测绘科技前沿Word格式.docx
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摘要
由于国家的快速发展,科技成为发展第一动力,现代测绘技术的发展,对于整个国家在国际上的科技水平的地位起到至关重要的作用。
本文综述了近10多年来测绘学研究成果及最新进展,主要是大地测量学、摄影测量学、地理信息系统(工程)、工程测量学等方面,以及它们在各个领域的应用。
测绘技术也从要求从原来单一提供空间信息的数据采集,向采集、管理、使用和开发综合空间信息的信息转变。
传统的摄影测量成图方式由于该成图过程工序复杂、周期长、费用高,造成从航飞计划下达到成图周期长,因而,如何缩短成图周期、减化工序、降低费用、已经成为目前我国摄影测量工作迫切需要解决的问题。
虽然地理信息系统在过去40年的发展中已经取得了巨大的成绩,但是该领域中仍然有不少理论和技术需要进一步发展和完善,数字地球的提出和数字城市工程的逐步推进,在为地理信息系统带来发展机遇的同时也对地理信息系统的理论和技术提出了挑战和新的要求。
针对以上问题,本论文主要对以下内容进行叙述:
1、大地测量学与测绘工程学科发展前沿;
2、摄影测量与遥感学科最新科技介绍;
3、地理信息系统(工程)当前发展。
关键词:
大地测量,测绘工程,摄影测量,遥感,地理信息系统,发展
ABSTRACT
Astherapiddevelopmentofnationalscienceandtechnologyintothedevelopmentofthefirstpower,thedevelopmentofmodernmappingtechnology,forthewholecountryattheinternationallevelonthestatusofscienceandtechnologyplayacrucialrole.Thispaperreviewsthepast10years,researchresultsandthelatestmappingadvances,mainlygeodesy,photogrammetry,geographicinformationsystem(engineering),engineeringsurveying,etc.,andtheirapplicationinvariousfields.
Mappingtechnologyisasinglefromtherequirementtoprovidespatialinformationfromtheoriginaldatacollection,totheacquisition,management,useanddevelopmentofintegratedinformationintospatialinformation.Thetraditionalwayofphotogrammetricmappingprocessduetothecomplexityofmappingprocess,longperiod,highcost,resultingfromtheaircrafttoflyintothemapunderalongcycle,andtherefore,howtoshortenthemappingcycle,simplifyprocesses,reducecosts,hasbecomePhotogrammetryiscurrentlyinurgentneedofsolution.Althoughthegeographicinformationsysteminthedevelopmentofthepast40yearshasmadetremendousachievements,buttherearestillmanyinthefieldoftheoryandtechnologyneedsfurtherdevelopmentandrefinement,DigitalEarthandDigitalCityprojectputforwardstepbystep,inthegeographicthedevelopmentofinformationsystemsbringsopportunitiesaswellasthetheoryofgeographicinformationsystemsandtechnologychallengesandnewdemands.
Tosolvetheaboveproblems,thispaperdescribesthefollowingcontents:
1,geodesyandmappingthedevelopmentofcutting-edgeengineeringdisciplines;
2,photogrammetryandremotesensingdisciplinesintroducedthelatesttechnology;
3,GeographicInformationSystems(Engineering)isthecurrentdevelopment.
Keywords:
geodesy,surveyingandmappingengineering,photogrammetry,remotesensing,geographicinformationsystems,development
1、大地测量学与测绘工程学科发展
近年来发展的个特点传统大地测最学大体可分为3个方面的内容:
1)确定地球形状和大小,确定点的位置,测定地表、冰面、海面的起伏;
2)求定地球重力场;
3)测定地球自转(章动、极移和周日长)。
在过去的年中空间大地地测量有了飞跃的发展。
使上述3个方面注入了新的内容,例如大地测量已经有能力测定全球的板块运动;
冰原和冰川的流动;
洋流和海平面的变化;
可以测定由于大气和海洋角动量的变化与地球自转的关系;
即将升空的GRACE卫星还能测定由于大气质量的再分布、雪、冰、地下水的变化所引起的地球重力场的短暂性变化。
所有这些10-9相对精度测量的空间大地测量成果,使得“时间”已成为大地测量学中的第4个坐标(第4维),也就是说传统大地测量学的3个方面的内容都与时间相联系,即大地测量学原来的3个方面的静态内容,在当前实时和高精度测量里的条件下,必须与它们所相应的时间变化值(率)相联系。
这是大地测量学近年来的发展的第1个特点。
大地测量学近20年来发展的第2个特点是,它的学术领域的扩大,以及与其他学科的融合。
有一个比较典型的例子。
过去传统的看法是,大气折射对所有大地测中的电,磁波测量都是一种误差源,是一种自然的制约因素,而当今大地测量却要利用卫星和地面站之间,或卫星和卫星之间的电磁波定位测量技术,对大气中的电离层和对流层进行连续的,密集的测量。
大地测量采用现代的求逆技术,经可以实时提供大气最主要物理性质的3维综合影像,这对天气预报和研究,电离层预报和研究都有一定作用。
此外空间大地测量学除了对大气科学的贡献外,由于它能获得精确的、大量的、空间和时间方面有很高分辨率的、高精度的对地观测数据,因此对地球动力学、海洋学、地质学、地震学等地球科学的作用也越来越大。
测量坐标转换包括同一基准下不同坐标形式之间的转换和不同基准(亦既不同坐标系统)下测量坐标之间的转换。
同一基准下坐标转换问题实质上是同一点的不同坐标形式之间的转换,直接利用确定的公式可以实现,且当所有参数均为已知的情况下,准确度可能没有损失。
这种坐标系统之间一一对应的关系称为坐标系转换。
在椭球体参数己知的情况下,这种转换广泛应用于大地坐标与高斯平面坐标的相互转换(高斯正反算),以及大地坐标与空间直角坐标之间的相互转换。
不同椭球基准面之间的坐标转换,由于它们之间没有确定的数学关系,往往需要已知若干个公共点的两套坐标,通过公式计算出两个坐标系间的转换参数,然后利用所求得的转换参数对其它点进行转换,进而得到其它点新的坐标。
这种坐标转换称为坐标基准转换。
许多年来,国内外大地测量学者进行了大量的研究。
在卫星探测早期阶段,由于大地坐标系之间的关系未能明确定义,且数据本身的精度不高,莫洛金斯基(Molodens)提出了三参数(即两椭球参心差值dX,DY,dZ)法进行坐标转换。
但随着探测精度的提高和数据的积累,人们发现,当精度要求较高时,三参数转换法既不适合在全球范围应用,也不适合地域广大的国家和地区应用。
目前,国内外广泛采用的是相似变换模型,如布尔莎模型、莫洛琴斯基模型和范士模型。
相似变换模型一般有7个转换参数,即3个平移参数,3个旋转参数和1个尺度参数。
实际上,基于经典大地测量的坐标系统,由于受到局部地球物理因素的影响,不可避免地存在着局部变形,因此经相似变换后的两个坐标系统间往往还存在m级的残差。
为了顾及这种局部变形,有学者提出采用两组旋转参数的转换模型,如vanieek-wells模型、Hotine模型和-Thomson模型,但利用两组旋转参数进行坐标转换仍存在着一些问题。
也有学者提出采用高崩溃污染率的坐标转换模型,旨在通过抗差估计抵制那些显著异常坐标点对相似变换参数的影响。
还有人提出可变参数的坐标转换法,但是,这种转换己不可能求出不同坐标系在基准的定位、定向和尺度方面的差异。
结合我国的实际情况中科院测量及地球物理研究所先后提出了一些求解转换参数的实用方法,主要是将平面和高程分开转换。
国内的一些学者还提出了一些算法来优化转换精度。
这些在一定精度要求下能得到很好的应用,但在大量的工程中精度仍难以满足要求。
由于坐标系之间的差异主要取决于坐标系统的定义差,即坐标系原点的位置、坐标轴的指向以及尺度的定义差,有学者提出在坐标转换时应优先考虑坐标系统定义差异的转换,即首先应完成相似变换,然后在相似变换的基础上,对剩余误差进行拟合,使精度较低的坐标框架点附合到精度较高的坐标系统的框架点坐标,使统一后的坐标系框架点坐标具有较好的一致性。
天然地震震源破裂时空过程的反演是地震致灾机理研究的关键内容之一,研究地震震源的时空破裂过程主要是根据地震所引发的地面运动的观测结果推断天然地震的震源性质及震源过程的细节,对地震孕育、发生和致灾机理具有重要的科学意义,同时对防灾减灾具有重要的现实意义。
震源破裂过程反演的研究工作开始于20世纪80年代初期,经过20多年的发展,逐渐形成了多种不同的反演方法。
目前的研究已从单一数据的反演逐步向多类数据的联合反演发展,从偏重于地震波数据反演到强调其他类观测数据的反演发展,特别是大地测量数据(如InSAR数据和GPS数据)在反演地震震源破裂过程中起到了越来越重要的作用。
研究地震的震源破裂过程本身是一个具有相当难度的课题,单一数据仅能提供震源过程较差的部分图像,联合反演可以给出稳健的破裂图像,此外有些地震并不具有明显的地表破裂,因此多类数据的综合分析和联合反演是非常必要的。
联合大地测量数据和地震波数据研究震源过程的运动学,并通过反演震源破裂过程研究其动力学,是目前国际地学界前沿热点问题近多年来地震震源破裂过程联合反演的理论和方法取得了重要发展,并在国内外多个震例研究中得到了广泛应用。
本文综述了最近10多年来大地测量和地震数据联合反演地震震源破裂
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