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土木工程3S技术

/3S technology in civil engineering/
条目作者陈鹏童小华
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陈鹏

童小华

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最后更新 2024-12-05
浏览 175
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土木工程中所应用的遥感(remote sensing; RS)技术、全球定位系统(global positioning system; GPS)技术和地理信息系统(geographic information system; GIS)技术的统称。是将遥感传感器技术、卫星定位与导航技术、地理空间信息技术与土木工程信息技术相结合,对土木工程信息进行采集、传输、处理、管理、分析、表达、传播和应用的多学科集成的信息技术。

英文名称
3S technology in civil engineering
所属学科
土木工程

RS是以航空、航天摄影技术为基础,利用人造地球卫星或地面上空的飞机、飞船、卫星等飞行物上搭载的遥测仪器对地球表面实时感应遥测。其主要技术优势在于可以获得大范围数据,且获取信息速度快、周期短,获取信息受条件限制少、手段多、信息量大。

RS技术在土木工程中的应用非常广泛。通过遥感图像的判断和综合对比分析,可以从宏观上获取调查区的区域地质、工程地质、水文地质等信息,对工程区域的地质条件进行评价,然后再以遥感图像的判断成果指导地面地质调查,克服常规地质调查的局限性和盲目性。例如,在道路设计中,遥感影像可以为设计和施工提供基础地质资料,在规划及选线设计中合理避绕不良地质地段,使路线选线更加科学合理,降低工程造价。此外,在桥位选址,在地形、地质、水文复杂的工程区域,遥感技术也可以起到重要作用。如芜湖长江大桥的桥位选址过程中,工程技术人员利用遥感工作成果对沿江附近的断裂带分析比对,为大桥建设的桥位选址提供了可靠的地质依据。

激光遥感生成的图片激光遥感生成的图片

GPS技术是一种快速、高效、准确地测定地球表面三维坐标的方法,能够为工程应用提供点、线、面要素的精确三维坐标以及其他相关信息,具有全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点。GPS技术应用于工程测量时,选点灵活,测量时间短,费用低,不受天气条件影响,有很高的数据处理自动化水平,能实现无人值守观测。

GPS技术在土木工程中有广泛的应用,具体包括各种用途的控制测量、工程放样和工程变形监测。该技术为交通土建工程中的桥梁、隧道,以及城市地铁工程的定位与贯通提供精细化测量服务,以适应工程建设信息化、精细化和现代化的要求。例如,在中国云台山隧道工程、秦岭特长隧道工程中应用GPS技术布设精密工程控制网,大大提高了测量精度;在杭州湾大桥工程中,建立了高质量的首级GPS控制网和适当数量的固定GPS观测站,利用GPS技术得到桥梁的独立坐标,实现精准施工放样,且应用 GPS技术控制支撑台面的施工高程,将高程测量误差控制在2厘米以内。

GIS是一门管理和分析空间数据的应用工程技术,同时也是跨越地球科学、信息科学和空间科学的应用基础学科。其技术系统由计算机硬件、软件和相关的方法过程所组成,具有数据采集与编辑、数据存储与管理、数据处理和变换、空间分析和统计、产品制作与显示、二次开发和编程等功能,可以实现空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示,为解决复杂的规划和管理问题提供技术支撑。

GIS技术在土木工程中具有广泛的应用。理论上,只要待处理数据具有空间分布属性,就可以应用GIS进行数据的管理、处理和分析。而一项重大的土木工程,从规划、设计、施工到建成后的运营维护乃至更新拆除,都需要处理大量的具有空间分布属 性的工程数据和文档,如建筑物及桥梁的分布、道路及地下管线的布局等空间信息。因此,在土木工程的规划、设计、施工和运维等环节中均可以应用GIS技术。例如,三峡工程施工前,有专家以GIS和数字媒体技术为基础,研制出了三峡工程决策支持系统集成指挥中心。该系统以三峡工程施工现场的全貌为背景,在可视化环境下以多种媒体形式为用户提供工程施工、物资调配等各种施工动态和静态信息,实现了施工仿真、高度优化等决策支持功能。

  • 李德仁,李清泉,杨必胜,等.3S技术与智能交通.武汉大学学报(信息科学版),2008(4):331-336.
  • 李德仁,郭晟,胡庆武.基于3S集成技术的LD2000系列移动道路测量系统及其应用.测绘学报,2008(3):272-276.
  • 毛政元,李霖.“3S”集成及其应用.华中师范大学学报,2002(3):385-388.
  • 刘经南.3S技术的发展及其在水利水电工程中的应用.科技进步与对策,2001(10):36-43.

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