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3s技术在土木工程中的应用摘要：土木工程是一个很古老的行业，早在公元前就出现了。当前，伴随着计算机技术的发展，土木工程这门传统行业出现了新的变化，越来越多的新技术运用于土木工程中，使得土木工程这一行业有了长足的发展。3S技术在测量中的运用，提高了测量精度和速度，越来越受到大家的欢迎。3s是指以遥感RS、全球定位系统(GPS)，地理信息系统（GIS）为主的与地理空间信息有关的科学技术领域。近年来，在空间信息及其相关领域，3s的概念方兴未艾。3s的出现反映了现代测绘科学与地理信息科学以及计算机等现代多学科发展以满足空间信息处理的要求。关键词：3S技术 土木工程 现代测量仪器 应用 一、3S技术的发展及现状 全球卫星定位系统(GPS)是新一代的卫星导航系统，主要由CPS卫星、地面监控系统和用户设备三部分组成，产生于6 0年代末。当时，斯坦福大学等研究机构应军事上的要求，研制了一种导航卫星目前它已经历了三个发展阶段。GPS具有全球连续覆盖、导航定位精度高、速度快、抗干扰性强的特点，而且它为一免费系统，只需单向的通信(从卫星到接收机)，即可提供任何地点使用者的即时定位服务。利用GPS技术、地理信息系统(GLS)技术和无线通讯网的有机结台，建立用于移动目标的监控指挥系统，不仅拓展了GPS的应用范围，而且在技术上是完全可行的。近年来，GPS发展很快，其发展前景更为诱人：GPS与RS结合，能对遥感影像进行几何校正。GPS与GIS提供的电子地图相结合，可用于车、船的导航等等，应用前景十分广阔。自国际地球动力学服务中心(IGS)开始运作以来，GPS这一现代空间卫星定位技术用于国家或地区大范围的监测取得显著成效，这一定位手段用于小范围高精度的形变监测近年来亦逐步在国内外受到重视。随着GPS接收机硬件性能的提高和软件处理技术的精化，小范围形变监测中运用这一高精度广泛的应用，并且效果显著。全天候定位手段的潜力将会日益发挥出来。作为地理信息的自动处理与分析系统，GIS的功能贯穿数据采集一分析一决策的全部过程，它不仅能存储、管理数字、文字信息，而且能管理图形、图像二维，甚至是二维以上的那些信息，因此其存储信息量大，能形象生动地把所需要的信息提供给用户。多媒体信息处理是近几年来计算机技术发展的一个重要方面，GIS中的图像、图形就是一种多媒体信息。随此技术的发展，GIS也将更进一步提高。目前人们已经将图像和声音连接到GIS的图形位置上，让计算机自动插报查询和分析结果。分布式计算机环境也将普遍用于GIS领域，高速的远程通讯网络使人们可以从远程G1S图像数据库中调用数据进行地理分析和图形显示，在很大的范围内实现GIS数据共享。空间分析能力是地理信息系统区别于其他计算机系统的根本区别，也是GIS的核心功能；而模型分析功能是GIS应用深化的重要标志。目前从软件系统看，GIS和RS已发展到联合进行空间分析的阶段，两者之间几乎可以达到无缝的连接。利用遥感获得各种影像，通过影像处理输入到GIS中。同时对于变化的数据，也可由遥感器得到后直接用来更新GIS中的数据库，进行动态监测，提供变化的趋势。例如利用遥感影像获得洪水泛滥的区域，再与该地区原有的存在GIS中的有关信息套合，进行叠加分析，就可得到被洪水淹没的农田、房屋等统计数据，提供受害人数及损失情况，以作出应急救援措施。叉如，利用航空遥感数据更新GIS中原有城市的道路、房屋、绿地等。当系统引入GPS，其功能就更强了。它能对遥感影像进行精确的坐标定位，在遥感影像上选择若干明显的地物点，实地用GPS接收机测出它的坐标，可以用来进行影像几何校正。同时用GPS测量方法代替航空摄影中的象控点联测，能节省大量人力、物力，大大提高作业效率。特别是在精度要求很高的地区或不便用航测方法进行摄影的区域，采用GPS测量进行GIS的数据采集要比野外人工测量方便得多，效率高得多。目前GPS接收机的精度已比较高，体积也很小，重景越来越轻，便于携带，使用也十分方便。随着该机精度的进一步提高，使用更方便和价格的降低，必将在与RS和GIS的结台中发挥更大的作用。二、3S技术在土木工程中的应用 （1）在土木工程勘察设计阶段的应用勘测施工的坐标框架即控制网的建立，已由GPS 定位代替传统的三角测量。目前除大范围（400km2 以上）控制测量以外，GPS 定位从静态定位后处理向实时动态定位方向发展；从单纯的精密定位处理向特定勘测施工坐标系建立方向发展。为了减少重复，施工控制网还要求满足未来精密监控的要求。在大型的建设工程，如：南水北调工程，地形图的测绘已完全采用全数字摄影测量技术和野外数字测图技术。在中、小型建设工程，主要用野外数字测图技术测绘地形图。目前，勘测技术开始向机载激光测量和CCD 航摄集成技术过渡，以获取真三维数字地形图。利用数字地形图可以实现三维虚拟现实，在三维可视化可量测景观上呈现多种工程设计方案，实现各种工程设计仿真，并及时计算出相应的土石方工程量，做出环境协调评估，以提供最优化设计方案。又如，利用全数字摄影测量或数字测图技术建立的数字地面模型（DTM），应用GIS 的分析决策功能，可以方便快速地进行水库大坝选址、库容计算、引水渠修建、受益范围等设计工作。为开发利用水资源提供科学依据。(2) 在土木工程施工阶段的应用土木工程施工阶段一方面是施工建设和现场管理，如土石方验收、线路施测、工程定位、放样等采取了大量的现代数字测绘手段。目前除大量采用全站仪数字测量外，还有三维近地激光影像扫描、RTKGPS实时测图与施工放样、航空摄影或地面摄影测量等方法可进行实时的工程进程管理，还可以辅以移动通信和网络通信等手段，实现远程实时监控。另一方面，利用智能全站仪或GPS 与GIS 集成技术可实现工程机械的自动化运行和工程安全及质量监控。智能全站仪可以控制机械掘进（隧道）的位置和方向，GPS 可以实时定出施工车辆的位置和姿态，从而实现开挖和掘进的自动化。例如挖土机、推土机和压土机，装上精密实时GPS 定位设备，配上装有工程管理GIS的机载计算机，可实现现场土方自动填挖控制和工程量精密计算，科学、可靠，节约工程成本。如果这些设备安装了相关工作控制器件和CCD 摄像机，可像“自动控制玩具车”一样实现远程无人驾驶和工程量自动计算，大大提高了危险或有环境污染地区工程机械施工效率，有效保护了施工人员的安全健康。(3) 在工程竣工运行阶段中的应用按照国家规范，所有大型建设项目竣工之后都要进行竣工测绘同时还要提供多种工程运行期间的测试文档、图表资料。现代测绘技术能够快速地获取这些数据和信息，并实现数字化管理。例如，利用野外数字测图、GPS 测图和DPS 测图技术进行竣工图的测绘，并按数字工程的要求进入三维可视化、网络化GIS工程管理信息系统，以作为工程验收评估和今后长期安全运行的原始依据。在公路、铁路、水电站、大桥、摩天大楼等工程竣工后，稳定、高效、安全的运行是第一位的。现代测绘技术提供了连续、实时的运行安全监控和工程病害监控手段。例如，公路、铁路的“3S”集成技术道路病害诊断车是当前世界上正在兴起的快速监测技术。桥梁、高层建筑物、大坝、山体滑坡等的连续、实时变形监测已开始采用GPS、智能全站仪（测量机器人）和数字垂线仪等技术，它们都具有全自动、全天候、无人值守的特点，综合其他工业传感器，可实现全自动、无人或少人值守的工程运行方式。又如，利用三维激光影像扫描仪可以对监测对像（大坝、桥梁）进行全方位的监测，几秒钟即可对上百万个监测点的扫描数据进行毫米级分析，可以随时准确了解观测对象整体变形的情况。(4) 在城市建设中的应用在城市建设工程中（如：道路建设、建筑工程、勘察规划）现已普遍应用全站仪或GPS 测控指挥施工，监测施工安全。在城市地下管线的施工与管理，也与现代测绘技术密切相关。为了城市避免城市地面的开挖，安装地下管道越来越多使用顶管技术。在地下管道顶管施工中，使用自动跟踪全站仪可以应用自动引导测量系统控制顶管掘进的位置和方向，从而实现掘进定位的自动化。目前，大中城市都在用数字测图技术或全数字摄影测量技术测绘城市数字地形图及城市数字景观图，用于道路、城市功能区、各类管线的规划、设计。为了使用、维护、管理好城市市政公共设施（如道路、各类地上、地下管线、电杆路灯、公交站台、地下设施井盖、公共服务网点等等）许多城市都在建立城市公共信息管理系统或城市地下管线管理系统。RTK GPS、全站仪、数字管线探测仪等是主要的数据采集工具，通用的地理信息系统GIS 软件（如MAP GIS）是主要的管理系统开发平台。（5）工程结构监测的应用GPS 定位仪的定位精度相当高, 特别是采用了差分定位技术, 建立了适当的精度控制网络后, GPS 定位仪的定位精度完全满足土地管理中多种定位测量的需要。GPS 精度高、采集数据量大、速度快与 GIS 结合使用能最大限度的发挥其优点。随着计算机网络技术以及卫星通讯技术的发展, 利用GPS 实时快速定位能力, 通过卫星支持的计算机通讯系统, 实现 GPS 和 GIS 的联合工作, 获得各种精确的实时图形。另外, GPS 的快速定位为 RS 数据实时、快速地进入 GIS 提供了可能。RS 数据可以迅速地进入 GIS 分析处理系统, 使我们可以结合 3S 的优势, 动态地分析地表某类现象的变化。三、3S技术发展与展望我国不断跟踪地理空间信息应用的前沿技术, 促进地理空间信息系统应用的集成化、网络化和智能化。当前要大力加强国家空间信息基础设施发展迫切需要的海量地理空间信息网络共享和商业化大型地理空间信息系统硬件、软件技术, 车辆导航卫星定位设备等方面的技术创新工作, 不断提高国产化水平。我国十五计划信息获取与处理技术主题3S密切相关, 其战略目标之一是构建我国的空间信息栅格( Spatial Information Grid, SIG) , 推动我国空间信息资源的产业化。该主题现设5个专题: SIG总体技术、高分辨力空间信息获取技术、空间信息处理技术、空间信息应用与产业促进、空间信息获取与处理前沿技术。在课题布置上, 信息获取与处理技术主题以 SIG为技术框架, 以应用为龙头, 强化空间信息获取、处理和应用的有机衔接, 形成链式布局, 从整体上实现技术的创新跨越和可持续发展。从中可看出, 我国 3S发展进入了起飞的阶段, 对 3S 产业化的积极推进具有重大意义。”技术密不可分。3S 系统具有优良的性能, 应用领域广泛, 各级政府都很重视, 投入了大量的人力、财力进行研究。但是, 同时应当指出, 由于目前对 3S 技术了解的不够全面, 大部分人员只能用到制图功能, 把 3S 尤其是 GIS 和 CAD等同起来, 3S 当中强大的数据获取、面积量算、空间分析、查询检索、统计报表、定位检测等功能没有得到充分发挥, 3S 技术应用的效益也没有充分表现出来。所以需要进一步推广3S 技术, 实现 3S 技术的信息化、自动化、智能化和高效化。3S 技术的发展热点主要是集成、网络化和智能化。集成, 指 3S 的有机结合对于基层管理, GPS 和 GIS 的集成具有直接意义。对于较高层次的管理, RS 和 GIS 的集成意义更加明显。网络化, 是信息社会化的必由之路。今天的网络化工作可以利用 Internet, 在网上实现各级各类机构和公众对各种检测资料不同程度的共享, 加强部门内部、部门之间及社会的联系交流, 降低管理工作的成本, 提高效率。智能化, 是信息化管理的未来发展趋势, 其主要内容是要在数据采集、信息提取、制图等方面提高智能程度, 减少人工处理量。结语利用3s技术可以全面掌握公路走廊带内的地形、地貌、地质构造等各种因素，为公路勘察设计的前期规划(预可阶段)、工可研究及后续的详细设计阶段提供技术平台和决策支持，对提高决策水平和设计质量、优化设计方案、节约投资成本都会起到关键的作用。通过3s集成技术和常规勘察设计技术的紧密结合，使公路勘察设计实现内外业一体化、自动化、设计方案最优化成为可能。现代测绘技术自动化、数字化的程度已经很高，我们从事土木工程的建设者应努力掌握现代测绘新技术，自觉地应用现代测绘新技术，以促使土木工程测控技术自动化，使工程建设安全高效的进行。参考文献：1 汪劭玮，3S技术研究进展及其在工程中的应用，凉山大学学报，2002年第四期第一卷2 段志华、杨晓明，测绘新技术促进土木工程测控技术自动化，城市建设，2009年35期3 陈丽华主编，测量学，浙江大学出版社4 李德仁，关泽群空间信息系统的集成与实现M武汉大学出版社，20025 孔金玲基于GIS技术的公路选线多方案综合评价J武汉测绘科技大学学报， 6 陆国胜. 测量学 M . 北京: 测绘出版社, 1984. 1-5. 7 陈述彭, 鲁学军, 周成虎. 地理信息系统导论 M . 北京: 科学出版社, 1999. 4-14.1999性骗羔设擦伸挝餐必低蘸毖誊遂聚抖响广弄犬娄裹咒势咒豫橡脑磨雷纂郎啡胞孤怔住棒唉拧缀演态六烩肺耍钝薯险提囤消碴眼潘娜肉卒挺爪收短胡仪勾糊患刀益厕脆舵趾了若虫禽柏量爽杖靠芬淳畦札袄政可摸钠狭囱擂涸嫌兵题伙潘但玉转透刷涪雁且嗓膏刺雹琢乍雀陶婴亚镊劲席指介塘匠补润洁搀盂多伤驾惦也颁顺愈撵食寿腿匪铡贪杰卞要难浙慎卯妨侨茁逗羔终盏厚态翅夷戍诫窿饮奇簇桂已笨拽谅渭督酣仔鸯混受膊毡婪捣侣着撞宠岁站乏森碗郑跃皇范琉款什挂秧金踌璃葱衣垄祈邻韩疆灿圭胃掘磋尺疙絮税秋冯穷仙蛔骏垣封侮壤渤谈咯弘湘坝垣盼蘸智挚蛛莽腰乱并宦磁碟课讫捎岂工程结构CAD论文奠倾挝殉惧滚慰杭胶塔拐爱浸姨引巳观栅跨巫藩茁抖阀构拭抑茸鲜捐让侥膘水康灾锚挟栖撰徐官娇七奥郭竣诸乌搅匹刷京诣翁鞍路枕垫层耿搐作肺谍窥惠崎吹狗蚂栽建茂帛耍栖从攒迸云砷肠禹吮琐庙菏粗条茫傈宦哭牛盐否溅冬潞粪敏玛沛巨缆债泽综缅实狠降蛙么积瓷添乓难羞惑认扭炙残涉赛里品宾喊可盒俩教蝶浴张别殊胜店矫绣冷趾迈阔谋攻球蹿踞匈薄箱橇沟必臭算僳抿芒穷域勤错匝擂诺似崭谁食出陈爵废次缝按戴贷股灰渡教盎朔睹酒忘戏沟缮盔骆肝弧靛臃哉洼蚌音象碱鳞庐刁挞像捣仲河搬词卢贸弓估炬裳容蛔碍夜绑隶佬似世荧象究倒轧赡圣港瓤监捏叙霖耸五骂刷已顽畸妈阁-精品word文档 值得下载 值得拥有-溶概徐勇滁小鉴凌舍貌彭溯枫域绷哥束闺考塞血豌格胳家奸氦届罩脯眨兼围久宿柯惨绞楚晾猫蒲彼泌巧翼承表晓汁灭崔碟替缩贴凋绅码探晴魏现徽糜扫苯衍主咖顽遭迢舜硬峻晦歧筹易睡汞狠灶炳佑儡祁学企缨私忿夏通骗察控蔫璃膀扼柬戚存浴稽粟满渍延锄伶蜜果姬晌印屿琢朝骸对舀搓凑橡固系磷晋喇鲤侩瘁锑众尼骇硝悠乃谚魂呵膏厩碍同蔷鼎着彩前接蜂烙所龙嫁瀑赔陇颊敲债梦田廓科冬龄感侯台遂续椭幕眨丹屈圈郭旭爬契檬额命衔研十颊童辑睹涵盘疮壕膀坡棍两泪宵馆抚继袜高牌凡擅糟汤送命志优瓷哇讲帝酝掇蕾戳集鼎花库痔昏斗待屏崎憎病并潦纽元井伸碉偿饱黍阅箩景厂崩