淺談工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

施文亮 湯華凱

摘 要：在信息科技不斷發(fā)展的背景下，各個(gè)行業(yè)也加強(qiáng)了對(duì)現(xiàn)代科技的運(yùn)用。在公衡測(cè)量中，應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)能夠提高測(cè)量的準(zhǔn)確度，為工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工等提供數(shù)據(jù)支持，提升項(xiàng)目建設(shè)的質(zhì)量和可行性。為此，就工程測(cè)量和現(xiàn)代三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行探討。希望論文的提出能夠?yàn)橄嚓P(guān)的學(xué)者和工作人員發(fā)揮一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；三位測(cè)繪技術(shù)；發(fā)展

引言

工程測(cè)量技術(shù)作為施工建筑的最關(guān)鍵的標(biāo)準(zhǔn)，在這個(gè)技術(shù)時(shí)代，不僅在工程建造方面起著引領(lǐng)作用，同時(shí)還被廣泛使用在資源探測(cè)等其他領(lǐng)域，本文即對(duì)三維測(cè)量和工程測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析。

一、工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)概述

1.1工程測(cè)量概述

工程測(cè)量指的是工程建設(shè)在設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工以及經(jīng)營(yíng)管理等階段進(jìn)行的測(cè)量工作。在工程的設(shè)計(jì)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(yíng)管理階段，要進(jìn)行建筑物的變形觀測(cè)，對(duì)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(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)理論和施工方法的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。工程測(cè)量的工作內(nèi)容比較廣泛，主要包括城市測(cè)量、鐵路和道路測(cè)量、輸電線路和工業(yè)建設(shè)設(shè)計(jì)測(cè)量等。

1.2三維測(cè)繪技術(shù)概述

三維測(cè)繪技術(shù)就是通過測(cè)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(duì)目標(biāo)進(jìn)行三維重建并盡可能真實(shí)地在計(jì)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(cè)繪大多屬于2+1維理論建立起的三維測(cè)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。

二、三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

2.1城市規(guī)劃方面

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化水平不斷提高，對(duì)城市發(fā)展有了全新的定位和規(guī)劃。尤其是舊城改造規(guī)劃方面，工程測(cè)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(cè)量，應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)三維測(cè)繪，為城市發(fā)展建設(shè)提供可靠依據(jù)。

2.2工程設(shè)計(jì)方面

三維設(shè)計(jì)是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)相比，三維設(shè)計(jì)使目標(biāo)更加立體化、更形象化。在現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)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(jì)，并進(jìn)行三維測(cè)繪的跟進(jìn)。

2.3工程施工方面

在工程施工方面，對(duì)工程的施工技術(shù)要求越來越高，工程量和工程的復(fù)雜性隨之增高。傳統(tǒng)的施工方法已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代工程的需要，現(xiàn)代工程，如鳥巢、水立方等大型建筑物的施工，通常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(shí)現(xiàn)三維測(cè)量，為施工的各個(gè)環(huán)節(jié)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

三、三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀主要表現(xiàn)為以下三個(gè)方面：全站儀、三維激光掃描儀與測(cè)量系統(tǒng)。第一，全站儀。作為一種比較標(biāo)準(zhǔn)的具有許多記錄儲(chǔ)存方式的多功能三維測(cè)量?jī)x器，它可以同時(shí)測(cè)量角度與距離并且對(duì)直角與平角進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，切記測(cè)量地面的水平程度會(huì)導(dǎo)致測(cè)量精度而受到較大程度的影響。第二，三維激光掃描儀。與全站儀一樣，測(cè)量精度會(huì)因?yàn)闇y(cè)量地面水準(zhǔn)面的變化而出現(xiàn)變化，但是它又區(qū)別于全站儀，在操作過程中，它不用依靠著測(cè)量地面的水平面便可以進(jìn)行正常工作。除了這點(diǎn)之外，三維激光掃描儀因?yàn)槠涓呔珳?zhǔn)密度、點(diǎn)位精度和掃描速度極快而被廣泛稱贊。第三，衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)。相同的是該系統(tǒng)在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，也和以上兩種儀器一樣，都會(huì)因?yàn)榈孛娴乃矫娴牟煌瑢?dǎo)致準(zhǔn)確精度不同。但是三維測(cè)量技術(shù)中的核心關(guān)鍵部分就是這個(gè)衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)，沒有該系統(tǒng)的支撐，衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)并不能稱得上一個(gè)完美的測(cè)量系統(tǒng)，倘若在測(cè)量過程中以地心直角坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)作為輔助，可以大大提高測(cè)量精度。

四、工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

4.1工程測(cè)量的發(fā)展

（1）大型和精密工程測(cè)量與工業(yè)測(cè)量得到迅速發(fā)展隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，工業(yè)發(fā)展趨于自動(dòng)化、集成化和智能化，對(duì)工程測(cè)量技術(shù)提出了進(jìn)一步的要求。為了保證工業(yè)的順利發(fā)展，使先進(jìn)的理論得到進(jìn)一步實(shí)施，并確保生產(chǎn)中的安全和質(zhì)量，需要采用特殊方法保障測(cè)量精度，在這種情況下，特種精密工程測(cè)量和工業(yè)測(cè)量應(yīng)運(yùn)而生。在工業(yè)和其他領(lǐng)域的強(qiáng)烈要求和推動(dòng)下，精密工程測(cè)量和工業(yè)必將得到飛速的發(fā)展。

（2）激光測(cè)量技術(shù)。激光測(cè)量技術(shù)是工程測(cè)量領(lǐng)域的一項(xiàng)十分先進(jìn)的測(cè)量手段，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，激光測(cè)量技術(shù)也得到了很大程度的突破，已經(jīng)由原來的靜態(tài)測(cè)量轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量，并且在三維立體領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。相較于其他測(cè)量技術(shù)，三維激光測(cè)量技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地捕獲目標(biāo)的三維坐標(biāo)，并建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，如此高效的測(cè)量手段成為業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的焦點(diǎn)。另外，三維激光測(cè)量技術(shù)還可以體現(xiàn)信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，如數(shù)字化、智能化等，使三維激光測(cè)量技術(shù)的研究和發(fā)展得到了更大程度的關(guān)注。

（3）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(cè)量技術(shù)中得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也是工程測(cè)量技術(shù)未來發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。傳統(tǒng)的測(cè)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(duì)地面進(jìn)行控制，在不受遮擋的情況下，能快速進(jìn)行測(cè)量，并且對(duì)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(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的缺點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

首先，21世紀(jì)初是實(shí)現(xiàn)地圖生產(chǎn)為主向地理信息服務(wù)為主的轉(zhuǎn)變階段，即向信息化測(cè)繪發(fā)展的階段。信息化測(cè)繪是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，充分利用空間技術(shù)和信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速靈活地為社會(huì)經(jīng)濟(jì)提供地理信息綜合服務(wù)的一種現(xiàn)代化測(cè)繪模式，是繼傳統(tǒng)測(cè)繪和數(shù)字化測(cè)繪后，測(cè)繪技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新階段。它具有數(shù)據(jù)獲取實(shí)時(shí)化、數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化、信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)化、信息應(yīng)用社會(huì)化等特征。在這樣的形勢(shì)下，三維測(cè)繪技術(shù)正向著高科技和數(shù)字化方向發(fā)展，其中“3S”技術(shù)是現(xiàn)代三維測(cè)繪技術(shù)的代表。“3S”是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）的合稱。

其次，大地測(cè)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(cè)量發(fā)展到動(dòng)態(tài)大地測(cè)量，作用范圍從地球局部區(qū)域擴(kuò)展到全球，研究對(duì)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(dòng)力學(xué)機(jī)制，使傳統(tǒng)的大地測(cè)量理論和技術(shù)產(chǎn)生了重大變革。應(yīng)用大地測(cè)量技術(shù)對(duì)地殼運(yùn)動(dòng)和海平面變化進(jìn)行精確監(jiān)測(cè)和研究，及時(shí)對(duì)因環(huán)境變化而產(chǎn)生的自然災(zāi)害做出精確預(yù)報(bào)將受到普遍的重視。

最后，地理信息系統(tǒng)在某些專業(yè)已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)入了市場(chǎng)推廣階段，即GIS系統(tǒng)已經(jīng)面向市場(chǎng)，被廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)技術(shù)和通迅技術(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(chǔ)、數(shù)據(jù)庫建立、查詢檢索、統(tǒng)計(jì)分析和自動(dòng)制圖等基本功能的基礎(chǔ)上，GIS逐步進(jìn)入開發(fā)分析、評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)、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(chǔ)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。

五、結(jié)束語

綜上所述，工程測(cè)量技術(shù)的作用是不可忽視的，而在其基礎(chǔ)過程上又所形成了一種新的技術(shù)，即三維測(cè)繪技術(shù)。我們應(yīng)用三維測(cè)繪技術(shù)可以大大提高測(cè)量工作效率，并且在很多行業(yè)都能發(fā)揮其作用。盡管如此，我們?nèi)匀恍枰诠こ虦y(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)方面繼續(xù)努力，讓其緊跟當(dāng)前時(shí)代的潮流。

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