摘要：3S技术在空间信息处理领域具有不可替代的作用，也是地质测绘信息化的助推剂，因此本文以工程选址、防护工程测量、地下管线探测为例，分析了3S技术在工程测绘中的应用。
关键词：3S；工程测绘；应用
1 3S技术概念、特点与优势
1.1 3S技术概念
3S技术是全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）与遥感技术（RS）的统称，将卫星定位与导航技术、数据库与空间分析技术、传感器与空间探测技术、通信技术等结合，形成多学科高度集成的空间信息采集、处理、管理、分析、应用的技术[1]。
1.2 3S技术特点与优势
3S技术具有信息集成化、实时性、便捷性、交互性等特点。3S技术的长处在于它综合了GPS、GIS和RS各自的优点，并把三者综合为一个有机整体，在城市规划、工程建设、资源管理、环境保护、灾害调查等众多领域发挥着积极作用，具有信息获取高效、准确、及时、全面的优势[1,2]。
2 3S技术在工程测绘中的应用
2.1 3S技术在工程选址测绘中的应用
2.1.1 工程选址的影响因素
工程选址时，需要考虑自然因素、地形、水文、地质、人类活动、生态环境等因素。选址不当，不仅增加工程建设的难度，在工程运营管理时也可能遇到麻烦，所以选址必须慎重，应综合考虑各方面的因素，而3S技术的应用为这项工作提供了最好的平台。
2.1.2 GPS测量
GPS可以为工程选址提供位置信息，同时GPS测量车记录重点设施位置，向摄影测量、激光扫描等测量手段提供控制点坐标，并用于生成DEM（数字高程模型），可为工程选址背景地图精度分析提供帮助。GPS测量车由GPS接收器、惯性测量、距离测量等装置组成，可用于定位导航和动态测量。
2.1.3 RS图像处理
RS图像可以为工程选址提供所需的图层。为了满足选址需要必须对图像进行处理，其中主要是突出待研究区域的一些特征，为此需进行增强处理。一般采用空域法、频域法来增强图像。处理时，为消除背景噪声，还要进行滤波处理。然后分成不同图层，以区分已确认类别和未知像元。
2.1.4 GIS应用
GIS需要建立3D空间模型，为此需要用到摄影测量或激光扫描技术。通过近景摄影测量可以重建建筑物外观的几何形状。激光扫描技术可以提供更高精度三维数据，通过软件还原，点云数据可以转化为3D模型。此外，还要建立DEM，这样才能成为可视化的三维数据模型，并用于雨洪分析、土石方量计算、汇水区分析等。为了减小工程选址时定量分析决策的复杂性，可利用层次分析法将难以量化的因素进行量化处理，并赋予各因素以权重。当DEM添加到工程选址系统中，在GIS中可实现3D预览和空间分析，并模拟日照条件，为工程选址提供更多的科学依据。
2.2 3S技术在防护工程测量中的应用
某防护工程有非全覆盖的1：5万地形图，个别区域不详，因此采用卫星遥感与1：5万地形图复合，再根据成图结果补测加密。
2.2.1 RS资料收集
遥感是利用空中遥感器获得地面图像的技术，按照遥感器载具平台分为航天遥感、航空遥感和地面遥感，其中航天遥感以卫星遥感为主，其影像容易获得和更新作业。遥感图像经过几何纠正、融合及增强处理，再与1：5万扫描地形图DRG（数字栅格地图）数据叠合、配准，并进行数字化编辑、更新和成果检查，成图精度符合现行规范要求。
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2.2.2 地形图测量
采用实时GPS动态测量，并充分利用测区内现有的控制点。控制点不足时，采用GPS静态差分方法引点或进行加密。然后进行碎部点测量，每个点上停留1～2min，获取坐标与高程数据。测量精度经过校验，满足规范要求。内业利用软件成图，并更新到2.2.1节数字图中。
2.2.3 施工放样
防护工程设计人员在大比例地形图上定线，并标记护岸公路中线。放样人员采用实时GPS测量方法，先在电子手簿中输入相应桩号及坐标，现场定出放样点点位。由于每个点独立完成，不存在累积误差，各点精度基本一致。手簿内软件可以自动衔接地面线、计算土石方量以及绘制沿线纵横断面图。由于GPS外业测量成果已全部实现数字化，内业效率大大提高。
地下管线纵横交错，种类繁多，管线资料不全给地下管线管理带来混乱，很多施工事故均由此引起。3S技术在地下管线探测、管理工作中可以发挥重要作用，下面对该技术要点进行分析。
2.3.1 RS技术在地下管线探测中的应用
要识别地下管线，首先要清楚地下管线的特征，一般地下管线传输介质和管道材质是区分地下背景的重要特征，热红外遥感和地质雷达技术在地下管线中具有很好的应用前景[3]。排污管、输油管、暖气管具有与地下背景不同的热特性，在红外遥感图像中是可识别的特征，目前机载红外扫描仪已获得实际应用，相比载人飞机，无人机在探测成本方面更具优势，可能是未来主要的应用方向。遥感图像也要进行去噪和增强处理，才能识别，而利用软件能实现实时自动机器识别。探地雷达是利用高频电磁波发射宽频短脉冲探测地下不同介质的分布，目前可以分辨管道材质，如金属管道和非金属管道，尤其对非金属管道探测效果更为理想。另外还可确定管线深度、水平位置和估算管径大小。
2.3.2 GPS技术在地下管线探测中的应用
GPS技术用于地下管线探测主要是基于GPS的定位测量，尤其是起始点稀少、通视条件差的情况，GPS测量精度高、速度快、成本低的优势非常明显。GPS平面定位精度可达到厘米级，但水准定位精度不高，这与地下管线探测要求有一定差距，可采用传统水准测量获得更精确的高程精度，但若测区已建立高精度（<3cm）大地水准面模型，则采用RTK定位足以满足精度要求。采用RTK测量时由于坐标与地下管线探测技术规程规定的坐标不同，需要进行坐标转换，转换参数要求平面控制点3个以上和高程控制点4个以上，故须采用7参数法进行转换，并且坐标转换残差应控制在±2cm以内，同时控制点应在测区内均匀分布。测量时，卫星数应不少于5颗。每点应独立测2次，平面与高程较差均应小于5cm。
2.3.3 GIS技术在地下管线管理中的应用
目前，不少城市已建立了基于GIS的地下管线管理系统。开发这样的系统一般采用3种方式：一是通过VC、VB等编程语言由底层开发，二是利用ArcGIS、MapInfo等成熟平台进行二次开发，三是采用组件式开发技术。三种方式优缺点各异，但以后两种更便于开发。地下管线管理系统主要功能包括地下管线数据输入、查询、检查、编辑、统计、分析、更新、输出等。以功能分析为例，包括剖面分析、垂距分析、连通性分析、碰撞分析、流向分析等。输出方面可以输出管线平面图、横断面图、纵断面图和属性图，并按需要输出各种功能和格式数据。动态监管可以实时录入、更新数据。
3 结语
综上，3S技术在工程测绘工作中发挥着重要作用，不仅为工程测绘提供直接的数据支持，还提高了测绘工作的质量和效率，因此3S技术的前景无疑非常广阔。为了更好地挖掘3S技术的优势，应当进一步优化系统操作性能，提升资源共享性，利用网络技术的高度发展，让3S技术发挥更大的效能。
参考文献
[1] 邓海燕. 基于3S技术地质测绘建模与分析方法[J]. 资源信息与工程，2016,31(6)：110-111.
[2] 李纪人，黄诗峰. “3S”技术水利应用指南[M]. 北京：中国水利水电出版社，2002.
[3] 吴文瑾. 3S技术在地下管线探测与管理中的应用[J]. 管道技术与设备，2009(3)：19-20，52.
论文作者:刘宏荣
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/11
标签：管线论文; 技术论文; 测量论文; 遥感论文; 地下论文; 工程论文; 精度论文; 《基层建设》2017年第18期论文;