时间：2023-01-17 14:30:03
导语：在测绘硕士论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
我跟莫先生的相识是在学生时期。那时在系里常常会见到一位体格消瘦但精神矍铄的老人，每每见到学生，总会露出一种慈善而略带天真的笑。从其他老师那里知道，这就是跟随梁思成与林徽因先生数十年的莫宗江先生。老师们在谈起莫先生的时候，总会带出一种敬佩的语气说，莫先生无论是绘画还是绘图功力都很深，梁先生的著作与文章中的许多图版与插图都是莫先生绘制的。还有的老师带着感慨和教诲的语气对我们说，莫先生的艺术感觉极好，在他的谈话中，时时会蹦出艺术的火花，要学会从莫先生那里“偷”学问。从那时起，我就对莫先生就产生了一种景仰的心情，很希望能够聆听先生的授课，但是在那个特殊的时代，中国古代建筑史课程几乎处于被取消的状态，除了在系里偶尔见到先生的身影外，很难与先生有交流请教的机会。那时，除了因为有关《营造法式》问题而请教，一段时间内与先生有过较多的接触外，真正能够拜在门下师从于先生，是在1978年考上研究生之后。
莫宗江先生是广东新会人，生于1916年，1931年他15岁时，开始师从梁思成、林徽音、刘敦桢先生，在中国营造学社作绘图生，并主要承担梁思成先生的助手工作。他一边工作，一边学习，以其勤奋好学与聪颖智慧，不仅在绘图技巧上，而且在学术与艺术造诣上，达到了很高的水平。莫先生的水彩画、钢笔画，及墨线测绘图，意境高雅，笔触潇洒。他绘制的西蜀王建墓中人物雕刻的写生画，以及大量精美的测绘图、古建筑速写，都堪称艺术佳作与绘图典范。晚年时，莫先生还曾钻研国画。留下了许多国画习作。
莫先生的水彩画画的好在系里是有口皆碑的，我曾有幸在系资料室看到过一幅先生的水彩画，是抗战时期在四川出土的五代王建墓中为墓内棺椁基座上的乐女人物像所绘的写生，在光线幽暗的墓窟中，一个五代乐女盘腿而坐，手抚鼓瑟的形象，仅用了淡淡的几笔，且用的是与实物十分接近的浅灰的色调，却将人物的神态表现得栩栩如生，而其色调仍不失墓窟石雕的苍古氛围。据说，这只是先生所绘王建墓中一系列雕刻人物绘画中的一幅。他的许多画随着动荡的岁月与变迁的时代，已经渐渐地失散不存了。
莫先生看我们用针管笔画的图，看着那缺乏弹性的线条，有时候会笑。然后就讲起他是怎样用鸭嘴笔的，使用鸭嘴笔是要磨的，还要防止墨的流淌，更需要学会掌握手上的力，才能做到所绘线条的精美。然后，他就拉过我们的手，轻轻地在手心示意，让你感觉到画图时应该运用的那微妙的力。先生绘画与绘图功夫的厉害，还可以从梁思成先生论文与著作中的许多插图中看出来。而莫先生自己在《营造学社汇刊》第七卷中有关山西榆次雨花宫的研究文章中，插入的几张他自己亲自手绘的插图，其线条之简单流畅，其对对象表现的把握之扼要自如，使每一位读到过这篇文章的人都会叹为观止的。
莫宗江先生追随梁思成、林徽因、刘敦桢先生，为中国建筑史学科的确立，为中国古代建筑的研究与保护，做了大量的工作。梁思成先生在学术上的许多拓荒性工作，如对数千座中国古建筑的调查与测绘，发现与研究唐代建筑佛光寺大殿、应县木塔等重要古建筑等，都包含了莫宗江先生的大量心血。关于这一点，我们不仅可以从梁思成先生的许多文章中略窥一斑，而且，作为弟子的我也曾有幸从莫先生那里听到过一些。
莫先生常常说起的一句话是，自己是十分幸运的，可以同时与几位大师共同工作、学习了数十年。莫先生说，艺术的感觉，是看出来的。梁先生那里的书很多，经常可以看到许多国外的书，还常常能够听到梁先生与林先生在那里点评。而且，跟着两位先生，走了那么多石窟寺与庙宇，看的多了，眼睛就把握的准了。艺术，特别是雕塑艺术，包括建筑物上的装饰雕刻，其线条，其刀法，其衣饰、其面的凹凸，有时就差那么一点点，就有了艺术上的优劣差别。要紧的是要用心地去观察、去触摸、去感觉。
莫先生特别提到了1937年他跟随梁先生与林先生在五台山考察发现唐代建筑佛光寺大殿的过程。他说，那个时候的他们高兴极了，一直深陷于发现、研究与考察的兴奋之中，直到完成了考察工作，回到太原时，才得知了北平已经沦陷的消息，心情又忽然变得十分沉重。他曾谈到，那一年他辗转回到北平，从长安街上走过，看到在东单附近有日本军人在操练中，用枪瞄准过往的中国人时，内心的悲愤感觉，无以言表。按照营造学社的安排，学社成员们分散各自撤离北平，辗转到了天津，再乘船去往了南方。
先生也谈到了在中国营造学社在四川李庄时候的情况，那时候条件非常艰苦，还要继续进行学术研究，《营造学社汇刊》第七卷，就是在那个时候的艰苦条件下，用手刻蜡版与油印的方式出版的，我看过清华大学建筑学院资料室保存的这一卷汇刊，不仅因纸张的简陋与粗糙而为当时条件的艰苦卓绝所感触，也为字迹的工整与插图的精美而感叹，其中无疑也有莫先生的许多心血。莫先生说，那时候梁先生常带他们到四川各地做古建筑的调查、测绘与研究。有时，实在太困难，没有经费作调研工作，梁先生就带着他们到住所附近的电线杆上作攀高爬杆的练习。这种练习的目的是为了在今后测绘古建筑的工作中，能够更快捷，更熟练地获得测绘数据。
可能正是有过这样的训练，加上多年的古建筑测绘实践，即使是到了花甲之年，莫先生的身手仍然不凡。记得1979年莫先生带我们一行研究生们去山西应县木塔考察参观时，先生一边兴奋地滔滔不绝地讲着，一边登塔，到了塔的第三层楼梯处，先生忽然一跃就顺着木楼梯的扶手，攀上了三层与四层之间暗层的梁架上。当时的我们几乎是一楞然后，也有同学跃跃欲试，虽然是一些年轻人，却远没有先生的这身功夫。跟随莫先生考察时的体会就是，只要一到一座古建筑物面前，莫先生就会变得十分兴奋与年轻。他几乎总是会第一个就攀上梁架。在蓟县独乐寺，在福州华林寺，在杭州闸口白塔，在正定开元寺钟楼，我们都曾跟随莫先生攀上梁架做过草测。一边画测稿，一遍丈量一些重要的数据，以便能够带回来做进一步的研究分析。
莫宗江先生对建筑与园林艺术有一种特殊的体验。凡是听过莫先生讲中国古典园林课的，都会对中国古典园林产生浓厚的兴趣与深刻的理解。在文化革命以前，莫先生曾经指导过一位研究生，从事中国古典园林的研究。莫先生对研究论文的要求很高，所以，不满意的研究文稿，绝不发表，据说那位研究生的论文，因为没有达到先生的要求，而未能获得通过。莫先生的考察笔记、测绘手稿、及已经进行但尚未完成的文稿等，高可盈尺。除了抗战期间，在梁思成先生指导下完成的关干山西榆次雨花宫的发表在《中国营造学社汇刊》第7卷上的研究论文外，上世纪70
年代对辽代建筑河北涞源阁院寺大殿的所进行的研究，也是先生注入了大量心血的成果。莫先生指导我们几位研究生对福州华林寺大殿进行的研究，通过大量的史料、文献与测绘数据，否定了原来已经发表的华林寺大殿建于南宋时期的错误结论，明确肯定了华林寺大殿是建造于五代末的吴越王时期(时为北宋初年)这一史实，并对华林寺大殿与日本天竺样(大佛样)建筑之间的关联进行了探讨，从而为华林寺大殿确定为国家级文物保护单位奠定了基础。
听莫先生的讲课是一种享受。他讲课几乎不带讲稿，只在一张纸上，列着一个简要的提纲，随着自己的思路侃侃而谈，一堂课下来，会旁征博引出许多的历史故事。有时为几位研究生上小班课，大家甚至忘记了是在上课，不时地插话问先生。这样的课有时会不在意是否到了下课的时间，大家越谈会兴致越高。有一次陪莫先生在一个省会城市，受邀作一次演讲，起初，我还担心先生若不用讲稿，可能会像和我们小班课上谈天一样拖延了时间，谁知那一次演讲，先生条分缕析的讲了两个小时，时间把握的十分恰到。一堂演讲下来，我就为先生讲课时那潇洒轻松的风度与时间、会场气氛的把握能力所深深折服。
在福州的那段日子，每天晚饭后，我们会跟随他去散步，走在福州老城的三坊五巷中，穿梭在那些有曲线的风火山墙所围合而成的街巷中，街巷曲曲弯弯，时而还会在窄巷中，放出一块空间，置放几个石桌、石凳，或者还有一棵老榕树，就会透出一股南方传统城市特有的浓郁地方氛围。每到这种地方，莫先生会兴奋地问我们的感觉，然后加以点拨，讲出自己的道理。在后来的一路考察中，他也会时时地发问，比如怎样使园林的空间显得更大，中国园林的水系为什么那么曲曲折折，园林中的池岸为什么会那样处理，那些风火山墙的曲线为什么那么优美，中国古代建筑的反宇式凹曲屋面是出于什么道理，如此等等。莫先生对福建的山水与文化十分欣赏，他总是说，江南园林中的景观，是一种小家碧玉的感觉，福建的寺庙园林就不一样，福州鼓山、厦门南普陀，都将寺庙与大气磅礴的山景、石景结合在一起，再加上古人的摩崖石刻，给人一种雄浑的南国风韵。福建人重视书法，即使是街头巷尾张贴的一纸告示、通知，甚至讣告，其文字书法都很不俗，为什么福建民居建筑中风火山墙的轮廓线，不像其他地方那样是直线的，而是一些自由而道劲的曲线，这也许就是其中的原因所在吧。在这样的交谈中，一种耳濡目染的学习，使我们对中国传统文化与艺术，有了深刻的体验。
莫先生与陈明达先生交往很深。陈先生家一度住在石碑胡同，莫先生常常会在周末骑自行车，从清华园到石碑胡同，两个人会聊得很久。我有幸陪先生去过陈先生家一次。看到两位老者，谈论起《营造法式》中的学术问题，会是那么津津有味，绝没有一点枯燥的感觉。莫先生是艺术感觉极好的人，思维也十分敏捷，交谈中常常会蹦出思维的火花，陈先生又是十分严谨扎实的人，在学术上一丝不苟，两个人谈起来无拘无束，有时还会争执起来，听这两位前辈学者的一席交谈，简直就像是参加了一场有趣的学术沙龙会。我常常记起一位老先生对我说过的一句话，莫先生是一个宝库，关键是要善于从他那里去捕捉，去发掘。在莫先生看来，学术乃天下的公器，在与学生及同行的交流中，他几乎是毫无保留地抛洒自己的学术新见。凡是与莫先生有过长时间交谈的人，都会对莫先生在海阔天空般的漫谈中，不时流露出来的真知灼见有深刻的印象。
其实，莫先生是一位述而不作的人，对学问有很深的积淀，从与先生的交谈中，常常能够感受到他智慧与思想的充溢，但先生却从不轻易动笔。也许因为对身后之名淡薄之至，所以，不是做到深思熟虑的东西，他是绝不肯落墨的。这也许是莫先生毕一生之力于建筑史的研究，讲起课来思路开阔、知识纵横裨合、引例趣味四溢，且十分熟谙绘画、雕刻艺术，但留给我们的文字却不是很多的重要原因之一。我时常在想，若是先生身边有一位助手，随时将先生日常言谈话语间流露出来的一些思想火花记录下来，将先生草绘的图，加以仔细的整理，一定会有许多有相当分量的建筑历史学术成果问世。
我和我的研究生同学钟晓青的硕士论文就是由莫先生在认真思考后所确定的，这是一个真实的研究课题，题目是对位于福州市越王山下的华林寺大殿进行系统的研究。从结构于造型上可以明显地看出，这是一座建造于唐宋间的木结构建筑。由于南方现存古代木结构建筑如凤毛麟角，这座建筑的重要性就更凸显了出来。这座建筑的被发现是20世纪50年代的事情，最初，由地方文物工作者对它进行了一个初步的研究，认定这是一座建造于南宋时期的木结构建筑。因为这样一个断代，其历史价值没有得到充分的体现，所以，最初仅仅将其定为省级文物保护单位。也正是因为其重要性没有得到充分认识，这座位于福建省委大院中的南方最古老的木结构建筑，在中因为要为省委机关车队让出一个通道，而遭遇了“截肢”手术，即将大殿清代时所加建的前后檐廊截除，使大殿进深变短，从而紧贴前殿身铺设了水泥道路。万幸的是，尽管大殿遭此不幸，尽管大殿中的佛像被野蛮地摧毁，但在当地文物部门的努力下，将大殿木结构古代原构的主体部分保留了下来。
1979年，莫先生到福建考察，他一眼就被这座宏伟的木构建筑所吸引了，经过一番研究之后，莫先生认为这座建筑应该早于南宋时期。就莫先生的直觉，这座建筑有可能是晚唐至五代时期的遗物。于是回到北京以后，莫先生就将这座建筑选定为我们的论文研究目标。在国家文物局与福建省文物局的支持下，1980年春，我们师生三人就进入了这座建筑的现场。
在莫先生的带领下，由福州文管会的杨秉伦先生密切配合，我们对福州华林寺大殿的主体部分进行了详细的测绘，并翻阅了大量资料。莫先生和我们一起穿梭在梁架之间，仔细的寻找每一点历史上可能遗留下的蛛丝马迹。在经过大量文献阅读，及相关史料的比对，并对唐宋时期的木构建筑的各种比例、做法进行了系统比对的基础上，我们基本确定这是一座建造于五代末年吴越王时代的建筑，其具体年代是公元964年，时间虽已进入北宋时代，但当时的福州仍然在五代吴越国的范围之内，故仍应看作是五代晚期的木构建筑。而且，可以肯定地说，这是现存中国南方年代最为久远的古代木结构建筑，比原来所知南方最早的建造于公元1013年的北宋时代宁波保国寺大殿还要早49年。
莫先生还敏锐地察觉到了这座建筑与日本大佛样(天竺样)建筑的关系。以圆润的月梁以及复杂的插拱为特征的日本廉仓时期一度出现的大佛样建筑，一向被认为是古代日本特有的建筑形式，而莫先生认为福建地区建筑中大量使用插拱(丁头拱)的做法，和华林寺(以及宋代建造的福建莆田元妙观大殿)中所使用的肥胖圆润的月梁，与日本大佛样建筑之间很可能
有所关联。我们在莫先生所指导的硕士论文中，将莫先生的这一猜测做了详细的论证。后来又有资料证明，在韩国12世纪的木构建筑中，也有与华林寺在造型意匠上十分接近的圆润月梁的做法。而一个不争的事实是，韩国与日本的同一类建筑，主要是建造于相当于北宋时代的公元12世纪左右，而华林寺大殿却是公元10世纪的遗物。显然，具有浓厚特色的日本大佛样建筑以及韩国同一时代的类似建筑，很可能是从福建地区传入的。这也突显了华林寺大殿在东亚古代建筑史，以及中外文化交流史的重要地位。
正是由莫先生所主持的这一重要研究，使得华林寺大殿获得了它应有的历史地位，并被认定为第二批全国重点文物保护单位。可惜的是，在后来所进行的对华林寺大殿的保护修复工程中，从事修复的工程技术人员没有能够及时向莫先生请教，我们也已经毕业而去，没有机缘参与这一重要修复工程，因而，当我们知道这座千年的古老建筑为了给省委机关让路而被整体移动了数百米，并被简单地恢复到了五代时的样子，而将后世增修的历史信息完全抹去，同时，还将其油漆一新的时候，心存的遗憾也就难以言表了。
莫先生也是一位对学问孜孜以求的人。他考察古建筑时，总会亲手绘一些草图，并草测一些数据，回到家里就把测稿铺开，边画图边做分析。记得莫先生曾向我展示过一次他那高可盈尺的研究手稿，笑着说，将来退休了，可以将这些研究深入下去。我也曾接下这个话茬说，有条件我来帮您整理这些手稿吧。其实，我知道真正能够整理这些手稿的人，必须是他身边的人，我曾几次对先生的公子莫涛说，这是你的一笔财富，你应该花点气力把这件事情完成。可惜莫涛也是一个十分忙碌的人，在中国文物保护研究所工作了近20年，在祁英涛等老先生的指导下，一直在一些国保级的文物建筑修缮工地上辛勤劳作，实在没有机会坐下来做这样一些繁琐细致的研究整理工作，这不能不说是一个遗憾。
莫先生的书法功底很深，写得一手好字。对好的书法作品也十分喜爱和欣赏。记得我们在福州城内的三坊五巷中考察、调研中，在一家清代建造的老式大宅院中，看到了一位沈姓的老者每日习字，所写的字贴就晾在穿堂的桌案上，老先生习的是颜体，笔力浑厚道劲，莫先生看了就赞不绝口，后来才知道这位老先生是清代林则徐亲戚家中的后人，是当时福州最为人们称道的书法家。由此，也可以看出莫先生的眼力之强。后来，这位老先生还书赠了莫先生一贴对联，写的是林则徐的话：“壁立千仞，无欲则刚。海纳百川，有容乃大。”这是沈老先生为知者书，可谓君子之遇也。
退休以后，莫先生忽然对国画产生了浓厚的兴趣，他开始每天练习国画。记得有一次到先生府上，见屋里挂满了山水画稿。以我的眼力，每一幅加以装裱，都是很好的作品。那时的莫先生身体还好，绘画的兴味还很强，他说，吴昌硕60岁才开始学画，我现在习山水，还不算晚吧。看着莫先生那似乎带有某种天真感的笑，真为先生对于中国传统文化与艺术的那种毕生的不懈追求而感慨。莫先生还喜欢体育，常常由公子陪着去打网球。他那瘦削的身体，倒很像是一位身手不凡的网球运动员。如果不是因为年轻时吸烟留下的隐患，相信莫先生还能有时间为他所钟情的建筑与艺术事业做很多事情。
莫先生也是一个极有毅力的人。他曾经烟瘾很大。有时一下午的讲课，他会一根接一根地抽完一盒烟。1979年因突犯肺炎而住进了医院，医生告诫说，不要吸烟了。从此，烟瘾如此大的老先生，竟然许多年不再沾烟了。记得1980年，我和莫先生出差，住在同一个房间，夜晚两人同在书桌旁查阅资料。看到入神的时候，莫先生左手翻着书页，右手却伸向书前方在摸索什么，在一旁的我急忙问，您在找什么？先生从入神的恍惚状态中摆脱出来，看着自己伸出的手，又天真地笑了。他说，我在摸火柴。我想，这一定是先生挑灯夜读时的一个习惯性动作。然而，与先生交往的多年中，包括我们连续数月的一路考察、调研，有时十分忙碌和疲劳，但莫先生从来没有再吸过一根烟。曾经烟瘾很大的他，要克服这一切，需要付出怎样的煎熬，是可以想见的。
后来，在年近80的时候，先生还是罹患了肺癌。先生住院期间，我去看望，他仍然是那种很开朗、很天真的样子。值得庆幸的是，手术还是成功的。到了20世纪的最后两年，先生的肺癌再次复发，这时已经到了有病乱求医的地步了，当时，先生曾住在北京南郊大红门外一家自称可以用中医草药治疗癌症的民办医院中。我几次去看他，已经感受到他身体的日益赢弱。后来，又转移到了北大医院。那是1999年，似乎已经可以听到新世纪的脚步声了。我仍时而去看他，久被疾病折磨的莫先生已经显得更是消瘦了，声音中也透出因病魔的纠缠而身心疲惫的感觉，但心中似乎还仍然蕴藏着一团对未来充满憧憬与渴望的火，只要精神好，他还会谈些与建筑历史有关的话题，话语中充满了对未来的期望，谈历史，谈建筑，谈建筑史的未来，也谈新世纪，他似乎还有许多的话没有说完。那时的深切感觉就是，莫先生多么希望亲眼看一看新世纪的曙光，多么希望还能为他所投身一世的建筑历史研究与古建筑保护事业再尽一份力量。还有几次他喃喃地说，要是能够见到21世纪，他还想做些这个，做些那个。似乎，他仍然还有许多学术理想没有实现。我总是被先生这种孩童般的天真与执着所感染，在聊作安慰的寒暄中，向苍天默祷。然而，先生还是没有能够听到新世纪的钟声。最终带着一生的辛劳与一路的风尘离我们远去。
老子《道德经》有云：“道之为物，唯恍唯忽。忽恍中有象，恍忽中有物。窈冥中有精，其精甚真，其中有信。”[2]学问如道，恍兮忽兮，其中有象。治学问者如精，其要在真，其中有信。因而可以说，其象其物，块莫大焉，其真其信，理莫深焉。其言不讳，其意也长矣。在回忆的恍惚中，以这样的话来结束这篇短短的文字，或是对先生音容的追想，更是想在先生的墓茔上，再培上一土，愿封植兮永固，俾斯人兮不忘[3]矣。
注释：
1．本文是在中国建筑工业出版社为编辑《建筑史解码人》 书向笔者所约稿件的基础上略加修改而成的，因为是纪念性文字，仍然用了原有的标题，因为这题目似更能表达笔者对于先师的景仰之心。
2．引自老子《道德经》上篇“道经”。
3．引自韩愈《韩愈集》卷13，杂著三，“河中府连理木颂”。
关键词：三维激光扫描 点云 数据处理 三维建模
中图分类号：P258 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）01-0085-02
1 概述
三维激光扫描技术又称作高清晰测量（High Definition Surveying，简称HDS），它是利用激光测距的原理，通过记录被测物体表面点的三维坐标信息、反射率、纹理等信息，将被测实体和场景的三维数据完整地采集到电脑中，进而快速复建出被测目标三维模型及线、面、体等图件数据。
项目位于内蒙古敖仑花铜钼矿露天采场，面积约1平方公里，扫描区域如图1。作业要求：全野外三维点云数据采集、填挖方量计算、1：2000地形图、建立三维模型、生成三维视频。
2 三维激光扫描系统的原理
脉冲式三维激光扫描仪工作原理是激光器发射出单点的激光，通过记录激光的回波信号，计算激光的飞行时间，来计算目标点与扫描仪之间的距离。这样连续地对空间以一定的取样密度进行扫描测量，就能得到被测物体的密集的三维彩色散点数据，称作点云。三维激光扫描仪通过脉冲测距法获得测距观测值S，精密时钟编码器同步测量每个激光脉冲横向扫描角度观测值α和纵向扫描角度观测值θ。三维激光扫描一般使用仪器内部坐标系统，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直，由此可得点云坐标（XS，YS，ZS）的计算公式，如图2、3所示。
3 仪器介绍
本项目点云采集三维激光扫描仪，图4。
此仪器是当今最先进的三维激光扫描系统之一，它是一种高速脉冲式扫描仪，特点如下：
（1）完全的视场角：扫描视场角为水平360°，垂直270°，可获取顶部，垂直方向、水平方向和水平方向以下区域的数据；（2）测量级精度的双轴补偿器：可架设在已知点上进行导线测量、可输入点坐标来放样、精度1”，补偿范围+/-5’；（3）基于标准反射率表面工作距离：300m-90%反射率；134m-18%反射率；（4）高速扫描：扫描速度可达50000点/秒；发射的光斑大小为50m处恒定3mm，大大提高了扫描的速度和精度。（5）测量级精度如表1。
4 Scanstation2外业三维数据扫描
三维点云数据采集，关键步骤如下：
4.1 外业踏勘
首先，要进行现场踏勘、制作扫描规划草图，规划的内容包括：外业操作人员、扫描区域和时间、站点设置、标靶位置等。其次，科学设站，在保证仪器发挥最大功效的同时，应避免重复扫描，另外，后期如进行标靶拼接，一定要设计好下一站标靶的位置以确保两站标靶通视，如进行点云拼接，设站要尽量采集到较多的特征点。最后，标靶设置要规范，标靶摆设要稳固，尽量不要共线，同时标靶的位置最好设置在两站公共空间的最大距离处，以保证拼接精度。
4.2 外业扫描
外业点云数据扫描，主要步骤如下：（1）连接扫描仪和电脑，设置IP地址；（2）添加数据库，确定数据存储位置；（3）添加扫描仪，设置扫描仪参数，主要包括：照片曝光率、扫描范围、点云间隔密度等；（4）选择扫描数据存储的位置并连接扫描仪；（5）三维点云数据及标靶扫描。
5 点云数据处理
在Cyclone系统软件内进行，步骤如下：
5.1 剔除噪音点
在扫描过程中，由于受扫描系统本身的系统误差，如数据采集时激光雷达旋转引起的抖动、在扫描过程中杂散光和被测物体表面粗糙程度、波纹、表面材质等因素及外界环境影响，会产生不属于扫描实体本身的冗余数据，称为噪音点，如图5，6，为了保证数据计算及模型的精度，在数据拼接之前需进行噪音点剔除。
5.2 点云拼接
每站扫描的数据都是独立的自由坐标系统，坐标系原点为扫描仪镜头，其X方向为扫描仪开机时的镜头朝向。因此为了统一坐标系，需将各站数据进行拼接处理。拼接的思路是先将每天各测站的数据拼接成一个整体，然后将各天的数据进行拼接。
（1）点云拼接原理：外业扫描时用全站仪测得标靶的真实三维坐标，各测站扫描时均两两包含三个以上不共线同名标靶，利用各测站间的同名点将各测站数据拼接在一起。
（2）点云拼接方法：共有四种方法：在已知点上设测站扫描（即坐标拼接）、使用标靶将数据转换到统一坐标系中（即标靶拼接）、用点云匹配的方法将点云转换到统一坐标系中（即特征点云拼接）、综合使用上述三种方法。
第一种方法属于直接法地理坐标转换。与传统的测量方法一样，首先进行控制测量，获得控制点坐标，扫描时在已知点上设站，扫描相当于碎部测量。第二和第三种方法属于间接法的地理坐标转换。首先用至少三个公共点来将相邻测站的点云进行拼接，公共点可以是专用标靶或特征点（如窗户的边角、房角等）。
5.3 点云建模
建模的过程是在Cyclone软件下利用海量点云进行精确计算、拟合几何物体的形状，精确表现扫描物体。矿区扫描点云数据如图7。
点云经过剔除噪音点、拼接、构建TIN三角网，生成Mesh三维模型。如图8所示。
5.4 成果输出
（1）地形图制作：在Cyclone下利用Mesh三维模型自动生成等高线如图9，将点云与等高线导出，在CAD中制作1：2000地形图。
（2）填挖方量计算：项目采用了两种计算方法，一是利用点云数据构建三角网，用方格网法计算；二是在Mesh模型中选定参考面，设置取样间隔，计算土方量，如图10所示。
在Cyclone系统里，应用Mesh三维模型计算时，取样间隔的数值可以设置成0.01至1米之间，均可保证土方量计算又快又准，但如采用传统的方格网法计算，取样间隔即使设置到1米，也是相当费时费力的。
6 结语
本项目采用世界先进的三维激光扫描系统采集三维点云数据，在Cyclone系统里进行数据处理、模型制作，采用两种方法计算土方量，通过与传统测量方法相比，得出以下结论：
（1）数据采集速度快，ScanStation2的扫描速度是50000点/秒，短时间就可完成大区域面积内三维点云数据的采集，既节约成本又提高了工作效率；（2）激光三维扫描，不需要接触被测物体，且是根据物体的反射率和材质来采集数据信息，可进行全天候扫描；（3）点云数据完整精确，在软件下可进行多视角、三维可视化漫游浏览，方便、直观；（4）三维激光扫描仪获取的点云数据信息量丰富，既包含被测物体X，Y，Z坐标信息，还包括RGB颜色及反射率信息，后期对矢量数据可进行深挖掘及研究应用，一举多得；（5）应用三维点云数据可以提取任何线性特征，可以出任意比例的二维图，也可以在图上量取任何想要得到的信息，在保证高精度的同时还大大提高了生产效率，这是目前现有的方法中所不能比拟的。
参考文献
[1]李滨.徕卡三维激光扫描系统在文物保护领域的应用[J].测绘通报，2008年第6期.
[2]李清泉.三维空间数据的实时获取、建模与可视化[M].武汉大学出版社，2003年.
[3]田庆.地面激光雷达数据的分割与轮廓线提取[C].北京建工大学硕士论文，2008年.
[关键词]房地产项目；成本管理；精细化管理
文章编号：2095-4085（2016）09-0065-04
随着房地产“去库存”政策的落实，限购政策的再次启动，房地产企业利润进一步紧缩，只有通过项目成本精细化管理实现更大利润和持续发展。
1精细化管理的研究背景
2015年12月18日至21日在北京召开的中央经济工作会议上，中央提出的明年经济社会发展要抓好“去产能、去库存、去杠杆、降成本、补短板”五大任务，首次提到“鼓励开发商适当降房价”。2016年10月15日中国“去库存”大会在山东德州召开。
2016年10月7日新浪新闻指出：9月30日起，北京、武汉、深圳、苏州、南京、厦门、合肥、无锡、天津等19个城市重新启动住房限购限贷政策。专家认为，中国楼市政策的拐点已在今年第四季度正式开启，而市场拐点会在明年，2017年第二季度部分城市或有“量价齐跌”的现象出现[1]。
随着房地产“去库存”政策的落实，限购政策的再次启动，房地产企业低利润时代也悄然而至。如何在激烈的竞争环境中取胜，如何在国家政策环境下盈利发展，房地产成本精细化管理必然成为房地产企业首选。
2精细化管理的含义
关于精细化管理，有专家认为精细化管理是“五精四细”（即精华、精髓、精品、精通、精密，以及细分对象、细分职能和岗位、细化分解每一项具体工作、细化管理制度的各个落实环节等），“精”是精进，精益求精；“细”是细致，注意细节、细化目标，在每一个细节上精益求精，实现利益最大化；有专家认为精细化管理通过专业化、系统化、数据化、信息化手段来改进产品、服务和运营过程的一种技术方法；有专家认为精细化管理是一种管理理念和管理技术，是通过系统化精细化理念，运用流程化、标准化和数据化的手段，使组织管理的各部分精确、高效、协同和持续运行。综上所述，精细化管理就是将精细化管理的思想和作风贯穿企业各个阶段的管理中。它包括以下内容。
2.1精细化规划
企业的精细化规划，首先企业根据近几年的房产销售情况和对未来发展趋势的预测，制定企业未来几年的发展规模、利润目标、管理模式的改进和企业文化等中长期目标；企业的决策者根据企业目标和调查报告分析并制定出合理的具有可操作性的计划。
2.2精细化操作
企业要先对员工的具体工作进行梳理和完善，并形成具体的规范制度让员工熟悉，通过奖惩制度帮助员工形成规范化和标准化操作的习惯。企业的标准化运作可以更好的总结经验，并加以推广。
2.3精细化控制
精细化控制是精细化管理的一个重要环节，良好的控制过程，可以减少管理失误，加深流程参与人员对企业的认同感，增加员工的归属感，更愿意服务企业。
2.4精细化核算
企业资金的流入支出都要有记账、核算、审核环节。通过精细化核算，可以发现企业在经营管理中的不足并加以改进，可以提高资金利用率，减少企业的运行成本，提高企业的利润空间。
3房地产企业项目成本精细化管理理论基础
3.1房地产项目成本构成
房地产项目成本是指在项目从决策、设计、施工到竣工验收交付使用过程中所消耗的一切费用的总和。根据费用用途，房地产项目成本构成如下。
（1）土地使用权取得费，为开发商依法获得土地使用权时，所交付的土地使用权出让、转让税费和征地拆迁及安置补偿费用。可列入土地使用权取得费的项目有，土地出让金、耕地占用税、耕地开垦费、地价评估费、土地补偿费、地上物补偿费、房屋拆迁安置补偿费、房屋拆迁管理费、房屋拆迁服务费、征地事务管理费、土地使用权注册登记发证费、场地清理费。
（2）前期工程费，是指在工程施工前期为项目可行性研究，水文地质勘察、测绘，环境评估，规划、设计，临时水、电、路、气、通讯、场地平整费等支出。
（3）建筑、安装工程费，为房屋主体部分的建筑（含桩基）、装饰及安装等工程建设所发生的费用。主要包括建筑安装工程费，建设工程许可证执照费，临时占路执照费，临时用地和临时建设工程费，建筑节能与发展新型墙体材料专项基金，工程建设监理费，建设工程质量监督费。
（4）基础设施建设费，是指经规划部门批准的规划红线以内的水、电、气、通讯等设施及道路、照明、园林、绿化、排污、排洪等工程建设所发生的费用。包括基础设施工程费，供电建设承发包管理费，居住小区路灯维护费，地下水资源费，防空地下室建设费，供电贴费，建设项目共用电力设施代维护费，绿化补偿费。基础设施建设费按住宅面积和营业性面积所占比例分摊计入成本。
（5）公共配套设施建设费，是指为居住小区服务的非盈利性公共设施和生活服务设施的建设费用，如教育、医疗、文化体育、商业服务、金融邮电、社区服务、行政管理、市政公用设施等。这项费用按住宅面积和营业性面积所占比例分摊计入成本。
（6）开发间接费，是指开发企业组织、管理开发项目所发生的各项费用，包括工资、职工福利费、折旧费、修理费、办公费、水电费、劳动保护费、周转房摊销等项支出。开发间接费，按照房地产开发企业财务会计制度核算，并据实列入开发成本。
3.2成本精细化管理原则
（1）遵循“成本-效益”原则 项目成本控制的根本目的，就是通过各种成本管理手段，不断改进方法，优化方案，完善管理体系，以实现最低成本目标。“成本-效益”原则在实行时，成本节约的代价必需要小于成本控制所带来的收益，这样才可以为企业增加效益。增加企业效益有以下五种方式，即成本降低，收入不变；成本不变，收入增加；成本略微增加，收入大幅增加；成本大幅减少，收入略有减少；降低成本，收入增加。结合企业的生产和管理水平确定的最低成本目标，是可以实现的最低成本，可以激发企业挖掘降低成本的潜能，不断提高生产水平和管理水平。
（2）全面成本控制原则 全面成本管理是全方位、全员和全过程的管理。是指项目成本管理所涉及到的每个人都应该明确工作内容及相应责任，做到工作内容清楚，责任分明，在项目的各个阶段对涉及成本的每个细节都要考虑到节约成本，使项目成本始终处于有效的控制状态。
（3）动态控制原则 所谓动态控制就是在项目形成过程中，按期收集因变更、意外等各种原因造成的成本变化，将成本实际值与目标值比较，检查是否产生偏差，如有偏差，则要查明原因，实施纠偏措施。
（4）责权利相结合原则 在成本管理过程中，各个不同层次的工作人员都有一定的成本责任与成本使用权限，在规定的权利范围内可以决定部分费用的支出。企业管理人员可以对工作人员进行考核，其结果与员工的工资、奖金挂钩，做到奖罚分明，这样才可以使得每个员工明确责任，自觉控制成本。
3.3房地产企业实行精细化管理的意义
随着行业竞争规范，企业通过精细化管理的引入，严格成本控制程序，最终实现降低成本，扩大效益。
（1）规范管理提升核心竞争力，规范的管理可以让企业在目前中国房地产行业这种粗放的管理环境中脱颖而出，减少各个环节不必要的成本，获得最大利润。良好的市场形象也可以为企业带来更多的市场机会，从而进入良性运转模式，提升企业的竞争力。
（2）精细化的全面预算可以有效避免资金困扰，通过精细化的全面预算管理，可以对企业的全盘进行规划管理，利用较少的成本开发更多更大的项目；精细化的管理可以让资金使用计划更细致具体，也能让项目的资金流向更明确，从而发挥的作用更大；精细化的管理也可以使项目前期的融资计划具体明确，更容易操作，也可以减少资金使用成本；精细化的管理可以让资金的支付更规范，程序化的操作可以让合作各方对企业产生信任，不担心企业的资金链问题，合作更加畅通。
（3）通过精细化的成本管理可以降低成本提升效益，中国房地产企业目前的管理多数还是最基本的管理方法，每个部门提出本部门的成本计划，公司没有进行汇总统计，归纳分析，不能给出全盘计划，导致成本无法控制，往往出现成本比预期多出很多的现象，而这些费用花在哪些部位、谁负责、如何管控、怎么改进却无从得知。随着国家政策的完善，市场的发展，房地产企业必将面临更加严峻的形势，控制成本势在必行。
4各阶段房地产项目成本精细化管理内容
房地产开发项目通常都要经历投资决策阶段、设计阶段、招投标阶段、施工阶段、营销阶段、竣工阶段等几个阶段。
4.1投资决策阶段的成本管理与控制
据统计，房地产项目使用寿命周期内，在投资决策阶段能影响95%的成本费用，设计阶段则能影响75%的成本费用，到了施工阶段后只能影响项目费用 25%。可见投资决策阶段和设计阶段是房地产项目成本控制的重点阶段。在决策阶段，项目可调整的空间最大，通过科学选择项目的方案、建设规模市场定位都可以很大程度改变成本。
4.2设计阶段的成本管理与控制
在设计阶段，设计单位在工程设计中尽可能保证使用安全，设计人员一般为追求安全稳妥，较少考虑项目的最终成本，这很大程度影响到设计阶段项目成本的有效控制。设计阶段成本管理与控制措施如下。
（1）实行限额设计，控制设计变更，限额设计是将上一个环节批准的投资额通过工程量合理分配到每个单项工程、单位工程、分部工程直到分项工程，在设计时通过控制每个分项的投资额来进行限额设计。在保证结构安全的前提下，初步设计总概算金额不能突破已批准的投资估算，初步设计总概算一经批准，施工图设计时就不能突破。限额设计可以控制设计阶段不合理的变更。
（2）提高设计深度，优化设计方案，设计深度提高，对于项目的内容会更好把握，对项目的施工成本就更容易预测，这对于项目成本的控制会更有利。优化设计是指在满足设计限额要求下，形成多种方案，经过对比判断，最终确定出工程量少、成本低的方案。在方案的深化设计和比选过程中，尽量让企业的销售和成本部一起参与结构选型、基础设计，参与材料、设备的经济评估，给设计部门提供多方面的角度和客观资料，从而做到设计的经济性和合理性的有机结合。
（3）推行设计招标，择优选择设计单位，通过招标方式，可以吸引更多的设计单位参与，从而可以从多个方案中择优选择设计单位。这不但可以最大限度满足设计要求，提高设计质量，还可以确定合理的设计成本；在同时满足工程质量和使用功能的基础上，通过不同方案的成本对比，择优选出最低的全寿命周期成本方案。
（4）多方收集资料，规范设计合同，房地产企业在设计前要多方面收集相关资料，尽量确定项目的各项技术经济指标，并预测成本。在设计招标时规范合同条款，尤其是关于限额设计要求的条款，这在设计招标时可以预防成本增加或质量下降的风险。
（5）加强施工图会审与审查，控制设计质量和工程成本，施工图设计完成之后，房地产企业应组织设计部、工程部、成本部和监理各方面的人员组成审查小组，对施工图设计的符合性、完整性、一致性、可操作性等进行会审，书面提出审查意见和改进要求，以完善设计图，减少不合理的设计，节约投资。
4.3采购及施工招投标阶段的成本管理与控制
采购及施工招投标主要包括设备、材料、服务采购招投标和施工招投标。招标过程包括招标文件编制、标底编制、标前预备会、投标、评标、定标等环节。
（1）材料设备采购管理，在工程建设过程中，材料、设备最好由建设方自行采购，在进行采购时，由工程部和成本部相关人员组成采购小组通过对供货商的比选，最终选择相应的供货商。
由于建设方根据公司项目数量较多，可以采用固定供应商，大量供货，这样不但可以保证设备材料质量，还可以在采购价格方面获得一定的优惠，能同时满足高质量和低价格的双重要求。
（2）施工招标过程中成本控制，第一、招标必须做到公开、公平、公正、诚实信用，对潜在的投标人要一视同仁，要严格审查投标的施工单位资质，条件允许的话可以对施工单位进行考察，应避免没有资质或不够资质的施工单位以其他单位的名义进行投标。第二、招标文件应严密详尽，成本管理人员应收集本企业不同时期的项目资料和近期其他同行业项目资料，分析、预测、评价项目成本影响因素，合理规避风险，编制招标文件。成本管理人员要参与编制招标拦标价的图纸会审、招标答疑会和确定答疑会议纪要等各个环节。第三、定标应选合理低价，合理低价应为在保证质量的前提下的最低成本。选定中标人后，房地产企业要根据合同内容明确协议条款，对合同中涉及费用的部分仔细推敲后签订合同，避免过多的设计变更和争议事件发生。
4.4施工阶段的成本管理与控制
施工阶段影响因素最大、投资资源最大，投入资金成本最大，加强施工成本管理，主要是加强建筑安装工程合同管理。目前清单计价模式使用较多，要求清单报价的工程，分部分项综合单价已经确定，当工程产生变更时，需在合同价的基础上进行调整，确定实际的工程成本。
（1）人工、材料和机械组成施工三要素，人工费、材料费和机械费也是建筑安装工程中的主要的成本支出，特别是材料费。一个项目中材料费约占建筑产品成本的 60%～65%，属于重点管理对象。
（2）在房地产项目施工过程中，工程变更主要是导致现场施工工程量的变化；现场签证则导致成本发生变化，这就成为项目施工成本控制的主要内容。工程变更要严格执行审批制度，不论哪家单位提出变更都需要最终报给工程部，经成本部测算后决定是否同意变更。
（3）在项目施工过程中，工程款是施工单位保持充足生产资源的保证，工程款支付必须贯穿整个项目建设过程，同时由于工程款支付时间、支付条件和支付金额都会对成本控制产生影响，所以要严格执行工程款审批制度。对合同外追加工程款，通常在竣工结算时支付，并要提供追加工程用款的有关证据和资料。
（4）质量、进度和成本作为项目的三大控制目标，存在着既对立又统一的关系。保证在工期一定时，严格控制工程质量，会增加前期建设成本，但可以降低后期使用过程中的运行维护费用，使全寿命周期总成本降低。因此施工阶段的成本管理，必须兼顾工程质量和进度。
4.5竣工阶段的成本管理与控制
竣工阶段是项目建设的最后阶段，也是成本控制的最后关键。这个阶段主要是根据协议书、合同、现场签证、图纸、预算及费用定额、相关规定、竣工资料，对送审的竣工决算进行审核，使竣工决算真正体现工程实际造价。
（1）审核合同条款，只有按照要求完成合同内容并验收合格才可以进行竣工结算，所以要审核工程内容是否与合同保持一致；另外要审核工程的主材价格、收费标准、付款方式等内容是否与合同保持一致。若发现合同条款不明确，有争议或未说明，应尽量本着合理的原则与施工方沟通，明确结算要求。
（2）审核结算工程量，审核结算工程量主要是建设单位和审计单位对施工单位呈报的工程量进行核对，看是否按合同内容完成施工，审查工程计量是否根据计算规则进行，计算是否准确。审核时要注意工程变更单和现场签证一定要有建设单位的签字，工程量计算书以及各种审批文件、会议记录等资料要详尽齐全。
（3）审核工程价格，审核工程价格包括两方面，一方面要看分项工程综合单价和合同中的综合单价是否保持一致，另一方面也要看竣工结算最终造价是否准确，造价指标是否合理。对因设计变更而增加的分项工程，如果合同没有约定项目单价，审核时重点看项目的综合单价是否编制合理。
5结语
总之，在每一个阶段细化成本精细化管理内容，严格执行成本精细化管理制度，才可以严格控制项目成本，获得最大利润。
参考文献：
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关键词：GPS；广播星历；精密星历；拉格朗日插值公式；切比雪夫多项式；卫星位置
RESEARCH ON THE CALCULATION OF GPS SATELLITE POSITION
Abstract: GPS satellite position is calculated in two ways：first, effective information was extracted form the broadcast ephemeris which is received form the receiver, and then calculating the satellite position, second, precise ephemeris are downloaded from the relevant web site, and then calculating the satellite position with Lagrange's interpolation. Due to the above two methods of calculating the satellite position exist obvious disadvantages，a detailed presentation about standarding the satellite orbit with Chebyshev polynomial was made in this paper. A detailed discussion about the two methods of calculating the satellite position was made in this paper, and a detailed presentation about standarding the satellite orbit with Chebyshev polynomial was made in this paper. The above methods are validated through the experiment, and the methods above are confirmed feasible in this paper.
Key word: GPS; Broadcast ephemeris; Precise ephemeris; Lagrange's interpolation; Chebyshev polynomial; Satellite position
中图分类号：C39文献标识码：A 文章编号：
前言
GPS技术中的一个重要内容就是精确确定GPS卫星轨道。在GPS导航定位中，是将GPS在空中的三维位置作为己知值并广播给用户，用户再根据所测得GPS天线至卫星的距离才能求得自己所处的位置。因此，精确的轨道信息是导航定位的基础，而对于更精密的定位应用，则需要更精确的卫星轨道。
因此，在GPS定位过程中，计算所需时刻GPS卫星的位置是通过接收到的GPS卫星星历等信息加工和计算而得到的。而计算GPS卫星位置也贯穿在GPS数据处理的始终，具有重要意义。计算GPS卫星位置有两种方法：利用广播星历计算卫星位置；利用精密星历计算卫星位置。本文将对两种计算卫星位置的方法进行研究。
1 利用广播星历计算卫星位置公式及简化
根据广播星历中卫星电文提供的轨道参数按一定的公式可计算出观测瞬间GPS卫星在地固系的位置。
1）计算卫星运行的平均角速度n
卫星运行的平均角速度计算值
（1―1）
式中为wGS84坐标系中的地球引力常数，且=3.986005/。平均角速度n。加上卫星电文给出的摄动改正数，便得到卫星运行的平均角速度n:
（1―2）
2）计算归化时间
设t’为接收机接收信号时刻，为信号传播时间，为卫星至接收机间的距离，c为光速，则卫星发射信号的时刻t为:
（1―3） （1―4）
然后将观测时刻t归化到GPS时间系统
（1―5）
式中称为相对于参考时刻的归化时间。在计算时，应注意是由每星期历元(星期六/星期日子夜零点)开始计量的。当>302400s时，应减去604800s;当
3）计算观测时刻的卫星平近点角
因为导航电文中已经给出参考时刻的平近点角，因此
（1―6）
4）计算观测时刻的偏近点角
根据卫星电文给出的偏心率e和算得的，利用开普勒方程：
（1―7）
进行跌加计算。
解算方法是：首先赋予的初值为=，代入上式解算第一部迭代值。因为GPS轨道偏心率较小，约在0.01左右，所以一般两次迭代就可以计算出。另外，上述式子中和均以弧度为单位，若以角度为单位则计算公式如下：
（1―8）
5）计算真近点角
根据公式
（1―9）
则的计算公式为：
（1―10）
6）计算升角距角
（1―11）
其中为卫星星历中给出的近地点角距。
7）计算摄动改正项，，
（1―12）
为升交距的正余弦调和改正项振幅，为轨道倾角的正余弦调和改正项振幅，为轨道半径的正余弦调和改正项振幅。，，分别为升交距角的摄动量，卫星矢径的摄动量和轨道倾角的摄动量。
8）计算经摄动改正的升交距角，卫星矢径和轨道倾角
（1―13）
9）计算卫星在轨道平面坐标系的位置
（1―14）
10）计算观测时刻的升交点精度
（1―15）
其中， ，，的值可以从卫星电文中提取，为地球自转的角速度，为格林尼治恒星时。
11）计算卫星在WGS―84坐标系的位置
将卫星在轨道平面坐标系的坐标（）坐标转换，即可算得观测时刻卫星在WGS―84坐标系的坐标:
（1―16）
将坐标旋转矩阵带入
（1―17）
其中为极移改正。
2 利用精密星历计算卫星位置公式及简化
根据精密星历提供的数据可以借助插值公式，内插出任意时刻(例如观测历元)的卫星坐标。目前比较常用的是拉格朗日插值公式。设在时间轴的n+1个节点上的卫星坐标(x分量)为
・・・
・・・
则在任意时刻t的函数值的插值公式是
ji （2―1）
对于等间距的形式
（2―2）
令
则式（2―1）可以改写为（2―3）
同理，对于卫星坐标的y，z分量，分别有
（3―21）
（3―22）
3 利用切比雪夫多项式标准化卫星轨道公式及简化
假定在时间间隔t[,+]的卫星星历用n阶切比雪夫多项式逼近(标准化)，其中和分别为开始历元和拟合时间区间的长度。为了用切比雪夫多项式来标准化卫星轨道，首先应将时间t[,+]变换成t[-1,1]：
, t[,+]（3―1）
则卫星坐标x，y，z分量可用如下n阶切比雪夫多项式表示:
（3―2）
其中，n为切比雪夫多项式的阶数，分别为x坐标分量，y坐标分量，z坐标分量切比雪夫多项式系数。切比雪夫多项式用下面的递推公式得到：
（3―3）
根据已知的星历文件提供的信息，如果是广播星历，则利用广播星历参数应用第一种方法计算（k=1，2，3，・・・，m，mn+1，n为选定的多项式阶数）时刻的卫星位置（），组成坐标文件。如果星历文件为精密星历，则要分两种情况考虑(设m为等间隔记录有卫星坐标的历元数):
①当mn+1时，可以将其视为应用广播星历计算得出的卫星坐标文件;
②当m
为了便于后述步骤的说明，仅以x分量为例加以说明。
将（k=1，2，3，・・・，m，mn+1）视为观测值，列出m个误差方程：
(k=1,2,3,・・・，m)（3―4）
其中和的关系式如式（2―30）所示，的形式如式（2―31）所示，则误差方程的矩阵展开式为：
（3―5）
令
（3―6）
（3―7）
则有简化的矩阵表达式
（3―8）
应用最小二乘平差法中的间接平差，可以得出法方程为
（3―9）
则关于x分量的切比雪夫多项式拟合系数为
（3―10）
至此，X各个分量便为切比雪夫多项式拟合系数。同理，对y，z分量完成上述类似的计算便可以得到关于某一GPS卫星在[,+]时间区间内各坐标分量的切比雪夫多项式拟合系数（i=0，1，2，3・・・，n），将（i=0，1，2，3・・・，n）记入标准化星历文件，便可以利用这些系数并估计上述公式计算出[,+]时间区间内任意时刻的卫星坐标。
4 实例分析
为了探讨切比雪夫多项式的次数与拟合精度的关系，做了如下实验。多项式的次数与拟合标准差的关系如
由表1可知，在一定的范围内，多项式次数取得越高，拟合精度越高。但是超出一定的范围后，多项式次数越高，拟合效果反而越差。
为了验证卫星位置的计算原理。本文用美国加洲7dom0010测站2004年1月1日的广播星历直接计算出了卫星位置，同时用8阶切比雪夫多项式拟合了IGS网站提供的2004年1月1日0时―3时的精密星历文件。计算结果如表2所示:
5 结论
本文主要研究了利用广播星历和精密星历进行卫星位置计算和利用切比雪夫多项式标准化卫星轨道的方法及软件实现。通过上述的实验结果及分析可以得出结论：在本程序中，在本程序中，无论利用广播星历还是利用精密星历计算出的卫星位置，都能够满足精度的要求。对于上述的卫星位置计算和卫星轨道标准化方法，有下面几点注意：
（1）在应用拉格朗日插值多项式对精密星历进行所需时刻的插值计算时，由于多项式阶数不能取得太高，在一个观测时间跨度较大的观测时段内，不能将观测时段内精密星历中的所有数据用于插值计算，而只是部分的数据参与了运算，这就白白浪费了一些有用信息。
（2）在利用切比雪夫多项式标准化卫星轨道的过程中，在一定的范围内，多项式次数取得越高，拟合精度越高。但是超出一定的范围后，多项式次数越高，拟合效果反而越差(虽然拟合的精度还是很高，但对于节省计算量、节省系数存储空间来说，多项式次数取得高，拟合结果精度反而下降是不可取的。)。
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关键词：光栅测长仪 测量误差 分析 研究
1、概述
自本世纪五十年代初光偶际跻入长度计量领域以来，由于光栅式测量系统具有的许多优点，所以目前在线值测量、角分量测量、位移量同步比较测量以及机床数控等各个方面得到了广泛的应用，具有很高的实用价值。计量光栅技术的发展，促进了长度计量领域内数字显示、自动测量、动态测试及微机控制等技术的发展。
误差是计量测试和仪器制造领域的重要研究内容之一。由于它能够在成本增加较少的情况下大幅度地提高测量精度，所以受到了广泛的重视。特别是在加工精度越来越高的今天，误差分离与修正技术已成为实现高精度测量的常用方法。
2、光栅测长仪结构及测量原理
光栅测长仪主要由光栅尺、控制板、光栅数显表、导轨、滑块、刚带、电机驱动系统、光栅信号输出线、基座和工作台组成。光栅测长仪的测量原理图如图1所述，光源发出的光照射到标尺光栅上，当标尺光栅与指示光栅相对平行移动时，在四个光电元件上产生彼此相差90°的四路信号。四路信号两两相减，消除信号中的直流电平，得到两路相位差为90°的正弦信号，然后将它们送入数显表的电子细分和辨向电路，实现对位移的测量。信号电缆送入光栅数显表进行放大、整型、细分、辨向、方位辨识、计数译码，最后实现数字显示。
图1 光栅测长仪的测量原理图
3、光栅测长仪的测量误差分析
光栅系统为测长仪的标准量部分，由于其本身及测量机机体、导轨系统、刚带、控制系统等动态误差源的综合影响，光栅系统的读数误差反映测量机的动态误差，此项动态误差也是本文研究的重点。
莫尔条纹是由光栅的大量栅线共同形成的。对光栅的刻划误差有平均作用，很大程度上消除了栅线的局部缺陷和短周期误差的影响，个别栅线的栅距误差或断线及疵病对莫尔条纹的影响很微小，从而提高了光栅传感器的测量精度。虽然莫尔条纹对刻划误差具有均化作用，但是，光栅测量系统仍存在一些测量误差，主要包括以下几个方面。
3.1 标尺光栅误差
标尺光栅误差主要包括两方面，即栅距误差和刻划时的均匀性误差。莫尔条纹对光栅栅距误差具有平均效应，因而栅距误差可以忽略。均匀性误差是指光栅元件各部分透光量不均匀所造成的分度误差，如果整形电路采用过零触发，则当栅线质量和尺面质量不好而使信号直流电平有变化时，由此引起的分度误差。
3.2 光栅副误差
光栅副误差主要包括四方面，即光栅副间隙 带来的误差、光栅副刻线夹角偏差 引起的误差、 偏转与 偏转对信号的影响、 平移对信号的影响。
光栅副的间隙误差 的存在，将会引起信号调制度的变化和直流电平的相对变化，从而给光栅系统的测量带来误差。
光栅副刻线之间的夹角偏差 ，也会引起信号调制度的变化，而且，它还会引起信号正交性的变化，从而给光栅测量系统带来误差。
若 偏转轴x与通过某相光阑中心的光轴垂直相交于一点，则运动光栅偏转 后，此相光阑前方的光栅平均间隙等于偏转前的原始间隙，若偏转轴x与偏转轴y不交于一点，从而引发平均间隙的变化。
平移对信号的影响， 使横向莫尔条纹在y方向平移，直接引起 的测量误差。
3.3 电子系统误差
光栅电子系统是光栅量仪的重要组成部分，它决定了系统的分辨率和系统精度，这部分误差主要有细分误差、电路稳定性及可靠性误差两项，其中电路稳定性及可靠性的误差是随机的，可通过多次测量的平均来克服或减小。细分误差为电子系统质量的关键。以细分电路是采用移相电阻链细分方法实现的光栅量仪为例，其送入乘法器的原始信号的正弦、余弦信号的质量，即含有残余直流电平，高次谐波对称性、正交性等都会影响相位差，从而带来细分误差。
3.4 温度误差
随着现代测量的精度要求越来越高，温度误差在测量总误差中的比重越来越大，对温度误差的测量越来越受到人们的关注。在光栅测量系统中，温度误差主要包括光栅尺的温度变形误差光栅尺线膨胀系数误差测温误差温度场不均匀误差。在一定的测量条件下，光栅测量系统的温度误差主要表现为第一项，即光栅尺的温度变形误差。
4、总结
计量光栅是一种利用光栅的莫尔条纹现象进行长度和角度测量的传感器，作为一种将机械位移信号转化为光电信号的手段，光栅位移测量技术在长度与角度的数字化测量、仪器仪表、计量技术、数控机床、应力分析等领域得到了广泛的应用，如三坐标测量机、测长仪和程控机床等。然而这些系统都是在动态条件下进行测量或加工的与测量误差的评定与分析有很大的关系。这也是误差修正及动态精度理论研究的基础性和探索性工作。该方向的内容涉及的面广而且深，由于时间及能力的有限，还有很多工作需要进一步深入研究。
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【关键词】视觉形象；园林景观；应用技术；设计
引言
园林景观是园林设计中沟通人与环境的重要工具，其视觉效果起到了重要作用，之所以园林景观的搭建能够沟通人与自然，是人们通过视觉上的感官来引发对于空间环境的深层次探究，因此视觉形象的运用在园林景观中占据着不可或缺的地位。
一、视觉在园林景观中的概念与意义
在生理学来说，视觉是人类的眼睛受到光线不同刺激从而在视网膜中形成的图形，视觉是一种人体器官的功能；而在心理学中，视觉是一种心理反应，是人们的眼睛在受到外界环境的某种刺激后产生的反应。
视觉是人类传达信息的一种重要功能，在园林景观的设计中，视觉是检测最终设计结果的一种有效手段，观众和设计者可以通过视觉来获取信息，从而判断出设计图像的成功与否；另外视觉在人们的信息交流过程中，其实就是图像的设计过程，观众在看到图像或者设计的时候可以利用视觉获取其中蕴含的信息，从而在传达过程中重新构建其图像，这本就是一种设计图像的过程。
人类对外界最重要的感知功能就是视觉，园林景观在表达其作品内涵的时候也是通过视觉来实现的，而事实证明注重视觉效果的园林作品往往更能够获得成功。园林景观身为休闲娱乐的场所之一，与其他场所在空间结构上的最大区别就是园林景观利用了周围的植物，使得空间结构中的视觉组成成分具有了自我的独立性，将空间合理划分开来，大大丰富了人们的观赏感受。
二、视觉在园林景观中的应用
（一）园林景观的基本组成
视觉在园林景观中占据了重要地位，人们观察园林景观首先是从空间开始看起，这是以你为园林景观的搭建目的之一便是加深人与自然环境空间的联系。
园林景观空间分类可分为点线面三部分，这些构成了空间的要素是园林景观中的客观要素（也即实体要素），客观要素也称作是静态因子，因为空间的客观存在性使得其有大多情况下相对静止的特性；
既然存在了客观因子也就必定存在与其相对应的主观因子，也即是观察景观的人物本身。人类身为观测景观的视觉主体，是由多方面进行观测的，因此也被称作是动态因子；
除了静态与动态因子，还有比如时间和光影等不确定的模糊因子存在。
这三种因子是园林景观的视觉组成要素，要全方位的分析园林景观的艺术之美就需要从这三种因子开始客观科学的分析。
（二）视觉要素的实际应用
1、点
在空间构成中，点是最基本的元素，空间的所有构成都可以分解为最原始的点，在空间没有其他元素只存在一个点的时候，人们的视线便会不由自主的转移到这个点上。而园林景观设计中需要突出某一点的内容的时候也会使用这种方法，首先削弱点周围的其他部分的存在感，从而突出这一点的内容，使得这个点能够更加清晰的表达出需要表达的内容。
2、线
在园林景观中，线条的设计也是至关重要的，因为园林设计的艺术性和不确定性的特性，使得园林景观大多都会存在一些抽象美，而线条就越是由视觉中的多个点沿着某一个方向进行排列形成的图形，也可以看成是众多点的运动轨迹，这种轨迹能够表达出比点更多的更模糊的内涵，比如要在景观中加入刚毅和坚强气魄等元素的时候大多用直线来表示，能够较好的表达出设计者宁在直中取，不在曲中求的刚强意味；而在需要表达自然票便宜以及温和轻柔的感觉的时候则是大多采用虚线或者曲线的修饰，曲线一般在娱乐场所都能起到较好的装饰作用以及给观众的放松心情的作用。
线可以表达的地方和意义有很多，这是由于组成线的元素和园林设计一样有着不确定性和抽象性，线的长短，曲度，以及宽度和颜色等都是可变因素，具有较大的可调控性。
3、面
园林景观中有着诸多面的存在，面是承载了线条与点的存在，并且在视觉上来说，无论是点还是线，只要具有了较大的形都可以看作是面，并且给人一种大气的感觉。例如众多的点和众多的线聚集在一起的时候会给人面的感觉，线条的组合形成的中空的空间也会形成面。
面从外形上有多种分类方式，比如可以分为实面与虚面，公园和校园中的草坪地面等可以看作是实面，因为这是看得见摸得着的实际存在，而湖水的水面这样不断变化的面则是虚面；面还可以分为是几何形状面以及自然形状的面，外观具有一定的变化规律的叫规则的面成为是几何面，而没有规律，重复率较低的没有组合规律的面则是称为自然形状面。面与线条一样，其视觉上的色彩和形状明暗等变化都具有很大的可调控性，因此在园林设计中也有很大的意义。
4、形状
形状也就是形体，形指的是景观的具体外貌，而形体则是指外观的形在空间的运动轨迹，而组成物体的基本元素点的运动轨迹可以用线来表示，因此形体其实也可以看作是点与线的运动轨迹或者组合。不同角度观察景观看到的形体是不尽相同的，园林设计中对于不同面的形体设计也有着较为严格的要求，形体的设计一般体现在园林景观中的假山和各种立体装饰品中，之所以要加入形体设计是因为园林景观设计的各种面一般会显得比较单调，加入装饰品就能打破传统园林景观中面的单调设计，给人以更加舒适的视觉享受。而且在做了形体上的装饰后，还能够按照设计师的意愿突出某一部分的特点，引起人们的关注和焦点的变化。园林景观设计中使用这种方式的装饰品有浮雕等物品。
5、颜色
视觉元素中，色彩是人们分辨物品的重要依据之一，在视觉艺术中，色彩的地位举足轻重，画师和设计师根据颜色的不同甚至可以影响到人们观赏景观时候的心情感觉。色彩是一种视觉感官，是人的眼睛收到光线不同程度的刺激引起的变化，人们可以根据色彩的不同来分辨出光线的不同，比如在需要突出表现的地方可以使用较重的色彩来给人造成冲击感，或者在较为安静舒适的环境中使用较为柔和的色彩来突出景观的恬静祥和的氛围。适当的色相与颜色深浅都能造成不同的视觉效果，按照周围环境以及实际需要设计师可以给出具有针对性的设计来优化园林景观。
6、空间结构
园林景观中的空间结构复杂多样，并不单指点线面这些基本组成，还有更深层次的分类，比如按照维度可以分为二维以及三维结构，按照形状也可以分为矛盾结构和图式结构。空间结构的不同组成会造成园林景观中的不同表达效果和氛围，空间结构的多样性导致了设计师在设计的时候需要严格的抓住人们关注的重点，设计方案要强调人们的视觉感官甚至心理作用等。利用不同的空间变幻来实现多种不同需求的园林景观。
三、结语
现阶段我国的园林景观艺术水平已经发展到一定水平，但是依旧存在了很大的发展空间，而作为最重要的组成元素之一，视觉形象的探索也应该继续进行，这方面我国已经有了足够多了经验成果，并且形成了具有中国特色的园林景观，应该再结合更多国外先进国家的设计成果，糅合我国的设计理念使得园林景观的视觉效果更上一层楼。
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目前，我国遭受地面沉降灾害的城市超过50个，且很多地区的地面沉降范围在不断扩大，量级在不断增加，地面沉降灾害同时衍生地裂缝、地面沉陷等其他地质灾害，严重威胁了当地人民的生命财产安全。合成孔径雷达差分干涉测量技术（D-InSAR）是近年发展起来的新型遥感新技术，因其具有全天候、大范围、高精度、高效率等地表形变监测优点，是形变灾害监测领域的一种新的经济的空间对地观测新技术。由于部分误差源不能消除，制约了D-InSAR技术的应用，而近些年发展起来的InSAR大气改正模型、角反射器技术（CR-InSAR）、InSAR时间序列分析等可有效消除或减弱形变误差，大大提高了形变探测结果的精度和可靠性，在地面沉降灾害监测方面具有其他技术无可比拟的独特优势，均具有良好的应用前景。本文简要概括了地面沉降形成发展的诱因，分析了InSAR地表形变探测的误差源、精度、分辨率以及数字高程模型（DEM）的精度和分辨率，阐述了InSAR形变监测原理，最后介绍了目前国际前沿的几种InSAR数据处理技术。
关键词：地面沉降，合成孔径雷达干涉测量，短基线集技术，永久性散射体技术、角反射器技术
中图分类号：C35 文献标识码： A
1 引言
地面沉降是指因自然因素或人为活动引发地表高程随时间发生变化的现象。地壳运动、开采矿藏或天然气、抽取地下水等均能引起地表高程变化。目前全国遭受地面沉降灾害的城市主要有长江三角洲的上海、苏州、常州、无锡、扬州、泰州、南通、杭州、嘉兴、湖州、宁波、绍兴、温州、温岭、台州，华北平原的北京、天津、石家庄、沧州、保定、衡水、任丘、南宫、霸州、大城、曲周、唐海、晋州、德州、济宁、滨州、东营、徐州，汾渭盆地的西安、太原、大同、临汾、榆次、运城以及安徽阜阳等50多个城市，近年来，随着地下水超采问题严重、城区面积不断扩大、人口持续增加、城市基础设施发展、地面荷载快速加大等原因，部分城市地区地面沉降灾害有进一步加剧的趋势，地面沉降灾害地面及地下建（构）筑物，尤其是地下铺设的供水、供气和排水系统受到严重威胁。地面下沉过程中产生非均匀沉降还使建筑物和文物古迹应力结构发生变化而遭到破坏。这些灾害不仅影响了当地城市的规划布局、土地有效利用、地下空间的合理开发利用，而且还危及各类工程建筑的安全，给国家经济建设造成重大损失，人民群众生活受到了极大的影响，因此对地面沉降灾害进行连续监测并利用监测结果采取相应的措施已成为一项非常紧迫的任务。
合成孔径雷达干涉测量技术（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR）是一种将合成孔径雷达成像技术与干涉测量技术结合在一起的新技术，其利用传感器高度、天线基线距、波束视向及雷达波波长之间的关系，可精确测定地表分辨单元的三维信息，理论精度可达厘米级甚至毫米级[1-3]，且该技术具有全天候作业、可全球覆盖和遥感技术的连续覆盖等特点，数据周期性较短，且价格相对低廉，对于定期监测、有效反映地面沉降的发展趋势和规律性，提供了很好的技术手段。InSAR技术也与其它测量技术一样有其固有的弱点，主要体现为时间、空间失相干、大气延迟的影响（含对流层和电离层延迟）和卫星轨道误差[4-6]。而近些年发展起来的InSAR大气改正模型、角反射器技术（CR-InSAR）、InSAR时间序列分析等可有效消除或减弱形变误差，大大提高了形变探测结果的精度和可靠性，在地面沉降灾害监测方面具有其他技术无可比拟的独特优势，均具有良好的应用前景[7-12]。
2 InSAR地面沉降监测的目的和任务
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术是地面沉降监测的主要技术之一，可以快速大范围地对区域地面沉降进行测量。主要任务是：采用InSAR技术手段，辅助GPS、水准测量，开展沉降易发地区的地面沉降监测，获取地面沉降时间序列和平均速率等信息，统计监测区域的地面沉降表面面积，分析沉降中心时空变化及沉降发生的特点和规律，为规划、建设和灾害预防等其它专业部门提供准确、可靠的地面沉降资料。
3 InSAR地面沉降监测主要误差源、可达精度与分辨率
3.1 InSAR地面沉降监测误差源
尽管InSAR技术用于地表形变监测有着无可比拟的巨大优势， 但在实际的干涉测量中有很多误差源，例如配准误差、轨道误差、大气延迟误差、时间失相干、几何失相干、多普勒频率失相干以及数据处理过程中引入的误差等，影响了最终形变结果的精度和可靠性[13]。
图3.1 InSAR误差来源示意图
下面分别将对InSAR技术的误差进行分析。
1. 卫星轨道误差
在InSAR技术的应用中，需要利用SAR卫星轨道状态矢量来去除平地相位。由卫星轨道误差引起的平地相位误差会等量地传播给干涉相位，从而导致地面不同目标的高程以及形变量观测值误差。
假设、分别为雷达卫星传感器到参考椭球面某点斜距，则因参考椭球面引起的相位差可表示为：
（3.1）
其中为雷达波长。
因为是卫星位置坐标的函数，对于卫星位置坐标分量，斜距误差与卫星位置坐标分量误差的关系为：
（3.2）
则卫星位置坐标引起的参考面相位误差为：
（3.3）
目前主要是基于轨道信息、干涉条纹频率分析以及地面控制点等方法来做基线估算和基线精化的。
2. 大气延迟误差
信号在大气传播过程中，受到大气尤其是水汽散射的影响，导致电磁波实际传播路径与理论路径相比发生视延长，从而导致雷达回波信号发生相位延迟。大气延迟误差主要是由于电离层和对流层的延迟造成的，其中对流层延迟（特别是水汽）在空间和时间上变化很大。大气校正的方法主要可分为两大类：第一类是利用大气信号在时间域上的随机特性进行校正，如线性叠加法、堆叠法和多基线方法等；另一类是借助外部独立数据，通过建立模型计算出大气的影响，再将其从干涉纹图中减去从而达到大气校正的效果，如地面气象信息建模法、数值大气模型法、GPS测量法等[14，15]。
3. 时间、空间以及多普勒质心频率失相干
时间去相干是指地面目标在分辨单元内位置或自身散射特性随时间发生的变化，地面目标保持其相干性的时间长短与其自身的散射特性有很大的关系。此外，时间去相干还与雷达波长有关。
通常情况下，随着垂直基线的变长，空间失相关现象也就越严重，当回波信号刚好完全失相关时对应的基线被称为临界基线。多普勒质心频率失相干是由于多普勒中心频率不一致引起的失相干。多普勒中心失相关是随着干涉图相对的多普勒中心频率差的增加而减小的：
（3.4）
其中，是方位向带宽。一般可采用方位向滤波的方法来减弱多普勒中心频率差异带来的误差。
4. 配准误差
InSAR数据处理中首先要解决的问题就是影像的配准问题，由重复轨道获取的两景SAR影像，欲得到准确的干涉相位，必须进行精确的配置，理论上配准的精度要达到子像元级。已有研究表明如果配准精度达到1/8像元，随着配准精度进一步地提高，对应的相位误差将不再减小。此外，两次SAR影像获取时大尺度的地面位移，也会导致配准误差，因此影像配准一般是先基于轨道信息获取主从影像的初始偏移量，进行粗配准，然后利用影像的强度信息等进行精确配准，然后再根据方位向和距离向的偏移量进行多项式拟合，对从影像进行重采样从而达到影像的精确配准。
5. 相位解缠误差
从干涉图中得到的相位差实际上是（-π，+π]之间的主值，即缠绕相位，要得到真实的相位差必须在这个值的基础上加上或减去2π，把缠绕相位恢复成实际相位，这个过程叫做相位解缠。由于各种原因会在原始雷达信号处理过程中引入噪声，给解缠带来了很大的困难，甚至导致相位解缠出错，而解缠的误差直接关系到后续形变结果的精度和可靠性。
3.2 InSAR地面沉降监测可达精度
为确保InSAR地面沉降监测精度，在SAR数据选取时需要考虑如下因素：SAR影像波段、SAR影像的时空基线状况和SAR影像数据量。
短波长SAR影像对地面沉降比长波长SAR影像敏感，更适合于微小地面沉降的监测。另一方面，不同波长的SAR数据对于地表覆盖的敏感程度不同，短波SAR影像对地表覆盖比长波长的影像敏感，更容易导致失相干。
SAR影像的数据量越多，可选取的高相干干涉对组合一般来说就越多，地面沉降监测成果精度提高的可能性也越大[16]。
InSAR地面沉降监测可达精度（精确度）见表3.1：
表3.1 不同监测范围InSAR监测精确度
3.3 InSAR地面沉降监测分辨率
InSAR地面沉降监测成果的分辨率主要取决于所选取SAR影像的分辨率，各种SAR影像数据的分辨率见附录。影像数据处理过程中外部DEM的分辨率也与最终沉降结果的分辨率有关，可用于地面沉降监测的星载SAR系统卫星及其参数见表3.2。
表3.2 可用于地面沉降监测的星载SAR系统卫星及其参数
4. 字高程模型（DEM）的分辨率及精度
InSAR数据处理中需要引入外部数字高程模型（DEM）进行消除地形相位，考虑到SAR影像数据的分辨率，高分辨率SAR影像（此处高分辨率SAR影像是指分辨率可达几米的影像）数据处理通常采用30m及以上分辨率的外部DEM，普通分辨率SAR影像数据通常可采用90m及以上分辨率的外部DEM。随着高分辨率SAR影像的增多，理论上应使用更高精度、更高分辨率DEM数据，但由于我国基础地理信息1：5万或1：1万DEM属于保密数据，因此在InSAR数据处理中尚未被广泛应用。
InSAR数据处理常用美国太空总署（NASA）和国防部国家测绘局（NIMA）联合测量的SRTM作为外部DEM数据。SRTM-DEM数据平面参考系是WGS84，垂直参考系是WGS84 EGM96大地水准面。在中国领土内其空间分辨率为90米，平面位置的精度为8.8米，相对高程误差为8.7米。
日本根据NASA的新一代对地观测卫星Terra的详尽观测结果制作完成的ASTER GDEM，即先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型，其全球空间分辨率为30米，在中国领土内的平面位置误差在6米到18米之间，相对高程误差为20.6米。
目前通用的数字高程模型（如SRTM DEM 和ASTER GDEM）都是基于EGM96大地水准参考面，而InSAR干涉处理却需要在参考椭球面（如WGS84）下进行。为了去除大地水准面高（Geoid Height）的影响，SRTM DEM和ASTER GDEM都需要从正高转换为椭球高。
5 InSAR地表形变数据处理
5.1 InSAR基本原理
InSAR技术利用雷达回波信号所携带的相位信息可获取地表的三维地形信息，其基本原理是通过两副天线同时观测（单轨道双天线模式）或两次（或多次）平行轨道重复观测（单天线重复轨道模式）获得同一区域的雷达观测数据，生成单视复数（Single Look Complex，SLC）影像对，由于两副天线和观测目标之间的几何关系等，导致地面同一目标对应的两次回波信号之间产生了相位差，这个相位差影像被称为干涉图像（Interferogram），再结合观测平台的轨道参数和传感器参数等可以进一步获取高精度、高分辨率的地面高程信息。
5.2 传统差分干涉测量
传统差分干涉测量（Differential InSAR， DInSAR）是在InSAR技术上发展起来的一种可探测地表形变的新技术，其监测精度可达亚厘米级。该技术是指利用同一地区跨越一定沉降期的两幅SAR图像，通过差分处理（去除地球曲面、地形起伏影响）来获取地面沉降的测量技术。
传统差分干涉测量的主要处理流程如图5.1所示：
图5.1 传统差分干涉数据处理流程
其基本处理流程如下：
（1）影像匹配：将覆盖同一区域不同时刻获取的两幅影像进行配准，首先通过幅度归一化的相关性分析得到即距离向和方位向的大致偏移量，然后进行精匹配。精匹配经过基于特定门限的筛选，重复进行相关性分析，得到更精确的距离向和方位向上的偏移量。精匹配得到的结果可以用来提取主辅图像的坐标转换系数。
（2）干涉图生成：基于精匹配确定的仿射变换，重新采样辅图像至主图像的格网，并保持每个像素的相位观测值。假设M是复数主图像，S是重新采样后的复数辅图像，复数干涉图像则定义为，其中星号表示复共轭。
（3）干涉测量基线估算：在干涉图像去除平地效应和地形影响过程中需要有精确的干涉测量基线，即卫星轨道间的距离。干涉基线通过卫星轨道星历确定，卫星轨道误差常常在干涉图像中引入长波段的残余倾斜。
（4）去除参考面相位和地形相位的影响：干涉图像去平地效应和去除地形相位分别是为了消除由地球的椭球表面和干涉图中地形引起的干涉相位。采用传统差分干涉去除地形相位，需要外部数字高程模型（DEM）。
（5）相位解缠：雷达回波相位只能得到模为的测量结果；但是只有连续的绝对干涉相位才可以提取地面地表形变量。这种求解模糊性问题的技术称为相位解缠。解缠得到的相位值准确与否，直接关系到InSAR最终产品的精度。
（6）干涉基线精化：如果经过相位解缠后的干涉图像中有长波段的整体倾斜，而地面沉降信号是区域性的，则可以利用解缠后的相位值和精密DEM对空间基线进行精化处理。精化的基线可以用来重新去除原始干涉图像中的地形影响。
（7）地理编码：地理编码过程将雷达坐标系解缠后的相位值映射到DEM使用的坐标系中，并可将其进一步转换为卫星至地表方向上的距离变化。
传统差分干涉测量技术存在着固有的局限性，主要表现在：
（1.）长时间序列上的时间去相干问题。地物在长时间序列上的变化导致其散射特性的变化，从而大大降低地物在不同时间上的相干性；
（2.）传统D-InSAR要求保证两次卫星的基线距比较小，否则会引起几何失相干问题，这限制了可被利用的SAR影像数量；
（3.）大气相位在时空上的变化：由于大气本身的非均质性和不同时刻大气状况的迥异，尤其对于不同季节的干涉图像，大气相位严重影响了地面沉降监测的精度；
以上几种因素影响了传统差分干涉测量技术地面沉降监测结果的精度和可靠性，严重制约了其在地面沉降监测方面的应用。
5.3 InSAR大气改正模型
大气延迟是由于雷达信号在大气中传播，对流层和电离在空间和时间上的分布不均匀造成的，其中对流层中水汽的时空变化尤为显著，影响也大。对流层水汽对InSAR地面沉降结果的影响通常可达厘米级甚至更大，因此利用InSAR探测地面沉降时应考虑进行大气水汽改正。
对于单幅干涉影像的大气水汽改正需要采用独立观测的大气水汽数据，包括GPS、NASA MODIS、 ESA MERIS和高分辨率大气数值模型等。经大气水汽模型改正后的InSAR形变量精度可以从1厘米左右提高到5毫米。
对流层延迟与雷达波长无关，而电离层延迟则不同，对短波段的雷达影像影响很小，通常可以忽略不计，但对长波段的影像（如L-波段的ALOS）却不容忽视。目前可用的电离层延迟改正可使用全极化方法等。
5.4 CR InSAR技术
雷达发射的入射信号经过角反射器的反射面时能够沿原始路径的反方向被反射回去，在SAR图像上形成十字丝形状的亮斑。CR InSAR技术通过在监测区域安装人工角反射器（CR），获取卫星过境时刻SAR影像人工角反射器稳定的相位信息，经过共轭相乘、去平地效应、去地形相位、相位解缠、地理编码等数据处理过程，最终获取CR点间的形变量。
CR InSAR技术的优势在于该技术是针对CR点进行的数据处理，因此不受影像时空失相干和地形相位误差等影响，且易于与GPS、水准等常规大地测量手段获取的形变成果进行对比验证。
5.5 InSAR时间序列分析
目前InSAR时间序列分析主要包括短基线集（SBAS）和永久性散射体（PS）两大类技术。短基线集技术利用短时空基线干涉图间接克服了基线失相干的影响，同时获取高精度的DEM高程修正值，而永久性散射体技术是利用探测到的在长时间跨度上都能保持稳定后向散射特性的永久性散射体达到同样的目的。InSAR时间序列分析在理想情况下通过在SAR影像集中识别的相干像元或永久性散射体以毫米级精度反演地面沉降的历史形变过程[17]。
其数据处理流程如图所示：
图8.2 InSAR时间序列数据处理流程图
1. SBAS-InSAR技术
短基线集技术（SBAS-InSAR）将所有SAR影像根据一定的时间基线和空间基线阈值进行干涉组合，在保证相干性的同时，增加了时间采样率，最大限度地利用了SAR影像数据，保证了足够的多余观测值，且相干点密度一般较大。通过时间序列分析的方法获取高精度的地表形变时间序列、DEM高程修正值以及大气相位。
2. PS-InSAR技术
PS-InSAR技术是从一组时间序列的SAR影像中选取那些具有稳定后向散射特性的PS点（如人工建筑、岩石等）作为干涉单元，且这些PS点往往小于分辨单元，因此受时间和空间失相干的影响较小，通过时间序列分析能够高精度反演地表非线性形变、DEM高程修正值以及大气相位。
6 外部检核与精度评定
InSAR技术监测的地面沉降结果目前一般通过高精度GPS、精密几何水准等外部检核数据进行精度评定。
对于传统差分干涉技术、InSAR大气改正模型以及CR InSAR技术等获取的形变量结果，可直接利用GPS、水准数据用于精度评定，但需要考虑统一形变量方向。GPS、水准获取的形变结果与InSAR技术获取的形变结果直接进行对比，如（6.1）所示：
（6.1）
式中，表示利用InSAR技术获取的在卫星至地表方向上地面沉降量，表示GPS或水准获取的与InSAR数据相应时间段内的转化到卫星至地表方向上的形变量，表示二者之间的差值。
通常用来衡量InSAR地面沉降结果的精度。
（6.2）
式中，n表示外部检核点的个数。
对于InSAR时间序列分析获取的平均地面沉降速率和地面沉降时间序列，同样可以利用相应时间段的GPS、水准等数据进行外部检核。对于时间序列分析获取的DEM误差可利用已知高程点进行验证，也可利用更高精度、更高分辨率DEM数据（例如我国基础地理信息1：5万或1：1万地形图）等进行验证。此外，时间序列分析中分离的大气延迟，可利用GPS反演的水汽产品、外部水汽产品MODIS、MERIS等气象数据、数值大气模型进行验证。
结论
我过地面沉降灾害历史由来已久，具有分布广、面积大等特点，很多地区沉降面积还在进一步扩大，沉降量级在不断增加，给当地人民的生产生活带来了严重的影响，对当地人民的生命财产安全存在着直接的或潜在的威胁，因此积极推行地面沉降监测并根据监测成果采取一定的措施开展地面沉降灾害防治工作已经成为一项紧迫的任务。
目前，国内在采用InSAR技术开展地面沉降监测工程应用领域，尚无规范性技术参照文本。本文总结《2007年-2009年汾渭盆地重点地区地面沉降地裂缝InSAR与GPS调查与监测》项目和陕西省2011-2013年地理国情监测试点经验，并参考国内外该领域的研究成果，简单分析了我国区域性地面沉降的情况及其形成原因，介绍了目前用于地面沉降监测的几种国际前沿InSAR技术及其精度评定方法，如何利用多种技术融合提高地面沉降监测成果的精度，为政府和相关部门的决策工作提供更为科学、准确的技术支持仍是目前研究的热点。
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