湖北省国土测绘院 湖北省武汉市 430010
摘要：二十一世纪的社会早已变成了全面数字化的社会，人们在生活、科研和生产的所有领域内的意识形态，都被新建立的数字化时代所彻底颠覆了。现代的科学技术良好而持续的发展，促进了地质测绘技术的综合发展。本文以3S技术作为出发点，分析与阐述了其在地质测绘中的应用，进而对基于3S技术的地质测绘建模进行了分析，以期能够为地质测绘工作更进一步的发展提供参考和借鉴。
关键词：3S技术；地质测绘；建模分析
前言：地理信息系统、全球定位系统和遥感技术三者统称为3S技术，它有效地实现了多种技术的融合，使空间定位技术、传感器技术、卫星定位技术和计算机技术、通讯技术紧密联系在一起，构成了一个强大的技术体系。正是由于3S技术集多种技术与一体，能够短时间内实现对空间信息进行采集、处理、管理、分析甚至是以图表的形式展现，被广泛的应用到我国地质测绘工作的过程中，成为我国矿山地质灾害评估、监测、预防过程中必不可少的技术手段。
1地质测绘的综述
地质测绘是城市化建设中较为重要的一项内容，测量结果的精准度更直接影响着城市建设的水平，因此，受到社会各界的广泛关注。地质测绘，在理论上，是指为进行地质调查和矿产勘查及其成果图件的编制所涉及的全部测绘工作，在技术上，就是利用先进的测量仪器对地质进行的一系列工作，技术含量非常高，这也使得其对相关地质工作人员的综合素质要求标准更高；在实际工作中，就是对特定的地质展开测量，并根据测量数据将地图准确地绘制出来，当然，传统的地图是绘制在纸上的，经常在使用中出现破坏的问题，当前的地图大多数都是电子地图，使用便捷更不易破损。从以上方面的分析，我们就可以看出，地质测绘工作已经从单一的固有模式向多元化发展模式转化，更加适应社会的需要与时代的发展需求。
2 3S技术的基本概况和应用
3S技术是一种现代信息技术，它以地理信息系统、全球定位系统和遥感技术为基础，将3种不同技术的有关部分进行集成，可在短时间内实现对各种空间信息和环境信息开展综合分析。
2.1 RS技术
（1）RS技术又称为遥感技术，兴起于20世纪60年代，是根据电磁波的理论，应用各种传感仪器对远距离目标所辐射和反射的电磁波信息，进行收集、处理，并最后成像，从而对地面各种景物进行探测和识别的一种综合技术。遥感技术主要由遥感器、遥感平台、信息传输设备、接收装置以及图像处理设备组成，遥感器作为整个系统中最为重要的设备，主要安装在遥感平台上，图像处理设备主要是对传输出来的信息进行处理分析，并得到新的数据，当前应用最广泛的就是数字图像处理设备。遥感技术具有一定的优越性，其探测的范围非常大，一张陆地卫星图像覆盖的地面范围达到3万多平方千米；获取资料的速度快、周期短；受地面条件影响较小；不仅用途广泛，覆盖了众多领域，方法也特别多，能够完成人力做不到的测量，在准确度上也优于人类，获取的信息量也很大。
（2）遥感技术在地质测绘中的实际应用
①遥感技术方法的应用。在地质测绘实际工作中，可以利用遥感技术中的传感器远程地获取所需探测目标物的电磁波特征，传输到相应的计算机设备中，对获取的信息进行分类处理并作出科学的分析，将分析的数据存储并上传到数据库，为图像绘制提供依据。在地质测绘实际应用中，遥感技术中的立体摄影测量方法是最为常用的，它可以迅速地获取地面大量的三维信息，更加真实地反映目标区域的地质、地貌特征。立体摄影测量随着科学技术的发展不断更新换代，已经由原来的合成孔径雷达向干涉雷达技术方向发展，提高了地形数字高程模式的应用效果，为地质勘查和地图的绘制打下良好的基础。
②遥感图像全数字测绘系统的应用。遥感图像全数字测绘系统是遥感技术智能化的一项综合信息处理系统，它主要是利用遥感图像提取地质测量情况的实际信息。这一系统较之以前的测绘系统有很大程度的进步，在影像匹配方面实现了与其他遥感影像的兼容性，不仅提高了地质测绘工作的精准性和时效性，还丰富了地质测绘的信息资源的总量，地质测量工作的顺利开展提供了保障。在地质测绘实际工作中，应用遥感图像全数字测绘系统，可以实现地质结构的半自动立体测绘，通过智能化的数字图像处理技术，实现在正射影像镶嵌中无缝辐射拼接的自动化和几何纠正，绘制出来的地图实现了三维立体化，在可视的情况下，还可以对地形变化的情况进行实时的监测与调查，并且高清的设备更体现了技术水平的提高，便于使用者更加清晰地监测与分析，有利于促进测量数据可靠性与时效性的发挥。
2.2 GPS技术
（1）GPS技术又称全球定位系统，由美国进行研发而应用，其通过通信卫星的形式向地面传送信号，以24颗人造卫星组成，距离地球表面近2万公里的轨道中对地球进行360度全方面的信号辐射，几乎对地球表面进行了全覆盖。GPS技术主要通过三角测量的技术对地球上的信号接受者进行实时定位，进而确定信号接收位置的相近地点坐标。GPS全球定位技术以立体坐标的形式进行定位，其坐标轴的原点为地心，横纵轴分别为地球的经纬线进行网格化划分，将全球任意一个地点进行坐标编码，进而让GPS全球定位系统在数字化坐标的指引下准确的对相关位置进行勘察。GPS全球定位技术的应用必须具备三个要素才能实施，即传输网络、监控平台和GPS终端。若要实现其定位功能，该三项基本要素缺一不可。
（2）GPS技术的运行特点。GPS技术在地质测绘领域的应用充分打破了传统测绘工作上的时空限制，推动了地质测绘工作的快速发展，其应用方式较为简单，具体有以下几方面特点：第一，GPS技术的测量精准度高，GPS技术在实际的坐标勘测中能够将100km-500km的范围内精准到10m以内；第二，GPS技术数据整合效率高。GPS技术几乎不受时间的限制，在固有网络通畅的前提下，用GPS技术对某一地点进行定位一般能够在几秒钟内完成；第三，GPS测站无需通视，GPS技术的应用不需要每个测量站都进行相互通视。
（3）GPS技术在地质测绘的实践、应用
①在大地建立勘探控制网络。在地质勘测工作中引用GPS技术要根据地方的比例尺进行落实，对地质勘测的过程时，若没有大比例的尺寸地区，便可以对该地方进行勘探控制网络的建立。一般情况下，地质勘探网络有基线和勘探线组合而成。在勘探的区域内对GPS控制网络进行分级式的设置，这种分级式的测量方式能够为勘测工作中测量点的确定提供一定的参考基础。进而减少了一定的误差，使得GPS技术能够有效的对数据分析的结果进行判断。
②水系地质测绘。GPS技术在对水下地质测绘进行图像的绘制时，必须要明确水的深度和平面位置等基本信息，通过各类信息的整合，最后运用计算机技术对相关的信息进行分析和图像的绘制。在传统的水下地质绘制图像中，由于缺乏精准的测量技术，使得水下地形图在绘制的过程中无法得到精准的数据信息，GPS技术的应用便弥补了这一弊端。
③基于GPS网的三维数据处理。数据预处理：在地质测绘工作中，GPS技术的应用能够对观测的数据进行预处理，即对部分原始数据与信息进行预先处理，进而为后续的测绘工作提供铺垫。在地质测绘工作中，数据预处理工作结束以后便可以通过各种基线向量进行细化的计算，将所得出的数据信息在反复的与原始数据进行对比。通过对比分析，从而找出最为精准的数据结果。数据细化处理：数据细化处理实质上是指数据平差的计算，这项数据处理环节是建立在数据预处理环节结束以后而进行的，其工作亦预处理工作之后所得的数据信息为根本依据。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在数据平差处理过程中，通过独立的基线来组成密封的图形，以该图形为出发点与数据进行归纳整理。然后，进行GPS网的三维无约束平差。在该平差有效的基础上对某个地域的坐标系进行二维的约束评查处理。
④基于GPS技术的野外技术观测。GPS技术能够在地质测绘工作中起到实时检测的作用，当地质测绘工作中对GPS进行静态的测量时，其全部过程中GPS接收机都应该以静止的状态存在。其他的接收机不能够在同一时间启动，此外，其他的接收机在启动的前期阶段都应该对所要勘测的地域自然情况进行一定的测量。对量现场的卫星好和天气状况等。对所测量的数据与信息进行细化的统计分析，并对不同的仪器高度作出规范的数据记录。值得注意的是，在对测量数据进行处理时，亦要对测量过程中不同时间段数据发生的变化进行详尽的记录，最后在根据我们所测量的数据记录进行相应的计算，最终以计算的结果进行图像类的绘制编辑。在地质测绘工作中，其观测的时间要根据实际的测量情况而定，其时间跨度从半小时到十几个小时观测时间不等。
2.3 GIS技术
地理信息系统具有非常重要的作用，从外形上看，简单理解为计算机软硬件系统，但是其内涵却是由计算机程序和地理数据组织而成的地理空间信息模型。专业人员对地理信息的应用能够实现地理信息的价值，地理信息把客观世界抽象为模型化空间数据，能够直观的掌握地理情况，分析出许多有价值的信息内容。用户按照自身的需求，对现实世界进行分解，根据不同的应用选择模型内容，拓展数据概念，把自然数据经过科学系统的分析，形成能对未来条件进行预测的有效信息，为人类科学管理和正确决策提供良好参照。地理信息系统在软件支撑下，能够实现多模型构建，形成大量信息。
该项技术的才出现，在一定程度上推动了地质勘查技术走向更高领域。保障了地质勘查信息的正确，增加了矿产资源开采效果。应用地理信息技术也能够有效的解决环境污染，保护生态环境。现阶段，地理信息技术已经得到了推广与普及，并且应用效果显著，推动了社会经济的发展。
3基于3S技术地质测绘要点
3.1节点技术
而在测绘中应用这种新技术也需要做不少的准备工作，节点就是一个很大的方面，如果想要更加全面准确的获取测绘地点的资料和信息，就要提前设置好系统中节点的位置信息，只有固定好这些，才能为工作的开展打好基础。当设置好各个节点的时候，就可以在计算机上有效的获取节点方位资料，这种节点就类似协调和指示来为下一个节点提供信息，最终通过每个节点的协调工作就可以完成对目标地点的测量工作。
3.2信号技术
在做好各个节点之后，就需要信号技术应用到测绘中，通过把工作指令利用波信号不断地在节点之间传播，从而指示各个节点工作，进而收集测绘地点的各种信息，最终信息收集完毕之后，计算机就可以对这些信息来进行处理，进而来构建模型，实现测绘与建模的一体化。
3.3操控技术
3S技术用于地质测绘是信息化的今天所取得的先进成果，通过在3S这个新型操控平台上，以目前的智能化控制系统作为信息的中介，最终传达出准确的语言指令，而目前的信息传输过程还存在着很大的问题，还需要不断地开发新技术，最终真正的实现实地测绘与建模的一体化。
3.4调度技术
目前所进行的信息化大发展对信息化测绘体系的建设提供了很大的发展空间。而现在重要的问题就是国家相关部门要建立相关的地质数据库，并且建立专业的3S平台，通过对数据的不断补充，最终可以建立一个真正的可以应用于实际的3S数据库，为地质测绘提供可靠的保障。
4 3S技术的应用优势
（1）技术全面：3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）的统称，是现在多种高端科技与计算机的相结合，从而对采集的信息进行更加科学的处理，使得结果更加的科学以及形象生动。应用这种新的技术可以提升测绘技术与服务水平，从而推动测绘技术更加快速的向现代化迈进，同时也符合我国一直所提倡的创新，促进创新型测绘的发展，最终使我国由目前的测绘大国向测绘强国转变。
（2）虚拟模型：通过使用3S技术可以在计算机上来建立这样一个虚拟模型，不仅更加的方便，而且精确度也可以保证，可以在三维空间的角度来深层次的分析地质特点，从而为工程的开展提供更多更可靠的数据。
（3）操作便捷：通常传统的方法想要建立精细的三维地质模型，需要的数据也需要相当的精准，真正的做完一份模型可能需要数个月。而使用新型的三维地质建模可以大幅度的提高地质测绘的效率，只需要采集信息，在计算机上就可以构建出模型，而且准确度要比人工所构建的高，这种模型建立以后还可以在其中来抽取所需要的部分，这样就极大的提高了地址沿街的工作效率，所以这项工作就少了很大的一部分工作量，而一些比较难以测量的地形也将会变得有可能。
5基于3S技术的地质测绘建模与分析
（1）TDOA定位算法改进：在目前的系统研究过程中，3S这种信号的类型只是地质信号，在系统中有着这个功能模块，由于在研究过程中所需要的光信号大部分是属于电磁波，所以传播速度要快，因为传统的地质信号传播速度仅仅只是音速，这在传播效率方面就有很大的优势。收集信息的目标节点由于目前的技术限制只能存在很近的距离，按照测绘区域的特点来说，还需要设定一些更为稳定的方式，从而方便对数据的计算，采用本文所提到的TDOA方法，就可以避免了重复的工作，因为这项技术本身就具备信号的发射设施。
（2）IIR滤波和幅值分析算法：目前来说想要完成对一个目标的定位，需要对地质信号的到达时间所用到的误差公式进行不断的改进，从而更好地对目标进行定位，进而更准确的收集数据。现代技术所使用的普通计算方式准确性虽然相对较高，但是其工作量也相当大，所以需要再继续的进行开发新技术，这就需要选择合适的地质信号处理设备，而使用IIR滤波来计算地质信号数值可以准确地把握信号到达时间，从而使得数据更加准确。
（3）带通滤波：电磁波的传输可以说是目前来说最快的，应用这种方法可以近似地认为各个站点信息传播是同步进行的，而在信息传播的过程中必然会伴随着一些无用的信息，如何来清除这些无用的信息呢，这就需要借助滤波工具了。通过过滤这些无用的信息，才能保证地质信号的准确性以及高效性，通过对这些信号类型进行改良看可以大大的降低信号工作的工作量。
（4）幅值分析：由于电磁波在传播的过程中一定会伴随着信号波动而发生变化，有的时候还会变化特别大，在到达检测点的时候，有可能趋势会发生很大的变化，这就需要准确找出波动较大的目标，然后设置网络化的控制平台。
（5）TDOA定位算法仿真：通过对地质信号的短发进行改善，可以有效地提高对目标定位的准确程度，最终通过特定的算法完成对信号的处理，最后计算出信号波段的距离。
结语：综上所述，地质方面的测绘技术是通过多渠道的地理数据源来收集数据，设立地理信息管理系统服务于地质的测量工作，地质方面的测绘技术是实现全球数字化的基础之一。虽然3S技术应用于地质测绘工程中得到了良好的效果，但我们依然不断创新与发展地质的测绘技术，建立起更加智能化的系统平台，来满足现代社会的发展需求，促进地质测绘工程的进步和发展。
参考文献
[1]路明亮.遥感技术及地理信息系统在地质勘查中的应用探讨[J].江西建材，2017，07：233+239.
[2]李星星.对地质测绘中GPS技术的应用研究[J].建材与装饰，2017，16：214-215.
[3]娄安颖.分析地质测绘中遥感技术的应用[J].黑龙江科技信息，2017，15：91.
论文作者:胡超,高靖,李甫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/24
标签：地质论文; 技术论文; 遥感论文; 数据论文; 信息论文; 测量论文; 工作论文; 《建筑学研究前沿》2017年第15期论文;