现代测量技术与应用_高磊,李二兵,熊自明_9787577220369

本书聚焦数字化时代测量技术的变革与发展,系统梳理了 GNSS、倾斜摄影测量、三维激光扫描等前沿技术的原理、方法及实践路径。书中不仅阐述了这些技术如何从传统的数据采集升华为多维度的空间感知与获取,还通过通俗易懂的语言剖析技术原理,以真实案例展现其应用,如 GNSS 在桥梁健康监测中的应用、三维激光扫描对历史建筑的数字存档、倾斜摄影测量助力城市建设和智能规划等。同时,本书也探讨了人工智能、无人机自主作业等技术与测量结会的未来趋势,展望了测量即服务时代的到来，本书主要面向测量从业者、工程技术人员与高校学生。

在数字化浪潮席卷全球的今天,测量技术正经历着从传统到智能、从维到三维、从静态到动态的重大变革。GNSS(全球导航卫星系统)、倾斜摄影测量、三维激光扫描等前沿技术的兴起,不仅重塑了测量行业的技术版图,还成为推动智慧城市、数字孪生、精准农业、灾害防控等新兴领域发展的关键引擎。本书的出版正是为了系统梳理这些技术的原理、方法与实践路径,为读者打开一扇通往测量技术新时代的窗口。测量从来不是冷冰冰的数字堆砌,而是人类认知世界、改造世界的桥梁。从古人利用日晷为船舶导航,到现代人们借助卫星信号定位毫米级位移,测量技术始终与人类文明的进步同频共振。今天,GNSS如同地球的时空坐标系,让每一寸土地,每一座建筑都能被精准定位:倾斜摄影测量化身为天空之眼,将城市的复杂肌理转化为逼真的三维模型;三维激光扫描更似无形的触手,能够瞬间捕捉物体的几何形态与纹理细节……这些技术的融合,正在将测量从单一的数据采集升华为多维度的空间感知与获取本书的编写既是对测量技术演进的忠实记录,也是对未来发展的深度思考。编者试图以通俗易懂的语言,剖析这些看似高深的技术原理:以真实案例为载体,展现它们在工程实践中的应用魅力。从GNSS在桥梁健康监测中的实时位移追踪,到三维激光扫描对历史建筑的数字存档,到车船机移动测量技术助力数字城市建设,再到倾斜摄影测量助力城市建设和智能规划--这些案例不仅是技术的说明书,还是测量人用智慧丈量世界的生动注脚然而,技术的革新从来不是终点,而是新的起点。当人工智能开始解读测量数据,当无人机搭载多传感器实现自主作业,当测量结果直接驱动 BIM模型的动态更新,我们正在见证一个测量即服务(MaaS)时代的到来。我们相信,这些思考将成为读者眺望未来的望远镜。本书作为面向测量从业者、工程技术人员与高校学生的专业书籍,我们力求在理论深度与实践广度之间找到平衡。书中既有算法推导的严谨逻辑,也有操作流程的直观指导;既关注当下的技术应用,也展望未来的可能性。希望读者通过阅读本书,不仅能掌握测量技术的硬核知识,还能领悟测量作为空间语言的独特魅力。测量的精度,丈量着文明的高度;测量的维度,拓展着认知的边界。在这个瞬息万变的时代,愿本书成为您探索测量技术新大陆的指南针,助您在数字浪潮中锚定方向,书写属于测量人的时代篇章。谨以此书献给所有用测量定义世界的人。本书编写的分工如下:高磊、张凯编写第1章,张清华、高磊编写第2章,张凯、李二兵、高磊编写第3章,张凯、高磊编写第4章,郝思宝、李二兵编写第5章,熊自明、卢浩、李杰编写第6章,高磊、张清华、李杰编写第7章,闫国锋、高磊编写第8章。本书由高磊负责统稿,徐天涵、陈艺顺担任插图设计与绘制。由于编者水平有限,谨请使用本书的教师与读者批评、指正。

第1章绪论 …………………………………………………………………………………… (1)1.1 测量学概述 ………………………………………………………………………… (1)1.1.1 测量学的定义 ……………………………………………………………… (1)1.1.2 测量学的任务及作用 ……………………………………………………… (1)1.2 测量学的发展 ……………………………………………………………………… (2)1.3 现代测量技术 ……………………………………………………………………… (4)1.4 现代测量技术的工程应用实践 …………………………………………………… (6)1.4.1 智慧城市中的时空大数据融合 …………………………………………… (6)1.4.2 灾害防控中的动态监测技术 ……………………………………………… (7)1.4.3 数字孪生驱动的智能工程管理 …………………………………………… (7)1.5 测量技术的未来趋势与挑战 ……………………………………………………… (8)1.5.1 从数字化到智能化的跨越 ………………………………………………… (8)1.5.2 多技术协同的系统集成挑战 ……………………………………………… (8)1.5.3 测绘伦理与数据安全的前沿思考 ………………………………………… (9)本章参考文献 ……………………………………………………………………………… (9)第2章全球导航卫星系统测量技术 ……………………………………………………… (10)2.1 概述 ………………………………………………………………………………… (10)2.1.1 基础知识 ………………………………………………………………… (10)2.1.2 全球定位系统 …………………………………………………………… (10)2.1.3 北斗卫星导航系统 ……………………………………………………… (15)2.2 伪距单点定位 ……………………………………………………………………… (18)2.2.1 伪距观测模型 …………………………………………………………… (18)2.2.2 伪距误差方程 …………………………………………………………… (19)2.2.3 伪距定位精度分析 ……………………………………………………… (20)2.3 载波相位测量 ……………………………………………………………………… (20)2.3.1 重建载波 ………………………………………………………………… (20)2.3.2 相位测量原理 …………………………………………………………… (20)2.3.3 相位测量数学模型 ……………………………………………………… (21)2.4 RTK测量 ………………………………………………………………………… (22)2.5 连续运行参考站系统 ……………………………………………………………… (23)2.6 卫星导航增强系统 ………………………………………………………………… (24)2.6.1 星基增强系统及其发展应用 …………………………………………… (24)2.6.2 地基增强系统及其发展应用 …………………………………………… (27)2.7 工程应用案例 ……………………………………………………………………… (28)2.7.1 工程案例背景 …………………………………………………………… (28)2.7.2 资料准备 ………………………………………………………………… (29)2.7.3 主要工作流程和内容 …………………………………………………… (30)2.7.4 *终成图要求 …………………………………………………………… (31)2.7.5 上交成果资料 …………………………………………………………… (32)本章参考文献 …………………………………………………………………………… (33)第3章三维激光扫描技术 ………………………………………………………………… (34)3.1 概述 ………………………………………………………………………………… (34)3.1.1 基础知识 ………………………………………………………………… (34)3.1.2 原理与特点 ……………………………………………………………… (34)3.2 技术流程 …………………………………………………………………………… (36)3.2.1 数据获取 ………………………………………………………………… (36)3.2.2 数据处理 ………………………………………………………………… (37)3.2.3 数据配准 ………………………………………………………………… (39)3.2.4 模型重建 ………………………………………………………………… (40)3.2.5 纹理映射 ………………………………………………………………… (40)3.3 应用方向 …………………………………………………………………………… (41)3.3.1 应用场景 ………………………………………………………………… (42)3.3.2 三维DLG制作 …………………………………………………………… (43)3.4 三维激光扫描应用于建筑实体建模案例 ………………………………………… (45)3.4.1 外业数据采集 …………………………………………………………… (45)3.4.2 古建筑建模 ……………………………………………………………… (50)3.4.3 微实体建模 ……………………………………………………………… (51)本章参考文献 …………………………………………………………………………… (53)第4章车船机移动测量技术 ……………………………………………………………… (54)4.1 概述 ………………………………………………………………………………… (54)4.1.1 移动测量技术发展过程 ………………………………………………… (54)4.1.2 移动测量技术应用现状 ………………………………………………… (55)4.2 基础知识 …………………………………………………………………………… (55)4.2.1 原理 ……………………………………………………………………… (56)4.2.2 系统构成 ………………………………………………………………… (56)4.3 主要工作流程 ……………………………………………………………………… (59)4.4 船载移动测量应用于河景三维生产案例 ………………………………………… (61)4.4.1 外业数据采集 …………………………………………………………… (61)4.4.2 内业处理与河景发布 …………………………………………………… (63)本章参考文献 …………………………………………………………………………… (66)第5章无人机激光雷达测量技术 ………………………………………………………… (67)5.1 概述 ………………………………………………………………………………… (67)5.1.1 技术特 …………………………………………………………………… (67)5.1.2 硬件系统 ………………………………………………………………… (67)5.1.3 软件 ……………………………………………………………………… (68)5.1.4 工作流程 ………………………………………………………………… (69)5.2 技术流程 …………………………………………………………………………… (70)5.2.1 外业数据采集 …………………………………………………………… (70)5.2.2 点云处理 ………………………………………………………………… (78)5.3 应用方向 …………………………………………………………………………… (81)5.3.1 主要应用 ………………………………………………………………… (81)5.3.2 技术发展 ………………………………………………………………… (82)5.3.3 发展趋势 ………………………………………………………………… (82)5.4 应用案例 …………………………………………………………………………… (83)5.4.1 航飞设计 ………………………………………………………………… (83)5.4.2 数据生产 ………………………………………………………………… (88)本章参考文献 …………………………………………………………………………… (92)第6章倾斜摄影测量技术 ………………………………………………………………… (93)6.1 概述 ………………………………………………………………………………… (93)6.1.1 基础知识 ………………………………………………………………… (93)6.1.2 基本原理 ………………………………………………………………… (94)6.1.3 系统组成 ………………………………………………………………… (95)6.2 技术流程 …………………………………………………………………………… (97)6.2.1 数据获取 ………………………………………………………………… (97)6.2.2 内业软件处理流程 ……………………………………………………… (100)6.3 倾斜摄影测量地表三维模型应用案例 ………………………………………… (103)6.3.1 航线规划 ………………………………………………………………… (106)6.3.2 飞行实施 ………………………………………………………………… (107)6.3.3 内业处理 ………………………………………………………………… (109)本章参考文献 …………………………………………………………………………… (111)第7章基于InSAR的地面沉降监测技术 ……………………………………………… (113)7.1 概述 ……………………………………………………………………………… (113)7.2 技术方法 ………………………………………………………………………… (114)7.2.1 D-InSAR技术 ………………………………………………………… (114)7.2.2 时序InSAR技术 ……………………………………………………… (115)7.3 应用案例 ………………………………………………………………………… (118)7.3.1 监测数据源 ……………………………………………………………… (119)7.3.2 沉降信息提取 …………………………………………………………… (123)本章参考文献 …………………………………………………………………………… (131)第8章水深测量技术 ……………………………………………………………………… (132)8.1 概述 ……………………………………………………………………………… (132)8.1.1 概念 ……………………………………………………………………… (132)8.1.2 基准 ……………………………………………………………………… (132)8.1.3 测量内容 ………………………………………………………………… (133)8.1.4 常规方法 ………………………………………………………………… (133)8.1.5 发展历史 ………………………………………………………………… (133)8.2 技术方法 ………………………………………………………………………… (135)8.2.1 航迹控制 ………………………………………………………………… (135)8.2.2 测深定位 ………………………………………………………………… (138)8.2.3 单波束回声测深技术 …………………………………………………… (143)8.2.4 多波束回声测深技术 …………………………………………………… (146)8.2.5 水深测量数据采集系统 ………………………………………………… (148)8.2.6 主要技术要求 …………………………………………………………… (150)8.3 发展方向 ………………………………………………………………………… (151)8.3.1 卫星测深 ………………………………………………………………… (152)8.3.2 高度重力测深 …………………………………………………………… (153)本章参考文献 …………………………………………………………………………… (154)

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