地質(zhì)工程測(cè)量中如何有效應(yīng)用測(cè)繪新技術(shù)

齊曉迪

（交通運(yùn)輸部北海航海保障中心天津海事測(cè)繪中心，天津 300222）

1 引言

在城市化快速發(fā)展的時(shí)代背景下，加大了城市化建設(shè)工作量，對(duì)地質(zhì)勘測(cè)精度提出了更高要求，傳統(tǒng)的工程測(cè)量技術(shù)已經(jīng)滿足不了城市規(guī)劃需求【1】。為了精確計(jì)算房屋、道路等地形數(shù)據(jù)，需要更加直觀的地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果，并附帶一些影像等信息，作為地質(zhì)工程規(guī)劃參考依據(jù)。互聯(lián)網(wǎng)及科學(xué)技術(shù)的推進(jìn)，打破了傳統(tǒng)地質(zhì)勘測(cè)模式，形成了新的測(cè)繪技術(shù)，如何充分發(fā)揮這些技術(shù)在地質(zhì)過程測(cè)量應(yīng)用中的作用成為當(dāng)前重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。

2 常用的測(cè)繪新技術(shù)

2.1 數(shù)字化移動(dòng)測(cè)繪技術(shù)

信息化時(shí)代的到來，要求地質(zhì)測(cè)繪向數(shù)字化方向發(fā)展，通過創(chuàng)建電子地圖，將測(cè)繪數(shù)據(jù)代入?yún)?shù)中，使得地質(zhì)工程景觀部署情況更加直觀。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，該項(xiàng)技術(shù)測(cè)繪結(jié)果精準(zhǔn)度更高一些，并且耗時(shí)較短【2】。為了加快地質(zhì)勘測(cè)效果，需要依靠移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)，在移動(dòng)過程中采集三維坐標(biāo)信息。

2.2 GPS 與 GIS 測(cè)繪技術(shù)

GPS 技術(shù)在地質(zhì)測(cè)量中應(yīng)用較早，通過發(fā)送衛(wèi)星信號(hào)確定測(cè)量目標(biāo)空間位置。通常情況下，GPS 技術(shù)與GIS 技術(shù)共同應(yīng)用，利用GPS 技術(shù)確定空間位置，借助GIS 技術(shù)對(duì)位置信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從而發(fā)揮位置數(shù)據(jù)信息在地質(zhì)工程建設(shè)中的作用【3】。

2.3 無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)

該項(xiàng)技術(shù)是科學(xué)技術(shù)的新產(chǎn)物，將高清攝像頭安裝在無人機(jī)裝置上，通過遙控采集所需影像信息。目前，無人機(jī)攝影技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)測(cè)量等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。關(guān)于地質(zhì)工程的測(cè)量，與測(cè)繪技術(shù)共同應(yīng)用，將采集到的影像信息繪制成地質(zhì)工程圖，作為工程建設(shè)規(guī)劃參考依據(jù)。

2.4 遙感測(cè)繪技術(shù)

該項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)依據(jù)電磁波理論，通過測(cè)量電磁波信息，對(duì)信息采取處理形成地面景物圖像，以便工程規(guī)劃分析。目前，遙感測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)在地圖測(cè)繪、氣象觀測(cè)中廣泛應(yīng)用。通常情況下，利用此項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)來采集地質(zhì)工程整體景物圖像信息。

3 測(cè)繪新技術(shù)在地質(zhì)工程測(cè)量中的應(yīng)用方案

3.1 基于多種測(cè)繪新技術(shù)的地質(zhì)工程測(cè)量方法

城市化迅速建設(shè)的時(shí)代背景下，產(chǎn)生了多種測(cè)繪新技術(shù)，對(duì)地質(zhì)工程測(cè)量工作的開展幫助較大。由于這些測(cè)繪技術(shù)作用不同，為了提高地質(zhì)工程測(cè)量水平，需要根據(jù)勘察要求，將多種測(cè)繪技術(shù)融為一體，取長(zhǎng)補(bǔ)短，以完善測(cè)量技術(shù)方案。如圖1 所示為技術(shù)應(yīng)用框架圖。

圖1 技術(shù)應(yīng)用框架圖

本研究方案選取遙感測(cè)繪技術(shù)，采集工程整體景象信息，從而明確工程建設(shè)區(qū)域建筑物及其他景觀部署情況。而后利用GPS 定位技術(shù)和GIS 統(tǒng)計(jì)技術(shù)，用于采集工程所在區(qū)域內(nèi)建筑物空間位置信息，并對(duì)這些信息加以統(tǒng)計(jì)分析，在遙感測(cè)繪技術(shù)結(jié)果上進(jìn)行細(xì)化，添加地理位置坐標(biāo)等信息，在計(jì)算機(jī)GIS 軟件操作界面上顯示空間位置數(shù)據(jù)信息。為了獲取更加直觀的建筑景觀影像信息，利用無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)采集此項(xiàng)信息，依據(jù)GIS 軟件顯示數(shù)據(jù)信息，按照一定順序下達(dá)無人機(jī)飛行路線控制命令，從而獲取地質(zhì)測(cè)量圖像信息。由于此項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)得到的信息為圖像信息，為了更加直觀地分析地質(zhì)工程現(xiàn)狀，以便拆遷重建規(guī)劃工作的開展，本文利用數(shù)字化移動(dòng)測(cè)繪技術(shù)加以處理，最終生成數(shù)字化測(cè)繪結(jié)果，用戶可以在軟件操作界面內(nèi)查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。

GPS 技術(shù)、GIS 技術(shù)、遙感測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用方案較為成熟，如何更好地發(fā)揮數(shù)字化移動(dòng)測(cè)繪技術(shù)、無人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)測(cè)繪作用，得到更加直觀的測(cè)繪效果成為當(dāng)前重點(diǎn)解決問題，本文將對(duì)此進(jìn)行深入探究。

3.2 工程移動(dòng)測(cè)量與道路補(bǔ)償

工程移動(dòng)測(cè)量離不開機(jī)動(dòng)車載體的支撐，借助載體的力量達(dá)到測(cè)量定位要求。在機(jī)動(dòng)車上安裝測(cè)繪設(shè)備及數(shù)據(jù)處理設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)測(cè)量。目前，應(yīng)用比較多的測(cè)繪設(shè)備包括高清攝像頭、定位器等裝置，選取INS、CCD 等設(shè)備作為數(shù)據(jù)處理工具，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)信息、圖像信息加以處理，經(jīng)過計(jì)算獲取高精度測(cè)繪信息。實(shí)際作業(yè)期間，移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)配備的CORS 系統(tǒng)和定位器等自動(dòng)解算信息，運(yùn)用其他操控軟件功能，確定三維坐標(biāo)位置信息。另外，利用三維激光掃描儀器，捕獲屬性數(shù)據(jù)，通過分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而確定工程改造基本信息，為工程規(guī)劃實(shí)施提供參考依據(jù)。

3.3 一體化成圖

為了便于觀察，本文提出利用三維設(shè)計(jì)軟件，將各個(gè)測(cè)繪技術(shù)采集到的數(shù)據(jù)、圖像信息集中到一起，對(duì)數(shù)據(jù)圖像信息采取高效處理，經(jīng)過信息類型轉(zhuǎn)化與整理，生成一體化圖像。此生成結(jié)果與其他測(cè)繪產(chǎn)品不同，支持信息共享及二次開發(fā)，在此操作界面，可以選擇數(shù)據(jù)信息處理、面積計(jì)算等操作功能，在提高作業(yè)效率的同時(shí)，又實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)工程測(cè)繪統(tǒng)一管理。

4 某道路改造工程的應(yīng)用研究

4.1 工程概述

工程道路總長(zhǎng)度為20km，道路周邊環(huán)境較為復(fù)雜，建筑密集，周圍覆蓋多類別電力通信設(shè)備，加大了道路改造參數(shù)測(cè)量難度。為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量存在的測(cè)量精度低、測(cè)量受限等不足，本研究選取測(cè)繪新技術(shù)作為測(cè)量工具，通過搭建圖1 所示的測(cè)量框架結(jié)構(gòu)，測(cè)量道路基本參數(shù)數(shù)據(jù)，作為道路改造規(guī)劃參考依據(jù)。

4.2 測(cè)量流程

依據(jù)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用條件，制定測(cè)量流程，主要分為準(zhǔn)備階段、數(shù)據(jù)信息采集階段、數(shù)據(jù)處理階段、數(shù)據(jù)信息成像階段。如圖2 所示為地質(zhì)工程測(cè)量流程。

圖2 地質(zhì)工程測(cè)量流程

1）準(zhǔn)備階段：按照測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用框架圖部署設(shè)備，并檢查設(shè)備是否可以正常運(yùn)行，確定無異常后，進(jìn)入數(shù)據(jù)信息采集階段。

2）數(shù)據(jù)信息采集階段：利用GPS 等地質(zhì)工程信息采集裝置，捕獲某道路工程的道路尺寸、周邊建筑物景象等信息。此階段應(yīng)用較多的設(shè)備包括GPS 定位器、高清攝像機(jī)等。

3）數(shù)據(jù)處理階段：利用數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)采集回來的數(shù)據(jù)加以處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為便于觀察的形式，使其與道路全景影像更加匹配。

4）數(shù)據(jù)信息成像階段：利用測(cè)繪軟件繪制道路全局影像，按照1∶500 比例尺成像，并添加一些關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)，展示窗口布設(shè)在左上角，以便觀察。

4.3 應(yīng)用效果分析

按照以上測(cè)量流程，開啟相關(guān)測(cè)量設(shè)備，得到如圖3 所示的測(cè)量結(jié)果。

圖3 測(cè)量結(jié)果

圖3 中左側(cè)操作界面展現(xiàn)了某段道路及周邊環(huán)境影像，圖像比較清晰，周邊的建筑等景象信息采集全面，與現(xiàn)場(chǎng)景象相同。圖3 中右側(cè)操作界面是將某路段放大的影像，在此操作界面中可以提取關(guān)鍵影像信息，對(duì)道路改造維修規(guī)劃幫助較大。根據(jù)信息獲取需求，在左側(cè)操作欄中選擇相應(yīng)工具設(shè)置參數(shù)即可。

為了檢驗(yàn)新測(cè)繪技術(shù)的采集與處理得到的數(shù)值是否可靠，本研究以常規(guī)軟件計(jì)算數(shù)值作為參照展開對(duì)比分析。如表1 所示為工程建筑量估算精度統(tǒng)計(jì)表。

表1 工程建筑量估算精度統(tǒng)計(jì)表 m2

表1 中，本次測(cè)量選取7 個(gè)建筑作為測(cè)量對(duì)象，常規(guī)軟件與新測(cè)繪技術(shù)方案計(jì)算出的數(shù)據(jù)差值為0.0。由此可以判斷，本文提出的新測(cè)繪技術(shù)在道路工程測(cè)繪中的應(yīng)用滿足可靠性要求，可以將測(cè)量的結(jié)果作為道路改造規(guī)劃方案設(shè)計(jì)參考依據(jù)。

5 結(jié)語

本文圍繞地質(zhì)工程測(cè)量問題展開研究，針對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量工具存在的不足，引入新測(cè)繪技術(shù)，提出多技術(shù)融合應(yīng)用方案研究。該方案利用科學(xué)技術(shù)發(fā)展下測(cè)繪技術(shù)產(chǎn)物功能，完成了地質(zhì)工程信息采集、數(shù)據(jù)處理、信息成像等高精度操作。實(shí)踐應(yīng)用結(jié)果表明，本研究提出的新測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用方案可以準(zhǔn)確采集和處理地質(zhì)信息，操作更加便捷，結(jié)果更加直觀，有助于工程改造工作的開展。