时间：2024-03-05 16:29:24
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（陕西天元通信规划设计咨询有限公司陕西西安710000）
【摘要】本文剖析了传统测图方法存在的弊端，介绍了数字化测绘技术的特点，并结合全球定位系统（gps）技术进行说明，GPS测量技术日益成熟，GPS测量技术逐步在工程测绘中得到应用。首先分析了GPS测量技术的特点；其次从控制城市建设中测绘精度，应用于大地控制，RTK技术在公共设施和房地产工程测绘中的应用等方面就GPS测量技术在工程测绘中的应用进行了探讨。
关键词 GPSRTK技术；工程测量；应用；弊端；特点；优点
Featuresandapplicationofdigitalmappingtechnology
LiPing
(ShaanxiTianyuanCommunicationPlanningandDesignConsultingCo.,LtdXi´anShaanxi710000)
【Abstract】Thispaperanalyzesthetraditionalmappingmethodhasdrawbacks,describesthecharacteristicsofdigitalmappingtechnology,combinedwithaglobalpositioningsystem(GPS)technologyisexplained,GPSmeasurementtechnologymatures,GPSmeasurementtechnologygraduallybeenappliedinengineeringsurveyingandmapping.AnalyzesthecharacteristicsofGPSmeasurementtechnology;secondlyfromthecontrolprecisionmappingofurbanconstruction,usedingeodeticcontrol,RTKtechnologyinpublicfacilitiesandrealestateprojectsinareassuchasmappingarediscussedontheGPSmeasurementtechnologyinengineeringSurveying.
【Keywords】GPSRTKtechnology;Engineeringsurvey;Application;Drawbacks;Characteristics;Advantages
1.前言
工程测量学科是一门应用学科，它是直接为国民经济建设服务，紧密与生产实践相结合的学科
（1）随着科技的飞速发展，特别是电子计算机技术、微电子技术、激光技术、空间技术等新技术的发展与应用，以及测绘科技本身的进步，为工程测量技术进步提供新的方法和手段，有力地推动和促进工程测绘事业的进步与发展，使工程测量的技术面貌发生了深刻的变化，并取得很大的成就。数字化测绘技术的特点及应用测图的基本原则一切地图图形都可以分解为点、线、面三种图形要素，其中点是最基本的图形要素。一句话，测量的基本工作是测定点位坐标。在准确测定点位的基础之上，一组有序的点可连成线，而线可以连成面，最后再借助一些特殊符号、注记来表示。
（2）传统测图方法存在的弊端工作模式，传统测图模式是用仪器(经纬仪、水准仪和平板仪)测得点的平面坐标、高程，或者测量水平角、竖直角及距离来确定点位，然后绘图员通过手工计算(或口算)得出三维坐标，按坐标(或角度与距离)将点展绘到图纸上。跑尺再根据实际地形向绘图员报告测的是什么点(如房角点)，这个(房角)点应该与哪个(房角)点连接等等，绘图员则当场依据展绘的点位关系用图式符号将地物(房屋)描绘出来。这样不仅大大增加了野外作业时间，也增加内业编辑工作量。而且操作过程中出错率的多少也在所难免。测图精度，图解测图方法.其地物点的平面位置误差主要受展绘误差和测定误差:测定地物点的视距误差和方向误差:地形图上地物点的刺点误差等影响.实际的图上误差可达士0.47~。经纬仪视距法测定地形点高程时，即使在较平坦地区。
（3）视距为150米，地形点高程测定误差也大，而且随着倾斜角的增大高程测定误差会急剧增加。虽然普及了红外测距仪和电子速测仪，测距和测角的精度也得到大大提高，但是沿用白纸测图的方法绘制的地形图却体现不出仪器精度的提高。也就是说无论怎样提高测距和测角的精度，图解地形图的精度变化不大，浪费了应有的精度，这就是白纸测图致命的弱点。数字化测绘技术的特点数字化测图技术实质是一种全解析、机助成图的方法。与传统测图技术相比，具有显而易见的优势和广阔的发展前景，是地形测绘发展的技术前沿。数字地形图最好地(无损地)体现了外业测量的高精度，也就是最好地体现了仪器发展更新、精度提高的高科技进步的价值。它不仅适应当今科技发展的需要，也适应了现代社会科学管理的需要，如工程测量、地籍测量、管网测量、房产测量等等，既保证了高精度.又提供了数字化信息，可以满足建立各专业管理信息系统的需要口1自动化程度高数字测图是经过计算机软件自动处理(自动计算、自动识别、自动连接、自动调用图式符号等)，自动绘出精确、规范、美观的数字地形图。另外，数字测图出错(读错、记错、展错)的概率小，能自动提取坐标、距离、方位和面积等。
（4）GPS全球定位系统，
它是随着现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代紧密卫星导航定位系统。GPS卫星定位测量是研究利用GPS系统解决大地测量问题的一项空间技术。随着全球定位系统（GPS）技术的快速发展，GPS测量技术也日益成熟，GPS测量技术逐步在工程测绘中得到应用。本文就GPS测量技术在工程测绘中的应用及特点进行探讨。
2.GPS测量技术的特点GPS测量技术的特点主要有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。
2.1定位精度高。
应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50Km以内可达10-6，100Km~500Km可达10-7，1000Km可达10-9。在300m~1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。
2.2观测时间短，随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20Km以内相对静态定位，仅需15min~20min；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15Km以内时，流动站观测时间只需1min~2min，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
2.3GPS作业自动化、集成化程度高，测绘功能强大GPS可胜任各种测绘内、外业。流动站利用内装式软件控制系统，无需人工干预便可自动实现多种测绘功能，使辅助测量工作极大减少，减少人为误差，保证了作业精度。
3.GPS测量技术在工程测绘中的应用RTK（Real-timekinematic）实时动态差分法
（1）这是一种新的常用的GPS测量方法，以前的静态、快速静态、
动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度，而RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法，它采用了载波相位动态实时差分方法，是GPS应用的重大里程碑，它的出现为工程放样、地形测图，各种控制测量带来了新曙光，极大地提高了外业作业效率。RTK致力于提供领先的、完整的高精度测量方案。采用国际最领先的主机板，搭配性能强劲的集成解决方案，突破解决了以往国内RTK设计制造的各类问题和难题，表现出令人叹服的精准度、稳定性、强大的兼容性、环境适应性和应用人性化特性。
（2）控制城市建设中测绘精度为满足城市建成区和规划区测绘的需要，城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点，城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面，随着城市建设的飞速发展，这些点常被破坏，影响了工程测量的进度，如何快速精确地提供控制点，直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量，要求点间通视，费工费时，且精度不均匀。GPS静态测量，点间不需通视且精度高，但数据采集时间长，还需事后进行数据处理，不能实时知道定位结果，如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度，还是作业效率上都具有明显的优势。应用于大地控制GPS定位技术以其精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性被广泛应用于大地控制测量中。时至今日，可以说GPS定位技术己完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。
4.结论
通过来对GPS定位技术的应用，可以总结出以下几点：
（1）测量成果相对精度高，质量可靠。点位范围可以方便地控制在0.5米之内，并且点与点之间误差均为随机误差，不会产生累积误差。
（2）定位系统可以全天候作业，不受视线通视影响。
（3）可实时提供定位点的坐标及其点位精度，方便快捷，定位情况一目了然。
（4）野外作业简单，效率高，自动化程度高，大大减小了劳动强度，可节约大量的人力物力资源。
参考文献
［1］中国有色金属工业协会主编《.工程测量规范》（GB50026-2007）.
关键词：数字测绘；测量仪器设备；应用
Abstract: The digital mapping technology is widely used in engineering measurement, accurate and practical, and digital mapping technology is developing rapidly, the majority of Surveying and mapping workers should renew the thinking, to learn, to be the digital surveying and mapping workers. This paper introduces the application of digital technology in engineering measurement.
Key words: digital mapping; measuring equipment; application
中图分类号：P25
一、数字化测绘技术的特点
1.测图的精度高。在数字化测绘技术中测图的精度高是其一个较为显著的优点，数字化测绘技术的采用，使地图测绘的精确度发生了质的改变。在数字化测图技术中，当地图图形的距离低于300时，测定的物点误差在3毫米以下，从输入到成图的整个过程中很难出现其他方面的精度损失，对测图过程中时常会出现的展点型误差、方向型误差、视距型误差等进行了避免，对外业测量中的精度也得到了有效保证，同时也确保了测量成果的精准性。
2.自动化的程度高。数字测图还具有自动化程度高的优点，这与计算机技术的运用及发展有着密切的联系。数字测图在绘制的过程中，可以运用计算机软件进行自动的计算、自动的选择图示符号、自动的进行识别等，所得的数字地形图会比手绘的地形图在精确、美观、规范等方面具有极大的进步。同时在数字化技术的运用过程中，可以对某些人为因素进行避免，使错误的出现率明显降低。
3.图形的属性信息较为丰富。对数字化的测绘技术加以运用，所绘制出来的地形图可以保障坐标位置的准确性，同时地形点上极为丰富的属性信息也可以得到展现，若将该测绘点的编码信息进行相关的连接，并进行成图操作时便可以对系统数据库中的各种测图符号加以运用，并可以在数据库中将与该编码相对应的各种图式符号加以调用，以完成地图图形的绘制。因此在数字测图的过程中，为了便于信息的检索，需要将定位信息、属性信息、连接信息等信息加以采集。
4.对GIS的信息源加以运用。在地理信息系统(GIS)的不断发展和完善的过程中，数字测图在为GIS提供许多方面的源数据的同时，也方便了其后期在建图过程中对GIS数据库信息的运用。虽然目前还未能对数字测图系统及GIS所提供的数据进行完全无缝的对接，但随着对数字化测绘技术的不断开发与研究，二者还是可以实现完美结合的。目前在对国土地籍、城市规划等比例尺较大的空间数据进行搜集和获取时，便可以对GIS的数据源加以运用，同时在野外实地的测量过程中也为GIS提供了源数据，实现了二者的结合。
5.利于图形的编辑。在数字化测图中，通常可以对成果数据进行分层的存放，这样图面的负载量就不会受到限制，便可以对成果进行进一步的加工和运用，使传统测图技术中某些弊端可以得到避免。如：在对地面房屋进行扩建、改建的过程中，或地籍、房产等发生变更时，只须将有关信息进行输入，经过简单的数据处理后，便能对其进行修改和更新，图面的整体现势性及可靠性都能得到保持。
二、工程测量中常用的数字化测量仪器设备
测量仪器及设备的种类较为繁多，就工程测量而言，可将其大致分为专用仪器和通用仪器两大类。
1.通用测量仪器设备。通用仪器中的光学经纬仪、水准仪以及电磁波测距仪等仪器设备，现已被电子全站仪及电子水准仪等数字化产品所取代。目前与电子全站仪相配套的软件越来越多，从而使该仪器逐渐向智能化、全能型方向发展。现阶段工程测量中应用较多的应属测量机器人。所谓的测量机器人实质上就是带程序控制及电动马达的全站仪，再结合通讯技术、激光机和CCD技术进而实现全自动化的测量。这种仪器能够自动寻找到被测对象，并且可以在1S内完成一个目标点的观测，该仪器在施工测量及变形监测中应用的较多。此外将GPS接收机与其进行连接后，便可组成新的测量仪器，通常我们将之称为超全站仪，两者的结合能够实现无控制网的各种工程测量。
2.专用测量仪器。工程测量中使用的专用测量仪器主要涉及距离及高程的测量。在距离测量上较为典型的有精密激光测距仪和双频激光测距仪，它们在中长距离的测量精度上能够达到亚毫米级。此外短距离以及微距离的测量上也基本实现了自动化的数据采集，典型产品有石英伸缩仪、振动位移遥测仪以及各种型号的光学应变计等等；高程测量上，应属液体水准测量系统最具代表性。该系统主要是利用各种传感装置对容器液面的高度进行测量，可在同一时间和范围内测得数十甚至上百个被测点的高程，并且精确度十分高。该系统具有以下特点：自动化、遥测、可随意移动、高精度、操作方便、能够进行持续测量等。两个容器之间的最大距离可以达到几十公里左右，较为适合在跨河、跨海峡等工程中的水准测量。一些常用的高程测量仪器目前也都在向着数字化方向发展，并且测量精度也均达到微米级。
三、数字化技术在工程测量的具体应用
1.数字化测图软件的应用
在工程测量中工程图及大比例尺地形图的测绘较为重要。以往传统的绘图方法需要测量人员在野外艰苦、恶劣的环境中工作，对于脑力和体力的消耗相当大，从而使得成图时间较长，并且产品也相对比较单一，很难满足现代化工程建设的需要。而数字化测量技术及仪器的应用，有效地解决了这一问题。现阶段已经投入使用且用户反映效果较好的数字化测图软件有以下几种类型：
（1）通过全站仪与便携接收机相结合，直接在野外进行数据采集无需编码，所测数据能够直接输入到电子平板当中，完成详图绘制。同时可在现场进行修改，再由绘图仪将最后成果输出。其具有结果直观、便于修改等特点。此外还可将便携接收机交予跑尺人员进行操作，并将在测点测到数据利用遥控信号进行转换，再传送至便携接收机中，测点信息能够实时显示的屏幕上，最后由跑尺人员完成图形编辑，这种方法最大的特点是能够有效地确保成图质量。据不完全统计，国内目前已有将近75%以上工程测量单位都开始应用数字化技术进行工程测量。
（2）使用半站仪或全站仪在野外进行数据采集、编码及草图绘制，再通过微型计算机进行记录，最后将这些数据信息输入到计算机中进行分析处理和图形编辑，并由绘图仪绘制成不同比例尺的地形图或是专业工程图，成图还可存储到数据库当中以备日后使用。
2.数字化技术在地籍测量中的应用
随着我国城市化建设进程的不断加快，地籍测量工作开始在各中小城镇中如火如荼的展开，从而使得地籍图的需求量迅速增大。地籍测量最主要的目的是为使有关部门了解并掌握城镇所在地土地的具体属性、面积、位置、经济价值等，并以此作为土地信息管理系统的建立依据。数字化技术在地籍测量中的应用，有效地改善了传统测量技术成图的单一性，通过数字化测量所得的地籍图技术含量更高、产品也更具多样性，并且使用和维护也更为方便。
3.地图数字化
GIS系统建立时，原有地图的处理工作在整个数据库建立中占有较大的比重，其工作量相当之大，从而造成大量人力物力都投入到这一工作当中，严重影响了工作效率和经济效益。数字化成图技术的应用有效地解决了这一问题，如一些纸质地图，如果其各方面均符合要求则可直接利用数字化仪将之输入到计算机中，在经过软件编辑后处理后，即可商城数字地图。对于一部分不符合要求的大比例尺地图，则可以采取地面数字测图技术对其进行重新测量，由该方法所得的数字地图最大的特点是精度高。同时在这一过程中仅需要采取相应的措施，便可以将建筑物与相邻近控制点的精度控制5cm以下的范围内。
四、结束语
随着科技水平的不断进步和发展，传统的工程测量技术和仪器势必会被逐渐淘汰，并由数字化取而代之，这是科技进步的必然结果。无论任何工程，测量工作都十分关键且重要，容不得一点马虎大意和失误。因此在数字化测量技术及仪器的应用过程中，测量工作人员应消息了解并掌握仪器的使用方法，以此来降低失误的机率，确保工程测量的质量。
参考文献
关键词：数字化；测绘技术；工程测量
计算机技术的普及与发展进步，测绘技术的不断更新发展，两者的有效结合进一步促进我国数字化测绘技术的有效变革，数字化的测绘技术极大的满足了社会发展需求，在制图过程中，图形的精确度越来越高，图形的内容呈现也更为丰富，自动化的制图过程极大的省去了人工制图的繁琐及不便，已经成为工程实践应用制图测量的必备方法方式。
1 数字化测绘及其特点
（1）首先数字化的测绘其就是指，借助专业的和复杂的数据对工程测量中有关的系统数据进行计算机系统科学实时的处理之后。呈现出的最后简洁、生动、较为形象的且易理解的结果。举例而言，借助3D模型化或是绘制图表的格式的方式展现一个地方的地形特征与地貌样式状况。运用这种方式，人们可以清楚明了的获取相关工程的所有y量数据结果。数字化的测绘技术在进行工程测量的过程中能够最大限度的减少由于人的操作失误造成的对复杂繁琐数据的丢失和遗漏。进而影响工程测量的最终标准结果。现在的数字化测绘技术在实际应用中主要借助两种重要的技术手段，即地图的数字化技术和数字化的成图技术实现对整个工程的有效测量。
（2）数字化测绘技术的主要具备的特点。数字化的测绘技术主要是与计算机系统的有效结合，实现的一种全解析、机器帮助成图的方法，与传统以往的制图方式相比，有着无可比拟的优势，是地形测绘技术发展的前言趋势，发展前景是相当广阔的。在进行工程测量、房产、管网、地籍等多方的测量中都可以有效应用。极大的保证了测量精度，数字化的信息技术也可以较为简单高效的创建各种专业的管理信息档案系统，其具体优势主要有以下几方面。
首先，自动化的发展程度高。数字化测图，就是经过计算机科技系统软件进行对数据的计算、识别、连接、以及最终的呈现图式符号的流程结果。实现自动化绘图的高效、精准、规范以及美观的数字结果图形。其次，数字测图的方式还尽可能的减少出错的机会概率，能够自动的提供所测图的地理具置的地理坐标，间距距离，大体的方位，以及图形面积等所有相关信息。
其次，测图数据的精度较高。在工程测图的过程中应用数字化测图的方式，测试范围在300m以内的测定地的目标物时，测试误差仅为±2mm。测试地点的高度地形差仅为±8mm，这些测量的最终数据都是以自动传输的方式在计算机系统中，传输、登记记录、存储、之后处理成图的效果。在计算机处理的这一系列过程中，对所记载的原始数据都不会有任何损失。有效的确保了绘制结果的精确性，与传统的测量技术相比，也不会发生视觉上的误差，方向上的误差等最大效果的实现了高精度的测绘结果。
再次，图形的属性信息较为丰富。在工程测量的过程中，进行数字测量，对记录测定点的具体地形位置，测定点的基本属性，在进行现场的测量过程中，对该测点的所有信息进行编码连接，对形成的最终图象，利用测量系统中的各种图式符号库标注。在以后的寻找确认中，只要知道准确的编码，就可以从数据库中找到相对应的信息。操作简单方便，因此，数字测图在进行图集采集时，采集的信息是相当丰富的。
最后，拥有广泛的用途。数字测绘技术，可以最大程度的满足，不同人群，针对不同的数据可以较为便捷的做出对图像图形的修改，加工制作。使之呈现出不同的绘制效果，同时还可以实现对不同图形的拼接，放大，缩小等功能，以此分析，数字测绘技术有着相当广泛的测量用途。其次，在进行白纸测图的连续更新编辑上，如实地房屋的建设，或是改建，变更房产的情况下，只需要输入有关的信息，就可以实现数据的修改与更新，确保图形的整体信息是可靠的。
2 数字化测绘技术在工程测量中应用的策略
2.1 地面数字化的测图技术在工程测量中的应用
在进行地面数字化的测量时，一般都采用较大比例尺的地图测量，通过测定点相关数据的收集整理，以及图形绘制，借助计算机输出，形成完整的一体化操作流程，有效确保测绘数据的客观准确，由于此优势，促其形成了较为广泛的实际应用。由此，在工程测量中，考虑应用数字化的测图技术时，可以将之前已经采集制作过的测量数据结果，进行不同比例的绘制图形，可以有效满足不同的施工要求需求。避免之后进行重复工作。在进行数据收集时，数字化的测绘技术中的三点定位手段，可以自动化的对测定地点区的所有相关数据进行有效处理，避免因人为因素造成的绘制操作误差，提高其制图结果的精准度。数字化制图，可以确保有关制图信息较长时间的安全保存于电脑内，避免数据的丢失，随用随找，较为方便，同时数字制图与人工制图相比，呈现的制图效果更为直观清楚、明了。运用CAD技术对已经绘制的数字图形进行处理，是使测量图的具体坐标以及个点之间的间距距离更为准确。
2.2 原图数字化的测绘技术在工程测量中的应用
对原有图形的数字化技术应用，主要是基于对原有图形的进一步整理、利用。可以借助电子计算机、数字化测量技术、数字化处理软件以及图像扫描仪等，各仪器各软件进行有效的配合，不仅大大的提高工作的效率，还可以获取准确的测量结果。其中，一般在利用矢量扫描仪的录入时，都是在工程较为紧张的情况下采用，得到的图像精度稍微与原图会有误差，尽量少考虑使用。在对原有图形进行处理的过程中，涉及到地图的比例尺问题，以及地籍图的重要信息按照实际要求进行规范处理，以保证制图的结果能够在实际操作中发挥较大的实际效果。对原先的数字化测绘结果，需要进行重新调试或是更新的时候，在保证所需机器设备运转正常的情况下，人工操作人员的跟进方式，以及操作手段一定要尽可能的保证处理精度。
2.3 GPS、RS、GIS在工程测量中的应用
GPS的优势在于它是一种精确度相当高的定位系统，在进行工程测量时，应用它，可以实现不受天气、地点、时间等因素的限制，同时对辅助设备也没有较高的要求，但是可以有效获得较准确的结果；RS技术在工程测量中可以实现大面积的同步观测，最为有利的可以实现对观测数据的变化的信息更新的检测，对于在进行处理信息对比具有相当的优势；GPS技术主要是借助多种学科知识，最大的利用计算机，尽可能的实现数据之间的采集与管理，实现对数据的自动更新与存储，并且能够实现可视化的水平，在进行对土地的规划与管理方面有着广泛的应用。
3 结束语
总之数字化测绘技术的伴随着科学技术的不断进步，已经成为工程测量中主要应用方式，它所具备的优势在得到大家肯定认可的同时，还需要我们相关工作人员在结合实际发展中遇到的问题实际创新，使其更加的完善。同时也可以在这方面贡献自己微薄的力量。
参考文献
【关键词】数字技术；电气自动化；应用；创新
1、工业电气自动化中的高压试验
在工业电气自动化中，常见的高压试验有截波冲击试验、全波冲击试验、局部放电试验、操作波试验等。截波冲击试验，通常是采用负极性截取波尾阶段的波形。全波冲击试验，是测试变压器在突发短路时的反应，必须要与截波冲击试验交替进行。局部放电试验，是将变压器的电压作为预激磁电压，然后降低局部放电试验的电压，持续一段时间，测量局部的放电量。操作波试验只有当变压器电压大于252kV时才会进行[2]。
变压器是工业电气自动化中高压试验的主要仪器，是工业电气自动化的基础设备。而高压试验又是电力系统安全稳定运行的重要支柱，所以对高压试验进行研究就显得尤为重要。与普通的电气试验相比，高压试验比较特殊且危险，所以在进行高压试验时必须注意以下几个方面：
（1）在进行高压试验时，试验地点必须采取有效的安全措施，防止发生意外事故。
（2）在对试验设备加压之前，试验人员必须检查接线是否正确，加压过程中，禁止任何人员接近试验设备。
（3）在高压试验结束后，必须立即切断电源，并将设备进行接地处理。
由于高压试验的特殊性和危险性，所以计算机技术的应用就显得尤为重要。利用计算机测试分析系统，不仅能够测定、修正不同条件下的大气参数，还能提高试验设备在使用过程中的安全性，另外还能及时反映电力系统的运行情况，在电力系统监控方面发挥了很好的优势。
2、数字技术在工业电气自动化中的应用特点
2.1数字技术具有可靠性
近几年来，数字技术依靠先进的智能化电气系统和计算机网络，得到了迅速发展。因此，在工业电气自动化中应用数字技术，不仅减少了对传统设备的使用，还在一定程度上提高了相应操作的简便性与准确率。此外，在工业电气自动化中还使用了光纤网络和数字化互感器，大大提高了工业自动化的安全性和有效性。研究表明，在工业电气自动化领域中应用数字技术已较为普遍。
2.2数字技术具有较高的性价比
在工业电气自动化领域中应用数字技术，一方面可以实现工业电气设备的自动运行、检查和诊断，还能增强通信能力、丰富决策信息量，使电气设备更加智能化。另一方面可以提高电气自动化的标准，使结构更加清晰，在保证质量的同时节约了成本。另外，在工业电气自动化中应用数字技术，还使得数据信息的共享与工业电气自动化的高效率成为可能。
例如数字化变电站是未来变电站的发展趋势，这种变电站一般是采用微机对硬件进行配置，并对数据进行采集。这种方式不仅减少了需要配置的设备和占地面积，还使得操作更加简单，在降低成本的基础上实现自动化控制和管理。所以，在工业电气自动化领域，应用数字技术可以实现较高的性价比。
2.3数字技术具有强大的可操作性
在工业电气自动化领域中采用数字技术有很多优点，例如操作简便、使用简单、流程自动化、逻辑功能强、自我辨别及判断能力强等。所以在实际工作环境中，我们只需要对数字系统传达并指示有效的控制命令，就可以使操作流程自动化。这种方法不仅使操作本身具有判断和辨别的功能，还能做到准确识别包含数字量、模拟量的信息，大大节约了人力和物力的投入，保证了每个操作环节在便捷、安全的同时又能准确地执行。
3、数字技术在工业电气自动化中的创新
3.1采用光纤连接，实现就地安装
在工业电气自动化中使用光纤连接，并通过智能终端和间隔层对数据进行自动采集和控制，在进一步提高数字技术应用可靠性的同时，增强设备的智能化。另外，采用标准化的程序接口是工业电气自动化有效运行的前提条件，所以如何使PC平台自动化就显得尤为重要。将TCP/IP作为办公通讯的标准，就可以使PC平台自动化，便于连接了ERP系统和MES系统。
3.2使用GOOSE虚端子
GOOSE虚端子的提出和使用，对工业电气自动化中试验设备的装置和设计具有很重要的意义。
（1）GOOSE虚端子对二次回路进行了改进，使工程调试易于理解、方便使用；
（2）GOOSE虚端子可以使工业电气自动化中的智能终端和测控装置进行数据交互，还能全方位控制变电站的线路连接、开关操作，从而实现了远程测控、遥控；
（3）GOOSE虚端子对二次回路进行的改进，主要是以其自身的系统设置为依据。例如它本身含有比较高效的智能本体终端，这会方便操控诸如信号管理、环境测试等非电量信息；
（4）MMS网、GOOSE网使用的是双网配置方式，这种方式不仅使相关接口集中到一起，还使得操作更加简洁方便，结构更加清晰明了。MMS网管理设备之间的通信，以保护GOOSE虚端子跳闸，实现远程测控、遥控。
3.3加强程序化的操作理念
加强程序化的操作理念，也就是要培养企业的软件能力。在对设备下达调度命令之前，必须要核对信息数据，然后存储到计算机中；在进行实际操作时，必须进行人工干预，即对闸刀、开关等设备的状态进行确认。这样，不仅能够有效完善系统的性能，还能使该系统达到预期的自动化水平，为工业电气自动化的信息化发展和开放性发展提供条件。
4、数字技术在工业电气自动化中的应用
（1）Windows正成为事实上的工控标准平台。目前WindowsNT和CE平台，已经成为工业电气自动化领域中的规范和标准。一方面越来越多的用户开始青睐图形化控制界面，因为这种界面能直接反映信息；另一方面以Windows为基础的工业电气自动化控制平台还能集成办公平台，使操作更加简单[3]。
（2）现场总线和分布式控制系统的应用。现场总线能够连接自动化系统与智能设备，实现数据的双向传输。另外，现场总线还能够连接中央控制室与现场设备，为试验人员了解现场情况并做出正确处理提供了先决条件。
（3）数字技术对电气工业自动化的渗透。现在数字技术正逐步渗透到工业电气自动化领域，主要体现在两个方面：①从管理层逐步渗透到下层。在实际生产过程中，管理层需要及时了解下层的情况并做出相应的处理，这就需要管理层能够控制现场，获取资料；②在电气自动化设备之间进行渗透，其中传感器和执行器表现最为明显，其次是控制器和仪表，可以看出，电气自动化工厂的设备产品已经印上了数字技术的痕迹。
关键词： 数字化变电站； 智能化； 一次设备； 二次设备； 发展现状
中图分类号： TM63 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2012）06-0086-01
一、引言
随着计算机技术和电子技术的发展,由微机保护、测控装置、远动通信服务器和计算机监控系统构成的变电站自动化系统经过上世纪八九十年代快速发展，现在已成为变电站建设的标准。变电站自动化系统实现了站控层和间隔层设备数字化，以及两层间信息交换的数字化。通讯系统已建成以光缆为媒介的网络，完全满足变电站自动化系统对数据的实时性和可靠性要求，适应传感器、开关等过程层设备恶劣环境的电子技术已基本成熟，实现间隔层信息交换数字化、过程层设备数字化以及间隔层与过程间信息交换数字化的全数字化变电站成为变电站技术发展的必然趋势。
二、数字化变电站的特点
数字化变电站指信息采集、传输、处理、输出过程完全数字化的变电站，基本特征为设备智能化、通信网络化、运行管理自动化等。
数字化变电站有以下主要特点：
1.一次设备智能化。采用数字输出的电子式传感器、智能开关（或配智能终端的传统开关）等智能一次设备。一次设备和二次设备间用光纤传输数字编码信息的方式交换采样值、状态量、控制命令等信息。
2.二次设备网络化。二次设备间用通信网络交换模拟量、开关量和控制命令等信息，取消控制电缆。变电站的二次设备基本都是微机保护装置和微机控制型装置,它们以网络通信技术为基础，将各种自动装置、继电保护装置及远动装置和调度端连接起来，这样，在理想状态下综合自动化变电站就可以实现高速度、高质量、高灵活性且低成本生产运营。
3.运行管理系统自动化应包括自动故障分析系统、设备健康状态监测系统和程序化控制系统等自动化系统，提升自动化水平，减少运行维护的难度和工作量。
三、数字化变电站的发展概况
（一）国外数字化变电站的发展概况
国外几个大的电力设备公司，如ABB、西门子等，已开发了全套的数字化变电站一次设备和二次设备，并得到成功的应用。在IEC61850标准的制定过程中，进行了各厂家设备间的互操作试验并在示范变电站得到应用。国外厂商已经开发出符合IEC61850要求的智能电子设备，不但有保护装置，还有符合该标准的过程层设备，如智能断路器，带数字接口的光电CT、PT等。ABB公司开发的PASS系统将智能化的开关设备和传感器集成在一起，并融和了部分保护功能和测控功能。该系统在国外已有一定范围的应用。从1998年到2000年，ABB，ALSTOM和SIEMENS合作在德国进行了OCIS（Open Communication in Substations）计划，完成了间隔层设备和主控站之间的互操作试验。试验中由ABB完成主控站通过在以太网上实现IEC61850-8-1来连接ABB、ALSTOM和SIEMENS的设备。2001年，在加拿大，ABB和SIEMENS进行了间隔层设备的互操作试验，由SIEMENS的保护装置向ABB的开关模拟器发送跳闸信号，ABB的开关模拟器收到信号后将开关打开并将开关打开的GOOSE信息发给其他设备，配置为重合闸装置的ABB保护向断路器发送重合命令。2002年1月，ABB和SIEMENS在美国，进行了采样值传输互操作试验，同年9月，这两个公司又进行了跳闸和采样值互操作性试验，试验都很成功。2002年到2004年之间，ABB、ALSTOM和SIEMENS在德国柏林进行了间隔层设备的互操作试验，这次成功的试验证明了互操作性和简化工程难度的可行性。
（二）国内数字化变电站的发展概况
中国电力科学研究院和国内的各大电力设备制造厂商从2001年就开始关注IEC61850，并且开始对该标准进行翻译。到目前IEC61850的国产化工作已基本完成。国家电力公司积极推进互操作性试验检验和促进IEC 61850系列产品的开发和兼容情况。国内较有影响力的电力自动化设备供应商积极响应并参与了此互操作性试验，参与厂商提供的各种设备能够完成IEC61850规约定义的所有功能，能达到标准规定的一致性测试和无缝操作要求。多个国内厂家的电子式传感器通过鉴定和投运，电压等级涵盖10kV～500kV，部分产品的鉴定水平达到国际先进。现已有数十套国产电子式传感器在多个变电站投入运行，最长有30个月的连续稳定运行经验。同时，由于国内一次设备厂家的电子技术能力相对较弱，尚没有开展智能开关设备等其他智能一次设备的研究工作。为解决开关等其他一次设备智能化的问题，一些二次设备厂家开发了用于一次设备智能化的智能终端（或称智能单元）。智能终端安装在一次设备端子箱，采集设备状态和控制设备，用光纤通信与二次设备交换信息。传统二次设备与一次设备间用硬接线交换模拟信息，数字化变电站的二次设备需具备能与智能一次设备用通信系统交换数字信息的能力。国内主要二次设备厂家通过改造成熟二次设备，为其增加过程层通信接口，现已能提供数字化变电站的全套二次设备。国内许多电力公司都在跟踪数字化变电站的最新发展，加快发展数字化变电站的步伐,并做了大量实际工作。我国一些省份电力公司已经开始按IEC61850标准进行数字化变电站示范站的建设，已有多个数字化110kV及220kV变电站投入运行。国际上数字化变电站的研究已从实验室阶段进入实际工程应用，我国十一五规划中明确指出“大力推广数字化变电站”。建成一批数字化变电站示范站。为大面积的推广数字化变电站技术奠定基础，由此可见数字化变电站必将是我国变电站技术的发展方向。
参考文献：
[1] 周长久.国内领先的数字化变电站技术[J].云南电业，2006.11.
[2] 朱子坤.数字化变电站自动化系统[J].西北水电，2005.3.
[3] 杨晓静等.变电站自动化系统的数字化趋势[J].江苏机电工程，2006.5.
[关键词] 数字化电子式电流/电压互感器 变电站智能高压装置IEC61 850
0 引言
变电站是电力系统的重要组成部分。变电站综合自动化技术经过10多年的发展已经达到相当水平。早期的RTU装置、高频继电保护装置等设备在变电站内开始应用，变电站就已经注入了数字化特征。然而技术的发展是没有止境的，随着智能化开关、电子式电流电压互感器、一次运行设备在线检测、变电站支行操作培训仿真等日趋成熟，以及计算机高速网络在实时系统中的应用，势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响，随着国际电工委员会颁布新变电站自动化通信标准IEC61850实施，数字化变电站已成为行业内一个热点内容。目前，世界范围内各电力公司都在纷纷建立试点。基于智能高压装置，电子式电流电压互感器以及IEC61850通信标准的全数字化变电站的出现，将成为不争的现实。
1 数字化变电站自动化系统的特点
1.1智能化的一次设备
一次设备被检测的信号回路和被控制的操作驱动回路采用微处理器和光电技术设计，简化了常规机电式继电器及控制回路的结构，数字程控器及数字公共信号网络取代传统的导线连接。换言之，变电站二次回路中常规的继电器及其逻辑回路被可编程序代替，常规的强电模拟信号和控制电缆被光电数字和光纤代替。
1.2网络化的二次设备
变电站内常规的二次设备，如继电保护装置、防误闭锁装置、测量控制装置、远动装置、故障录波装置、电压无功控制、同期操作装置以及正在发展中的在线状态检测装置等全部基于标准化、模块化的微处理机设计制造，设备之间的连接全部采用高速的网络通信，二次设备不再出现常规功能装置重复的I/0现场接口，通过网络真正实现数据共享、资源共享，常规的功能装置在这里变成了逻辑的功能模块。
1.3自动化的运行管理系统
变电站运行管理自动化系统应包括电力生产运行数据、状态记录统计无纸化；数据信息分层、分流交换自动化；变电站运行发生故障时能即时提供故障分析报告，指出故障原因，提出故障处理意见；系统能自动发出变电站设备检修报告，即常规的变电站设备“定期检修”改为“状态检修”。
2 数字化变电站自动化系统的结构
在变电站自动化领域中，智能化电气的发展，特别是智能开关、光电式互感器机电一体化设备的出现，变电站自动化技术进入了数字化的新阶段。在高压和超高压变电站中，保护装置、测控装置、故障录波及其他自动装置的I/O单元，如A/D变换、光隔离器件、控制操作回路等将割列出来作为智能化一次设备的一部分。反言之，智能化一次设备的数字化传感器、数字化控制回路代替了常规继电保护装置、测控等装置的I/0部分，而在中低压变电站则将保护装置、监控装置，完整地安装在开关柜上，实现了变电站机电一体化设计。
数字化变电站自动化系统的结构在物理上可分为两类，即智能化的一次设备和网络化的二次设备；在逻辑结构上可分为三个层次，根据IEC61850。通信协议定义，这三个层次分别称为“过程层”、“间隔层”、“站控层”。
2.1过程层
过程层是一次设备与二次设备的结合面，或者说过程层是指智能化电气设备的智能化部分。过程层的主要功能分三类：
(1)电力运行的实时电气量检测
与传统的功能一样，主要是电流、电压、相位以及谐波分量的检测，其他电气量如有功、无功、电能量可通过间隔层的设备运算得出。与常规方式相比所不同的是传统的电磁式电流互感器、电压互感器被光电电流互感器、光电电压互感器取代；采集传统模拟量被直接采集数字量所取代。这样做的优点是抗干扰性能强，绝缘和抗饱和特性好，开关装置实现了小型化、紧凑化。
(2)运行设备的状态参数在线检测与统计
变电站需要进行状态参数检测的设备主要有变压器、断路器、刀闸、母线、电容器、电抗器以及直流电源系统。在线检测的内容主要有温度、压力、密度、绝缘、机械特性以及工作状态等数据。
(3)操作控制的执行与驱动
操作控制的执行与驱动包括变压器分接头调节控制；电容、电抗器投切控制；断路器、刀闸合分控制；直流电源充放电控制。过程层的控制执行与驱动大部分是被动的，即按上层控制指令而动作，比如接到间隔层保护装置的跳闸指令、电压无功控制的投切命令、对断路器的遥控开合命令等。在执行控制命令时具有智能性，能判别命令的真伪及其合理性，还能对即将进行的动作精度进行控制，能使断路器定相合闸，选相分闸，在选定的相角下实现断路器的关合和开断，要求操作时间限制在规定的参数内。又例如对真空开关的同步操作要求能做到开关触头在零电压时关合，在零电流时分断等。
2.2间隔层
间隔层设备的主要功能是：
(1)汇总本间隔过程层实时数据信息；
(2)实施对一次设备保护控制功能；
(3)实施本间隔操作闭锁功能；
(4)实施操作同期及其他控制功能；
(5)对数据采集、统计运算及控制命令的发出具有优先级别的控制；
(6)承上启下的通信功能，即同时高速完成与过程层及站控层的网络通信功能。
必要时，上下网络接口具备双口全双工方式，以提高信息通道的冗余度，保证网络通信的可靠性。
2.3站控层
站控层的主要任务是：
(1)通过两级高速网络汇总全站的实时数据信息，不断刷新实时数据库，按时登录历史数据库；
(2)按既定规约将有关数据信息送向调度或控制中心；
(3)接收调度或控制中心有关控制命令并转间隔层、过程层执行；
(4)具有在线可编程的全站操作闭锁控制功能；
(5)具有(或备有)站内当地监控，人机联系功能，如显示、操作、打印、报警，甚至图像、声音等多媒体功能；
(6)具有对间隔层、过程层诸设备的在线维护、在线组态、在线修改参数的功能；
(7)具有(或备有)变电站故障自动分析和操作培训功能。
3 数字化变电站自动化系统中的网络选型
网络系统是数字化变电站自动化系统的命脉，它的可靠性与信息传输的快速性决定了系统的可用性。常规变电站自动化系统中单套保护装置的信息采集与保护算法的运行，一般是在同一个CPU控制下进行的。使得同步采样、A/D转换、运算、输出控制命令整个流程快速、简捷，而全数字化的系统中信息的采样、保护算法与控制命令的形成是由网络上多个CPU协同完成的。如何控制好采样的同步和保护命令的快速输出是一个复杂问题，其最基本的条件是网络的适应性，关键技术是网络通信速度的提高和合适的通信协议的制定。
如果采用通常的现场总线技术可能不能胜任数字化变电站自动化的技术要求。目前以太网(ethernet)异军突起，已经进入工业自动化过程控制领域，固化OSI七层协议，速率达到100MHz的嵌入式以太网控制与接口芯片已大量出现，数字化变电站自动化系统的两级网络全部采用100MHz以太网技术是可行的。
4 数字化变电站自动系统的优点
数字化变电站通信网络的改变使监控、在线检测、五防、VQC和保护等信息传输方面也由原来的点对点的对接实现了信息共享；传统开关端子箱由智能单元的形式出现，把智能开关下放到开关柜，这样既降低了造价又提高了安全性；电子式电流／电压互感器使用具有传统电磁式互感器无法比拟的诸多优点(动态范围大、频带宽、无磁饱和现象、体积少、重量轻等等)，同时输出可采用数字化、甚至网络化。数字化变电站归纳主要有六大优点：一是各种功能共用统一的信息平台，避免设备重复投入；二是测量精度高，无饱和，无CTZ二次开路；三是二次接线简单；四是光纤取代电缆，电磁兼容性能优越；五是信号传输通道都可自检，可靠性高；六是管理自动化。
关键词： 我国工业控制自动化的发展大多是在引进先进成套设备并进行消化吸收，然后二次开发和应用。目前计算机技术在我国工业控制自动化产业中的应用有了很大的发展，我国工业计算机系统已经形成。工业控制自动化技术以低成本工业PC基础为主流，向智能化、网络化和集成化方向发展。相
一、引言
工业控制自动化技术成为20世纪最重要的技术之一，对企业生产过程有明显的提升作用。工业控制自动化集控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术为一体，实施工业检测、控制、优化、调度、管理和决策生产过程，是一种增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全的综合性技术，工业自动化软件、硬件和系统是工业自动化的主要部分。，
随着计算机技术的发展，工业自动化计算机技术的应用领域迅速扩大。由原来主要应用于过程控制，如煤、油等连续化、流程化的生产过程；或者机械、电子、汽车等离散加工的制造自动化过程逐步扩大领域，如数控机床、机器人、智能仪器、汽车电子化等机电一体化产品等。目前，工业自动化计算机技术还应用于环保、公用工程、道路与交通、楼宇与社区等。
二、工业计算机的发展特点
由于计算机技术、网络技术和通信技术的迅猛发展，各种工业自动化手段的发展开始相互影响，相互作用，大致呈现以下特点。
1．自动化技术界限模糊
信息技术的渗透性、融合性比较强，由于自动化的各种技术专业合并，工业控制计算机系统、机电一体化、数控、制造技术、CIMS等技术学科之间的界限变得模糊，这是发展的需要，技术发展的必然趋势。
2．各种控制系统之间融合
在相当长的一段时间内，由于计算机技术在工业自动化的发展具有渗透性和共通性，一些控制系统如FCS、IPC、NC、DCS、PLC等会相互补充和促进、彼此共存，如工业PC与低价的微型PLC相比其数据复杂且设备集成度高。PC不会代替PLC，工业自动化发展存在于工业PC 和 PLC之间的融合。尽管PLC、DCS、NC、IPC、FCS等设计目地不一致，各有适宜的应用领域和技术，但在技术上彼此“学人之长，补己之短”，各种控制系统之间融合提高了传统技术的发展。
三、计算机技术在工业自动化的应用
工业自动化的计算机技术发展与信息化、数字化、智能化、控制技术、网络技术的发展密切相关。目前世界工业控制计算机市场正在以每年10－15％的速度增长。计算机技术在工业自动化中的应用领域越来越多，发展也越来越重要，地位也不断得到提高。以下就计算机技术在工业自动化的发展和应用方面进行探讨：
1．DCS
集散控制系统DCS（Distributed Control System）于1975年问世，生产主要集中在美、德等国。70年代中后期起，我国主要行业（如电力、石化、建材和冶金等）的DCS基本全部进口。80年代初期开始引进、消化和吸收并研制国产化DCS技术。近10年，我国DCS系统研发和生产发展很快，崛起了一批优秀企业，这批企业研制生产的DCS系统，不仅品种数量大幅度增加，而且产品技术水平已经达到或接近国际先进水平，国产DCS系统的出口也在逐年增长。
DCS是受计算机影响最大、反应最快的一种。尽管FCS发展很快，但是传统控制系统的维护和改造还需要DCS。当前工业控制计算机生产过程仍是大系统、分散对象、连续，分散型控制系统仍在发展。开放结构和集成技术的发展促使大型分散型控制系统发展。由于数据通信和网络的发展，DCS向综合方向发展，将各种调节器、PLC、工业PC、NC等构成大系统，满足自动化、开放化要求。DCS向智能化方向发展，现在DCS的产品具有系统开放、管控一体化特点，还带有先进控制软件。
2．NC
机械智能化技术工业自动化领域一种新技术。它可补偿机械自身因温度、机械负荷等引起的机械变形。而检测主轴负荷、主轴及机座变形的传感器自身具有信号处理功能，所以叫智能传感器。故障的诊断与维修是NC重要技术。它基于AI故障诊断的存在，把NC装置通过互联网和网络与中央计算机相连接，使其能够远距离诊断，一方面建立用于诊断故障的数据库，另一方面进一步发展维修系统，在发生故障前把系统部件更换。它的实现需要智能传感器、高速PMC及大型数据库。
3．PLC
PLC在工业环境下使用，是一种可编程逻辑控制系统，采用了可编程序，实现运算、 控制、记录等操作指令,将存储内容通过数字或模拟量等形式控制工业生产过程。该种控制系统的抗干扰能力远远高于传统技术，适合于较为复杂的工业环境，而且操作简单，往往采用些形象、直观的简单程序来适应现场操作。目前PLC发展成为与DCS相抗争的大系统，具有高功能、高速度、大容量、网络化和通信强化通信能力。CIMS、工业自动化和过程控制等大系统的应用，可编程序控制器编程语言多样化，适合不同应用场合和不同国家应用习惯的要求，并且允许在同一个PLC程序中使用多种编程语言。PLC的发展潜力还很大，不仅和其他工控机联合，而且日益渗入到DCS中，走进CNC领域。
4．IPC
因PC机资源丰富、产量大、价格低，为广大技术人员认可。家用电脑逐步普及，PC机占通用计算机95％是工业PC热的基础。它在过程控制、制造自动化、楼宇自动化等方面扮演重要角色。在我国，实时操作系统和编程语言等较好解决的IPC市场在扩大。嵌入式系统得到发展和应用，它以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统，从功能、可靠性、成本、体积、功耗方面来看，是IPC发展的主要表现
5．FCS
现场总线控制系统从抗干扰能力、鲁棒性到布线安装、系统扩展、投资费用等方面都具有明显的优势，它完整地实现了控制技术、计算机技术与通信技术的集成，它的出现加快了工业智能化的步伐。FCS系统具有现场数字化，降低成本，系统效率高，便于安装和维护功能，同时具有很高的传输速度和很强的抗干扰能力。在FCS中，软件和硬件互换性好，更新换代容易，具有开放性。
6．传感器
传感、通信、计算机技术构成现代信息的三大基础。传感器的作用主要是获取信息，具有高功能、高速度、大容量性能。传感器技术是实现装备数字化、流程最优化的基础。当前，传感器技术在传统行业中的应用量大面广，而工业现场自动控制的水平也在很大程度上决定于传感器的水平。目前传感器技术向着微型化、高精度、低功耗、高可靠的智能传感器方向发展，随着计 算机网络技术的发展，传感器网络等新应用将浮出水面。
7.工业控制网络有线和无线相结合发展
有线局域网以广泛的适用性和技术价格方面的优势，得到了迅速发展。然而，在工业现场，一些工业环境禁止、地方限制限制，有线局域网很难发挥作用，因此无线局域网技术得到了发展和应用。
随着计算机技术的不断发展，无线局域网技术将在工业控制网络中发挥越来越大的作用。它可以便捷地无线连接网络设备，随时、随地、随意地访问网络资源。无线局域网可以在不用网络电缆线的情况下，提供以太网互联功能。
随着工业技术和计算机技术的发展，工业自动化手段也发生了很大的变化。自动化技术和计算机辅助设计等软件发展和普及给工业产品带来了重大变化，并已渗透到工业自动化产品设计的各个方面。利用这些计算机技术工具，工业产品设计大大减轻了设计、生产的工作量和难度，有效地提高了工作效率。
参考文献:
[1]刘美丽.现代工业条件下工业自动化的特点与作用.现代制造技术与装备.2010.3
[2]陈军进.工业自动化技术在各个工程领域中的应用.应用科学.2010
【关键词】地籍测量；数字化测图；特点；应用
地籍测量主要是指利用 现代 测绘技术以一定的精度测定土地境界、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。
1.数字化地籍测量的内涵
数字地籍测量是数字测绘技术在地籍测量中的应用，其实质是一种全解析的，机助测图的方法。数字地籍测量是以计算机为核心，在外连输入输出设备及硬、软件的支持下，对各种地籍信息数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘方法。数字地籍测量是一个融地籍测量外业、内业于一体的综合性作业系统，是计算机技术用于地籍管理的必然结果。它的最大优点是在完成地籍测量的同时可建立地籍图形数据库，从而为实现现代化地籍管理奠定了基础。
2.数字化测图技术的特点
2.1劳动强度小，自动化程度高
外业采集的数据可以自动记录于 电子 手簿中，避免了传统测图繁琐的记簿、计算、检核，大大提高了劳动效率电子手簿中的数据可以通过电缆直接向计算机传输，在室内通过计算机键盘和鼠标的简单操作，即可完成图形编辑，大大减少了外业工作时间。
2.2精度高
传统的测图，地物点平面位置的误差主要受解析图根点的展给误差和测定误差、测定地物点的视距误差、方向误差等影响。测量数据作为电子数据格式可以自动传输、记录、存储、处理和成图，在全过程中原始数据的精度毫无损失，不存在传统测图中的视距误差、方向误差、展点误差，很好地反映了外业测量的高精度，获得高精度的测量成果。
2.3信息量大
数字地图包含的信息量几乎不受“测图比例尺”的限制，甚至可以没有“测图比例尺”的概念。数据可分层存放，使地面信息的存放几乎不受限制。比如将房屋、道路、水系、电力线、地下管线、植被、地貌等存于不同的层中，通过关闭层、打开层等操作来提取相关信息，便可方便地得到所需测区内的地籍图。在数字地籍图的基础上，可以综合相关内容补充加工成不同用户所需要的城市规划图、城市建设用图、房地产图以及各种管理的用图和工程用图等。
2.4信息存贮、传递方便
数字信息可以通过磁盘、光盘以计算机文件的形式保存或传递，还可以通过电缆或计算机互联网传输。在数据的存贮、传递方面优势是传统测图无法比拟的。
2.5便于成果更新
数字化测图的成果是以点的定位信息和绘图信息存入计算机的，当实地有变化时，只需输入变化信息的坐标、代码，经过编辑处理，很快便可以得到更新的图，从而可以确保地面的可靠性和现势性。
3.数字化测图在地籍测量中的应用
3.1数字化测图的主要方法
目前我国数字成图的方法主要有三种：原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。原图数字化是将原有图件进行矢量化处理，使图形数据变成矢量数据，通过各种编辑，获得数字化地籍图的一种方法；或者将原有图纸通过扫描仪扫描，通过一些矢量化软件，将由扫描得到的栅格数据转化为矢量数据，然后通过编辑处理，进而得到数字化地籍图的方法。航测数字成图是将航摄像片通过解析测图仪，获得地面立体模型，采集地面模型数据，从而得到数字化地籍图的一种方法。
3.2数字化测绘在地籍测量中的作业流程
3.2.1地籍测图准备
目前应用数字法进行地籍测量前，应做好以下准备工作：根据城镇地籍调查的范围，划分好区、街道街坊；进行地籍权属调查，实地标出每宗地界址点的位置；布设控制网；划分每个作业小组测区范围。
3.2.2地籍控制测量
地籍控制测量是为地籍细部测量和日常地籍测量服务的，它具有传递点位坐标及限制测量误差传播和积累的作用。在地籍测量工作中，为限制测量误差的积累，保证必要的测量精度，使各街区测绘的地籍图能够拼接成一个整体，就必须首先在全调查范围内选定一些控制点，构成一定的几何图形，用精密的测量仪器和精确的测算方法，在统一的坐标系统中，确定它们的平面位置和高程，再以这些控制点为基础测算其他细部点的坐标。通常采用GPS卫星定位技术建立控制网。
3.2.3地籍细部测量
地籍细部测量采用GPS（RTK）、全站仪配合的草图方式测图，关键部分绘制在草图上。草图的清晰、明了对内业工作至关重要，草图绘制的比例尺不宜过小，地物之间的相对关系大体能够得到体现。地籍细部测量主要包括：野外数据采集。数字法地籍测图时，野外数据采集的方法按记录器的不同可以分为： 电子 手簿记录模式、便携机记录模式、电子速测仪数据存储卡记录模式、GPS测量模式。数据传输。野外数据采集后，用专用电缆将外业采集的数据传输到 计算 机。一般每天野外作业后都要及时进行数据传输，以避免数据丢失。数据处理。首先进行数据预处理，即对外业采集数据的各种可能的错误检查修改和将野外采集的数据格式转换成图形编辑系统要求的格式。接着对外业数据进行图形生成，建立图形文件等操作，再进行等高线数据处理，即生成三角网数字高程模型（DTM）、自动勾绘等高线等。
对照宗地关系图与宗地草图，根据分幅地籍图的坐标范围，选定该幅图所波及的作业分区数据文件，由测点平面坐标和地块描述信息自动生成平面图。如果没有什么重大问题，则可以生成界址线等地籍要素，注记相关的地籍要素内容，打印初步地籍图。进行外业巡查，根据初步地籍图利用钢尺对测量精度进行审核，这一步是质量控制的关键所在。
3.2.5面积量算汇总
在错误修正后，按照从整体到局部，层层控制，分级量算，块块检核，按面积平差的原则进行面积量算、面积平差、面积汇总等工作。
3.2.6图表生成
最后在检核无误的情况下利用制图软件的功能生成地籍图、宗地图、界址点成果表、宗地面积绘总表、土地面积分类表等图表文件。
3.2.7地籍信息系统的建立
进行图表一致性、勘丈边长与反算边长一致性的检核，经检核无误或对检核问题修改后，建立初始地籍调查数据库文件，再进行人库前的数据检查，如无错误则可以人库，即建立了地籍信息系统。
在地籍测量工作中采用数字化测绘技术，可以提高数字化测图技术和效率，保证成图精度，满足小城镇建设的需求，为后续的规划和调整工作提供了基础资料，取得了较好的 经济 和社会效益。 [科]
【参考文献】
[1]贺丽娟，曹振一.数字化测绘技术在工程测量中的应用[J].西北水电，2012.
关键词：地籍测量、数字化测量、数字化测图、地籍图。
前言
随着我国经济的不断发展，土地的综合性价值得到了有效的提升，各地区对地籍图的需求和可靠性的要求逐渐上升，从而使得数字化的测绘技术在地籍图测量中得到一定程度的开发和应用。本文分析了数字化测量技术的涵义、特点，并对数字化测量技术在地籍测量中的实际应用做出了总结。
第一章地籍测量与数字化测量的内涵
地籍测量主要是指利用现代测绘技术以一定的精度测定土地境界、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势性的土地详查资料，并为土地登记提供依据。地籍测量不同于普通的地形测量，地籍测量应随着宗地的土地登记的变更而不断地更新，时时保证地籍资料的现势性，地籍测量是测绘技术与法律的综合应用；地籍测量是一项基础性的具有政府行为的测绘工作，是政府行使土地行政管理职能的具有法律意义的行政性技术行为；地籍测量为土地管理提供了精确、可靠的地理参考系统；地籍测量是在地籍调查的基础上进行的；地籍测量具有勘验取证的法律特征；地籍测理的技术标准必须符合土地法律的要求；地籍测量工作有非常强的现势性；地籍测量技术和方法是对当今测绘技术和方法的应用集成。因此测绘人员不仅要具有熟练的测绘技能，而且还应熟知相关的法律法规。从事地测量的技术人员应有丰富的土地管理知识。
数字化地籍测量是数字测绘技术在地籍测量中的应用，其实质是一种全解析的、机动测图的方法。数字化测图是以数字的形成表达地形特征点的集合形态，数字化测图是通过数字测图系统来实现的。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出三部分组成；数字地籍测量是以计算机为核心，在外连输入输出设备及硬软件的支持下，对各种地籍信息数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘方法；数字地籍测量是一个融地籍测量外业，内业于一体的综合性作业系统，是计算机技术用于地籍管理的必然结果。它的最大优点是在完成地籍测量的同时可建立地籍图形数据库从而为实现现代化地籍管理奠定了基础。
第二章数字化测量技术的特点
第一，精度高。
传统的测图以光学仪器和视距测量方法为基础，且控制测量采用从整体到局部逐级布设的原则，其地物点平面位置的误差主要受解析图根点的展给误差和测定误差，测定地物点的视距误差、方向误差等影响。数字化测量技术则不然，当采用草图法数字测记模式作业时全部碎部点均采用全站仪测量，控制层次也相对较少，而测量数据作为电子数据格式可以自动传输、记录、存储、处理和成图在全过程中原始数据的精度毫无损失，不存在传统测图中的视距误差、方向误差、展点误差，很好地反映了外业测量的高精度，获得高精度的测量结果。另外，由于数字地形图产品不存在图纸变形，用绘声绘色图仪输出的纸质地形图图面精度也高于传统成图方法得到的地形图产品。
第二，自动化程度高，劳动强度较小。
在传统测图技术中地形原图必须在野外手工绘制，而数字化测图外业采集的数据可以自动记录于电子手簿中，避免了传统测图繁琐的记簿、计算、检核，大大提高了劳动效率。电子手簿中的数据可以通过电榄直接向计算机传输，在室内通过计算机键盘和鼠标的简单操作，即可完成图形编辑，大大减少了测绘工作者的劳动强度。
第三，信息量大。
数字地图包含的信息量几平不受“测图比例尺”的限制，甚至可以没有“测图比例尺”的概念。数据可分层存放，使地面信息的存放几乎不受限制。比如将房屋、道路、电力线、地下管线、植被、地貌等存在于不同的层中，通过关闭层，打开层等操作来提取相关信息，便可方便地得到所需测区内的地籍图。在数字地籍图的基础上可以综合相关内容补充加工成不同用户所需的城市规图、城市建设用图、房地产图以及各种管理的用图和工程用图等。
第四，信息存贮传递方便。
数字信息可以通过磁盘、光盘以计算机文件的形成保存或传递，还可以通过电榄或计算机互联网转输。在数据的存贮、传递方面优势是传统测图无法比拟的。
第五，更新方便快捷。
数字化测量工作得到的是数字地形图――以某种格式存放的地形图数据文件，一般数字化成图软件都具有“图形编辑”功能。数字化测量是以点的定位信息和绘图信息存入计算机的，当实地有变化时，只需输入变化信息的坐标、代码，经过编辑处理，很快便可以得到新的图，从而可以确保地面的可靠性和现势性。
第六，便于保存和管理
数字化地形图产品以数字形式存储于计算机的存储介质上，仅占有很少空间。这与传统成图技术得到的纸质地形图相比占据着优势。另外，数字地形图产品不存在纸质地形图产品保存过程中的霉烂、变形等问题。数字地形图产品易于复制，这也给保存的安全性提供了可靠的保证。
数字地形图产品不仅便于保存，而且管理也十分方便，目前已有不少专用软件实现了数字地形图的计算机管理，将数字化成图和数字地形图功能集成在一起，使用极其方便。
第三章数字化测量技术在地籍测量中的应用
第一节数字化测量的主要方法
目前我国数字成图的方法主要有三种：原图数字化、航测数字成图、地面数字测图。原图数字化是将原有图件进行矢量化处理，使图形数据变成矢量数据，通过各种编辑，获得数字化地籍图的一种方法；或者将原有图纸通过扫描仪扫描，通过一些矢量化软件，将由扫描得到的栅格数据转化为矢量数据，然后通过编辑处理，尽而得到数字化地籍图的方法。航测数字成图是将航摄像片通过各种解析测图仪，获得地面立体模型，采集地面模型数据，从而得到数字化地籍图的一种方法。这些方法的主要作业过程均需要三个步骤：数据采集、数据处理与编辑以及成果图件的数据输出。这三种方法适用的情况和作业方法各异，应根据具体情况区别对待在没有符合要求的大比例尺地形图的地区，可直接采用地面数字测量的方法，即内外业一体化数字成图。
第二节数字化测绘在地籍测量中的作业流程
一、地籍测图准备――收集相关资料
目前应用数字法进行地籍测量前，应做好以下准备工作：根据城镇地籍调查的范围，划分好区、街道、街坊；进行地籍权属调查，实地标出每宗地界址点的位置，布设控制网，划分每个作业小组测区范围。
二、地籍控制测量――测设首级控制点与图根控制点
控制测量主要采用全球卫星定位系统，这系统主要由GPS接受机和随机数据处理软件组成，属于快速静态定位系统。地籍控制测量是为地籍碎部测量和日常地籍测量服务的，它具有传递点位坐标及限制测量误差传播和积累的作用。在地籍测量工作中，为限制测量误差的积累，保证必要的测量精度，使各街区测绘的地籍图能够拼接成一个整体，就必须首先在全调查范围内选定一些控制点构成一定的几何图形，用精密的测量仪器和精确的测算方法，在统一的坐标系统中，确定它的平面位置和高程。再以这些控制点为基础测算其他碎部点的坐标。通常采用GPS卫星定位技术建立控制网。在测量时要注意点位一般都选择在道路的主干道路的主干道旁或者空旷地带，按照GPS的测量规范，点位周围角15°以上天空无障碍物或大范围水面，点位远离强功率电台、电视发射台、微波中继台、远离高压电线、变电所等。内业计算机为采用随机软件严密平差，并将其平差值直接建立控制点文件，以备测图与绘图之用。
三、碎部（界址点坐标）测量――外业数据采集和内业数据处理
地籍碎部测量采用GPS（RTK）、全站仪配合的方式测图，关键部分绘制在草图上。草图的清晰，明了对内业作业至关重要，草图绘制的比例尺不宜过小，地物之间的相对关系大体能够得到体现。地籍碎部测量主要包括：（一）野外数据采集。数字化地籍测图时，野外数据采集的方法按记录器的不同可以分为：电子手簿记录模式，便携机记录模式、电子速测仪数据存储卡记录模式，GPS测量模式。（二）数据传输。野外数据采集后，用专用电榄将外业采集的数据传输到计算机。一般每天野外作业后都要及时进行数据传输，以避免数据丢失。（三）内业数据处理。首先进行数据预外理，即对外业采集数据的各种可能的错误检查修改和将野外采集的数据格式转换成图形编辑系统要求的格式。接着对外业数据进行图形生成，建立图形文件等操作，再进行等高线数据处理，即生成三角网数字高程模型（DTM）、自动勾绘等高线等。
地籍图生成与编辑。对照宗地关系图与宗地草图，根据分幅地籍图的坐标范围，选定该幅图所波及的作业分区数据文件。由测点平面坐标和地块描述信息自动生成平面图。地籍图生成完毕后，在输出前利用制图软件的图形编辑功能进行图形编辑处理。图形编辑处理后，要对其进行全面检查，查看是否有漏测及处理不当的地方，并加以修改，消除一些地物、地貌的矛盾，进行文字注记说明及地形符号的填充，进行图部整饰等。也可对图形的地物、地貌进行增加或删除、修改。
如果没有什么重大问题，则可以生成界址线等地籍要素，注记相关的地籍要素内容，打印初步地籍图。进行外业巡查，根据初步地籍图利用钢尺对测量精度进行审核，这一步是质量控制的关键所在。最后在检核无误的情况下利用制图软件的功能生成地籍图、宗地图、界址点成果表、宗地面积总表、土地面积分类表等图表文件。
五、地籍信息系统的建立――成果的整理与验收
首先是内业检查，根据自己的草图及地籍调查表在计算机上全面审核一下是否有漏测及处理不当的地方，即进行图表一致性，勘丈边长与反算边长一致性的检核，经检核无误或对检核问题修改后，建立初始地籍调查数据库文件，再进入库前的数据检查，如无错误则可以入库，即建立了地籍信息系统。在测量工作中采用数字化测绘技术，可以提高数字化测图技术与效率，保证成图精度；满足小城镇建设的要求，为后续规划和调整工作提供了基础资料，取得了较好的经济和社会效益。
收集相关资料测设首级控制点与图根控制点
外业数据采集内业数据处理图形编辑成果整理与验收
数字化地籍测量作业流程图
结语
综上所述，采用数字化测量技术对地籍图进行测量可以取得较好的效果，与传统的测量方式相比，其具有投资少，工作效率高，劳动强度低、资源消耗小，成图美观、精度高等特点，并且方便修改，且存储形式为计算机存储的矢量图，便于利用和管理、实现数据的共享。
参考文献
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