淺談三維測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用

穆斌 桑峰勇 余波

摘要：三維測繪技術(shù)是當(dāng)前工程測繪中較受歡迎的一項技術(shù)，本文主要分析了三維測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用，并闡述了三維測繪和工程測繪未來的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：三維測繪極速；工程測繪；工程測量

中圖分類號：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

工程測繪的水平直接影響著工程建設(shè)，工程數(shù)量的增多也對工程測繪提出了更高的要求，而三維測繪技術(shù)的發(fā)展在很大程度上提升了工程測量的水平。

1三維測繪技術(shù)和工程測量

1.1三維測繪技術(shù)

三維測繪技術(shù)就是通過測量目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)，確定三維目標(biāo)的空間位置、幾何形狀和空間姿態(tài)，對目標(biāo)進(jìn)行三維重建并盡可能真實地在計算機(jī)上再現(xiàn)目標(biāo)的技術(shù)。從目前的情況來看，我國的三維測繪大多屬于2+1維理論建立起的三維測繪體系，即利用二維確定目標(biāo)的平面位置，一維確定目標(biāo)的高度。

1.2工程測量

工程測量指的是工程建設(shè)在設(shè)計規(guī)劃、施工以及經(jīng)營管理等階段進(jìn)行的測量工作。在工程的設(shè)計規(guī)劃階段，要求提供完整可靠的地形材料；在工程的施工階段，要按照規(guī)定的精度進(jìn)行定線放樣工作；在經(jīng)營管理階段，要進(jìn)行建筑物的變形觀測，對建筑物的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)的判斷，在保證工程質(zhì)量和安全使用的同時，對設(shè)計理論和施工方法的正確性進(jìn)行驗證。工程測量的工作內(nèi)容比較廣泛，主要包括城市測量、鐵路和道路測量、輸電線路和工業(yè)建設(shè)設(shè)計測量等。

2三維測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

2.1工程設(shè)計

在當(dāng)前的工程設(shè)計中已經(jīng)逐漸開始應(yīng)用三維設(shè)計了，三維CAD的軟件已經(jīng)普及。三維設(shè)計是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計平臺的基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)的二維設(shè)計相比，三維設(shè)計使目標(biāo)更加立體化、更形象化。在現(xiàn)代工程設(shè)計中，三維CAD軟件已逐漸普及，其可以在現(xiàn)狀圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程設(shè)計，并進(jìn)行三維測繪的跟進(jìn)。

2.2工程施工

傳統(tǒng)的施工技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工程的需求了，現(xiàn)在很多復(fù)雜工程采取立體式吊裝式施工，傳統(tǒng)的逐層施工已經(jīng)無法滿足。因此，工程施工方面也需要實現(xiàn)三維測量，為施工的各個環(huán)節(jié)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.3城市規(guī)劃

隨著城市化水平不斷提高，工程測量的地位和作用越來越突出，關(guān)系著城市的現(xiàn)代化建設(shè)。因而，為城市規(guī)劃和工程規(guī)劃服務(wù)的工程測量，應(yīng)逐步實現(xiàn)三維測繪，為城市發(fā)展建設(shè)提供可靠依據(jù)【1】。

3三維技術(shù)和工程測量的發(fā)展

3.1工程測量的發(fā)展

隨著工業(yè)發(fā)展趨于自動化、集成化和智能化，對工程測量技術(shù)提出了進(jìn)一步的要求，需要采用特殊方法保障測量精度，在這種情況下，特種精密工程測量和工業(yè)測量應(yīng)運而生，精密工程測量和工業(yè)必將得到飛速的發(fā)展。

3.2 3S三維測繪技術(shù)

隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、對地觀測技術(shù)等的快速發(fā)展，測繪科技獲得了革命性的發(fā)展，實現(xiàn)了由傳統(tǒng)模擬測繪到數(shù)字化測繪的深刻轉(zhuǎn)變，進(jìn)入以“3S”技術(shù)（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)GNSS、遙感技術(shù)RS、和地理信息系統(tǒng)GIS）為核心的高科技測繪時代。

大地測量采用快速高精度空間定位技術(shù)，特別是GPS技術(shù)出現(xiàn)以來，逐步從靜態(tài)大地測量發(fā)展到動態(tài)大地測量，作用范圍從地球局部區(qū)域擴(kuò)展到全球，研究對象從地球表面幾何形態(tài)深入到研究地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)及其動力學(xué)機(jī)制，使傳統(tǒng)的大地測量理論和技術(shù)產(chǎn)生了重大變革。應(yīng)用大地測量技術(shù)對地殼運動和海平面變化進(jìn)行精確監(jiān)測和研究，及時對因環(huán)境變化而產(chǎn)生的自然災(zāi)害做出精確預(yù)報將受到普遍的重視。

地理信息系統(tǒng)在某些專業(yè)已經(jīng)從實驗階段進(jìn)入了市場推廣階段，即GIS系統(tǒng)已經(jīng)面向市場，被廣泛應(yīng)用。計算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的迅速發(fā)展，使GIS向多樣化和分布式處理邁進(jìn)。在側(cè)重信息存儲、數(shù)據(jù)庫建立、查詢檢索、統(tǒng)計分析和自動制圖等基本功能的基礎(chǔ)上，GIS逐步進(jìn)入開發(fā)分析、評價、預(yù)測、決策支持模型以及增加智能化功能的發(fā)展階段。光盤存儲技術(shù)、可視化技術(shù)、多媒體技術(shù)在GIS中的應(yīng)用也日益引人注目【2】。

3.3三維激光測量技術(shù)

三維激光測量技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為空間三維信息的獲取提供了全新的技術(shù)手段，為信息數(shù)字化發(fā)展提供了必要的生存條件。20世紀(jì)90年代，隨著三維激光掃描測量裝置在精度、速度、易操作性、輕便、抗干擾能力等性能方面的提升及價格的逐步下降，它在測繪領(lǐng)域成為研究的熱點，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，逐步成為快速獲取空間實體三維模型的主要方式之一。

三維激光掃描測量技術(shù)克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的局限性，采用非接觸主動測量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ我馕矬w進(jìn)行掃描，且沒有白天和黑夜的限制，快速將現(xiàn)實世界的信息轉(zhuǎn)換成可以處理的數(shù)據(jù)。

它具有掃描速度快、實時性強(qiáng)、精度高、主動性強(qiáng)、全數(shù)字特征等特點，可以極大地降低成本，節(jié)約時間，而且使用方便，其輸出格式可直接與CAD、三維動畫等工具軟件接口。目前，生產(chǎn)三維激光掃描儀的公司有很多，它們各自的產(chǎn)品在測距精度、測距范圍、數(shù)據(jù)采樣率、最小點間距、模型化點定位精度、激光點大小、掃描視場、激光等級、激光波長等指標(biāo)會有所不同，可根據(jù)不同的情況如成本、模型的精度要求等因素進(jìn)行綜合考慮之后，選用不同的三維激光掃描儀產(chǎn)品。

激光雷達(dá)（Light Detection and Ranging，簡稱LIDAR）是利用激光測距原理確定目標(biāo)空間位置的新型測量儀器，通過激光器對物體表面的密集掃描，可獲得物體的三維表面模型。三維激光掃描測繪技術(shù)的測量內(nèi)容是高精度測量目標(biāo)的整體三維結(jié)構(gòu)及空間三維特性，并為所有基于三維模型的技術(shù)應(yīng)用而服務(wù)；傳統(tǒng)三維測量技術(shù)的測量內(nèi)容是高精度測量目標(biāo)的某一個或多個離散定位點的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)及該點三維特性。

3.4衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)

衛(wèi)星定位和全站儀集成技術(shù)在3D測量技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，同時也是工程測量技術(shù)未來發(fā)展的一個重點。傳統(tǒng)的測量技術(shù)由于各方面的限制，不能保證精確度，并且在一些地區(qū)，如地表崎嶇不平的地區(qū)，很難發(fā)揮其應(yīng)有的作用。而微型導(dǎo)航定位技術(shù)不需要對地面進(jìn)行控制，在不受遮擋的情況下，能快速進(jìn)行測量，并且對溫度、氣候等因素表現(xiàn)出了良好的抗干擾性。因此，衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)GPS彌補了傳統(tǒng)測繪技術(shù)的缺點，得到了廣泛的應(yīng)用。

4結(jié)語

綜上所述，將三維測量技術(shù)應(yīng)用到工程測量工作中，可以很好地完成各種工程測量工作，為后續(xù)的工程建設(shè)提供重要的數(shù)字參考，以達(dá)到促進(jìn)我國工程建設(shè)發(fā)展的最終目的。

參考文獻(xiàn)

[1]汪海濤，蔣明富.工程測量與三維測繪技術(shù)發(fā)展探析[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016（7x）：80-84.

[2]羅天宇.三維測繪技術(shù)與工程測量技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].電子世界，2018（17）：97，99.

（作者單位：貴州蘭誠碩測繪有限責(zé)任公司）