zu）。

4 總結

本文從差分原理及主要算法兩方面，對位置差分、偽距差分、相位平滑偽距差分和載波相位差分四種高精度GPS差分定位技術進行了比較和分析研究。通過以上分析，得出四種高精度GPS差分定位技術的優(yōu)缺點及適用的場景，如表2所示：

高精度GPS差分定位技術經(jīng)過多年的發(fā)展，技術和算法已相對成熟，在測繪行業(yè)得到了廣泛應用。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，大眾對地理位置信息的需求與日俱增，LBS（基于位置的服務）得到蓬勃發(fā)展，手機定位是位置服務的重要環(huán)節(jié)，改善手機定位精度已成為行業(yè)應用的主要研究方向。結合高精度GPS差分定位技術的優(yōu)勢，可創(chuàng)造性地將不同的差分定位技術引入手機定位中，利用差分改正數(shù)修正手機定位的結果，從而提高手機定位的精度，滿足大眾對位置服務的需求，擴大LBS的應用范圍。但還有許多技術問題有待解決，例如需要較長的定位時間，今后仍需進一步深入研究將GPS差分定位技術融入手機定位的技術性，為解決手機定位精度提供另一研究方向。

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