工程測量與三維測繪技術(shù)發(fā)展探討

張慧龍 臨沂市房地產(chǎn)測繪院

對于建筑工程而言，其需要投入大量的資金方可建成，而且建筑工程能否得到科學(xué)的施工，將對其最終質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響。因此，施工單位在進(jìn)行施工過程中，往往為了避免工程項(xiàng)目出現(xiàn)質(zhì)量問題而采取必要的測量手段，通過獲取準(zhǔn)確而科學(xué)的測量數(shù)據(jù)來保障工程項(xiàng)目施工的順利進(jìn)行。不過，在測量作業(yè)過程中往往會(huì)因各種因素的影響而不可避免地產(chǎn)生誤差，當(dāng)這種誤差達(dá)到一定程度時(shí)，但會(huì)影響到測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并由此造成施工作業(yè)質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期，因此，必須要采取合理的控制策略來提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，最大限度地避免和降低各種因素給測量數(shù)據(jù)造成的不利影響。為此，以下便對基于工程測量過程中的精度影響因素及其控制策略進(jìn)行深入分析。

一、當(dāng)前測繪工程常用的測繪新技術(shù)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，我國測繪工程事業(yè)也得到了急速發(fā)展尤其是測繪新技術(shù)的應(yīng)用，更是極大的促進(jìn)的測繪工程事業(yè)的進(jìn)步。改革開放可以說是測繪技術(shù)發(fā)展的分割點(diǎn)，那是因?yàn)椋诟母镩_放以前由于受各方面因素的影響，導(dǎo)致我國測繪技術(shù)主要是依賴于傳統(tǒng)的測繪體系，而改革開放以后，隨著越來越多的新測繪技術(shù)的引進(jìn)以及信息時(shí)代的到來，極大的促進(jìn)了測繪體系的變革。尤其是在科技飛速發(fā)展的今天，測繪技術(shù)有效的結(jié)合了計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星探測等高科技術(shù)手段，有效的提升了測繪的準(zhǔn)確度和測量效率。就目前我國測繪新技術(shù)的發(fā)展來看，主要包括：①GPS技術(shù)，此測量技術(shù)用途較為廣泛，因?yàn)槠渚珳?zhǔn)度較高，所以被廣泛的應(yīng)用在導(dǎo)航、測速、測時(shí)等多個(gè)方面，而且對于所測量數(shù)據(jù)更新及時(shí)且接收時(shí)間較短，所以可以實(shí)時(shí)監(jiān)測被測物體而且可以有效的節(jié)省人力物力，提升高作效率。②GIS（地理信息技術(shù)）。該技術(shù)包含了多種智能化技術(shù)，并且其可以對所勘測地區(qū)的一系列環(huán)境信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，因此，此技術(shù)被廣泛的應(yīng)用在城市建設(shè)以及水利工程方面；③RS（遙感技術(shù)）。由于此技術(shù)的測量精度高，所以在工程測繪中發(fā)揮著舉足輕重的作用，其主要是對待測繪物進(jìn)行有效的特征信息收集，并對這些信息進(jìn)行分析處理，從而提升信息的使用率。

二、工程測量與三維測繪技術(shù)發(fā)展

（一）三維激光掃描

三維激光掃描系統(tǒng)由配套軟件、三維激光掃描儀等設(shè)備組成，具有測繪效率高、測量精度高、無接觸性、主動(dòng)化程度高等技術(shù)優(yōu)勢，做到了對單點(diǎn)測量方式的有效轉(zhuǎn)變，采取高速激光掃描測量方式，可以在短時(shí)間內(nèi)獲取工程測量區(qū)內(nèi)的各處點(diǎn)位三維空間坐標(biāo)，隨后，將已知三維空間點(diǎn)位信息導(dǎo)入配套數(shù)據(jù)庫與軟件中，即可構(gòu)建測量對象的三維影像模型。掃描儀將基于激光測距原理，對測量對象的相關(guān)信息進(jìn)行采集記錄。隨后，在所構(gòu)建模型中復(fù)制各項(xiàng)數(shù)據(jù)點(diǎn)，直觀地呈現(xiàn)測量對象的空間信息。與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比，三維激光掃描儀可以同時(shí)對大量數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行采集、復(fù)制，還可以在無文檔工作條件下，將測量對象的各類數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合與編輯處理，將其轉(zhuǎn)換為曲線數(shù)字模型。目前來看，三維激光掃描技術(shù)在城市建筑測量、大型結(jié)構(gòu)測量、隧道工程測量、橋梁結(jié)構(gòu)改建、地形測繪等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

（二）對測量儀器設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化使用

在運(yùn)送及操作儀器設(shè)備時(shí)，加強(qiáng)對這些儀器設(shè)備的保護(hù)，并做好測量儀器設(shè)備的保護(hù)工作，以切實(shí)保障測量數(shù)據(jù)的精確度?？梢哉f，為了確保工程項(xiàng)目質(zhì)量，提高測量作業(yè)水平，就必須要將儀器設(shè)備規(guī)范化使用作為基礎(chǔ)性工作。在測量作業(yè)過程中，操作人員需要合理設(shè)置測量儀器及設(shè)備，例如在放置儀器設(shè)備過程中，必須要保證地面的平整性，而且測量儀器所處的地點(diǎn)應(yīng)具有較為開闊的視野，地表要較為堅(jiān)硬，通過對測量儀器設(shè)備進(jìn)行架設(shè)，以此保證測量儀器及設(shè)備所獲數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在對測量儀器設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化使用過程中，還應(yīng)重視其校準(zhǔn)及檢驗(yàn)工作，在開始測量之前，需要按照相應(yīng)的流程及規(guī)范來校準(zhǔn)和檢驗(yàn)設(shè)備，以確保這些測量儀器及設(shè)備能夠正常使用。

（三）無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)主要利用無人機(jī)裝載紅外相機(jī)與數(shù)碼相機(jī)，通過低空攝影采集地面信息、保證測量成圖精度。該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)包含以下五個(gè)流程：其一是相機(jī)標(biāo)定，采用預(yù)檢校方式復(fù)原相片與鏡頭的位置關(guān)系，在室內(nèi)設(shè)有標(biāo)定板、標(biāo)定場，依據(jù)主距變化的方位元素獲取畸變系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對相機(jī)的標(biāo)定處理，保證獲取真實(shí)的地面圖像；其二是圖像定位，可基于PhotoModlerScanner等軟件自動(dòng)完成圖像定位，選用濾波器進(jìn)行圖像預(yù)處理，保證獲取圖像間的相對位姿；其三是制定飛行計(jì)劃，基于人工魚群算法與DJIGO4軟件導(dǎo)入具體的點(diǎn)坐標(biāo)值，確定飛行高度、速度、路線、拍攝角度、拍攝頻率等參數(shù)，由此規(guī)劃出最優(yōu)飛行線路，生成精確度較高的飛行區(qū)域邊界值；其四是影像采集，可引入四旋翼無人機(jī)系統(tǒng)提高平臺(tái)負(fù)載能力，支持多種高精度導(dǎo)航設(shè)備，優(yōu)化地面分辨率等數(shù)據(jù)，提高影像采集質(zhì)量；其五是表面三維重建與4D產(chǎn)品生成，在完成外方位元素的確認(rèn)后，基于自動(dòng)圖像匹配技術(shù)重新建構(gòu)場景，輸出點(diǎn)云數(shù)據(jù)、調(diào)整點(diǎn)云密度，配合圖像匹配算法自動(dòng)選取特征點(diǎn)，保證生成精確點(diǎn)云。

三、結(jié)語

綜上所述，在信息化時(shí)代背景下，各企業(yè)機(jī)構(gòu)必須加強(qiáng)對三維測繪技術(shù)的應(yīng)用力度，不斷積累技術(shù)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)、完善技術(shù)理論體系、構(gòu)建配套軟硬件系統(tǒng)，為三維測繪技術(shù)的大規(guī)模推廣普及提供基礎(chǔ)條件。