三維測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用研究

廖強

摘 要：針對工程測量的技術(shù)含量不斷提高和加強，同時應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷增加，例如在道路橋梁施工放樣、地籍圖測繪、三維建模和地形圖測量等工作的實際進展過程中，能夠應(yīng)用高新的工程測量技術(shù)去完成工作，其中三維測繪技術(shù)作為當(dāng)前先進的測量技術(shù)，具有精準(zhǔn)度高、數(shù)據(jù)全面等優(yōu)點。三維測繪技術(shù)可以從理論和實踐上都促進工程測量的發(fā)展，本文介紹三維測繪在工程測量上的應(yīng)用，通過案例來分析三維測繪在工程測量上應(yīng)用的利弊。

關(guān)鍵詞：三維測繪；掃描全站儀；工程測量

工程測量學(xué)是測量學(xué)的一個分支，主要應(yīng)用于國民經(jīng)濟建設(shè)這一領(lǐng)域，工程測量作為一門應(yīng)用學(xué)科，在一定程度上工程測量促進了國民經(jīng)濟的發(fā)展，同時工程測量也經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從手工操作到測量的自動化、從一般測量到精密測量的發(fā)展過程。工程測量技術(shù)經(jīng)過長時間的不斷積累和改進，已經(jīng)得到質(zhì)的飛躍和提高，因此工程測量的技術(shù)含量不斷提高和加強，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴大，例如在道路橋梁施工放樣、地籍圖測繪、三維建模和地形圖測量等工作的實際進展過程中，能夠應(yīng)用高新的工程測量技術(shù)去完成工作。為促進我國社會經(jīng)濟的進一步發(fā)展，將新型數(shù)字化工程測量技術(shù)應(yīng)用在實際測繪工程測量工作中，就需要結(jié)合三維測繪技術(shù)對工程測量進行完善和提高，用以提升工程測量的質(zhì)量，[1]本文研究工程測量結(jié)合三維測繪技術(shù)的應(yīng)用，并分析工程測量結(jié)合三維測繪技術(shù)的利弊。

1 三維測繪技術(shù)

1.1 三維測繪技術(shù)的概念

三維測繪技術(shù)主要從“2+1”維技術(shù)發(fā)展而來，其利用傳統(tǒng)的“2+1”維理論，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建更加完善的三維測量體系，使測量更加精準(zhǔn)、全面和形象。在三維測繪過程中需要應(yīng)用衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)（GPS）、三維激光掃描儀以及全站儀等穩(wěn)定性高的儀器。隨著數(shù)字攝影測量技術(shù)的全面普及，工程測量中逐漸應(yīng)用攝影測量技術(shù)，其能夠提供更加精確、科學(xué)、合理的測量數(shù)據(jù)，而且打破地形的限制，提高工程項目建設(shè)質(zhì)量。

1.2 三維測繪技術(shù)的內(nèi)容

三維測繪技術(shù)主要包括有三維激光掃描技術(shù)、立體測圖衛(wèi)星技術(shù)和全景真三維影像技術(shù)三種類型。

1.2.1 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)以掃描儀載體可分背包式三維激光掃描儀、車載激光掃描儀、和手持式三維掃描儀等，其能夠在不與物體直接接觸的情況下獲取數(shù)據(jù)信息。背包式三維掃描儀主要應(yīng)用于不動產(chǎn)調(diào)查中，針對使用常規(guī)的RTK、全站儀等設(shè)備容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集不全，調(diào)查效率緩慢的問題，其背包式三維掃描儀可以同時采集室內(nèi)外環(huán)境的點云數(shù)據(jù)，然后再利用內(nèi)業(yè)軟件對其進行不動產(chǎn)權(quán)籍圖的繪制。車載激光掃描儀主要應(yīng)用于公路勘測設(shè)計中，其增加了數(shù)據(jù)采集能力和范圍，提高了現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取的效率。手持式三維掃描儀應(yīng)用于多個方面，采用手持式三維掃描儀可以隨時隨地的進行數(shù)據(jù)采集，方便、靈活，解決傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式受限于儀器的大小，重量的問題等。

1.2.2 立體測圖衛(wèi)星技術(shù)

三維測繪技術(shù)一開始是用來研究人員實現(xiàn)對衛(wèi)星數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但由于其精準(zhǔn)度高、穩(wěn)定性強、數(shù)據(jù)全面、獲取數(shù)據(jù)輕松等優(yōu)點，因此被逐漸發(fā)展并應(yīng)用到其它測量領(lǐng)域，為推動其它行業(yè)測量提供基礎(chǔ)。

1.2.3 全景真三維影像技術(shù)

全景真三維影像技術(shù)是將遙感與攝影相結(jié)合而形成的新測量技術(shù)，其能夠在較大的范圍內(nèi)獲取地物的三維坐標(biāo)，對其獲得的數(shù)據(jù)通過圖表的形式進行傳送，能夠幫助工作人員減少工作量，提升他們的工作效率。

1.3 三維測繪技術(shù)的發(fā)展

三維測繪技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在三個方面，一是展現(xiàn)在衛(wèi)星定位測量系統(tǒng)上，其系統(tǒng)實現(xiàn)了真正意義上的三維測量，經(jīng)過驗證其具有極高的測量精度。二是展現(xiàn)在全站儀上，全站儀能同時對距離和角度進行測量，并實現(xiàn)對相關(guān)數(shù)據(jù)的計算和自動顯示。[2]三是展現(xiàn)在三維激光掃描儀上，它具有高效的掃描速度和高精度的點位信息和密度，因此其在工程測量上應(yīng)用很廣泛。

2 三維測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

如今，在工程測量中應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)就是三維測繪技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)作為三維測繪技術(shù)中應(yīng)用廣泛的技術(shù)，以徠卡Nova.MS60掃描式全站儀掃描河道斷面為例。

2.1 河道地形外業(yè)掃描

采用河道兩岸架站掃描，框選需掃描的河道區(qū)域，進行快速點云獲取；遠距離可采用超遠距離格網(wǎng)掃描，設(shè)置掃描區(qū)域與掃描方法相同；不同站數(shù)據(jù)采集完成后，可現(xiàn)場在3D瀏覽器中三維瀏覽，查缺補漏。

2.2 河道地形內(nèi)業(yè)處理

采用Infinity軟件處理外業(yè)掃描的數(shù)據(jù)，可直觀看到兩個設(shè)站點，橋梁和河堤也直觀體現(xiàn)。通過Infinity軟件的點云去噪功能把干擾物“橋梁”刪除，對河道地形生成等高線。并將等高線單獨顯示，導(dǎo)出CAD格式.DWG和.DXF，用于第三方軟件進行地形圖編輯。徠卡Nova MS60掃描式全站儀完全適用于地形測量，尤其是河道斷面測量，外業(yè)利用其優(yōu)勢的掃描功能輕松獲取大量點云，體現(xiàn)河道真實場景，相比以前人工打點省時省力；儀器本身全站儀的功能設(shè)站后掃描，省去人工拼接點云的步驟，實現(xiàn)隨時搬站隨時掃描，且1km的掃描距離可實現(xiàn)快速測量河道模型；內(nèi)業(yè)自動生成等高線，Infinity軟件可一步到位生成等高線，減少內(nèi)業(yè)繁瑣步驟，提高效率。

3 工程測量結(jié)合三維測繪技術(shù)的利弊

在工程測量中，引入三維測繪技術(shù)具有以下優(yōu)勢。隨著現(xiàn)代建筑項目施工難度的不斷增加，三維測繪技術(shù)因具有良好的實用性，能夠?qū)⒁恍?fù)雜的項目設(shè)計圖進行簡化，使模型效果更加清晰明顯，還可以對設(shè)計的范圍進行一個適當(dāng)?shù)亩ㄎ?，避免施工單位偏離原來的設(shè)計方案，給技術(shù)人員提供了工程具體的規(guī)劃路線，推進了我國工程建設(shè)的發(fā)展。但是工程測量在結(jié)合三維測繪后也會帶來一些弊端，因為三維測繪技術(shù)在儀器等方面發(fā)展比較成熟，但其出現(xiàn)的時間較晚，導(dǎo)致還沒有形成比較完善的理論依據(jù)，并且三維技術(shù)在制度規(guī)范方面還存在有待改善的問題，還需要相關(guān)部門去完善和管理。

4 結(jié)語

在現(xiàn)代化社會建設(shè)過程中，工程建設(shè)是至關(guān)重要的部分，三維測繪技術(shù)可以提高建設(shè)質(zhì)量的重要技術(shù)手段，對工程測量的作用是巨大的，為了促進我國的現(xiàn)代化工程建設(shè)質(zhì)量的提升，提高工作單位的市場競爭力，就要不斷專研和更新三維測繪技術(shù)，明確三維測繪技術(shù)在工程測量中的自我定位和發(fā)展方向。

參考文獻：

[1]徐則中，莊燕濱.三維建模系統(tǒng)的綜述[J].測繪通報，2008（2）：1619.

[2]李星.淺析三維測繪技術(shù)與工程測量的發(fā)展[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2017（9）：153155.

[3]蔣霖.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在《工程測量》教學(xué)中的應(yīng)用[J].大眾科技，2012，14（12）：117118.