現(xiàn)代測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用研究

徐楚

（湖北煤炭地質(zhì)物探測量隊(duì)，武漢430200）

1 引言

近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代測繪技術(shù)出現(xiàn)了很大的進(jìn)步，尤其是各種新算法、人工智能技術(shù)在測繪技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，逐漸提高了測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、實(shí)時性和快速性。

2 測繪技術(shù)的發(fā)展歷史

最早的測繪技術(shù)起源于觀測天文現(xiàn)象，根據(jù)天文現(xiàn)象的變化來表征地球地面上的空間位置信息，用這種方法記錄的位置信息簡單、粗糙，并沒有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、衛(wèi)星通訊等技術(shù)和理論的發(fā)展及其在測繪技術(shù)中的廣泛應(yīng)用，各種新型測繪理念帶動了各種新型測繪技術(shù)的出現(xiàn)，測繪結(jié)果對建設(shè)工程項(xiàng)目的支持力度越來越大，進(jìn)一步地保證了工程建設(shè)的質(zhì)量，降低了工程建設(shè)的成本。

3 現(xiàn)代測繪技術(shù)概況

現(xiàn)代測繪技術(shù)主要建立在遙感技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)和地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，對工程項(xiàng)目的建設(shè)和實(shí)施提供基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)支撐和規(guī)劃保障作用。

工程測量最主要的目的是通過測繪技術(shù)把設(shè)計(jì)圖紙上標(biāo)注的建筑物的各項(xiàng)尺寸、結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和位置坐標(biāo)放置到實(shí)際地形中，確保工程師和建筑工人能夠準(zhǔn)確地按圖施工。建筑物落成后，可以應(yīng)用測量技術(shù)比對實(shí)際建設(shè)效果與設(shè)計(jì)圖紙的差異，發(fā)現(xiàn)不合適的問題，并進(jìn)行修補(bǔ)。在公路、鐵路、隧道或架設(shè)橋梁等項(xiàng)目中，需要利用測繪技術(shù)進(jìn)行施工深度、廣度的測量和計(jì)算，按照測繪數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的施工，確保各道工序有序銜接、確?；A(chǔ)性工程發(fā)揮應(yīng)有的作用，最終依靠測繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確規(guī)劃和精確施工。

4 現(xiàn)代測繪技術(shù)涉及的技術(shù)手段

4.1 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)是利用發(fā)射裝置對物體發(fā)射電磁波，然后接收物體反射回來的電磁波，利用多普勒效應(yīng)計(jì)算物體的位置信息，完成距離的探測[1]。通常遙感技術(shù)要結(jié)合衛(wèi)星定位技術(shù)進(jìn)行綜合應(yīng)用。

4.2 全球衛(wèi)星定位技術(shù)

全球衛(wèi)星定位技術(shù)即GPS 技術(shù)，是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行時間和距離的測量，從而實(shí)現(xiàn)定位和地形圖的繪制目的[2]。全球衛(wèi)星定位技術(shù)具有全天候工作、高精度定位、多角度測繪的特點(diǎn)，目前很多工程測量工具都需要利用這種技術(shù)實(shí)現(xiàn)定位和校時。

4.3 地理信息系統(tǒng)

地理信息系統(tǒng)主要是利用各種數(shù)據(jù)庫存儲各種地理位置和地形圖信息，需要時可以方便、快速地調(diào)取。在進(jìn)行設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)和工程測量時，地理信息系統(tǒng)的作用非常重要。

5 現(xiàn)代測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

5.1 在高程控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用

進(jìn)行高程控制網(wǎng)測量時，需要利用水準(zhǔn)儀觀測各高程控制點(diǎn)之間的高度差，利用電測波測距儀測量邊長，利用經(jīng)緯儀測量角度，然后根據(jù)這些測量數(shù)據(jù)進(jìn)行位置和方位的計(jì)算。具體過程如下：

1）建立高程控制網(wǎng)。選定高程控制點(diǎn)，利用微傾水準(zhǔn)儀和自動安平水準(zhǔn)儀觀測水準(zhǔn)路線，記錄各高程控制點(diǎn)的位置和水準(zhǔn)路線的準(zhǔn)直度和長度。

2）測站計(jì)算。計(jì)算視距時，可以利用以下公式：

式中，x后和y前分別為后視距和前視距；x上和x下分別為后尺上絲讀數(shù)和后尺下絲讀數(shù)；y上和y下分別為前尺上絲讀數(shù)和前尺下絲讀數(shù)。

3）高差計(jì)算。高差的測量需要在改變儀器高前進(jìn)行一次、在改變儀器高后進(jìn)行一次，最后取2 次計(jì)算的平均值作為最終結(jié)果，公式為：

式中，h 為最終計(jì)算出來的高差；h前為改變儀器高前計(jì)算出的高差；h后為改變儀器高后計(jì)算出來的高差。改變儀器高前計(jì)算高差和改變儀器高后計(jì)算高差可以依據(jù)式（3）計(jì)算：

式中，x后中和x前中分別為改變儀器高前后尺中絲讀數(shù)和前尺中絲讀數(shù)；y后中和y前中分別為改變儀器高后后尺中絲讀數(shù)和前尺中絲讀數(shù)。將式（3）代入式（2）中，可以計(jì)算出高差。

5.2 在平面控制網(wǎng)測量中的應(yīng)用

平面控制網(wǎng)測量的主要步驟如下：（1）搭建平面控制網(wǎng)。在待測量區(qū)域內(nèi)選擇一系列平面控制點(diǎn)，使各個控制點(diǎn)組合成三角形或矩形，在各平面控制點(diǎn)上建立地面標(biāo)志和測量覘標(biāo)，從而形成平面控制網(wǎng)。（2）測量數(shù)據(jù)。利用經(jīng)緯儀測量各個控制點(diǎn)之間的相對角度，利用電磁波測距儀測量相關(guān)控制點(diǎn)之間的邊長，記錄數(shù)據(jù)。（3）進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)以上測量出的數(shù)據(jù)，利用三角測量法、交匯點(diǎn)測量法或?qū)Ь€測量法的相關(guān)計(jì)算公式開展計(jì)算，得到需要的數(shù)據(jù)。

6 現(xiàn)代測繪技術(shù)在工程測量中的優(yōu)化

6.1 提高測繪結(jié)果的實(shí)時性

現(xiàn)代測繪技術(shù)及所依賴實(shí)施的測繪儀器，基本都是單機(jī)作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)測量和數(shù)據(jù)存儲的功能，但是對數(shù)據(jù)的在線分析能力有待提高，對數(shù)據(jù)做不到實(shí)時處理。因此，需要加強(qiáng)測繪儀器與計(jì)算機(jī)之間的實(shí)時通信的研究，實(shí)現(xiàn)測繪數(shù)據(jù)安全、快速地通過網(wǎng)絡(luò)上傳到計(jì)算機(jī)中，利用計(jì)算機(jī)中預(yù)裝載的數(shù)據(jù)處理軟件快速分析出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對工程測量的指導(dǎo)。這一方面需要研究測繪儀器與計(jì)算機(jī)之間的實(shí)時通信。另一方面，需要研究并開發(fā)計(jì)算機(jī)中的相關(guān)測繪數(shù)據(jù)處理和計(jì)算軟件，并盡可能地提高算法的穩(wěn)定性和計(jì)算速度。

6.2 開發(fā)測繪數(shù)據(jù)的地下和水下獲取方法

要實(shí)現(xiàn)對地下和水下地理位置信息的準(zhǔn)確測繪，一方面，需要研制適用于地下和水下工作環(huán)境的測繪儀器，提前預(yù)制地理坐標(biāo)信息，通過多臺儀器的相互標(biāo)定來獲取測繪數(shù)據(jù)并實(shí)現(xiàn)地形繪圖；另一方面，需要研究新的測繪和計(jì)算方法，在沒有遙測技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等相關(guān)輔助手段的支持下，如何通過新的理論和方法來獲取想要的地理信息數(shù)據(jù)。

7 結(jié)語

當(dāng)前建設(shè)工程項(xiàng)目的大規(guī)模上馬對工程測量提出了新的更高的要求，本文除了探究現(xiàn)代測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用之外，還指出了現(xiàn)代測繪技術(shù)需要隨著時代發(fā)展和科技進(jìn)步需要改進(jìn)的方向，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)的理論研究工作提供幫助。