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最新测绘学论文 现代测绘地理信息理论与技术发展综述

2018-12-18 11:24:42来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:本篇文章主要是透过传统观测学的发展概况、测绘技术以及仪器工具的特点,对现代测绘地理信息理论与技术快速发展进行较为详细的分析,对当前测绘地理信息理论与技术发展概况的详细综述以及对我国自主研制的北斗导航定位系统的特别介绍,对未来测绘地理信息理论与技术发展的进行了展望和定位。

  关键词 :测绘,导航

  引言:当今社会,计算机技术、空间技术以及通讯技术得到了不断的发展创新,随之而来的,测绘学理论和技术也发生了巨大变革。显然当前人类社会对于“智慧城市”、“数字地球”的需求已不能为传统测绘学理论和技术所满足。近几十年来,我国已基本完成了从传统测绘到数字化测绘的过渡,现代测绘科学技术正以矫健的步伐朝着信息化测绘前进。

  1 传统测绘学的发展概况

  测绘技术可追溯到古时期人类对土地的丈量和洪水整治,可以说测绘学是一门历史悠久的学科。古时期埃及人就会使用简单测量工具进行土地丈量;史料记载的大禹治水中“左准绳,右规矩,载四时,以开九州、通九道、陂九泽、度九山就运用了一些简单的测绘技术。

  公元前 6 世纪古希腊科学家最早提出“地球形概念”,其后,亚里士多德(Aristotle)、埃拉托斯特尼(Eratosthenes)等人进一步验证,并将其改名为“地圆说”。再后来,英国科学家牛顿、荷兰惠更斯用物理力学的方法证明出地球是椭球体,提出“地扁说”,这一事实也得到了当时科学界的广泛认同。1873 年,德国科学家利斯廷第一次命名并使用“大地水准面”一词来表示地球体的形态。1945年,苏联人解决了重力归算这一难题,提出“似大地水准面”的说法,进一步丰富了大地测量学科理论。历时数千年,人类通过不断对地球形态的认识和精确测定,使得测绘学的理论体系逐渐完整。

  2 测绘技术和仪器工具的变革

  从最初的机械式测量仪器,到后来的光学测绘仪器,再到电子自动化测绘仪器,测绘仪器工具经历了漫长的变革。早在中国宋代,就有工匠用绳尺以较曲直、量长短。17 世纪初,荷兰人造出世界上第一架望远镜。随即英国诞生了第一架经纬仪(大约在 1730 年)。在其后的近 300 年至今,测绘仪器得到了全面的提高和创新,相继出现了水准仪、平板仪、电子测距仪、全站仪、航测无人机、三维激光扫描仪,包括“无所不能”的全球导航卫星系统(GNNS)、遥感卫星等等。如今测绘仪器融合了数字化,智能化,信息化等现代特点,改变了传统的测绘学理论和技术,有助于实现测绘作业自动化,这将大大减少人工操作所带来的误差,也使测绘对象不再仅限于地球,可以扩展到月球和其他星球。

  3 现代测绘地理信息技术简介

  现代测绘科技发展的主要目标是信息化测绘,而信息化测绘主要的发展特征是知识创新和技术带动能力。目前,现代测绘地理信息技术已发展成为一门以建立航空航天、地面和海洋等平台来获取外界及其目标物的特征、位置、属性及其相互关联的学科。因此现代测绘科学技术的发展与人们在现代空间定位技术(GNSS)、遥感技术(RS)、地理信息技术(GIS)、计算机技术、通信技术和网络技术等领域取得的成就密不可分。现代测绘地理信息技术主要分为地面测量技术和空间测量技术。

  地面测量技术

  如今,现代测绘工作中使用的地面经典仪器已发展成为光、机、电、算一体化的智能化现代光学仪器,而不再是传统的简单的光学仪器。地面测量技术主要包括:测量机器人、三维激光扫描仪、移动测量系统、数字近景摄影测量。①测量机器人是一种智能型电子全站仪。2016 年 3月,人工智能“谷歌AlphaGo”以绝对优势战胜世界围棋冠军李世石,标志着人工智能技术取得的跨时代进步。现代测绘仪器中的测量机器人便类似于此,它集多种现代高科技于一身,通过传感器对现实世界中的“测量目标物”进行识别,然后进行自动分析并得出推理结果,取代人工测量操作,可以更加高效地完成某项特定的测量任务。目前世界上最先进的新型测量机器人产品有 TCA2003(Laica 公司生产)、Elta S 系列(蔡司生产)、GTS-750/GPT7500 系列(Topcon 生产)等。②三维激光扫描仪的工作原理是发射器发出高速激光来扫描目标物,接收器接收信号并对信号进行处理,然后把处理的大量点云数据用软件进行后处理,无需接触目标物便可获取最终测量成果数据从而描述目标物的表面形态位置特征。地面三维激光扫描中的关键技术有:1)点云数据的预处理。主要包括点云数据去噪及平滑、点云数据的平滑、点云数据的简化。2)点云数据分割。3)点云数据的三维模型重建。③移动测量系统是一种快速高效地获取测量影像数据的摄影测量系统,主要获取方法就是把先进的传感器和摄影仪安放在车载(通常指火车、汽车)、机载(通常指飞机)等上。可以说这项技术代表着当今世界最尖端的测绘科技。一般来讲,移动测量系统都是运用 3S(即GNNS 全球定位系统,RS 遥感技术,GIS 地理信息系统)集成原理,测绘车就是其典型代表。 2011 年 9 月我国研制出第一台测绘车—国家地理信息应急监测车,用于为紧急救灾现场预急等提供辅助决策。它可以利用3S 技术、网络通信技术等先进测绘地理信息技术,对灾区实时数据进行快速获取并自动构建三维立体模型,从而对灾情进行立体判别和解读。

  4 现代测绘地理信息理论与技术发展的展望

  现今空间技术和计算机技术的发展大力促成了测绘地理信息理论与技术取得的巨大成就,相信未来测绘地理信息理论与技术的发展同样离不开更多先进测绘仪器的出现和其他相关学科的深入研究。从测绘学到测绘地理信息学,这便是一个学科间交叉融合的过程,不难看出现代测绘学正朝着地理空间信息科学(Geo-Spatial Information Science,简称 Geomatics)这一方向进行跨越和融合,这是近年来正逐渐兴起的一门新学科。我国现代化建设中,测绘地理信息理论与技术必不可少。21 世纪是个创新的时代,是服务业的时代,希望测绘地理信息学能够不断发展,把服务的宗旨发扬光大。

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