淺談測(cè)繪技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用

葉成山

【文章編號(hào)】1627-6868（2016）05-0042-02

伴隨著科技的進(jìn)步，測(cè)繪事業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出跨越式發(fā)展，成為國(guó)家重要的基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)業(yè)，其服務(wù)領(lǐng)域也已滲透到社會(huì)的方方面面。它為國(guó)家建設(shè)和管理提供與地理位置有關(guān)的各種專題性和綜合性的基礎(chǔ)信息，其成果是進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)建設(shè)、交通、水利等大型工程建設(shè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、重大災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)和科學(xué)研究以及國(guó)防建設(shè)等必不可少的基礎(chǔ)資料。本文就現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)了探討，并闡述了它在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用。

1.測(cè)繪工程概述

測(cè)繪是采集、量測(cè)、處理、分析、解釋、描述、利用和評(píng)價(jià)與地理和空間分布有關(guān)數(shù)據(jù)的一門(mén)科學(xué)、工藝、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)實(shí)體，具有基礎(chǔ)性、前期性和公益性和特點(diǎn)。測(cè)繪產(chǎn)品是反映地表上的自然、人工要素及其在地理空間的位置和屬性信息的，而這些信息是社會(huì)發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各行各業(yè)需要利用和必須依賴的基礎(chǔ)。而工程測(cè)繪是把工程地區(qū)各種地面物體的位置和形狀，以及地面的起伏狀態(tài)，用各種圖例符號(hào)，依照規(guī)定的比例尺測(cè)繪成地形圖，或者用數(shù)字表示出來(lái)，為工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供必要的圖紙和資料。要測(cè)繪的地球表面形態(tài)以及地物地貌雖然復(fù)雜多樣，但其形狀和大小均可看作是由一些特征點(diǎn)的平面位置和高程所決定的。測(cè)繪工程的主要任務(wù)有控制測(cè)量，碎部測(cè)繪，線路測(cè)繪，施工放樣，數(shù)據(jù)處理等工作。

1.1 控制測(cè)量?？刂茰y(cè)量就是在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)建立統(tǒng)一的控制網(wǎng)，以便統(tǒng)一各局部的地形測(cè)量工作，使所測(cè)的地形圖能相互拼接構(gòu)成整體，而且精度均勻。控制網(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)兩類都遵循從整體到局部、分級(jí)布網(wǎng)，逐級(jí)加密的原則進(jìn)行布設(shè)。平面控制網(wǎng)常規(guī)布設(shè)方法有兩種，即GPS測(cè)量和導(dǎo)線測(cè)量。高程控制網(wǎng)常規(guī)布設(shè)方法有三種，即GPS測(cè)量，三角高程測(cè)量和水準(zhǔn)測(cè)量。

平面控制點(diǎn)點(diǎn)位應(yīng)選在土質(zhì)堅(jiān)實(shí)的地方或堅(jiān)固穩(wěn)定的高建筑物頂面上，便于造標(biāo)、埋石和觀測(cè)，并能永久保存。埋高永久性的標(biāo)石坑底填以砂石，搗固夯實(shí)或澆灌混凝土底層。標(biāo)志中心應(yīng)具有明顯、耐久的中心點(diǎn)。GPS點(diǎn)宜取村名、山名、地名、單位名作為點(diǎn)名，并應(yīng)向當(dāng)?shù)卣腿嗣袢罕娺M(jìn)行仔細(xì)調(diào)查后確定。同一測(cè)區(qū)有相同的點(diǎn)名應(yīng)加以區(qū)別。

高程控制網(wǎng)布設(shè)范圍應(yīng)與平面控制網(wǎng)相適應(yīng)。測(cè)區(qū)內(nèi)只應(yīng)建立一個(gè)統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，應(yīng)采用1985年國(guó)家高程基準(zhǔn)或沿用1956年黃海高程系統(tǒng)。首級(jí)網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)線，加密網(wǎng)可布設(shè)成附合路線、結(jié)點(diǎn)網(wǎng)和閉合環(huán)。水準(zhǔn)路線直以起止地點(diǎn)的簡(jiǎn)稱為線名，起止地名的順序?yàn)椤捌鹞髦箹|”或“起北止南”。環(huán)線名稱取環(huán)線內(nèi)最大的地名后加“環(huán)”字命名。水準(zhǔn)路線的等級(jí)，分別以II，III，IV書(shū)寫(xiě)于線名之前表示。水準(zhǔn)點(diǎn)編號(hào)應(yīng)自路線的起點(diǎn)開(kāi)始，按1，2，3……順序編定點(diǎn)號(hào)。

1.2 碎部測(cè)繪。碎部測(cè)繪就是在測(cè)區(qū)內(nèi)用精密的儀器和方法測(cè)量地形地物特征點(diǎn)的三維坐標(biāo)，然后繪制出圖形來(lái)。現(xiàn)代碎部測(cè)繪以數(shù)字測(cè)繪為主，即數(shù)據(jù)的采集，存儲(chǔ)，傳輸，計(jì)算，繪圖等以計(jì)算機(jī)為核心，人工干預(yù)為輔。數(shù)據(jù)采集過(guò)程是一個(gè)多源數(shù)據(jù)集成的過(guò)程。外業(yè)數(shù)據(jù)的采集與作業(yè)區(qū)的自然環(huán)境、人文環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r有著密切的關(guān)系。地形數(shù)據(jù)的采集遵循“先控制，后碎部”的原則，范圍的劃定應(yīng)盡量以自然線狀地物的中心以及行政界線進(jìn)行劃分，確保實(shí)地的測(cè)繪不重不漏，以保證地形圖數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確性。

地形圖的繪圖要求：第一、繪制輪廓符號(hào)應(yīng)符合下列規(guī)定：依比例繪制的輪廓符號(hào)，應(yīng)保持輪廓位置的精度，輪廓內(nèi)的說(shuō)明符號(hào)，應(yīng)按圖式規(guī)定配置。第二、圖面注記的配置，應(yīng)符合下列規(guī)定：文字注記應(yīng)使所指示的地物能明確判讀。一般情況下，字頭應(yīng)朝北。道路河流名稱，可隨線狀彎曲的方向排列。第三、居民地的繪制，應(yīng)符合下列的規(guī)定：城鎮(zhèn)和農(nóng)村的街區(qū)、房屋，均應(yīng)按外輪廓線準(zhǔn)確繪制；街區(qū)與道路的銜接處，應(yīng)0.2mm的間隔。第四、水系的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：水系應(yīng)先繪橋、閘，其次繪雙線河、湖泊、渠、海岸線、單線河，然后繪堤岸、陡岸、沙灘和渡口等；當(dāng)河流遇橋梁時(shí)應(yīng)中斷；單線溝渠與雙線河相交時(shí)，應(yīng)將水涯線斷開(kāi)，彎曲交于一點(diǎn)。第五、道路網(wǎng)的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)繪制道路時(shí)，應(yīng)先繪鐵路，再繪公路及大車(chē)路等；當(dāng)實(shí)線道路與虛線道路、虛線道路與虛線道路相交時(shí)，應(yīng)實(shí)部相交；當(dāng)公路遇橋梁時(shí)，公路與橋梁應(yīng)0.2mm的間隔。第六、等高線的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：必須保證精度，不得跑線變形。當(dāng)單色圖上的等高線遇雙線河、渠和不依比例繪制的符號(hào)時(shí)，應(yīng)中斷；當(dāng)多色圖上的等高線遇雙線河、渠時(shí)，應(yīng)中斷，遇其他地物時(shí)，不得中斷。第七、境界線的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：凡繪制有國(guó)界線的圖，必須符合國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的有關(guān)國(guó)境界線的繪制規(guī)定；境界線的轉(zhuǎn)角處，不得有間斷，并應(yīng)在轉(zhuǎn)角上繪出點(diǎn)或曲折線。

1.3 線路測(cè)繪?！熬€路”是管道、道路、渠道及輸電線路等的總稱。線路測(cè)量包括兩方面的任務(wù)：一是為線路工程設(shè)計(jì)提供地形圖和斷面圖；二是進(jìn)行線路工程施工測(cè)量。具體內(nèi)容有：中線測(cè)量，根據(jù)規(guī)劃設(shè)計(jì)的平面位置，將線路工程的中線包括起點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)和終點(diǎn)標(biāo)定于實(shí)地，并測(cè)定其轉(zhuǎn)向角，設(shè)置里程樁，有的還要測(cè)設(shè)曲線；縱橫斷面圖，以了解其縱向及橫向的地面起伏情況；測(cè)繪線路沿線一定寬度的帶狀地形圖，供設(shè)計(jì)和施工用；施工測(cè)量，根據(jù)施工要求，為不同的施工階段提供各種測(cè)量定位標(biāo)志；測(cè)繪竣工圖，供日后管理和維修用。

1.4 施工放樣。施工放樣是把圖紙上己設(shè)計(jì)好的建筑物等按設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定出來(lái)，作為施工的依據(jù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理包括控制測(cè)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)的整理，計(jì)算，平差等；碎部測(cè)繪的原始數(shù)據(jù)的整理，計(jì)算，修改等；屬性數(shù)據(jù)采集后的整理等。

2.數(shù)字化繪圖

2.1數(shù)字化繪圖的特點(diǎn)

大比例尺地形圖和工程圖的測(cè)繪是傳統(tǒng)工程測(cè)量的重要內(nèi)容，數(shù)字化繪圖克服了手工繪圖存在的許多弊端，如工作量大，作業(yè)艱苦，作業(yè)程序復(fù)雜，煩瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長(zhǎng)，產(chǎn)品單一等缺點(diǎn)，符合現(xiàn)代飛速發(fā)展的工程需要。目前，數(shù)字化成圖技術(shù)主要有內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內(nèi)外業(yè)一體化是一種外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法，主要設(shè)備是全站儀、電子手簿等，其特點(diǎn)是精度高、內(nèi)外業(yè)分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。

具有以下的特點(diǎn)：

（1）一測(cè)多用：如在一些綜合性較強(qiáng)的工程中需要對(duì)同一地形圖繪制不同比例尺的地形圖，過(guò)去的平板測(cè)圖方法則需要重復(fù)工作，而數(shù)字化測(cè)圖則可以同時(shí)根據(jù)完成的地形圖繪制不同比例尺的多個(gè)地形圖，因?yàn)橥”壤甙舜蟊壤叩匦螆D測(cè)圖范圍。僅需先測(cè)大比例尺圖范圍，再補(bǔ)充小比例尺測(cè)圖范圍即可滿足各不同專業(yè)人員對(duì)不同比例尺的地形圖的需要。

（2）精度高：數(shù)字化成圖系統(tǒng)在外業(yè)采集數(shù)據(jù)時(shí)，利用全站儀現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采集地形地物點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并自動(dòng)存儲(chǔ)，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時(shí)，完全保持了外業(yè)測(cè)量的精度，消除了人為的錯(cuò)誤及誤差來(lái)源，而且外業(yè)工作省略了讀數(shù)、計(jì)算、展點(diǎn)繪圖等外業(yè)工序，減少了作業(yè)人員，外業(yè)工效大大提高，時(shí)間縮短，直接生產(chǎn)成本大幅度下降。

（3）勞動(dòng)強(qiáng)度：小數(shù)字化成圖的過(guò)程，減輕了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使生產(chǎn)周期大大縮短，能及時(shí)滿足用戶的要求。

（4）便于保存管理及更新方便：數(shù)字化產(chǎn)品既可以存儲(chǔ)在軟盤(pán)上，也可以通過(guò)繪圖儀繪在所需的圖紙上，線條、線劃粗細(xì)均勻，注記、字體工整，圖面整齊、美觀。且便于修改，能更好地保證圖形的現(xiàn)勢(shì)性和不變形性，避免重復(fù)測(cè)繪造成的浪費(fèi)，增加地形圖的實(shí)用性和用戶的廣泛性。

2.2外業(yè)數(shù)據(jù)的采集

在采集數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)采集人員要準(zhǔn)確應(yīng)用地物代碼，以免在內(nèi)業(yè)成圖時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤；在觀測(cè)開(kāi)始時(shí)，相關(guān)工作人員需嚴(yán)格按照要求應(yīng)對(duì)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行檢查，跑尺人員應(yīng)嚴(yán)格按照自動(dòng)成圖的要求作業(yè)，確保能完整地描述地形地貌的特征點(diǎn)，必須通過(guò)繪制草圖來(lái)表明各個(gè)地物碎部點(diǎn)的屬性及相互關(guān)系，測(cè)量坎子時(shí)，要量取坎子比高，坎下也要進(jìn)行地形點(diǎn)采集。當(dāng)一個(gè)測(cè)區(qū)完成后，如果有必要可把數(shù)據(jù)備份。

2.3繪制內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

無(wú)論是工程進(jìn)程各階段的測(cè)量工作，還是不同工程的測(cè)量工作，都需要根據(jù)誤差分析和測(cè)量平差理論選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)量手段，并對(duì)測(cè)量成果進(jìn)行處理和分析。

3.測(cè)繪工程的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 現(xiàn)代測(cè)繪工程的特點(diǎn)?，F(xiàn)代測(cè)繪工程的主要特點(diǎn)概括起來(lái)就是“六化”和“十六字”。“六化”即測(cè)量?jī)?nèi)外業(yè)作業(yè)的一體化、數(shù)據(jù)獲取及處理的自動(dòng)化、測(cè)量過(guò)程控制和系統(tǒng)行為的智能化、測(cè)量成果和產(chǎn)品的數(shù)字化、測(cè)量信息管理的可視化、信息共享和傳播的網(wǎng)絡(luò)化?！笆帧笔蔷_、快速、可靠、實(shí)時(shí)（動(dòng)態(tài)）、遙測(cè)（遙控、遙傳）、集成、簡(jiǎn)便、安全。組織測(cè)繪工作應(yīng)遵循的原則是“從整體到局部”、“先控制后碎部”，這樣可以減少誤差的累積，保證測(cè)圖的精度，可以分幅或分區(qū)測(cè)繪，加快測(cè)圖進(jìn)度。

3.2 現(xiàn)代測(cè)繪工程的發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)代測(cè)繪工程的發(fā)展趨勢(shì)：

1）以測(cè)量機(jī)器人為代表的智能和自動(dòng)化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用；2）基于知識(shí)和數(shù)據(jù)挖掘的工程信息系統(tǒng)；3）從土木工程測(cè)量和三維工業(yè)測(cè)量到人體醫(yī)學(xué)測(cè)量；4）多傳感器的集成和混合系統(tǒng)；5）GPS、GIS、RS，TPS和激光掃描系統(tǒng)等多S技術(shù)集成與融合；6）大面積空間數(shù)據(jù)的快速采集和處理；7）精密數(shù)據(jù)處理和海量數(shù)據(jù)處理方面的數(shù)學(xué)物理建模；8）信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化和可視化。

傳統(tǒng)工程測(cè)量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域主要包括水利、交通、建筑等行業(yè)，隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、測(cè)量?jī)x器的智能化，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，而全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、攝影測(cè)量與遙感（RS）以及數(shù)字化測(cè)繪和地面測(cè)量先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理的逐漸自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化和數(shù)字化，工程測(cè)量的服務(wù)領(lǐng)域也應(yīng)進(jìn)一步延伸，以滿足不斷提高的社會(huì)需要。

4.工程測(cè)量中的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)

數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量是基于數(shù)字影像與攝影測(cè)量的基本原理，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識(shí)別等多學(xué)科的理論與方法。就攝影測(cè)量本身而言，從測(cè)繪的角度上來(lái)看數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量還是利用影像來(lái)進(jìn)行測(cè)繪的科學(xué)與技術(shù)；而從信息科學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)科學(xué)的角度來(lái)看，它是利用影像來(lái)重建三維表面模型的科學(xué)與技術(shù)，也就是在“室內(nèi)”重建地形的三維表面模型，然后在模型上進(jìn)行測(cè)繪，從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，它與原來(lái)的攝影測(cè)量沒(méi)有區(qū)別。因而，在數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量系統(tǒng)中，整個(gè)的生產(chǎn)流程與作業(yè)方式，和傳統(tǒng)的攝影測(cè)量差別似乎不大，但是它給傳統(tǒng)的攝影測(cè)量帶來(lái)了重大的變革。

目前通過(guò)在空中利用數(shù)字?jǐn)z影機(jī)所獲得的數(shù)字影像，內(nèi)業(yè)使用專門(mén)的航測(cè)軟件處理，進(jìn)行的航空攝影測(cè)量是大面積、大比例尺地形測(cè)圖、地籍測(cè)量的重要手段與方法，在計(jì)算機(jī)上對(duì)數(shù)字影像進(jìn)行像對(duì)匹配，建立地面的數(shù)字模型，再通過(guò)專用的軟件來(lái)獲得數(shù)字地圖。該方法的特點(diǎn)是可將大量的外業(yè)測(cè)量工作移到室內(nèi)完成，它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低，不受氣候及季節(jié)的限制等優(yōu)點(diǎn)。特別適合于城市密集地區(qū)的大面積成圖。但是該方法的初期投入較大，如果一個(gè)測(cè)區(qū)較小，它的成本就顯得較高。但可以說(shuō)是今后數(shù)字測(cè)圖的一個(gè)重要發(fā)展方向，未來(lái)社會(huì)要求的是可以提供數(shù)字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產(chǎn)品。并且隨著全數(shù)字?jǐn)z影工作站的出現(xiàn)，加上GPS 技術(shù)在攝影測(cè)量中的應(yīng)用，使得攝影測(cè)量向自動(dòng)化、數(shù)字化方向邁進(jìn)。

5.結(jié)語(yǔ)

隨著數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的提高，GIS技術(shù)的不斷成熟、GPS技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代工程測(cè)量必將朝著測(cè)量數(shù)字工程化的方向發(fā)展。大力開(kāi)展數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用與研究將是測(cè)繪單位提升自身競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力和創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的首要任務(wù)。