基于攝影測量與遙感技術(shù)的建筑工程測量研究

吳正偉

（中工武大設(shè)計(jì)研究有限公司，湖北 武漢 430000）

引言

經(jīng)濟(jì)的快速前進(jìn)帶動(dòng)了科技的發(fā)展，促進(jìn)了攝影測量和遙感技術(shù)的發(fā)展。在工程測量中，使用這兩種技術(shù)可以解決很多傳統(tǒng)測量方法無法解決的問題，如地理?xiàng)l件復(fù)雜、環(huán)境惡劣、地質(zhì)條件不易勘測等，從而提高測量的準(zhǔn)確度，縮短施工時(shí)間，提高工程質(zhì)量。

一、相關(guān)簡介

建筑工程在進(jìn)行過程中需要嚴(yán)格確保準(zhǔn)確性，這就要求需要關(guān)注任意環(huán)節(jié)的測量準(zhǔn)確性，保證測量數(shù)據(jù)的科學(xué)性和合理性，在此前提下再進(jìn)行施工，可以保證最終建筑物的安全性，也保證了施工工期的合理進(jìn)行。

（一）攝影測量

攝影測量顧名思義就是利用攝影機(jī)對建筑物的形狀、大小以及位置進(jìn)行測量的一種技術(shù)。其核心問題就是如何利用獲取的影像得到在實(shí)際建筑物中的位置點(diǎn)，也就是如何把一個(gè)二維圖轉(zhuǎn)換為三維的空間結(jié)構(gòu)。要做到這點(diǎn)，首先就需要建立好相機(jī)與外界建筑物之間的關(guān)系。這就需要拍攝人員設(shè)置好相機(jī)的內(nèi)參數(shù)和外參數(shù)，在做完這一工作后，就需要工作者考慮如何通過相片計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)，這里就需要用到相對定向模型，基礎(chǔ)矩陣等知識[1]，這樣就可以確定好幾何關(guān)系，這是整個(gè)攝影測量的核心環(huán)節(jié)，接下來要完成對一個(gè)區(qū)域或者一個(gè)建筑物的測量，需要進(jìn)行多次測量，通過多張影像才能完成，當(dāng)然多次測量就意味著會有更大的誤差出現(xiàn)，所以為了提高整體的準(zhǔn)確性，需要利用統(tǒng)計(jì)知識對測量所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、優(yōu)化，優(yōu)化后的數(shù)據(jù)才能應(yīng)用到后期的計(jì)算使用中。完成上面的這些工作，只是完成了一個(gè)大體的三維模型，要想更加深度還原建筑物，就需要密集地測量一些坐標(biāo)點(diǎn)，通過這項(xiàng)工作就可以得到多組數(shù)據(jù)，然后根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)，建立合適的數(shù)學(xué)模型，利用相關(guān)幾何知識進(jìn)行建筑物的建筑。

（二）遙感技術(shù)

遙感技術(shù)是以電磁波理論為基礎(chǔ)，利用傳感儀器對遠(yuǎn)距離的目標(biāo)輻射或者反射出的電磁波信息進(jìn)行收集、處理、然后利用相關(guān)機(jī)器對其進(jìn)行成像，從而達(dá)到對建筑物測量的一種技術(shù)[2]。

和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，遙感技術(shù)的測量范圍更大，獲取數(shù)據(jù)和資料的時(shí)間更短、信息量大、更加方便快捷。除此之外，在建筑行業(yè)的使用中，其最大的優(yōu)點(diǎn)是這種測量方式受地面條件的影響比較小，傳統(tǒng)的一些測量方法在自然條件惡劣、施工環(huán)境嚴(yán)峻的情況下，如雷雨天氣、高山沼澤、沙漠等這些地方進(jìn)行測量時(shí)會存在著明顯的局限性，但是遙感技術(shù)受到這些因素的影響較少，在這些情況下，遙感技術(shù)仍然可以進(jìn)行工作，因此這類技術(shù)廣泛應(yīng)用于建筑物的測量中。

二、重要意義

這兩種技術(shù)在工程測量中的使用原理都是利用傳感器之間的接觸，將建筑物的相關(guān)參數(shù)存儲在傳輸器中，然后將其展現(xiàn)出來，以此完成對建筑物的測量和勘測工作。這兩項(xiàng)技術(shù)都是比較復(fù)雜、應(yīng)用知識范圍極廣的兩種技術(shù)。在使用過程中，它們需要將GPS、信息知識、地理知識、攝影技術(shù)等多種知識綜合起來進(jìn)行考慮，因此和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，這兩種技術(shù)的測量范圍更廣，所需時(shí)間更短，測量的數(shù)據(jù)更多也更精確，這也就使得這兩種技術(shù)在工程測量方面得到了人們的青睞。

利用這兩種技術(shù)進(jìn)行測量，施工單位可以不考慮氣候條件帶來的影響，這樣也可以加快施工進(jìn)度，從而避免由于天氣情況而無法按時(shí)測量數(shù)據(jù)從而無法施工的情況出現(xiàn)。另外，由于這類技術(shù)更加便捷，在測量過程中，也可以省略很多不必要的環(huán)節(jié)，減少不必要的經(jīng)濟(jì)損失，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

另外，這種技術(shù)不需要測量人員到現(xiàn)場進(jìn)行工作，工作人員只需要遠(yuǎn)程操作即可，操作簡便快捷，同時(shí)準(zhǔn)確性高，為后期的施工質(zhì)量提供好的保障。但是由于此類技術(shù)比較復(fù)雜，需要專業(yè)的人員進(jìn)行測量，所以國家需要著重培養(yǎng)這方面的人才，另外企業(yè)也需要對員工進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)和定期培訓(xùn)，讓更多的人掌握此技術(shù)，保證此技術(shù)能夠廣泛應(yīng)用于施工中。

三、實(shí)踐應(yīng)用

（一）攝影測量

1.測量流程

目前在工程測量中比較常用的一種攝影測量是低空碼航空攝影，這種技術(shù)是把攝影機(jī)放在一些小型飛機(jī)上，然后對建筑物進(jìn)行測量的一種方法[3]，這種技術(shù)可以很好地解決測量人員無法進(jìn)行現(xiàn)場測量這種情況。技術(shù)的流程為“空間三角測量”“地形圖數(shù)據(jù)采集”和“外業(yè)調(diào)繪成圖”。第一環(huán)節(jié)也就是利用攝影技術(shù)，在低空生成空間三角，對建筑物的整體構(gòu)造進(jìn)行一個(gè)模擬，然后在這個(gè)空間的三角范圍中，再對建筑物進(jìn)行測量的一個(gè)環(huán)節(jié)。第二個(gè)部分是對攝影機(jī)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、匯總和分析的過程。最后一個(gè)環(huán)節(jié)就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行整合以后，將這些信息以地形圖的形式展現(xiàn)在二維圖中，從而實(shí)現(xiàn)對建筑物由空間三維結(jié)構(gòu)向平面二維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。

2.測量方法

利用此技術(shù)進(jìn)行測量的三個(gè)環(huán)節(jié)都比較復(fù)雜，對專業(yè)知識要求較高，例如第一個(gè)環(huán)節(jié)，在測量之前，需要測繪人員對攝影機(jī)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使用合理的參數(shù)進(jìn)行測量，提高測量的精密度。另外，在這一環(huán)節(jié)需要注意保證數(shù)據(jù)的安全性，即需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密計(jì)算。在第二個(gè)環(huán)節(jié)需要相關(guān)人員運(yùn)用恰當(dāng)?shù)姆椒▽z影機(jī)采集到的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行匯總、分析和處理，使采集到的各個(gè)數(shù)據(jù)在地圖中都能完整地體現(xiàn)出來。最后一個(gè)環(huán)節(jié)，作為最終環(huán)節(jié)，也是最重要的一個(gè)過程，在這一環(huán)節(jié)中，需要著重關(guān)注測量誤差、計(jì)算誤差，測繪人員要會用統(tǒng)計(jì)知識降低誤差，保證數(shù)據(jù)的精確度。

3.圖像質(zhì)量控制

由于此技術(shù)在測量中會存在一些難以避免的系統(tǒng)誤差，因此在使用時(shí)可以和其他的技術(shù)例如遙感技術(shù)等進(jìn)行結(jié)合配套使用，這樣可以減小誤差、提高準(zhǔn)確度。

（二）遙感技術(shù)

1.地質(zhì)測量

地質(zhì)測量就是在施工之前，設(shè)計(jì)圖紙的工作人員可以利用遙感技術(shù)如衛(wèi)星、無人機(jī)等設(shè)備，對需要施工的環(huán)境進(jìn)行勘測，以保證選址的合理性。例如，有些施工地址下方可能存在巖溶或者地下水位偏高的情況，如果在開始之前，沒有對選址進(jìn)行勘測，就會導(dǎo)致后期的施工無法進(jìn)行，但是利用遙感技術(shù)勘測時(shí)，設(shè)備就會以電磁波的形式將地質(zhì)情況提現(xiàn)出來。這樣測繪人員在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)，就可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)施工，使方案更加合理，施工更加安全。

2.資源勘測

利用此技術(shù)對資源進(jìn)行勘測，也可以提高勘測的質(zhì)量。例如利用此技術(shù)對地下的煤炭資源進(jìn)行勘測，煤炭資源所在區(qū)域的地形相比而言比較復(fù)雜，不適合人工直接進(jìn)行現(xiàn)場勘察，但是如果利用遙感技術(shù)，就可以解決這個(gè)問題[4]。例如可以利用衛(wèi)星對此資源進(jìn)行勘測，對其所處的具體位置以及數(shù)量有一個(gè)整體的把握。但是遙感技術(shù)在測量過程中，會受到云層、火山等一些結(jié)構(gòu)的干擾，因此在使用過程中，為了減少測量誤差，提高測量的精確度和準(zhǔn)確度，可以將其與攝影測量結(jié)合起來，這樣就可以利用數(shù)學(xué)原理減少測量誤差，保證勘測的準(zhǔn)確性和高效性。

3.地圖制作

由于遙感技術(shù)具有勘測范圍廣的特點(diǎn)，因此在利用此技術(shù)繪制建筑地圖時(shí)，要注意保證繪制的完整性和全面性，避免遺漏。例如，勘測建筑物的選址時(shí)，需要對此區(qū)域的地圖進(jìn)行繪制，利用遙感技術(shù)，繪制人員就可以使用不同的顏色對不同的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，例如水流、大山森林等都可以利用遙感技術(shù)對它們用不同的顏色進(jìn)行標(biāo)記，便于施工人員識別，利于后期工作的開展。利用此技術(shù)進(jìn)行地圖繪制時(shí)，需要對地圖和實(shí)物的比例進(jìn)行合理的規(guī)劃，保證地圖上完整展示出重要的區(qū)域和物體。

四、結(jié)束語

和傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，攝影測量和遙感技術(shù)具有測量面廣、準(zhǔn)確度高、應(yīng)用方便簡捷等特點(diǎn)，但是在使用過程中仍然存在著一些難以避免的問題，而且這兩項(xiàng)技術(shù)對操作人員的技術(shù)水平要求比較高，這就要求國家需要加大這方面人才培養(yǎng)的力度，另外企業(yè)也需要不斷提升自己的技術(shù)水平和人員培養(yǎng)能力，為其在工程測量中的應(yīng)用提供有價(jià)值的方法。