工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)發(fā)展探析

■許艷博

（北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院　北京　100038）

工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)發(fā)展探析

■許艷博

（北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院北京100038）

工程測(cè)量技術(shù)作為應(yīng)用科學(xué)的重要組成部分，涵蓋了工程項(xiàng)目從環(huán)境勘測(cè)到圖紙?jiān)O(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)、日常管理和竣工驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)的所有測(cè)量事項(xiàng)，涉及經(jīng)濟(jì)社會(huì)建設(shè)和國(guó)防科技發(fā)展等各個(gè)領(lǐng)域，在服務(wù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)建設(shè)和民生改善等方面承擔(dān)了重要職責(zé)，也發(fā)揮了重要作用。文章在分析了工程測(cè)量和三維測(cè)繪技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容后，還簡(jiǎn)要分析了三維測(cè)繪技術(shù)的具體應(yīng)用，最后簡(jiǎn)要說(shuō)明了三維測(cè)繪技術(shù)的未來(lái)發(fā)展，僅供參考。

工程測(cè)量三維測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用發(fā)展

0　引言

工程測(cè)量涵蓋的領(lǐng)域非常廣泛，囊括了現(xiàn)場(chǎng)施工、工程竣工等方面的測(cè)量技術(shù)以及形態(tài)變化監(jiān)控和數(shù)字圖紙測(cè)繪等很多環(huán)節(jié)。隨著城市的擴(kuò)建，各種大型建筑物需要精密的準(zhǔn)確測(cè)量，工程測(cè)量要求更高，這促進(jìn)了工程測(cè)量技術(shù)的快速發(fā)展。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)逐步向三維數(shù)字化的測(cè)量發(fā)展。

1　工程測(cè)量的基本概念

工程測(cè)量是指對(duì)工程進(jìn)行基礎(chǔ)勘察，對(duì)施工和管理中的各個(gè)階段進(jìn)行工程數(shù)據(jù)測(cè)量，通過(guò)技術(shù)綜合總結(jié)分析，確定工程測(cè)量中的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)綜合繪制科學(xué)的測(cè)量水平，完成科學(xué)化的建筑、水利部門(mén)建設(shè)。主要的繪制測(cè)量圖有測(cè)圖式和放排式兩種，現(xiàn)代化的測(cè)量中不僅有靜態(tài)工程測(cè)量，還有物理測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量。隨著傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)向數(shù)字化技術(shù)的轉(zhuǎn)型，工程測(cè)量從基礎(chǔ)測(cè)量逐步發(fā)展到內(nèi)外測(cè)量，一體化作業(yè)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化智能控制，確保數(shù)據(jù)自動(dòng)化的準(zhǔn)確性。通過(guò)連續(xù)性的精準(zhǔn)測(cè)量，確保數(shù)據(jù)的快速穩(wěn)定、精確合理，提高數(shù)據(jù)測(cè)量的方便性意義。為了提高工程測(cè)量技術(shù)水平，使用全站儀、電子光學(xué)距離檢測(cè)儀等測(cè)量工具，實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量的自動(dòng)化、數(shù)字化一體測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，改變傳統(tǒng)的測(cè)量控制時(shí)間，改變測(cè)量地形、測(cè)量位置、測(cè)量施工方案。

2　三維測(cè)繪技術(shù)的主要構(gòu)成

2.1電子經(jīng)緯儀

這種儀器是1980年之后研發(fā)生產(chǎn)出來(lái)的，可以進(jìn)行信息數(shù)據(jù)自動(dòng)化顯示、記載和傳輸?shù)脑O(shè)備。與傳統(tǒng)的光學(xué)儀器相比，該儀器采用了光電手段，利用傳輸端口的數(shù)據(jù)顯示功能，將工程測(cè)量的情況直接反映出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了工程測(cè)量的數(shù)字化、自動(dòng)化管理目標(biāo)。

2.2全站儀

與常規(guī)的二維測(cè)量?jī)x器相比，這種儀器具有明顯的優(yōu)越性，可以完全自動(dòng)顯示傾斜角、水平角、垂直角、標(biāo)高、坐標(biāo)等測(cè)量處理的數(shù)據(jù)，而且記載和存儲(chǔ)方面也具有良好的多樣化特征，可以完善測(cè)量導(dǎo)線、設(shè)置坐標(biāo)、測(cè)量標(biāo)高等環(huán)節(jié)的程序內(nèi)容，同時(shí)能夠依據(jù)工程測(cè)量需求升級(jí)所需的軟件系統(tǒng)，確保測(cè)量的準(zhǔn)確性和及時(shí)性，避免受到外界環(huán)境的影響。

2.3攝影儀

通過(guò)攝影儀對(duì)位于300米之內(nèi)的相關(guān)物體進(jìn)行近景立體取像，利用數(shù)字化成像方法和自動(dòng)化控制手段實(shí)現(xiàn)測(cè)量需求，是一種現(xiàn)代化的工程測(cè)量技術(shù)。這種測(cè)量技術(shù)通常能夠按照測(cè)量目標(biāo)的要求，在排除外界制約的前提下，非常快速、可靠、精確地得到測(cè)量數(shù)據(jù)。而且這種近景攝影測(cè)量技術(shù)近年來(lái)廣泛地應(yīng)用到了經(jīng)濟(jì)、國(guó)防和科技領(lǐng)域，尤其是在重要建筑物形態(tài)變化監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)、彈體運(yùn)行軌道等人體不能直接碰觸的物體測(cè)量上，更是發(fā)揮了重要作用。

2.4三維激光掃描儀

三維激光掃描技術(shù)按照測(cè)繪方式可以分為固定式激光掃描和移動(dòng)式激光掃描，其中固定式激光掃描和全站儀的測(cè)繪原理相同。固定式激光掃描并不是對(duì)道路工程中單個(gè)的點(diǎn)位進(jìn)行掃描，而是對(duì)測(cè)量區(qū)域進(jìn)行范圍掃描，形成大量的點(diǎn)位數(shù)據(jù)。這種測(cè)量方式得出的結(jié)果精度比較高，且測(cè)繪范圍比較廣。移動(dòng)式激光掃描是以固定式激光掃描為基礎(chǔ)，搭載在移動(dòng)設(shè)備上，可對(duì)測(cè)繪位置進(jìn)行GPS定位。

3　三維測(cè)繪技術(shù)的具體應(yīng)用

以三維激光掃描技術(shù)在道路工程測(cè)繪中的應(yīng)用實(shí)例進(jìn)行分析。某高速公路因?yàn)槭褂脮r(shí)間過(guò)久，路面出現(xiàn)大范圍開(kāi)裂、破損現(xiàn)象，需要進(jìn)行大的修整，為了使道路工程測(cè)繪能夠具體反映出道路破損現(xiàn)狀，要求測(cè)繪部門(mén)每隔10米提供一組橫縱線斷面圖。該高速公路屬于正常通車(chē)狀態(tài)，對(duì)其進(jìn)行測(cè)繪不能影響正常的交通流量。傳統(tǒng)的測(cè)繪方法需要在高速公路上進(jìn)行測(cè)繪，對(duì)測(cè)繪人員的安全造成極大威脅，因?yàn)樵摱胃咚俟菲茡p范圍非常大，傳統(tǒng)測(cè)繪方法會(huì)增加測(cè)繪人員的工作量，所以利用地面三維激光掃面技術(shù)對(duì)道路工程進(jìn)行測(cè)繪。在高速公路護(hù)欄外側(cè)設(shè)置測(cè)繪點(diǎn)，對(duì)破損區(qū)域的高速公路進(jìn)行激光掃描，并利用三維軟件對(duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。點(diǎn)位拼接精度的誤差控制在8mm以內(nèi)，整體點(diǎn)云的拼接誤差控制在10mm之內(nèi)，數(shù)據(jù)處理完成后，生成三維模型。對(duì)三維模型進(jìn)行平面測(cè)量，最終可以繪制出道路工程的平面地形圖，利用傳統(tǒng)方法測(cè)量該高速公路高程，將測(cè)得數(shù)據(jù)與三維激光掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)測(cè)量誤差小于0.1mm，證明該數(shù)據(jù)可用。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計(jì)算機(jī)中，利用軟件繪制出具體的橫縱斷面圖，以便為后期道路工程的大修提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

4　三維測(cè)繪技術(shù)的未來(lái)發(fā)展

三維測(cè)繪技術(shù)這種現(xiàn)代化的測(cè)繪手段，通過(guò)運(yùn)用空間地理布局和信息反饋方法，及時(shí)、準(zhǔn)確、迅速地將地理信息數(shù)據(jù)提供給了需求者，有著及時(shí)獲得測(cè)量數(shù)據(jù)、自動(dòng)處理信息等明顯的優(yōu)勢(shì)，未來(lái)將會(huì)向著數(shù)字化、科技化、網(wǎng)絡(luò)化等方向邁進(jìn)。衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感系統(tǒng)（RS）等3S系統(tǒng)是三維測(cè)繪技術(shù)的典型代表，不僅確保了測(cè)量技術(shù)由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)方向的轉(zhuǎn)化，而且?guī)?dòng)了測(cè)量的內(nèi)容和范疇的明顯變化。特別是在工程測(cè)量環(huán)節(jié)，三維測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)越性更是得到了完美的展現(xiàn)和廣泛的利用，在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的作用也越來(lái)越突出。

5　結(jié)束語(yǔ)

總之，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展速度越來(lái)越快和工程建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多的前提下，為實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量的目標(biāo)要求，給三維測(cè)繪技術(shù)提供了良好的發(fā)展基于，相信業(yè)界人士的深入研究探索之后，三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量過(guò)程中，將會(huì)向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化、科學(xué)化的軌道健康快速地發(fā)展，在工程建設(shè)中將會(huì)發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

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P258[文獻(xiàn)碼]A

1000-405X（2016）-9-342-1