論工程測量與三維測繪技術(shù)的發(fā)展

鞠廣軍 王君忱

摘 要：當(dāng)前我國的工程測量工作在領(lǐng)域方面在不斷的拓寬，在這一過程中，科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，工程測量技術(shù)也有了一定的變化，在這樣的情況下，我國的工程測量技術(shù)也得到了十分全面的發(fā)展，在最近幾年的工程測量發(fā)展過程中，三維技術(shù)是非常重要的一個(gè)發(fā)展趨勢。本文主要分析了工程測量與三維測繪技術(shù)的發(fā)展，以供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：工程測量；三維測繪；數(shù)字測繪

當(dāng)前，我國科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平有了非常顯著的提升，同時(shí)在這一過程中，工程測量技術(shù)也得到了十分明顯的改進(jìn)和完善，甚至出現(xiàn)了三維測量技術(shù)，這一技術(shù)的應(yīng)用可以十分有效的提高，三維測繪技術(shù)是信息時(shí)代的一個(gè)重要的產(chǎn)物，它能夠很好的順應(yīng)整個(gè)時(shí)代的發(fā)展，此外也能在應(yīng)用中提高工程測量的效率及水平。

一、三維測繪技術(shù)在測量中的應(yīng)用

（一）問題的提出

2+1維測繪技術(shù)經(jīng)過幾百年的發(fā)展，已達(dá)到了比較完善的程度；但隨著社會和科技的發(fā)展，2+1維測繪的成果已不能完全滿足社會發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。下述問題的出現(xiàn)使得三維測繪技術(shù)日益迫切。

1、2+1維地圖不符合人們的生活環(huán)境

2+1維地圖實(shí)際上是從空中俯瞰地面的情況，而人們絕大多數(shù)時(shí)間都生活在地面，人們在街上行走，看到的都是周圍的三維景象，這些景象在2+1維地圖上無法表達(dá)。例如房屋的立面形狀、房屋室內(nèi)的情況，等等。

2、城市規(guī)劃

城市規(guī)劃，特別是舊城改造規(guī)劃，已經(jīng)開始三維規(guī)劃。為城市規(guī)劃和工程規(guī)劃服務(wù)是工程測量的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，三維測繪應(yīng)及時(shí)跟上。

3、工程設(shè)計(jì)

現(xiàn)在三維工程設(shè)計(jì)已經(jīng)出現(xiàn)，三維CAD的軟件已經(jīng)普及。工程設(shè)計(jì)要在現(xiàn)狀圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行，所以現(xiàn)狀圖也應(yīng)是三維圖，這也要求我們必須實(shí)現(xiàn)三維測繪。

4、工程施工

現(xiàn)在很多復(fù)雜工程的施工，都不是按照傳統(tǒng)的一層一層從地面向空中進(jìn)行施工，而是進(jìn)行立體的吊裝式施工，例如鳥巢、國家大劇院以及中央電視臺都是如此。這也要求我們的施工測量應(yīng)該是三維測量。

（二）三維測繪的現(xiàn)狀

1、衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)

衛(wèi)星定位系統(tǒng)所得到的電位坐標(biāo)是底薪直角坐標(biāo)系當(dāng)中的三維坐標(biāo)點(diǎn)，這也是真正意義上的三維測量系統(tǒng)，在測量精度方面有著非常明顯的優(yōu)勢，雙頻GPS的點(diǎn)差分測量的精度甚至能夠達(dá)到業(yè)毫米的等級，在當(dāng)前的發(fā)展中存在著一種錯誤的做法，通常就是將衛(wèi)星定位的結(jié)果直接的就轉(zhuǎn)移到大地坐標(biāo)系當(dāng)中，和2+1方式相比，其測量的精度一定會存在著些許的不足。

2、全站儀

全站儀能夠?qū)嵌群途嚯x進(jìn)行同時(shí)測量，所以它也是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的三維測量儀器，但是在傳統(tǒng)的測量方法當(dāng)中，主要采用的是水準(zhǔn)面當(dāng)做基面，這樣也就會受到大地水準(zhǔn)面精度的制約。

3、三維激光掃描儀

三維激光掃描儀是發(fā)展實(shí)踐較短的一種三維測量儀器，因?yàn)樵趻呙璧乃俣壬洗嬖谥俣瓤欤娢痪_度高，同時(shí)密度也相對較高的特點(diǎn)，所以其在普及度上也有著非常好的表現(xiàn)，這種儀器在運(yùn)用的過程中不需要過分的依賴水準(zhǔn)面，所以大地水準(zhǔn)面并不會對精度產(chǎn)生重大的影響。

（三）發(fā)展方向

三維測量技術(shù)在儀器方面已經(jīng)做好了充分準(zhǔn)備，但在標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的制定、理論方面的研究、軟件方面的研制、三維地理信息系統(tǒng)研究、三維測量與2+1維測量的關(guān)系等方面還有很多問題需要研究，是今后的發(fā)展方向。

1、三維地理信息系統(tǒng)研究

眾所周知，測繪是GIS的前端系統(tǒng)，有了三維測繪的數(shù)據(jù)，就可實(shí)現(xiàn)三維GIS了。要加強(qiáng)3DGIS的研究，盡快研制出3DGIS軟件系統(tǒng)。

2、三維測量的理論研究

從2+1維系統(tǒng)進(jìn)入到三維系統(tǒng)，雖然坐標(biāo)維數(shù)沒有增加，但復(fù)雜性卻大大增加。2+1維空間實(shí)際上是一個(gè)鳥瞰空間，只描述了從上往下看地球表面的情況。而真正的三維空間不僅從上往下看，還要從下往上看，從里往外 看，從外往里看，從左往右看，從右往左看，從前往后看，從后往前看，也就是要全方位地表達(dá)目標(biāo)。要研究這種系統(tǒng)下對空間目標(biāo)的測量、存儲、管理、查詢、傳輸和表達(dá)方法。

3、三維測量軟件研制

現(xiàn)在不論是大地（控制）測量軟件還是數(shù)字化測圖軟什，都是基于2+1維系統(tǒng)的軟件。必須在三維測量理論的基礎(chǔ)上研制三維測量軟件系統(tǒng)。

二、攝影測量技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

攝影測量技術(shù)在城市的工程測繪工作中得到了十分廣泛的應(yīng)用，攝影測量技術(shù)在應(yīng)用的過程中能夠體現(xiàn)出質(zhì)量好，精度高的特點(diǎn)，它充分的結(jié)合了攝影測量儀器的功能以及計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，能夠更詳細(xì)的展現(xiàn)出相關(guān)的信息，這樣也就使得其能夠在不受客觀因素限制的情況下提供三維空間信息，一方面不需要接觸物體，同時(shí)人工的工作量也得到了非常有效的控制。提高了測量的精度和效率。在城市和工程大比例尺地形測繪和多個(gè)領(lǐng)域中，其都占據(jù)著非常重要的地位，因此其在發(fā)展中也具有非?？捎^的前景，因?yàn)閿?shù)字?jǐn)z影測量工作站的出現(xiàn)，這樣也就使得攝影測量技術(shù)在應(yīng)用中有了更多的方法，這一技術(shù)已經(jīng)在很多大中城市和大型的工工程勘探單位得到了十分廣泛的應(yīng)用，這一技術(shù)的應(yīng)用可以十分有效的減少野外控制點(diǎn)聯(lián)測工作的工作量，從而使得測量工作的質(zhì)量和效率都得到了顯著的提升，工程攝影測量也向自動化和數(shù)字化的方向發(fā)展。

三、測繪傳感器的研究

采用與集成進(jìn)一步發(fā)展傳感器是一個(gè)相對較為廣泛的概念，它通常指各種可以實(shí)現(xiàn)自動化高競速采集數(shù)據(jù)的設(shè)備。在當(dāng)今的發(fā)展當(dāng)中，高精度和實(shí)時(shí)性是確保結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜的大型工程能夠平穩(wěn)運(yùn)行的一個(gè)非常好的保障，在這樣的情況下就需要不同專業(yè)的技術(shù)人員協(xié)調(diào)合作，同時(shí)還要對工程安全現(xiàn)狀加以全面的了解和掌握，所以，我們需要借助傳感器自動化和高精度方面的優(yōu)勢，從而更好的保證數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、處理和表達(dá)的效果。

四、大型和精密工程測量與工業(yè)測量得到迅速發(fā)展

隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，大型工程建設(shè)以及工業(yè)自動化生產(chǎn)線和超高精度的設(shè)備安裝及大型工程建造與運(yùn)營過程的安全監(jiān)測等不斷增加，都對工程測量工作提出了新的更高的特殊要求。為了保證這些規(guī)模巨大、技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備精尖和生產(chǎn)過程高度自動化的建設(shè)工程和工業(yè)生產(chǎn)，按設(shè)計(jì)要求順利施工、安裝和正常生產(chǎn)運(yùn)營，并保證質(zhì)量和安全，需要采用高精度的特殊方法進(jìn)行測量保障，便形成了特種精密工程測量和工業(yè)測量。特種精密工程測量是將現(xiàn)代大地測量學(xué)和計(jì)量學(xué)等學(xué)科最新成就結(jié)合起來，運(yùn)用現(xiàn)代測繪技術(shù)新理論、新方法和新技術(shù)，使用專用的儀器和設(shè)備，以高精度與高科技的特殊方法和技術(shù)，應(yīng)用于特種工程和工業(yè)生產(chǎn)的測量工作。

五、結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，各種復(fù)雜的、特殊的、精密的工程建設(shè)不斷增多，相應(yīng)對工程測量技術(shù)的要求也越來越高。三維測繪技術(shù)、地下管線智能化探測與管理技術(shù)、數(shù)字城市地理空間框架是工程測量技術(shù)今后幾年的重要發(fā)展方向。由于工程測量技術(shù)領(lǐng)域涉及的范圍廣，還有可能出現(xiàn)新的重要發(fā)展領(lǐng)域，我們要隨時(shí)關(guān)注工程測量新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，努力推動和促進(jìn)我國的工程測量技術(shù)趕上和超過世界先進(jìn)水平，使工程測量技術(shù)向電子化、自動化、數(shù)字化、信息化方向邁進(jìn)。這是工程測量技術(shù)發(fā)展的基本目標(biāo)。

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