淺析現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

陳子江，姜亞飛

（1.貴州地礦基礎(chǔ)工程有限公司，貴州 貴陽 550000；2.貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽 550081）

在工程測(cè)量要求不斷提升的情況之下，為進(jìn)一步保障工程建設(shè)質(zhì)量，促進(jìn)行業(yè)更好發(fā)展，加強(qiáng)對(duì)于測(cè)繪技術(shù)的研究是十分有必要的。在此情況之下，現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)得以發(fā)展，并逐漸應(yīng)用到了工程測(cè)量當(dāng)中，不僅進(jìn)一步提高了工程測(cè)量的精度以及準(zhǔn)確性，而且有效提高了測(cè)量的效率，對(duì)于我國工程建設(shè)事業(yè)發(fā)展有著積極意義。

1 應(yīng)用現(xiàn)代化自動(dòng)測(cè)繪技術(shù)的意義

隨著當(dāng)前我國工程建設(shè)行業(yè)的發(fā)展，工程項(xiàng)目的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，在此情況之下，工程管理所涉及的內(nèi)容也在不斷增加，對(duì)于工程測(cè)繪的要求不斷提升。工程測(cè)繪對(duì)于工程建設(shè)有著十分重要的意義和作用，不僅能夠?yàn)楣こ坦芾硖峁┫鄳?yīng)數(shù)據(jù)支持，進(jìn)一步保障管理工作的科學(xué)性以及合理性，還能夠?yàn)楹罄m(xù)工程建設(shè)提供有力支持。而現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)的支持和幫助之下，能夠充分發(fā)揮地理信息技術(shù)、全球等位技術(shù)等多種測(cè)繪技術(shù)的作用和功能，進(jìn)一步保障測(cè)繪的精確性。此外，現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于工程建設(shè)全程的動(dòng)態(tài)管理，不僅能夠進(jìn)一步提高測(cè)繪的效率，還能夠?yàn)檎麄€(gè)工程項(xiàng)目的規(guī)劃和管理提供可靠的技術(shù)支持。

2 現(xiàn)代化自動(dòng)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用策略

為保障現(xiàn)代化自動(dòng)測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用效果，需要先結(jié)合實(shí)際工程測(cè)繪內(nèi)容和具體需求，建立相應(yīng)技術(shù)體系。不僅要加強(qiáng)對(duì)于信息技術(shù)以及測(cè)繪技術(shù)的整合應(yīng)用，同時(shí)，還需要從測(cè)繪流程、技術(shù)水平、數(shù)據(jù)的整理運(yùn)用等多個(gè)方面不斷優(yōu)化測(cè)繪服務(wù)水平，進(jìn)一步促進(jìn)工程測(cè)量的可持續(xù)發(fā)展[1]。

該體系包括但不限于測(cè)繪基準(zhǔn)、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)技術(shù)、資源共享以及測(cè)繪服務(wù)等多個(gè)部分，保障這些部分的健全性、科學(xué)性以及合理性，是促進(jìn)工程測(cè)繪發(fā)展的重要策略。首先，為保障測(cè)繪的準(zhǔn)確性以及科學(xué)性，要先結(jié)合實(shí)際工程測(cè)量的需求明確測(cè)繪的基準(zhǔn)，在實(shí)際構(gòu)建的過程中，需要充分考慮到數(shù)據(jù)信息采集的效率和精確程度，并借助計(jì)算機(jī)以及相關(guān)技術(shù)構(gòu)建相應(yīng)測(cè)繪基準(zhǔn)體系。其次，數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)性是保障整個(gè)測(cè)繪工作質(zhì)量的重要基礎(chǔ)，因此在實(shí)際構(gòu)建該體系的過程中，需要充分考慮到數(shù)據(jù)的有效性以及實(shí)用性，確保數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的制定能夠滿足當(dāng)前工程測(cè)繪的要求。再次，生產(chǎn)技術(shù)是自動(dòng)測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用效果和質(zhì)量效率的重要決定因素，生產(chǎn)技術(shù)是在數(shù)據(jù)信息采集和處理的前提下，結(jié)合現(xiàn)代生產(chǎn)流程和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)軟件的優(yōu)化、調(diào)整和升級(jí)，并建立新平臺(tái)的過程。最后，數(shù)據(jù)是測(cè)繪工作的結(jié)果，也是后續(xù)工程建設(shè)過程中開展相關(guān)工作的重要依據(jù)，因此進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化是十分重要的。

在工程測(cè)量中，通過建立自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)體系，不僅能夠健全和完善技術(shù)服務(wù)水平和能力，而且還會(huì)提高現(xiàn)代化自動(dòng)測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用效果，進(jìn)一步提升工程測(cè)繪的信息化水平，對(duì)于保障工程測(cè)繪質(zhì)量，促進(jìn)工程測(cè)繪的發(fā)展有著積極意義。

3 工程測(cè)量中應(yīng)用的現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)

3.1 全站式測(cè)繪自動(dòng)化技術(shù)

全站式測(cè)繪自動(dòng)化技術(shù)是當(dāng)前工程測(cè)量過程中常用的一種測(cè)繪技術(shù)，主要通過全站儀等相關(guān)設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合應(yīng)用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。目前全站式測(cè)繪自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)在工程測(cè)量當(dāng)中得到了十分廣泛地應(yīng)用，并取得了較好的成績，而且該技術(shù)的開發(fā)潛力和應(yīng)用前景巨大。實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中，為進(jìn)一步提升測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要將光電測(cè)量、精密儀器設(shè)備以及其他技術(shù)進(jìn)行綜合考慮和合理應(yīng)用，確保該技術(shù)的應(yīng)用效果得到充分發(fā)揮。此外，通過對(duì)距離、角度等基本參數(shù)的考量能夠更好地發(fā)揮測(cè)量技術(shù)的靈活性，借助儲(chǔ)存卡等存儲(chǔ)設(shè)備也能夠提高測(cè)繪設(shè)備的存儲(chǔ)能力等。

全站儀的合理應(yīng)用不僅能夠滿足工程測(cè)繪需求，還能夠有效擴(kuò)大覆蓋面，在與相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合應(yīng)用之下，能夠有效提高數(shù)據(jù)的采集整理效率，進(jìn)一步強(qiáng)化工程測(cè)量數(shù)據(jù)庫的功能性，不僅能夠提高測(cè)繪數(shù)據(jù)以及相關(guān)資源的利用率，而且龐大的數(shù)據(jù)資源還能夠?yàn)楣こ虦y(cè)量以及后續(xù)工程管理工作提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)和技術(shù)支持，進(jìn)一步提高工程測(cè)量的效率、準(zhǔn)確性以及可靠性。

3.2 慣性測(cè)繪自動(dòng)化技術(shù)

在實(shí)際進(jìn)行工程測(cè)量的過程中，不可避免地需要應(yīng)用地理信息技術(shù)、全球定位技術(shù)以及遙感技術(shù)等基礎(chǔ)性測(cè)繪技術(shù)和系統(tǒng)，而慣性測(cè)繪自動(dòng)化技術(shù)則是一種借助定位導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪工作的技術(shù)，是更加全面、靈活的一種現(xiàn)代新型測(cè)繪技術(shù)，能夠進(jìn)一步保障測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性以及可靠性。在實(shí)際應(yīng)用該技術(shù)的過程中，還需要借助平臺(tái)式和捷聯(lián)式系統(tǒng)，進(jìn)一步擴(kuò)大雷達(dá)慣性測(cè)繪自動(dòng)化技術(shù)的測(cè)量范圍，同時(shí)還能夠提高測(cè)量精度和控制點(diǎn)的科學(xué)性，充分發(fā)揮出慣性測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。此外，GPS和慣性測(cè)繪技術(shù)的良好融合，還能夠在原有技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)上，將測(cè)量結(jié)果以三維化形式呈現(xiàn)出來，對(duì)于現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展有著積極意義。

3.3 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)的原理實(shí)際上就是激光測(cè)距，通過對(duì)被測(cè)物體表面大量密集的點(diǎn)的坐標(biāo)、紋理等相關(guān)信息的記錄和反饋，并以此為依據(jù)建立被測(cè)物體的三維模型。三維激光掃描技術(shù)有著便捷、快速、準(zhǔn)確而且低成本的特點(diǎn)，因此在當(dāng)前工程測(cè)量當(dāng)中得到了十分廣泛地應(yīng)用。三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用主要是通過三維激光掃描系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際應(yīng)用過程中，該系統(tǒng)是以三維激光掃描儀的中心作為坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)目標(biāo)點(diǎn)的三維坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)算，并將這些測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)集合在一起，形成目標(biāo)體的面陣列點(diǎn)云數(shù)據(jù)。三維激光掃描測(cè)量原理如圖1所示。其中每個(gè)目標(biāo)的坐標(biāo)點(diǎn)可以表示成極坐標(biāo)或者笛卡兒坐標(biāo)，二者之間的轉(zhuǎn)換公式為：

圖1 三維激光掃描原理

三維激光掃描系統(tǒng)的整個(gè)工作包括數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理以及三維建模三個(gè)流程。數(shù)據(jù)獲取就是將三維激光掃描儀設(shè)置在確定好的測(cè)量點(diǎn)上，然后借助軟件系統(tǒng)控制三維激光掃描儀對(duì)待測(cè)目標(biāo)進(jìn)行掃描測(cè)量并獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)處理包括兩個(gè)步驟，第一，數(shù)據(jù)的預(yù)處理，在系統(tǒng)獲取相關(guān)三維坐標(biāo)以及信息之后，需要對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，將其中的粗差點(diǎn)刪除，為保障構(gòu)建的三維模型準(zhǔn)確可靠，需要對(duì)獲得的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何糾正；第二，數(shù)據(jù)拼接配準(zhǔn)，在經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理之后，需要對(duì)所獲得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和組合處理，以此獲得完整的數(shù)據(jù)文件，其主要原理就是通過參照點(diǎn)以及目標(biāo)點(diǎn)之間的高高對(duì)比，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)之間進(jìn)行匹配，并將所有數(shù)據(jù)用同一坐標(biāo)系進(jìn)行表示。最后是三維建模環(huán)節(jié)，軟件系統(tǒng)根據(jù)所處理過的點(diǎn)云數(shù)據(jù)庫建立目標(biāo)物體的三維模型，并對(duì)模型的鑲嵌等細(xì)節(jié)進(jìn)行處理和優(yōu)化，然后根據(jù)工程測(cè)量的需求以不同形式進(jìn)行數(shù)據(jù)輸出進(jìn)而應(yīng)用于工程建設(shè)當(dāng)中[2]。

3.4 空間信息技術(shù)

空間信息技術(shù)是一種融合了GPS、RSV、GIW三種技術(shù)的自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)，借助空間信息技術(shù)，能夠進(jìn)一步滿足工程測(cè)繪過程中的不同需求，有效提高了現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪水平。GIS技術(shù)的合理應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高定位的精準(zhǔn)程度，確?？臻g信息技術(shù)的應(yīng)用效果，由于GIS技術(shù)對(duì)于空間、時(shí)間以及現(xiàn)場天氣情況等方面沒有過多的要求，有效保障了該技術(shù)的便捷性。此外，在實(shí)際應(yīng)用空間信息技術(shù)的過程中，還可以結(jié)合遙感技術(shù)，進(jìn)一步提高相關(guān)數(shù)據(jù)信息的傳輸質(zhì)量和效率，提高數(shù)據(jù)測(cè)量的精準(zhǔn)程度以及可靠性。在多種信息技術(shù)的融合應(yīng)用之下，不僅能夠有效保障數(shù)據(jù)處理的精度，而且還會(huì)進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)處理效率。

除此之外，基于工程項(xiàng)目規(guī)模較大、現(xiàn)場環(huán)境情況復(fù)雜等特點(diǎn)，在使用空間信息技術(shù)的過程中，深入融合和應(yīng)用GIS和GPS技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于工程建設(shè)過程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，滿足不同工程測(cè)量的實(shí)際需求。而且基于該技術(shù)直觀、實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)了相關(guān)管理人員對(duì)于工程現(xiàn)場的了解，有助于后續(xù)工程組織管理工作開展的科學(xué)性。在結(jié)合GPS測(cè)量準(zhǔn)確誤差表（如表1所示），經(jīng)過多次對(duì)測(cè)量所收集到的數(shù)據(jù)的分析，通過對(duì)GIS技術(shù)運(yùn)算和建模功能的綜合應(yīng)用之下，對(duì)所獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整合處理，有效提升數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，進(jìn)一步保障了工程測(cè)量質(zhì)量。

表1 GPS測(cè)量準(zhǔn)確誤差表

3.5 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)

無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)是一種基于無人飛行平臺(tái)的GPS/IMU系統(tǒng)，該測(cè)量技術(shù)能夠獲得較為準(zhǔn)確的工程數(shù)據(jù)信息，基于該技術(shù)自身的特點(diǎn)，常使用于工程竣工測(cè)量當(dāng)中，對(duì)工程整體進(jìn)行測(cè)量。該技術(shù)包括數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)字正攝影像以及三維模型攝影測(cè)量技術(shù)。該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于操作簡便、運(yùn)行時(shí)間較短、影響清晰度高、成本低，而且對(duì)空間和天氣沒有過多要求[3]。整個(gè)測(cè)量技術(shù)系統(tǒng)包括無人機(jī)飛行平臺(tái)、數(shù)碼相機(jī)、導(dǎo)航控制系統(tǒng)、地面站以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)五個(gè)部分。整個(gè)無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)包括外業(yè)采集以及內(nèi)業(yè)處理兩個(gè)部分，測(cè)量作業(yè)流程如圖2所示。

圖2 無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)作業(yè)流程

4 結(jié)語

綜上所述，在工程測(cè)量中實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)的過程中，不僅要做好相應(yīng)準(zhǔn)備工作，確保信息化體系建設(shè)完善，明確相應(yīng)測(cè)繪基準(zhǔn)等，還需要科學(xué)合理的應(yīng)用測(cè)繪技術(shù)。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)種類繁多，不僅包括全站式測(cè)繪、慣性測(cè)繪還包括三維技術(shù)、空間信息技術(shù)等等。相信隨著現(xiàn)代自動(dòng)化測(cè)繪技術(shù)的深入應(yīng)用，我國工程測(cè)量水平將會(huì)得到進(jìn)一步提升。