时间：2022-08-27 18:23:04
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中图分类号： P228.4 文献标识码： A 文章编号：
一．引言。
工程测量通常是指在工程建设的勘测设计、施工和管理阶段中运用的各种测量理论、方法和技术的总称。传统工程测量技术的服务领域包括建筑、水利、交通、矿山等部门，其基本内容有测图和放样两部分。现代工程测量己经远远突破了仅仅为工程建设服务的概念，它不仅涉及工程的静态、动态几何与物理量测定，而且包括对测量结果的分析，甚至对物体发展变化的趋势预报。
二．工程测量实施的阶段性分析。
1.规划设计阶段。
主要是提供大比例尺地形图。采用的方法主要有地面人工测图和摄影测量成图两类。
（1）. 地面人工测图。是根据由总体到局部的原则，先在测区内建立平面和高程控制网点(见工程控制测量)，然后根据控制点测绘地物、地貌。近年来，随着电子速测仪和机助制图系统的发展，可以应用多功能整体式或组合式的电子速测系统取得地物和地貌特征点的三维坐标数据，输入制图系统自动成图。
（2）. 摄影测量成图。是对地面进行摄影，对像片加以判读、量测和处理，以获得所需资料。最先应用的是地面摄影测量，即在地面上用摄影经纬仪摄取测区的像片，据以成图。后来发展为航空摄影测量，它已成为目前测绘地形图的最主要、最有效方法。
近年来,随着摄影器材和测图仪器的改进,除了模拟测图方式以外，发展了解析测图方式，即利用立体坐标量测仪对像片量测进行解析处理，获得地形的数据资料。解析测图仪除了与一般模拟立体测图仪一样测图外,还可进行区域网点加密和数字化测图,获得数字地图。地面形态的数字表达称为“数字地面模型”，它可用来解决工程设计中绘制断面图、计算土石方量等问题。
2.施工阶段工程测量工作。
主要是按照设计和施工的要求，先建立施工控制网点,然后根据控制网点,在实地上以适当的精度放样出建筑物与生产设备各部分的位置，作为施工和安装的依据。放样工作包括平面位置放样和高程放样。平面位置放样通常采用极坐标法、直角坐标法以及交会法等。高程放样通常是根据高程控制网点用水准测量方法进行。近年来，已在施工测量中应用了激光测量仪器，例如：激光准直仪、激光垂线仪、激光平面仪、激光经纬仪、激光水准仪等（见工程测量仪器）。这不仅提高了测量的精度和速度，而且有助于实现自动化。
3. 经营管理阶段的工程测量工作。
主要是为了监视工程建筑物的现状，保证安全运营所进行的建（构）筑物变形观测。包括垂直位移（沉降）、水平位移、倾斜、挠曲，以及风振、日照等变形观测项目，其特点是要求建立较高精度的变形观测控制网和稳固的基准点。对于观测的精度要求与所采用的方法，因各项工程的要求不同，差异较大。野外观测工作完成以后，经过平差计算和初步整理，应用统计检验的方法来分析变形观测成果的可靠性，应用回归分析的方法探讨变形的规律性。垂直位移（沉降）观测，通常采用精密水准测量方法。使用液体静力水准测量法，可将液面的高程变化转换成电感输出，有利于实现观测自动化。建筑物的水平位移观测，由于它本身受力条件的不同，位移的方向不同，观测方法也就不同。对于任意方向的位移观测，常采用角度前方交会法，对于发生在某一特定方向的位移观测常采用基准线法。基准面的建立，可应用经纬仪的视线、拉紧的钢丝或者激光束。观测点相对于基准面的偏离值，可以用人工观测，也可以利用光电传感技术，实现自动化。建筑物的位移、倾斜、挠曲和瞬时变形观测，除了采用大地测量方法外，也可以应用近景摄影测量技术。
三．工程测量技术的现状。
1. 地面测量仪器。
20 世纪 80 年代以来出现许多先进的地面测量仪器，为工程测量提供了先进的技术工具和手段，如：光电测距仪、精密测距仪、电子经纬仪、全站仪、电子水准仪、数字水准仪、激光准直仪、激光扫平仪等，为工程测量向现代化、自动化、数字化方向发展创造了有利的条件，改变了传统的工程控制网布网、地形测量、道路测量和施工测量等的作业方法。三角网已被三边网、边角网、测距导线网所替代；光电测距三角高程测量代替三、四等水准测量；具有自动跟踪和连续显示功能的测距仪用于施工放样测量；无需棱镜的测距仪解决了难以攀登和无法到达的测量点的测距工作；电子速测仪为细部测量提供了理想的仪器；精密测距仪的应用代替了传统的基线丈量。
2.GPS定位技术。
GPS是美国从20世纪70年代开始研制,历时20年,耗资200亿美元,于1994年全面建成,具有海、陆、空进行全方位实施三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。随着GPS定位技术的不断改进,软、硬件的不断完善,长期使用的测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术,正在逐步被以一次性确定三维坐标的高速度、高精度、费用省、操作简单的GPS技术代替。
在我国 G P S 定位技术的应用已深入各个领域，国家大地网、城市控制网、工程控制网的建立与改造已普遍地应用 G P S 技术，在石油勘探、高速公路、通信线路、地下铁路、隧道贯通、建筑变形、大坝监测、山体滑坡、地震的形变监测、海岛或海域测量等也已广泛的使用 G P S 技术。随着D G P S 差分定位技术和 R T K 实时差分定位系统的发展和美国 A S 技术的解除，单点定位精度不断提高，G P S 技术在导航、运载工具实时监控、石油物探点定位、地质勘查剖面测量、碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。
3. 数字化测绘技术。
数字化测绘技术在测绘工程领域得以广泛应用，使大比例尺测图技术向数字化、信息化发展。大比例尺地形图和工程图的测绘,历来就是城市与工程测量的重要内容和任务。
常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作,同时还有大量的室内数据处理和绘图工作,成图周期长,产品单一,难以适应飞速发展的城市建设和现代化工程建设的需要。随着电子经纬仪、全站仪的应用和 GEOMAP 系统的出现,把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来,形成一个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。
4. 摄影测量技术。
摄影测量技术已越来越广泛的在城市和工程测绘领域中得以应用，由于高质量、高精度的摄影测量仪器的研制生产，结合计算机技术中的应用，使得摄影测量能够提供完全的、实时的三维空间信息。不仅不需要接触物体，而且减少了外业工作量，具有测量高效、高精度，成果品种繁多等特点。在城市和工程大比例尺地形测绘、地籍测绘、公路、铁路以及长距离通讯和电力选线、描述被测物体状态、建筑物变形监测、文物保护和医学上异物定位中都起到了一般测量难以起到的作用，具有广泛的应用前景。由于全数字摄影测量工作站的出现，为摄影测量技术应用提供了新的技术手段和方法，该技术已在一些大中城市和大型工程勘察单位得以引进和应用。
六．结束语
在人类活动中，工程测量是无处不在、无时不用，只要有建设就必然存在工程测量，因而其发展和应用的前景是广阔的。
参考文献：
[1] 严召进 工程测量技术分析与探讨. [期刊论文] 《中国新技术新产品》 -2010年2期
[2] 王丽君 GPS RTK测量关键技术分析及在辽阳某工业区测量案例研究 [期刊论文] 《科技资讯》 -2011年6期
[3] 涂兴德. 土坝工程施工测量技术分析 [期刊论文] 《科技与生活》 -2010年16期
[4] 颜学华 张怀兴 王本奎 全站仪测量技术分析及应用 [期刊论文] 《科技与企业》 -2012年21期
[5] 张兆军工程测量技术的现状和发展方向 [期刊论文] 《黑龙江科技信息》 -2010年20期
关键词：摄影测量；数字；测量系统；计算机
中图分类号： J4 文献标识码： A
引言
数字工业摄影测量技术是随着摄影测量技术、计算机技术和遥感技术的发展而形成的新兴技术，是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和几何位置的技术。数字工业摄影测量技术融合了数字近景摄影测量的基本原理、计算机视觉的相关理论、计算机技术、数字图像处理技术、模式识别等学科的理论和方法，利用数字像机获取被测目标的数字影像来得到物体的形态、位置、姿态和运动从而完成对物体的测量。由于该技术利用计算机处理信息，属于非接触性测量技术。具有危险性低、信息容量高、信息易存储、可重复使用、精度高、速度快等优点。因此广泛应用于国民经济、科技研究和国防建设等领域。随着科技的不断向前发展,研究的进一步深入,数字工业摄影测量将向实时近景摄影测量发展,它将成为对非地形目标进行测量的主要手段,并且实时性、全自动源数据获取及仿真虚拟手段的研究将成为应用研究的趋势。
一、数字工业摄影测量技术的发展历程
（一）国外发展历程
早在上世纪60年代，国外就开始了数字工业摄影测量的研究。将摄影测量的相关理论、算法及软硬件逐步应用到工业测量领域，促进了工业的发展。数字工业摄影测量技术快速发展阶段始于90年代，随着计算机技术的快速发展和日益普及，同时工业对高精度摄影测量技术的要求越来越高，工业摄影测量技术逐步进入数字化时代。目前，数字工业摄影测量理论趋于完善，技术趋于成熟。
国外已经有多家公司推出了自己的数字工业摄影测量系统：美国大地测量公司的“V-STARS系统”、挪威Metronor公司的“Metronor系统”和德国Aicon3D公司的“DPA-Pro系统”等。
（二）国内发展历程
国内对数字工业摄影测量的研究开始于70年代。当时，一些研究机构就开始着力于摄影测量技术在工业领域的应用。由于知识的落后和生产水平的限制，该技术仍处于起步阶段，发展较为缓慢。90年代初，随着高精度摄影测量技术的进步，工业摄影测量技术大量应用在冶金、机械、车辆和采矿等工业领域，并且取得了显著的成效。同时，高校及研究机构对有关工业摄影测量技术的国内外相关理论及工程实践进行了研究，并针对数字工业摄影测量技术如何应用在工业测量领域提出了一系列创新理论，形成了一套新的。该阶段为初步发展阶段。数字工业摄影测量技术在理论和应用方面都有新的发展。目前，数字工业摄影测量技术已经进入快速发展阶段。随着摄影测量技术、计算机技术和遥感技术的快速发展以及国内工业的飞速发展，许多研究机构引进国外的先进摄影测量技术、吸收新的工业摄影测量理念。 在数字工业摄影测量方面进行了很多的研究及应用工作。
目前，国内数字工业摄影测量产品主要有：天津大学研制的“汽车车轮定位参数激光视觉测量系统”、西安交通大学研制的“大型复杂曲面产品的反求和三维快速检测系统”和武汉大学研究的“Lensphoto”等。
二、数字工业摄影测量的关键技术
数字工业摄影测量技术是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和几何位置的技术。它属于高精度、大尺度三维坐标测量。为满足以上要求，需要解决以下关键性技术问题。
（一） 高质量影像的获取
获取高质量数字图像是高精度测量的基础之一。数字工业摄影测量技术需要对测量中使用的人工标志及其属性、光源特性、数字像机的设置和与成像质量有关的技术和设备等进行研究。
（二）摄影测量的人工标志
数字工业摄影测量技术使用人工标志作为测量的特征点。工业部件表面通常缺乏丰富、明显的纹理信息，在摄影测量过程中产生的图像，往往缺乏足够的、准确的特征点。为了避免这一不足，数字工业摄影测量中，采用设置人工标志点的方式产生足够数量且对比明显的特征点。发光二极管、投影激光、回光反射标志等均为人工标志点。
（三）圆形人工标志偏心差
在高精度工业摄影测量中，标志中心点定位偏心差是影响测量精度的因素。确定偏心差数学模型以及模型矫正工作有利于提高测量精度。
人工编码标志
使用人工编码标志可以加快测量速度，实现测量的自动化。每个编码标志对应一个唯一的编码，因此能够利用数字图像处理技术进行自动识别。设计编码标志应遵循以下原则：具有足够的编码容量、尺寸不宜过大、有唯一定位点和易于自动、准确识别。在数字工业摄影测量中，常用的编码标志有同心圆环型编码标志和点分布编码标志。同心圆环型编码标志采用二进制编码原理，具有原理简单、易于识别等优点。点分布编码标志由一组圆形标志点按照一定规则排列而成。
数字工业摄影测量技术发展趋势
现阶段，数字工业摄影测量技术在理论研究和工业实践方面都日趋完善。经过几十年的发展，该技术逐步走向产品化、实用化和高效化。从数字工业摄影测量技术的发展历程和现状，可以预测其发展趋势。
相机呈多样化、专业化
数字工业摄影测量常用的传感器主要是数码单反相机、红外相机、工业摄像头等。数码单反相机的价格低廉且成像性能强大，成为摄影测量的常用传感器。研究者也对单反相机进行了专业改进，使其更加适用于摄影测量。
测量精度、自动化程度不断提高
工业部件制造精度、表面复杂程度不断提高，数字工业摄影测量技术也必然向着高精度、超高精度和高度自动化方向发展。
三维数据分析软件专业化、精细化
获取三维坐标信息是数字工业摄影测量的基本功能。获取的三维坐标信息需要处理分析，才可以应用到所需的领域。多样性和复杂性的应用领域需要我们针对不同用户开发各种专用的、精细的数据分析软件。
结语
数字工业摄影测量技术是随着摄影测量技术、计算机技术和遥感技术的发展而形成的新兴技术，是指对非地形目标进行摄影并确定其外形、形态和几何位置的技术。数字工业摄影测量技术随着科技的不断进步、研究的不断深入,数字工业摄影测量将向实时近景摄影测量发展,它将成为对非地形目标进行测量的主要手段。
参考文献
【关键字】工程测量测绘新技术应用探讨
中图分类号：[P258] 文献标识码：A 文章编号：
一、工程测量重要性
工程测量是建筑工程、水利工程、路桥工程施工的基础提_工程施工管理的指引。测量工作是一项专业性强，需多人配合才能完成的工作，往往—个环节的失误就会影响整个工程施工进度。目前我国建筑工程施工企业已经充分i^识到了工程测量的重要性曲于工程测量、放线等工作造成烂尾楼的情况已很少见到。杜绝工程测量工作失民不仅仅需要在管理上加强控制与管理，还需要应用先进的测量技术，将误差将至最小，保障工程施工的正常进行。城市建筑工程测量由于地形情况较好便于测量工作的进行不能充分体现新技术应用带来的效果。对于公路、铁路、水利等工程测量环境艰苦、地形复杂、测量放线工作困难的工程中测量新技术的优势才能够真正体现。影像提取技术、GPS技术等测量新技术的应用已经得到一线测量人员的一致好评，加快测量新技术推广、加快测量工作设备投入对于工程质量的保障有着重要的影响。
二、工程测量中所应用得测绘新技术
1、工程测量中的全球卫星定位技术(GPS)
GPS全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成，GPS用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备等组成。GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行交换、放大和处理。设备运行后系统会自动生成一个观测文件(观测文件必须进行妥善保管以便日后的查询以及日后数据测算使用)，再通过计算机和相应软件，经基线解算、网平差，求出GPS接收机中心(测站点)的三维坐标，最终计算出准确的测量数据。GPS测量技术不适用于短边测量，在必须使用时要谨慎观测，并通过多次测量确保测量的精准度。RTK(Real Time Kinematics，实时动态)技术是在GPS基础上发展起来的、能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维定位结果，并在一定范围内达到厘米级精度的一种新的GPs定位测量方式，是GPS应用的重大里程碑。RTK测量是将1台GPS接收机安装在已知点上对GPS卫星进行观测，将采集的载波相位观测量调制到基准站电台的载波上，再通过基准站电台发射出去；流动站在对GPS卫星进行观测并采集载波相位观测量的同时，也接收由基准站电台发射的信号，经解调得到基准站的载波相位观测量；流动站的GPS接收机再利用0TF(运动中求解整周模糊度)技术由基准站的载波相位观测量和流动站的载波相位观测量来求解整周模糊度，最后求出厘米级精度流动站的位置。RTK测量可以不布设各级控制点，仅依据一定数量的基准控制点，便可以高精度、快速地测定图根控制点、界址点、地形点、地物点的坐标，利用测图软件可以在野外一次生成电子地图。同时，也可以根据已有的数据成果快速的进行施工放样。因此，RTK被广泛应用于图根控制测量，地籍、房地产测绘、数字化测图及施工放样等各种工作中。
2、工程测量中地理信息技术（GIS）的应用分析
GIS 是地理信息系统（Geographic Information System）的简称，指的是在计算机的软硬件条件支持的情况下，对具有空间内涵的地理信息，按照空间分布以一定的格式输入、存贮、查询、分析、更新、图形编辑、数据库管理、显示与输出和数据综合分析的计算机技术系统。它是集计算机科学、空间科学信息科学、测绘遥感科学、环境科学和管理科学等学科为一体
的新兴学科，目前，GIS 已经成为多学科集成并且应用于各领域的基础平台和地学空间信息显示的基本手段和工具。它的技术优势不仅仅在于它的集地理数据的采集、存储、管理、分析、三维可视化显示与成果输出于一体的数据流程，还在于它的空间提示、预测预报和辅助决策功能。如今，GIS 不仅发展成为一门较为成熟的技术科学，而且已经成为一门新兴的产业，在测绘、农林水利、气象海洋、城市规划土地管理、环境监测、区域开发与国防建设等领域的作用越来越重要。
让我们以城市的地下管线信息系统的建立为例，地理信息系统能把地形图作为基础图形数据，然后叠加地下和地面的类管线，这管线包括上水、通讯、电力、燃气、工程管线、污水，还有测量控制网和规划路等多种基础的测绘信息，在上述基础上，形成一个测绘数据的信息系统，从而实现对城市地下管线的现代化的信息管理。
3、摄影测量技术在城市规划工程测量中的应用
摄影测量测绘技术是通过摄影方式来获取目标物体的基本信息，目前已发展到数字摄影测绘阶。摄影测量利用计算机技术和影像处理对影像进行测绘，将大量外业测量转移到室内，速度快且精度高。在人口密集区，应用该测绘技术可高效率大面积的成图，而数字摄影测绘技术，可以对城市大比例尺地形图的测绘和更新，为城市规划、城市建筑工程提供南图。
4、工程测量中的数字化技术
（1）地图数字化技术
在建立各种GIS系统时．对原有地图进行数字化处理，在建库工作中占据了相当大的工作量．各工程测绘部门都投入相当大的人力和财力。对于已有纸制地图，若其现势性、精度和比例尺能满足要求，就可以利用数字化仪将其输入计算机，经编辑、修补后生成相应的数字地图。当前有手扶跟踪数字化和扫描矢量化两大类仪器。针对大比例尺地形图．大多数扫描矢量化软件能自动提取多边形信息，高效、便捷、保真的对地图进行数字化处理。
2、数字化成图手段
大比例尺地形图和工程图的测绘是传统工程测量的重要内容．常规的成图方法野外工作量大，作业艰苦，作业程序复杂，同时还有繁琐的内业数据处理和绘图工作。成图周期长，产品单一，难以适应社会飞速发展的需要。而数字化成图技术具有精度高、劳动强度小、更新方便、便于保存管理及应用、易于等特点。目前。数字化成图技术有内外业一体化和电子平板两种模式。内外业一体化是一种外业数据采集方法，主要设备是全站仪、电子手簿等，其特点是精度高、内外业分工明确、便于人员分配，从而具有较高的成图效率。
三、工程测量的应用分析及展望
当前，经济的发展带动测绘技术的快速发展，现代工程测量技术正在向着内外业一体化、数据获取及处理自动化、测量过程控制及系统智能化、测量成果数字化、测量信息管理可视化、测量信息共享数据库和传播网络化的方向发展。测绘技术的快速更新也要求我国有关部分和企业加强测量人员的培养，使有关人才及时了解新的测量技术，使工程测量顺利进行。其主要目的是围绕提高测量工作效率、提高测量数据精准度进行，为工程施工指明方向、打下基础。这就要求我国工程测量企业、施工企业加强测量才培养，通过对测量人才的不断培养与培训使其能够了解了新的测量技术，又保障工程测量的顺利进行。另外还要加大在工程测量方面的投资，通过加大投资加快新测量技术及设备的应用，促进测量工作的精确、可靠、快速、简便、连续、动态、遥测、实时开展。
【参考文献】
[1]李力 测绘新技术在工程测量中的应用[期刊论文]-中国新技术新产品2010(9)
[2]马琳.魏志寰浅谈测绘技术在工程测量中的应用[期刊论文]-中国科技纵横2010(17)
[3]潘贤通 浅谈测绘新技术及其在工程测量中的应用[期刊论文]-科技致富向导2010(19)
[4]阿帕尔沙塔尔 浅析在工程测量中测绘新技术的应用与研究[期刊论文]-管理学家2011(2)
关键词：GPS建筑变形，监控
近年来，伴随着国民经济建设的高速发展，高层建筑在形体和结构上显得日益复杂，加之施工工艺不断改进，这就对建筑物的变形监测提出了很多新的要求。由于高层建筑物有很多不利的监测环境，而施工工艺的改进又对形变监测工作提出了快速、高精度的要求，这些都让传统监测方法工作时显得力不从心，所以利用新的技术手段和研究新的监测方法尤显重要。GPS系统由卫星星座、接受机和地面控制站三大部分组成。作为20世纪一项高新技术，它因速度快、全天候、自动化、测站间无需通视、可同时测定点的三维坐标及精度高等优点，而获得了广泛应用。
1 GPS与传统测定方法的比较
1.1传统方法测定高层建筑动态变形的特点
在测定高层建筑变形量时，传统的测定方法有加速度传感器法、激光铅直仪法、全站仪法、近景摄影测量技术等。论文写作，GPS建筑变形。
加速度传感器法所测得的位移误差较大。激光铅直仪法只能提供建筑物局部的、相对的变形信息，测量精度较低，易受气候、风等因素影响。对较低的建筑物较为适用，对于高大建筑物(高度300 m以上)，精度会受到较大的影响。全站仪法测定的是建筑物的绝对变形信息，可用于各类建筑物，但在恶劣气候条件(如台风、大雨等)下，因激光跟踪目标困难，所以使用受到限制。近景摄影测量技术由于摄影距离不能过远，大多数的测量部门不具备摄影测量所需的仪器设备，因此，尚不能普及应用。
所以不难看出，加速度传感器法、激光铅直仪法、全站仪法、近景摄影测量技术等观测技术，在精确度、自动化程度等方面，已不能满足高层建筑的动态监测要求。
1.2 GPS测定高层建筑动态变形的优势
随着军用技术转民用的限制逐渐降低和高速发展的硬件和软件技术，GPS技术的优势已经越来越明显。
(1)可以全天候观测。实时动态(简称RTK)测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS(RTD GPS)测量技术。可通过实时计算定位结果，便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况，从而可实时地判定解算结果是否成功。
(2)仪器精度高。GPS相对定位精度在50 km内达； 100～500 km达，1000km以上可达。且独立布点不会有误差积累，测量过程自动进行，不会有人为因素造成的错误，测量数据稳定可靠。
(3)自动化程度高。用GPS接收机进行测量时，仅需一人将天线准确地安置在测站上，量测天线高，接通电源，启动接收机，仪器即自动开始工作。在结束测量时，只需关闭电源，收起接收机，便完成野外数据采集。
(4)可减少误差。在变形监测中，只要天线在监测过程中能保持固定不动，接收机天线的对中误差、整平误差、定向误差、量取天线高的误差等并不会影响变形监测的结果。
(5) 操作方便。仪器体积小，重量轻，容易携带搬运，劳动强度小，外业工作量小。
(6)应用前景广。GPS技术具有全球、无误差积累等优点。使观测工作效率大大提高，同时也节省了大量的人力和物力。
2GPS变形监测技术
2.1 GPS变形监测模式
GPS用于变形监测的作业模式可概括为周期性和连续性两种。当变形体的变形速率相当缓慢，在局部时间域和空间域内可以认为稳定不动时，可利用GPS进行周期性变形监测，监测频率可为数月、一年或甚至更长时间。连续性变形监测采用固定监测仪器进行长时间的数据采集，获得变形数据系列，此时监测数据是连续的，具有较高的时间分辨率。周期性监测模式一般采用静态相对定位测量方法。论文写作，GPS建筑变形。连续性监测模式，适用于对自动化要求高，数据采集周期短的监测项目。在数据处理方法上，可选择静态相对定位和动态相对定位两种方法。在一些高层建筑物等工程的动态监测中，可运用GPS连续监测模式。论文写作，GPS建筑变形。该模式实现24小时的连续观测，使监测、监控、决策实现远距离控制，但该模式要求GPS接受设备必须永久固定在变形点上成本较高。
2.2 GPS在变形监测中的测量方法
按监测对象及要求不同，GPS在变形监测中可选择静态测量法，快速静态测量法和动态测量法三种。
1)静态测量法：静态测量法，就是把多于3台GPS接收机同时安置在观测点上同步观测一定时段，一般为1小时至2小时不等，用边连接方法构网，用后处理软件解算基线，经平差计算求定观测点三维坐标。这种方法定位精度高，适用于长边，测边相对精度可达。论文写作，GPS建筑变形。论文写作，GPS建筑变形。
2)快速静态测量法：这种方法尤其适用于对监测点的观测。其工作原理是：把两台GPS接收机安置在基准点上固定不动连续观测，另1～4台接收机在监测点上移动，每次观测5～10分钟(采样间隔为2秒)，经事后处理，解算出各监测点的三维坐标。
3)动态测量法：该方法又分准动态测量方法和实时动态测量法。实时动态测量方法原理是：在基准站上安置一台GPS接收机，对所有可见GPS卫星进行连续观测，并将观测数据通过无线电传输设备，实时地发送给在各监测点上移动观测(1～3秒钟)的GPS接收机，移动GPS接收机在接收GPS信号的同时，通过无线电接收设备基准的观测数据，再根据差分定位原理，实时计算出监测点三维坐标及精度。
一般基准网应采用静态测量方法，当基准网的边长超过10 km，要考虑基准网的起算点与国际IGS站联测，基线向量解算时采用精密星历，保证基线解算的精度。对监测点进行测量时，可采用快速静态测量法。在桥梁监测时，可选择实时动态测量，如果距离近，基准点与监测点有5颗以上共视GPS卫星时，精度可达1～2 cm。
3 GPS测量数据处理
GPS数据处理过程可划分为基线解算和网平差两个阶段。
GPS基准网的基线解算，应采用GAMIT或Bernese软件和IGS精密星历。平差计算应采用PowerADJ科研办软件。对高精度GPS的数据处理分为两个主要方面：一是对GPS原始数据进行处理获得同步观测网的基线解；二是对各同步网进行整体平差和分析，获得GPS网的整体解。这些软件数据处理的重点都在于同步网的基线处理，而在网平差分析方面，特别是多个子网的系统误差分析、粗差分析及随机误差处理方面，暂无好的处理方法。
4 结语
GPS这种全新的定位手段，在工程实践中已逐步得到认同。目前，我国正处于经济发展的历史性的发展时期，各种基础设施的大量建设，各种新材料、新技术的采用，使建筑工程这一传统产业呈现勃勃生机。论文写作，GPS建筑变形。随着GPS技术的进一步开发，特别是有关高层建筑施工领域的应用技术包括基础理论的研究、实践方法的探索、信号接受手段的更新、信号处理方法和软件的开发等的发展，再加上若干工程的应用、积累和提高，GPS技术将成为在高层及超高层建筑方面广泛使用的方法。
参考文献
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【关键词】近景摄影测量 控制点坐标 长度测量误差（LME）
随着计算机应用技术的飞速发展，普通数码相机性能的提升，将普通数码相机所摄照片转化成数字地形图、数字高程模型DEM、三维坐标点云DMS等产品的理论[1][2][3]越来越完善。典型的生成点云数据的数字近景摄影测量过程需要精确的控制点测量数据。最常见的控制点测量方法是使用全站仪进行测量[7]。文献[3]中张祖勋院士等人提出了多基线近景摄影测量方法，该方法解决了传统数字近景摄影测量中交会角、点匹配和精度这三者不相容的问题，并将空三测量和光束平差首次引入近景摄影测量中。这个方法不需要任何测量设备而获得精确的控制点坐标（X，Y，Z），但该方法获取的控制点坐标精度还不是很高。因此本文通过加入约束条件优化光束区域网平差法，提高计算所得控制点坐标的精度，并对实验结果的精度进行分析和评估。
一、控制点坐标获取算法
在本算法中控制点的坐标由独立的摄影测量平差法求得，该方法使用待测对象已知的空间信息和校准框架计算控制点的相对空间位置，而后通过不同摄站对待测对象进行拍摄，通过空间前交会确定其它未知点的坐标。此算法中涉及到的待测对象空间信息包括：模拟场地内校准框边线所提供的平行约束，已知可测量距离，校准框或场地中其他物体上点之间的高程差。这些信息作为光束区域网平差的一组约束条件解算出控制点的坐标。
光束区域网平差法是获取精确相机参数和物方坐标的摄影测量方法，该方法解算这些参数时需要一个初始的外方位元素近似值。我们采用的文献中的算法在实验场地中利用平行约束条件来获取相机的外方位元素。用校准框的四个顶点之间的距离以及对应平行线确定旋转矩阵和摄站x0。
此算法的优点在于可以直接求得外方位元素，进一步用于光线束平差法的解算模型中。如图2 所示，此实验中影像的摄影方位不知，但采用上述算法求得影像的相关参数。一旦已知外方位元素就可用来求解未知点的坐标初始值，而后用于进行下一步的平差计算。
表1 参数用于领带点生成、光束法空中三角测量和数字高程模型提取
一旦控制点的物方和像点坐标手动输入到LPS后，利用表1所列参数的连接生成程序就可以运行了。LPS中的连接点生成程序采用组合的多影像匹配技术，即高分辨率到低分辨率的灰度匹配，特征匹配和块匹配。生成的连接点和手动测量的控制点由LPS用光束法空中三角测量处理以确定影像的外方位参数。测区控制点的布设方式使得LPS可以自动计算方位参数的初始值。因为相机实验之前已进行标定，在空三测量时相机的内部参数作为改正数保持不变。而后LPS自动地形工具利用光束法空中三角测量的结果生成不规则三角网用于生成DEM。
三、实验结果及分析
。
四、结论
通过以上实验结果可以得出，由加入约束条件方程如距离或高程差的近景摄影测量方法得到的地理模型精度较高，精度检验实验中两步法生成DEM计算所得结果的最大LEM为3.4mm。由近景摄影测量方法获得的控制点的坐标与全站仪测量得到的坐标相比，在X和Y方向的最大偏差在±20mm以内，而在Z轴方向的偏差能达到±10mm的精度。因此使用条件约束方程，如距离和高程差的光束法近景摄影测量法能够提高计算得到的控制点精度。
参考文献：
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关健词：测绘新技术 毕业论文（设计）模式 测绘工程
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）06（b）-0000-00
*基金项目：华北水利水电学院2011年教育教学改革项目（47）
作者简介：胡青峰（1980-），男，河南省汝南县人，博士，讲师。
1引言
毕业论文或毕业设计是高等院校本科教育人才培养计划最重要的组成部分之一，是本科教育的最后一个综合性教学环节[1]，通过完成毕业论文，学生既能够很好的对自己四年来的学习与实践成果进行全面的总结，也能够培养自己的独立思考能力和科学工作方法，是一个学习深化和升华的重要过程。但不同的学科由于其学科性质不同，要想更好的体现以上观点，其毕业论文或设计模式也必然存在一定的差异。测绘工程是一门应用性较强的科学，在学习理论知识的基础上着重培养学生的实际动手能力。特别是在现阶段测绘新技术形势下，如何更好的使学生达到“厚基础、宽专业、强素质、重实践和有创新”的培养目标，探讨测绘新技术形势下本科毕业论文（设计）模式的研究是非常必要和意义重大的。
2测绘新技术特点分析
随着现代科技和信息化技术的发展，为了弥补传统测绘技术的不足和满足现代测绘的要求，测绘科学涌现出了新的测量技术，主要有GPS技术、GIS技术、RS技术、摄影测量技术以及三维激光扫描技术等。其测量呈现如下新特点：
（1）作业模式数字化
测绘部门传统的生产作业模式正被数字化技术所取代，如：地图数字化、数字摄影测量、扫描数字化等。计算机的智能化与自动化正逐步出现在测绘生产作业流程中的各个关键部分，传统测绘生产工序正被简化，新型测绘生产作业以及管理模式正逐步形成，这要求学生对计算机软件要有较好的运用。
（2）测绘技术一体化与复合化
随着计算机新技术的发展，测绘技术也出现了一体化发展的趋势，如内外业数据处理一体化、数字摄影测量系统一体化、“3S”技术集成等等，这种一体化与复合化的特点将有利于网络化观测体系的形成，必将会大大提高测量作业速度和测量数据处理效率，并提高测量数据的精度。测绘技术的一体化要求测绘工程专业学生具备一定的专业综合能力。
（3）测绘设备的两极化
新技术测绘设备的生产正向两极分化的趋势发展，一方面向小型化、微型化和可携带化的方向发展，另一方面其功能和性能也更可靠。这一变化对我们的启示是，在教授学生传统测绘仪器使用的同时，必须加以强调和落实学生掌握和运用新理论和新仪器的能力。
（4）测绘信息的网络共享化
随着信息技术的迅速发展，网络也飞速普及全球，这一工程不仅实现了资源共享和生产过程管理的网络化，而且促进了网络化由生产部门一直延伸到用户。这种发展导致了测绘生产组织结构必须加大信息服务能力，基础地理信息服务在生产组织结构中趋于专门化，这也就加强了学校和测绘单位和外界建立新的合作关系的必要性，以便空间数据资源的互补。
3建议
在测绘新技术不断发展的今天，针对如何利用测绘新技术开展测绘工程专业本科毕业论文（设计），以达到我校“厚基础、宽专业、强素质、重实践和有创新”的人才培养目标，结合前面分析本研究给出以下建议：
（1） 走“产、学、研”结合的道路，培养学生解决实际问题能力和创新能力
学生到企事业单位实习，将毕业论文（设计）与生产联系起来，一方面有助于学生了解相关行业特点、现状和发展前景，清楚社会对各种类型人才的需要，从而更加明确自己的努力方向和社会定位，进一步激发其刻苦学习与立志成才的积极性[2]，另一方面，在这个过程中可以利用一些测绘新技术解决生产实践中遇到的问题，培养其解决实际生产实践问题的能力。
将学生的毕业论文（设计）与导师的科研项目相结合，可以引导学生对测绘新技术理论的学习、探索、创新和应用，提高学生的科学研究与工程设计能力，为以后学生继续深造从事科研活动打下基础。
（2） 与学生兴趣爱好相结合，发挥其主观能动性
我校培养人才的目标是“厚基础、宽专业、强素质、重实践和有创新”。与其它专业相比，测绘工程专业所涉及的知识面专业性强、专业面较窄。因此，在开展毕业论文（设计）选题时考虑到教学大纲的同时，兼顾到学生的兴趣爱好也是非常有必要的。学生根据自己的兴趣爱好，利用所学到的各种基本理论和技术，选择与本专业相关的题目特别是与本专业相关的边缘学科，且难度达到毕业论文（设计）要求，应该是被允许和鼓励的。这样可以发挥学生的主观能动性，激发学生开展毕业论文（设计）的兴趣，有利于获取创新性的成果。
（3） 与学生就业方向相结合，为学生以后就业打基础
对于有意向到科研院所或高校工作或继续深造的学生，根据科研院所的具体情况，指导老师可以重点考虑为该类学生选择与测绘新理论相结合的论文形式的相关课题，对于有意向到生产性企事业单位工作的学生，指导老师可以重点考虑为其选择与测绘新技术或方法相结合的设计形式的相关课题。条件允许的话可以直接让学生到意向单位实习，结合意向单位课题完成毕业论文（设计），为学生快速转变角色、适应单位的工作模式打下基础。
（4） 注重交叉学科的选题，全面提高学生的专业素质
随着测绘新技术的不断进步和社会对复合型人才的需求，测绘工程专业学生在选题时，还应注重交叉学科的选题，具体包括两个方面：一是在测绘科学与技术大的学科框架下选题，即可以适当与新发展的相关专业相结合，这样有助于增强学生对整个测绘科学与技术知识的全面掌握和运用；二是与学校特色相结合[3]，多与相关水利专业相结合，一方面能够拓宽学生的知识面，增加了学生对学校办学强项的了解，另一方面，也为学校特色专业引进了新的先进的测绘技术，促进了学校特色专业学科发展。
4结束语
毕业论文（设计）是学生对所学知识的一个综合运用过程，是检验学生在实践的基础上运用所学专业理论知识去分析和解决实际问题能力的重要途径，是对毕业生基础知识、学习能力、自学专研能力以及各种综合能力的检验和提高，是学生毕业前最后一次重要的综合实践机会，是衡量高等学校教育质量的重要评价内容。针对测绘新技术迅速发展的今天，为真正把测绘工程专业学生培养成厚基础、宽口径、复合型的高素质创新型人才，其毕业论文（设计）模式仍有待于进一步深入研究。
参考文献
[1] 姚黔贵，张鹏飞. 测绘工程专业毕业设计存在的问题与解决对策[J]. 矿山测量，2004（3）：63-64.
关键词：POS 航空摄影测量 辅助 应用 RC-30
中图分类号：P23 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）02（a）-0022-04
航空摄影测量技术是在飞机上利用航摄相机对地面连续摄取像片，结合地面控制点测量、处理和立体测绘等步骤，绘制出地形图的作业，是我国获取基础地理信息数据的主要手段之一。目前，我国重大自然灾害监测与预警、资源利用与环境监测等领域都需要大量的高分辨率、高精度的地理信息数据，这些数据与我国经济的可持续发展紧紧相关。
航空摄影测量的基本原理就是利用航摄像片对每对同名像点的投影光线进行后方交会，获得相应地面点的空间坐标。为了获得正确的交会结果，必须确定摄影像片影像每一条投影光线在摄影时刻的空间位置与方向，而其空间位置与方向是由其航摄相机的内方位元素和外方位元素所决定的。内方位元素是指摄影中心与相片中心位置的三个参数，可以通过测试航摄相机来完成；外方位元素是指像点在摄影瞬间的空间三维位置与三维姿态六个运动参数，外方位元素则需要采用其它更复杂的技术途径来解决。
传统航空摄影测量一般需要使用野外控制点并通过空中三角测量加密求解外方位元素，而野外控制点的布设工作繁琐，在荒漠、高山等困难地区野外控制点更是难以布设，因此，尽量减少乃至摆脱对野外控制点的依赖而直接对像片定向一直是摄影测量的重要研究方向之一。为此，人们一直试图在航空摄影飞行过程中直接记录或确定航摄相机的位置和方向，并利用这些定向数据实现航摄像片的绝对定向。
20世纪90年代，GPS（Global Position System，全球定位系统）辅助空中三角测量的方法得到了广泛应用，利用GPS获得的定位信息用来辅助空中三角测量，展现了导航技术在测绘领域的应用前景。GPS技术虽然解决了像片的定位问题，但是无法获取像片的姿态参数，不能彻底摆脱地面控制。随着航空摄影测量技术和惯性导航技术的发展，一种新的方法开始应用于航空摄影测量――定位定向系统（Position and Orientation System， 简称POS系统）辅助航空摄影。机载POS系统集GPS技术与惯性导航技术于一体，使准确地获取航摄相机曝光时刻的外方位元素（GPS测量得到位置参数，惯性导航系统得到姿态参数）成为可能，从而实现了无（或少量）地面控制点，甚至无需空中三角测量加密工序，即可直接定向测图，从而大大缩短航空摄影作业周期、提高生产效率、降低成本。因此，POS系统的出现，将从根本上改变传统航空摄影的方法，进而引起航空摄影理论与技术的重大飞跃。随着计算机技术的发展及其惯性、GPS器件精度水平的提高，POS无论定位定向精度还是实时数据处理能力都会有质的提高，将会在航空摄影测绘方面发挥越来越重要的作用。POS系统高精度定位定向技术是POS系统应用的关键技术，它的研究可以极大的推动POS系统的发展。
1 POS工作原理
IMU惯性测量单元最大优点是不依赖于任何外界信息，能够进行完全自主的导航。惯性测量单元能够连续长时间的工作，可以提供多种导航信息如位置、速度、航程、航向，还可以提供水平及方位基准，精度较高。但是，惯性测量单元的精度主要取决于惯性器件（陀螺仪和加速度计）的精度，并且其定位误差随时间积累，精度逐渐降低，这对于需要长时间工作的情况是极为不利的。而且其初始对准时间长，所以想到利用其它定位手段作为参考信息源，定期或不定期地对惯性测量单元进行综合校正，对惯性器件的漂移进行补偿。
GPS卫星导航系统具有定位精度高的特点，而且能够进行全球、全天候、全天时、多维连续定位，其精度不随时间变化。然而，GPS是非自主式的系统，不能提供诸如载体姿态等参数，运动载体上的GPS接收机不易捕获和稳定跟踪卫星信号，动态环境造成中信噪比下降。这些原因都容易产生周跳。而且由于GPS信号在传播途中的干扰，使得系统定位精度有所下降，定位结果较为离散。
如上所述，GPS和IMU惯性测量单元各有所长，具有可互补的特点，两者的组合不仅具有两个独立系统各自的主要优点，而且随着组合水平的提高，它们之间信息传递、融合、使用的加强，组合系统的总体性能要远优于任一独立系统。
组合导航把无线电导航长期精度高与惯性测量短期精度高和不受干扰的优点结合起来，因而GPS与IMU的组合被认为是目前导航领域最理想的组合方式，其基本原理如图1所示。POS都是采用这样的组合系统，其优点主要表现在。
1.1 GPS/IMU组合提高了系统的精度
高精度GPS信息作为外部测量信息输入系统，在运动过程中频繁修正IMU测量值，以控制减弱其随时间积累的误差；而短时间内IMU定位结果可以很好的解决GPS动态环境中由于信号失锁和周跳导致的精度跳跃下降问题。因而，GPS/IMU组合测量误差实际上比单独的GPS或IMU的误差都小。
1.2 GPS/IMU组合加强系统的抗干扰能力
由于IMU可以独立进行导航，因而当GPS信号受到干扰时，IMU不仅能提供导航信息，而且其导航解可作为辅助信息，对GPS码和载波的再捕获起辅助作用，大大缩短了GPS恢复工作的时间，提高了GPS接收机的跟踪能力。而GPS信息对IMU的辅助可使IMU在运动中不断进行初始对准。
1.3 GPS/IMU组合解决了GPS动态应用采样频率低的问题
由于GPS的数据采样率低，不能达到某些动态应用中的要求，这时高频IMU数据可以在GPS定位结果之间高精度内插所求事件发生的位置，如航空相机曝光瞬间的位置，从而保证了组合系统对整个航线的各个摄影位置的高精度定位。当然GPS本身的采样频率也随着设备的发展不断提高。
1.4 GPS/IMU组合将降低对惯导系统的要求
长期以来，IMU的高价格一直是限制其广泛应用的主要原因。而组合系统提供另一种解决方案，利用IMU的速度信号解决动态跟踪问题，而高精度定位则由GPS来实现，因此可以采用较低性能的IMU，从而降低了组合系统的成本（如图1、2）。
2 应用案例概况
POSAV510辅助RC30相机在2006年关中地区进行了两次飞行。根据应用的目的和技术要求，结合实际工作的需要选定测区。测区内分布有水系河流、城镇市区、山区和主要交通道路等典型地形地貌，较有利于对设备精度的评估。选择了1∶10000和1∶40000两个摄影比例尺。如表1所示。
3 应用区控制点的布设
为了对POS的精度作出客观的评估，在关中某应用区内根据《GB/T13977-921∶5000、1∶10000地形图航空摄影测量外业规范》、《GB/T13990-92 1∶5000、1∶10000地形图航空摄影测量内业规范》、《P0S/TRACKER系统应用航空摄影试飞方案》技术设计书进行应用区控制点布设。
3.1 A区控制点布设方案
根据《POS/TRACKER系统应用区航空摄影技术设计书》要求，A区范围覆盖6幅（3x2）1∶50000地形图。依据关于1∶50000比例尺成图丘陵地和山地的区域网布点及构架航线的布点要求，A区控制点布设如图3所示：
3.2 B区控制点布设方案
根据《POS/TRACKER系统应用区航空摄影技术设计书》要求，B区范围覆盖2幅（1*2）1∶10000地形图。关于1∶10000比例尺成图平地的区域网布点要求，同时结合检校场控制点布设要求。B区控制点布设如图4所示。
为了提高量测精度，在像片上更准确地判别出控制点的位置，本次应用在B区采用了先布控后飞行的方法。根据控制点周围的环境情况，对B区100平方公里内的42个控制点分别用埋石、砸木桩及铁钉的方法将控制点标记到位，其中大标石6个（预计作为检校场控制点永久保留）、小标石11个、木桩19个、铁钉6个。
为了使控制点在像片上容易判别，飞行前对测区100平方公里内的42个控制点进行标志布设。根据控制点的情况，采用1 m×1 m的标志布和刷漆等办法，在飞机起飞前将标布设到位。
4 基准站布设
为保证POS辅助航空摄影飞行，需要在测区内布设基准站。考虑到基准站观测数据备份和检核，根据测区大小和应用为中、小比例尺航摄的特点，按照GB/T18314与GJB2228-1994规定的GPS基准站选址原则，结合已知大地测量控制成果，并经过现场踏勘，在摄区内布设1个地面GPS基准站。同时为了验证基准站距离对测量精度的影响，在宝鸡（距测区约200 km）和郑州（距测区约500 km）地区分别布设长基线和超长基线GPS基准站。
5 航摄飞行
根据《POS/TRACKER系统应用区航空摄影技术设计书》和《POS/TRACKER系统应用区航空摄影实施计划》，共飞行5架次，完成了应用区1∶10000及1∶40000的航摄工作，获取了1∶10000、1∶40000有效黑白像片323片，l∶10000彩色有效像片133片随后再次完成POS辅助RC30相机B区1∶10000飞行。
6 POS外方位元素解算
（l）偏心角解算。在1∶10000黑白影像扫描完毕，获得检校场像控测量数据以及检校场空三加密数据后，结合POS原始数据及基准站数据，利用PosPac软件中的PosGPs、PosPro及CalQc模块对偏心角进行解算，获得了305 mm镜头进行1∶10000飞行时的偏心角。同时解算出152 mm镜头进行1∶40000飞行时的偏心角。
（2）像片外方位元素的解算。将获得的偏心角输入PosPac软件的PosPEO模块进行解算，获得像片的外方位元素EO。
7 空三处理
由于现有的海拉瓦软件和适普软件都不支持POS数据的空三处理，因此数据后期的空三解算采用了Leica公司的LPS软件。在LPS中建立与EO数据坐标相一致的工程，进行了直接定向法和POS辅助空三法两种方法的应用。
直接定向法。在LPS中建立工程，输入应用区影像，生成缩小片。在自动完成内定向后，在Fiducial orientation and Exterior Orientation Parameter Editor直接输入EO解算出的外方位元素，将其作为确定值，应用区的立体即可完全恢复，最终进行精度检测。
POS辅助空三法。前期与直接定向法一致，不过在输入外方位元素后，将其设为初始值，再按直接定向法检测出的精度给出一个外方位元素合适的标准方差。进入Orima软件，通过APM选点，判读合适的控制点，进行平差解算，最后将结果写出。退回到LPS中，进行精度检测。应用进行了仅有连接点无控制的平差、加入1个控制点的平差、加入4个控制点的平差。
8 POS数据直接定向精度分析研究
在内定向结束后，输入RC30的POS数据"按照LPS中影像的数据顺序，依次将其对应的EO数据拷贝到相应的位置，获得POSEO数据直接定向的结果。从表2中可以看出。
（1）200X年B区直接定向，精度已经可以满足1∶10000成图要求；
（2）200X年B区直接定向，平面精度可以满足1∶10000成图要求，但高程精度超限。这是因为我国的外业大地高均为ITRF97或与其相似的框架下的大地高，而我们所采用的EO数据的大地高是初始WGS84的大地高，两者之间有固定差，在引入一个控制点平差后，高程精度马上符合精度要求。
9 结语
通过本次课题应用精度分析，POS辅助RC3相机航摄，在成小于1∶10000地形图时，可采用直接定向的方法。在成1∶10000或更大比例尺地形图时，应采用POS辅助空中三角测量的方法。
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科技教育活动作为素质教育理念施行的重要手段之一，是以实践项目为载体，以发展学生的科学精神、知识与技能、方法与能力、行为与习惯为目的的教育活动。长期以来，一线教育工作者在组织科技教育活动时，往往面临着度浅（活动研究深度不够）、面窄（活动参与人数较少）等诸多的困扰。根据“多元智能理论”“丰富教学模式”的指导，针对不同智能类型、不同能力水平的学生设计不同方向、深度的项目活动，可以在一定程度上解决上述困扰。下面，我们以“多层次城市夜空光度测量科技教育活动”为例，谈谈如何基于项目来实施分层次的科技教育活动。
一、活动背景
光污染是继水、气、声和渣污染之后的一种新型污染，主要包括白亮污染、人工白昼和彩光污染。光污染的影响首先在于破坏天文观测环境，历史上天文台因此而被迫搬迁的案例屡见不鲜。英国格林尼治天文台早在1948年就为躲避光污染和大气污染而迁往东南沿海环境优美、观测条件更好的赫斯特蒙苏堡地区。在美国、加拿大、日本、西班牙、葡萄牙等国，多个著名天文台都曾几次迁址。我国紫金山天文台的观测工作也全部转移到了其他观测站点，紫台园区则已改建为天文博物馆，以天文科普和天文旅游为主，仅保留了少量与太阳观测有关的科研工作。
光污染的影响其实并不局限于天文观测。居高不下的学生近视率、迷途的海龟幼崽、撞上玻璃幕墙的飞鸟、爆发性增殖的水藻、能源紧缺与气候变暖，这些看似并无关联的人与事，其实背后都与灯光之扰息息相关。
作为长三角地区的重要城市之一――无锡的光污染较为严重。在距市中心三阳广场约6.2公里远的天一中学校园里，天空是白的是灰的是橙的是多彩的，北斗七星中的天权是看不到的，狮子座的镰刀是认不全的……在距三阳广场16.9公里远的斗山山顶，连仙女座大星系M31和猎户座大星云M42都仅能勉强分辨，山脚下的路灯和远近城镇的光源清晰可见，天空泛着浅浅的灰白色……在与市区间隔有10公里的太湖十八湾地区竟连天顶附近的银河都彻夜不现，三角座星系M33也必须要通过双筒镜才能被观察到……
为提高学生及公众对光污染的认识，学校针对性地引进了一批测光仪，并依托天一天文社加贺谷穰工作室（文化宣传部）、达盖尔工作室（学术委员会）、伽利略工作室（普及委员会）和斯科特工作室（项目办公室），设计了“多层次城市夜空光度测量科技教育活动”，策划并实施了多个文宣、教育、科普和研究性项目。
二、活动目标
知识与技能：
1.理解夜空光度、光污染的概念，了解导致夜空光度增大的主要原因。
2.掌握夜空光度分级的方法，并能运用器材测量夜空光度值。
3.了解背景光对天文观测的影响，
学会设计反映此原理的科普实验。
过程与方法：
1.开展观星活动、光污染摄影与夜空光度测量活动，掌握天文观测及夜空光度测量的基本方法。
2.了解策划、组织活动的过程，学会科学研究的一般方法，实验设计的一般结构。
情感、态度和价值观：
1.了解城市对自然地理环境的改变，不合理的城市亮化带来的环境问题，敢于解决问题。
2.在活动中，提升科学素养，发展科学思维、合作创新精神。
三、参与对象与活动形式
活动对象以天一天文社社员为主体，包括国际分社约40人，少年分社约40人，高中分社约70人，荣誉分社约20人。此外，还包括无锡市中小学天文联合会（锡天联）下属成员学校约150人，以及其他相关单位的学生约300人。
活动主体――天一天文社社员参与了“多层次城市夜空光度测量科技教育活动”的全部项目、环节的活动，包括项目研究、实验设计、科普观测和摄影活动。锡天联成员学校、无锡市少年宫等其他相关单位的学生主要参与了科普观测和摄影活动。
四、活动的重点、难点、创新点
活动重点：搭建天文研究平台，以光污染研究为抓手，调动学生积极性，让更多的学生参与到天文活动中来。
活动难点：城市夜空光度测量研
究，光污染相关实验设计。
活动创新点：由中学发起并组织
的使用国际顶尖测光仪对城市进行高覆盖度的夜空光度测量研究，夜天光监测站点建设在世界范围内都具有唯一性；由中学生开展科普实验设计与教材编写同样具有开创性；以光污染为主题的摄影大赛在当今世界也是少见的。
五、可利用的各类科技教育资源
1.技术指导：中科院紫金山天文台科普部、北京师范大学天文系高爽老师、国家天文台刘博洋博士等以技术顾问的身份，参与了“城市夜空光度测量”的相关活动指导。此外，南京大学、中国科技大学、北京天文馆的专家教授们也曾多次来校指导天文课程建设。
2.团队建设：锡天联成员学校、无锡市少年宫等作为天一天文社紧密的合作伙伴，不仅为开展与夜空光度相关的科普活动提供了场地与学生支持，而且还有一批教师参与共同开展天文教研活动，形成了教研团队。
3.资金支持：天一中学为开展天文教育投入了大量的资金，已多批次采购天文实验器材如望远镜、测光仪、相机、野营设备、图书等，并已建设完成天文创新实验室一间；天文创新实验室作为学校“STS综合创新课程基地”的重要组成部分，还得到了省市区各级教育部门的专项建设资金支持；锡天联成员学校、无锡市少年宫等单位也配套投入了相关的天文基地建设。
六、活动内容
“多层次城市夜空光度测量科技教育活动”的全部项目、环节的活动，包括项目研究、实验设计、观测实践和摄影活动等多个层次，分别由天一天文社斯科特工作室（项目办公室）、伽利略工作室（普及委员会）、达盖尔工作室（学术委员会）和加贺谷穰工作室（文化宣传部）等四大工作室具体负责。表1为各工作室的智能类型列表。
（一）主题活动一：城市夜空光度测量（项目研究）
1.选题背景及意义：
无锡作为长三角地区的重要城市之一，经济发达，城市光污染情况总体比较严重，但是不同区域的污染程度也存在明显差异。夜空光度是衡量城市光污染程度的重要指标，通过使用专门的测光仪器，对无锡城区进行高覆盖度的光度测量，从而了解无锡城区整体的污染程度，不同区域的污染水平差异，以及分析光污染产生的背景，并尝试提出防治的建议，有利于提高公众对光污染的认识，也能为城市管理部门在优化城市灯光设置时提供参考。
2.活动过程和步骤：
（1）编写《无锡市夜空光度测量指导》方案。指导学生收集、整理与夜空光度测量相关的研究论文及其他材料，对“光污染”“夜空光度”等概念进行界定，并组织编写《无锡市夜空光度测量指导》方案，就测量时间、地点、方法及报告填写的格式予以统一规范。
（2）撰写开题报告。指导学生撰写《无锡城市夜空光度测量》开题报告，对研究背景、要解决的问题、选题意义及研究价值，核心概念的界定、相关现状、参考文献，研究目标、研究内容、研究假设，研究思路、研究计划，预期成果等内容进行项目论证。经论证后的项目被中国教育学会地理教学专业委员会研究性学习课题专家组立项。
（3）开展测量活动。指导学生开展城市夜空光度测量活动，具体步骤有：
①仪器编号：为支持本课题组
的研究工作，学校从加拿大购置了9台SQM测光仪，并予以编号（以分辨仪器本身存在的机械误差）。
②路线设计：将无锡市区划分为
不同的片区，并设计好测光的具体行
进路线和测光任务。
③实地测量：将课题组成员分成不同的小组，每组由3人组成，分别负责仪器操作、数据记录和坐标定位，每个坐标点测5个数据，以减小误差。
④数据处理：将测光所得的数据（经度、纬度、时间、测光值）输入EXCEL表格，进行误差分析，取平均值，得到各坐标点夜空光亮度的最终值。
（4）撰写结题论文。指导学生根据开题报告中预期成果的要求对收集的数据进行不同角度的分析，并将结论撰写成结题论文《无锡城市夜空光度测量研究》。结题论文主要结构包括：夜空光概述，测量仪器及方法，数据分析及测量结果（数据测量与分析步骤、夜空光亮度的地区分异、夜空光亮度的地区变化、夜空光亮度的地平高度及方位分异、夜空光亮度的时间变化），反思及讨论等。于2015年第4期《地理教学》杂志。
3.活动效果及呈现方式：
活动进行过程中及之后，我们得到了诸多媒体的关注：指导教师受邀赴上海复旦大学为2015年第六届全国天文社团发展论坛作了《也谈高中天文社团建设》的专题报告，赴江阴为2015年第二届无锡市高中生峰会作了《城市天文学》的专题报告。项目组还收到了国际天文学联合会普及工作委员会及香港大学物理系的邀请函，受邀加入国际夜空光度监测网络并赴香港大学开展项目交流与培训。
在前期活动的基础上，天一天文社发起成立了锡天联、无锡城市夜空光度监测网络两个组织，吸引了南菁中学、青阳中学、山明中学、旺庄实验小学等多家单位参与，将在无锡建设若干城市夜空光度监测站，并以此为抓手，开展进一步的天文教育活动。
（二）主题活动二：光学相关实验设计（科普实验）
1.选题背景及意义：
激发学生对科学的热情，培养并学习掌握科学研究的方法与技能是我国进行素质教育的目的之一。科学研究的方法和技能至少应包括：分析和观察周围世界的技能，发现问题、提出问题、作出假设、安排实验的技能，真实地记录观察结果与数据的技能，按照正确方法处理数据的技能。
天文因为不属于中小学必修课程而不被大多数学生所了解，中学阶段非常缺乏天文科普实验或科技制作的教学内容，非常有必要利用天一天文社的资源优势整理、设计一些科普天文实验或制作，这些源自我们身边的天文科学知识将极大地激发学生对天文的兴趣，增加他们对天文的认识，促进天文知识在基础教育阶段的普及。
2.活动过程和步骤：
（1）编写“光学相关实验设计”模板。指导学生学习《高中物理实验手册》等专业书籍，在此基础上，编写“光污染相关实验设计”模板：活动目标、概念与方法、材料准备、活动步骤、活动建议、活动拓展等，同时，设计一份样稿《在微光中辨认颜色》。
（2）开展“光学相关实验设计”。指导学生开展“光学相关实验设计”，具体步骤有：
①创意征集：发动学生提出光学
相关实验（及制作）设计的创意，组织人员从投稿的创意中精选可操作性较高的方案。
②方案编写：制订编写计划，并为课题组每一位学生分配编写方案（草案），指导他们根据模板和样稿的格式及要求进行方案编写。
③实验验证：将课题组成员分成不同的小组，每组2人，以小组为单位对所编写的方案进行实验验证。
（3）组织“光学相关实验设计”比赛。面向全校师生组织开展“光学相关实验设计”比赛，吸引对天文有兴趣、乐于动手实践的学生参加“在微光中辨认颜色”“彗星为什么长尾巴”“简易望远镜制作”等比赛，并评优颁奖。
（4）举办“光学相关实验设计”科普活动。面向锡天联成员学校、无锡市少年宫及无锡地区其他中小学、幼儿园开展“光学相关实验设计”科普活动，针对不同年龄阶段的受众举办光污染科普讲座或科普游戏。
3.活动效果及呈现方式：
学生编写的“光学相关实验设计”将被编入校本教材《中小学生天文学习指南3》，这是一本专门介绍天文相关科普实验及科技制作的教材，受众定位为中小学天好者及天文指导教师。
上述科普实验及科技制作被引入天文社“宇宙意识”少儿天文科普项目及“天文全球化”社区天文科普项目，作为寓教于乐的教学素材向少年儿童及社区的天好者推广。
（三）主题活动三：星空光害旅行团（观测实践）
1.选题背景及意义：
对业余天好者来说，观星是极大的乐趣所在。然而，严重的光污染正将灿烂的星空从我们身边
夺走。
为便于普通学生及其他业余天好者通过对比观测，直观地了解无锡各地的光污染情况，我们依托天一天文社组织的“天一观星营”项目，开展了“星空光害旅行团”活动，带领旅行团的团员们利用晚上的时间，去往锡城不同的地点，实地观测、考察并对比分析星星的数目，从而普及光污染的防治意识、夜空光度的概念。
2.活动过程和步骤：
（1）编写观测方案。指导学生编写观测方案，使用最常见的目视极限星等法，即通过肉眼能观察到的最暗星等来进行估算：选择2个或2个以上地平高度大于40°的定标天区，数出该天区内能观察到的恒星数目，与国际流星组织提供的表格对应来确定极限星等。同时，为便于零天文基础的团员参与，我们设计了简易观测法，请同学们观测标志性星座所在天区的恒星数量，来比较不同地点的光污染程度。
（2）开展观测实践。带领旅行团的团员们利用晚上的时间，去往无锡城不同的地点，实地观测、考察并对比分析星星的数目。具体观测过的地点有太湖广场、馨和苑广场、天一中学、斗山、保利广场、崇安寺广场、南禅寺广场、安镇高铁新城、太湖十八湾等。（见图9、图10）
3.活动效果及呈现方式：
通过“星空光害旅行团”活动，结识了一批无锡地区的成年及未成年业余天好者。以此为抓手，天一天文社发起成立了“无锡市业余天
好者协会”QQ群。以此活动为素材撰写的《星星都去哪儿了》发表在《天好者》杂志2016年第2期。
（四）主题活动四：光污染摄影大赛（文化艺术）
1.选题背景及意义：
为推动公众思考光污染在无锡及其所在社区的状况，让公众参与光污染活动，我们发起了“光污染摄影大赛”活动。邀请公众使用摄影设备捕捉各种光污染的画面，从而了解及思考无锡地区乃至全世界日益严重的光污染问题。比赛主题分为：光污染与生态、光污染与健康、光污染与能源、光污染的分布、光污染的来源等。评选标准主要有：摄影照片视觉美感、作品说明表达技巧、光污染意涵、手法创意等。
2.活动过程和步骤：
指导学生起草“光污染摄影大赛章程”，包括组织单位、大赛目的、比赛主题、参赛资格、参赛设备、照片格式、相关权益、比赛日程、评选规则等。
章程起草完毕后，通过锡天联官网、锡天联微信公众号（AUWS2015）、无锡市业余天好者协会QQ群（91462404）、牧夫天文论坛无锡天协专版等渠道向外比赛信息。
投稿截止后，组织专家对作品进行评审，并举办颁奖仪式。
3.活动效果及呈现方式：
通过光污染摄影比赛，一方面间接了解了无锡地区光污染的来源、分布情况，另一方面，在公众中对光污染进行了有效的宣传与普及。光污染摄影作品还被制作成海报，用于专题展览。
七、活动可能出现的问题及解决预案
1.项目研究中的技术问题：
考虑到光污染问题在大陆地区的研究仍处于起步阶段，即便在世界范围内也未引起足够的重视，我们在开展夜空光度测量时会遇到各种各样的技术问题。对此我们的解决方案主要是：
（1）开题报告与测量指南两个指
导性文件必须花大力气保证质量，保证指导性和可操作性。
（2）争取学校在测光仪采购上的
支持，以及年级组、班主任在学生活动时间上的支持。
（3）遇到实在难以解决的技术问题，请教中科院紫金山天文台等相关研究机构。
2.科普实验中的素材问题：
中学生的专业知识储备毕竟是有限的，对生活的观察能力也仍有待提高，这直接导致了科普实验素材的缺乏。对此我们的解决方案主要是：
（1）大量、深度阅读中小学阶段及国外的实验手册，学习实验编写的一般结构，积累与光学相关的实验和科技制作素材。
（2）通过天文科普书籍和天文历
史故事，寻求实验和科技制作素材。
（3）面向全校发起光污染相关实
验和科技制作素材的征集活动。
3.观测实践中的安全问题：
夜间开展天文观测实践活动遇到的最大挑战是人身与财产安全问题，很多学生、家长或教师不支持天文活动也主要是对此有深深的顾虑。对此我们的解决方案主要是：
（1）与参加活动的学生签订合同，
并要求学校同意、学生签字、家长签字。
（2）统一、强制购买意外险，分担风险。
（3）与有资质、口碑好的旅行社合作，联系包车或食宿。
（4）对每一个观测地点进行事先
的实地探访，确保观测地的安全性，远离陡坡与水体。
4.摄影大赛中的发动问题：
摄影大赛看似简单，就是摁一下快门的事。但真正要发动公众参加，激发大家的热情却并不是一件简单的事。对此我们的解决方案主要是：
（1）通过锡天联成员学校的天文
指导教师，发动学生中的天好者参赛。
（2）通过官网、微信公众号、QQ群等网络平台推送摄影大赛比赛通知。
（3）积极联系赞助，为获奖选手准备证书、奖杯及奖品。
八、效果评价标准与方式
在评价的过程中，坚持“主体多元”“方式多样”“向度多维”等原则。
1.主体多元：
在活动过程中，要求学生首先进行自评和互评，不同组别之间也可以进行他评。这有利于加深学生对评价标准的认识与理解，可以促进学生自我反思和自我发展。教师在此基础上，对学生自评、互评及他评进行再评价，保证了评价的指导性。
2.方式多样：
在活动过程中，灵活运用即时评价与延时评价。即时评价有利于表扬先进，纠正缺陷；延时评价则体现了尊重、关爱与期待。此外，还将口头评价与书面评价，一次评价与多次评价，诊断性评价、过程性评价与终结性评价等多样化的评价方式相结合，以保护学生的积极性，强化学生的成就感。
3.向度多维：
关键词：水利水电工程；工程测量数据处理技术；数字测量；GPS定位
中图分类号： TV 文献标识码： A 文章编号：
0.引言：科学技术的新成就，电子计算机技术等新技术的发展与应用，以及测绘技术和科技的不断发展，工程测量技术近年来发生了很大的变化。
1．全站仪测量放样技术
全站仪替代光学经纬仪和电磁波测距仪的应用．足地面测量技术进步的重要标志之一。全站仪具有测量精度高，仪器的集成化、自动化和智能化程度高等优点，为施工测量提供了极大的方便。已大量应用于各类工程的施工测量中。电子全站仪自动改正仪器轴系统差、自动归化计算、角度测量自动扫描、消除度盘分划误差和偏心差，自动记录存储、实时测量三维坐标、与双向数据通讯功能，为测图和工程放样向数字化发展开辟了道路。目前全能型和智能化方向发展的电脑型全站仪都带有丰富的软件，可以直接进行坐标放样、导线测量、程序测量、悬高测量、道路放样、对边测量、面积测量、高程传递、参考线放样，故能提供高速高精度的观测成果，又能高效地完成多种测量作业。
2．数据库技术与GIS技术
测量工作者如何更好更好地为工程建设服务，其最有效的方法是利用数据库技术或GIS技术建立数据库或信息系统。其同的是把大量的测量数据或信息进行科学的存储。将GIS应用于水利水电工程建设，虚拟显示施工总布置三维全景，直观反映各组成部分空间上和时间上的相互关系并实现各种信息可视化查询、分析、统计计算，实现建筑物施工全过程动态仿真演示。以信息的数字化、直观化、可视化为出发点，直观清晰地描述复杂工程建设的施工动态过程，为全面、准确．快速地分析掌握工程施工全过程提供有力的分析工具，实现工程信息的高效应用与科学管理。
3．GPS定位技术
随着GPS的出现和不断发展完善，测绘定位技术发生了革命性的变革。长期以来用测角、测距、测水准为主体的常规地面定位技术，正在逐步被以一次性确定三维坐标的、高速度、高效率、高精度、大范围的GPS技术所代替，同时定位范围已从陆地和近海扩展到海洋和宇宙空间；定位方法已从静态扩展到动态；定位服务领域已从导航和测绘领域扩展到国民经济建设的广阔领域。碎部点的测绘与放样等领域将有广泛的应用前景。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的三维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的各种工程测量。水电工程施工区域大，控制点传算工作量大，精度衰减快；高山峡谷之中，山脉蜿蜒曲折，造成上点和通视困难；河流阻隔，致使交通不便，前后视须迂同前进。利用GPSRTK技术进行碎部点测绘与放样不需要与基站保持通视，也无需进行后视作业，误差不累加，精度分布均匀，精度衰减每公里只有lmm。10--15km的作业半径不需要设置过渡控制点，更长距离的测绘可通过设置中继电台转发电测波解决。大幅度地提高工作效率。
4．程序型计算器辅助计算技术
程序型计算器（如CASIO fx-4800P/fx-4500PA）以其功能强大、经济实惠、方便携带的特性受到了各行各业工程技术人员的欢迎，尤其是测绘方面的技术人员进行工程放样计算的有力工具。水利水电工程庞大而复杂。工程细部的放样往往牵涉到几十个公式的数学计算，尤其是在施工现场，严寒、酷暑、噪音、灰尘很难让人时刻保持清醒的头脑，计算的速度和结果的正确性大打折扣，严重影响放样的质量和效率。利用编程计算器事先编制好所需放样部位的计算程序，在施工现场最多只需输入测点三维坐标X，Y，Z的数据即可迅速计算出所需要的放样数据，结果准确率大大提高。全站仪实现了测点坐标的随测随得，编程计算器实现了放样数据的即输即得，大大加快了工程放样的速度。
5．数字化测绘技术
大比例尺地形图和工程图的测绘，是工程测量的重要内容和任务。常规的成图方法是一项脑力劳动和体力劳动结合的艰苦的野外工作，同时还有大量的室内数据处理和绘图工作，成图周期长，难以适应飞速发展的现代化工程建设的需要。把野外数据采集的先进设备与微机及数控绘图仪三者结合起来，形成—个从野外或室内数据采集、数据处理、图形编辑和绘图的自动测图系统。实现大比例尺基本图、工程地形图、带状地形图、纵横断面图、地籍图、地下管线图等各类图件的自动绘制。系统可直接提供图纸，也可提供电子数据，为专业设计自动化建立专业数据库和基础地理信息系统打下基础。数字化成图技术住现代工程中的应用不仅提高了工作效率，并保质保量提交成果。仅内业制图部分可节约经费50%，节约时间60％。
6． AtuoCAD辅助设计技术
计算机辅助没计(Computer Aid Design简写CAD)足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。利用AutoCAD配合AutoLisp语言，可以编制一些常用的计算程序，得到定制的计算结果。在水利水电工程上有许多体形复杂的计算，尤其是各种不同体形衔接处的相交线，需要用空间解析几何的方法解算。单靠计算器手工计算，非常繁琐，工作量大，准确性也不好保证，用AutoCAD建立数字化模型，执行点坐标查询功能就可以了。也可以对所编写的程序的计算结果进行正确性验证。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。另一方面是各种工程横断面、纵断面网的绘制，以及断面面积的计算和其它一些需要的图纸的绘制。从而大大减轻我们内业的工作强度和工作量。．
7．数字摄影测量技术
摄影测量技术由于可以提供实时的三维空间信息，无需接触被测物体，以及野外工作量少、效率高和成果品种多等优点，具有广泛的应用前景。随着全数字摄影测量系统的应用，摄影测量的产品将从影像图、线划图向数字化系列产品——4D产品转化。产品应用与服务领域更广，并为建立各类专业信息系统和基础地理信息系统提供可靠的数据保障。在水利水电工程。利用数字摄影测量技术可以迅速获取制作大比例尺影像图、地形图、立面图、等值线图和断面图图库，建立DTM(数字地面模型)和DEM(数字高程模型)模型数据库，建立并永久保存高分辨率建基面三维影像数字地面模型数据库。检查陡坡地段的开挖质量和工程竣工部位的形体资料，记录工程在施工过程中各个项目地理地貌信息，形成各种数字信息产品，并可通过网络方便快捷、及时地提供给各个部门使用。
8．工程测量数据处理技术
随着传统测绘技术向数字化测绘技术转化，工程测量领域技术的发展趋势和方向是：测量数据采集和处理的自动化、实时化、数字化；测量数据管理的科学化、标准化、规格化；测量数据传播与应用的网络化、多样化、社会化。GPS技术、RS技术、GIS技术、数字化测绘技术以及先进地面测量仪器等将广泛应用于工程测量中，并发挥其主导作用。
9．结束语
GPS技术和其他数字化测量技术的应用和推广已经在我国的水利工程测量工作中发挥了很大的作用，表现出极强的生命力。对于数字化测量技术的研究和讨论对于水利工程测量工作意义非凡，我们在结合工程实际的前提下，应当多学习国外的先进技术和理论，使我国的测量技术发展为世界的尖端。
参考文献
1. 陈向平 浅议水利工程施工的几种施工测量技术[期刊论文]-轻工设计2011(3)
