數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用思考

崔鴻菁

重慶北新融建建設(shè)工程有限公司，中國(guó)·重慶 404700

1 引言

隨著科技的飛速發(fā)展，測(cè)量技術(shù)的進(jìn)步，各種施工方法和儀器的使用也日益多樣。新的方法和儀器的使用不但使工程工作更高效、更準(zhǔn)確，而且也使常規(guī)的計(jì)量觀念發(fā)生了變化。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)包括全站儀、激光三維掃描、無(wú)人機(jī)航空攝影等“3S”技術(shù)，具有自動(dòng)化程度高、測(cè)量精度高、能實(shí)現(xiàn)數(shù)字化制圖等諸多優(yōu)點(diǎn)[1]。建筑工程測(cè)量的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)主要包括工程資料采集、地面測(cè)繪、結(jié)構(gòu)變形測(cè)量、建筑物沉降監(jiān)測(cè)、原圖處理、建筑工程數(shù)據(jù)處理等，應(yīng)該重視應(yīng)用的各個(gè)細(xì)節(jié)，以便充分發(fā)揮數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)越性。當(dāng)前，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)對(duì)施工項(xiàng)目的測(cè)量工作、項(xiàng)目的規(guī)劃和制定施工方案等產(chǎn)生了積極影響，從而使施工項(xiàng)目的計(jì)量手段得到擴(kuò)展和提高。

2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)越性

新的時(shí)代背景下，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)充分體現(xiàn)出來(lái)，對(duì)于建筑工程測(cè)量工作的開(kāi)展提供了必要支持。需要明確數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用趨勢(shì)，抓住實(shí)際舉措，讓數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)為建筑工程測(cè)量工作提供保障。

2.1 更精確的測(cè)定

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)自身的優(yōu)越性突出，其能精確地測(cè)定出相關(guān)信息，為具體工作的開(kāi)展提供參考依據(jù)。由于數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是運(yùn)用了地形的立體幾何方法，通過(guò)無(wú)人機(jī)進(jìn)行大規(guī)模的施工，然后通過(guò)全站儀來(lái)獲得地貌的立體坐標(biāo)，其中包括各種特定的地貌。自動(dòng)化設(shè)備具有較高的精度，采集到的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)也更為準(zhǔn)確，利用掃描技術(shù)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行全方位的掃描和檢測(cè)，形成了一個(gè)云狀的、虛擬的三維測(cè)量模式。該方法既避免了人工觀測(cè)誤差，又使其更為全面、可信，能夠?yàn)榻ㄔO(shè)項(xiàng)目的施工提供科學(xué)依據(jù)。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的支撐下，建筑工程測(cè)量擁有相對(duì)穩(wěn)固的條件，為后續(xù)施工活動(dòng)的開(kāi)展創(chuàng)造條件[2]。

2.2 實(shí)現(xiàn)了自控的穩(wěn)定性

近些年，建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展受到廣泛關(guān)注，為了更好地提升建筑工程建設(shè)實(shí)際質(zhì)量，需要將測(cè)量工作落實(shí)到位，還要靈活選擇科學(xué)技術(shù)，促使相應(yīng)成果更加顯著。從技術(shù)上講，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)具有很高的自動(dòng)化程度，并且總體上具有很好的測(cè)試效果。在施工中，利用CASS、AutoCAD等繪圖技術(shù)，利用CASS、AutoCAD、CAD等圖形繪圖技術(shù)（如圖1所示），實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工場(chǎng)地進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)選擇、自動(dòng)糾偏，從而提高了繪圖程序和結(jié)果的科學(xué)性。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)具有自控的穩(wěn)定性，相關(guān)單位應(yīng)高度重視實(shí)際的利用價(jià)值，抓住數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之處，讓其自控穩(wěn)定性充分體現(xiàn)出來(lái)，保證建筑工程穩(wěn)步建設(shè)，實(shí)現(xiàn)既定的效益目標(biāo)。

圖1 建筑物CAD繪圖示意圖

2.3 方便儲(chǔ)存資料

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是一種比較成熟的測(cè)量技術(shù)，它使傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等手工作業(yè)變得簡(jiǎn)單，可以與電腦直接相連。在施工過(guò)程中，可以自動(dòng)地儲(chǔ)存資料，增加資料儲(chǔ)存的速度，保證資料的安全與準(zhǔn)確性。在完成了數(shù)據(jù)儲(chǔ)存工作之后，通過(guò)電腦檢索到相關(guān)的關(guān)鍵字即可進(jìn)行信息的抽取和使用，如果在檢索過(guò)程中出現(xiàn)了數(shù)據(jù)差錯(cuò)，則可以通過(guò)電腦對(duì)其進(jìn)行校正。無(wú)論是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、調(diào)取、編輯和修改，都非常方便，對(duì)以后的項(xiàng)目也有一定的借鑒作用。由此可知，應(yīng)該重視數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，在建筑工程測(cè)量中充分發(fā)揮出數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的功能，保證建筑工程的建設(shè)效果達(dá)到最佳[3]。

3 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中扮演著重要角色，相關(guān)單位必須要重視數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的融入途徑，讓建筑工程測(cè)量的進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)，以便取得最佳效果，實(shí)現(xiàn)既定的效益目標(biāo)。為達(dá)到更好的成效，在應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)時(shí)要從工程資料收集階段入手，還要根據(jù)地形標(biāo)定以及構(gòu)造變形測(cè)定等多個(gè)環(huán)節(jié)詳細(xì)分析，落實(shí)好具體行動(dòng)，保證建筑工程測(cè)量工作有序推進(jìn)，為各項(xiàng)施工活動(dòng)的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

3.1 工程資料的搜集

建設(shè)項(xiàng)目的重點(diǎn)是采集項(xiàng)目的資料，與數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)相結(jié)合，必須注意兩個(gè)方面。一是測(cè)量的控制。由于使用了數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，工作人員必須在建筑周圍設(shè)置固定的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，并將其與工程的測(cè)量規(guī)范相聯(lián)系，運(yùn)用GPS技術(shù)在控制體系的支撐下進(jìn)行施工控制，以確保最后的測(cè)繪資料的完整性和可靠性。二是在施工中，測(cè)繪工作者必須運(yùn)用現(xiàn)代科技手段和影像技術(shù)，如位置測(cè)量、無(wú)靶相對(duì)測(cè)量等，才能完成建筑物位置的解析，而在建立三維激光掃描儀時(shí)，則要根據(jù)建筑物的構(gòu)造特點(diǎn)，將掃描站的位置固定在一個(gè)凸起的物體上面，以便采集和傳送資料。

總而言之，工程資料的搜集中還要進(jìn)一步明確數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)運(yùn)用可靠措施，確保工程資料展示出參考價(jià)值，為工程項(xiàng)目的穩(wěn)定建設(shè)創(chuàng)造理想條件。

3.2 地形標(biāo)定

采用常規(guī)的測(cè)量手段對(duì)建筑物進(jìn)行地面測(cè)繪，其結(jié)果往往存在著很大的偏差，不利于建筑物的安全和穩(wěn)定要求。而將數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)運(yùn)用于施工現(xiàn)場(chǎng)，能夠?qū)?shù)據(jù)錯(cuò)誤進(jìn)行有效的管理，從而提高測(cè)量結(jié)果的精確度和完整性。在進(jìn)行地面測(cè)量時(shí)，可以通過(guò)GIS技術(shù)對(duì)地表資料進(jìn)行采集，然后將采集到的資料傳送給電腦進(jìn)行分析，從而為以后的施工工作的順利進(jìn)行奠定基礎(chǔ)。除了GIS技術(shù)之外，還可以采用低飛測(cè)量技術(shù)獲取地面地圖資料，其優(yōu)點(diǎn)是其具有更好的適應(yīng)性，不會(huì)受到周圍的環(huán)境條件的干擾，即使是在極端的條件下，也能得到比較清楚的圖像，并且成像精度很高。此外，采用低地航拍技術(shù)，其成像準(zhǔn)確率可達(dá)1∶1000，其低飛距離為50～1000 m，為近距離航拍，其準(zhǔn)確率通常為0.1～0.5 m，符合施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的需要。

3.3 構(gòu)造的變形測(cè)定

在施工現(xiàn)場(chǎng)，常規(guī)的施工變形檢測(cè)手段主要是采用物理傳感技術(shù)和大地測(cè)量法（如圖2所示），而常規(guī)的測(cè)量手段往往有一定的局限性，很難達(dá)到預(yù)期的效果[4]。采用基于測(cè)距交點(diǎn)法的GPS導(dǎo)航技術(shù)對(duì)建筑物進(jìn)行動(dòng)態(tài)化的測(cè)量，其基本原理是利用差動(dòng)位置的測(cè)量和數(shù)據(jù)的加工。在此基礎(chǔ)上，采用了基于對(duì)象建筑物和周圍環(huán)境的相關(guān)數(shù)據(jù)，并使用該方法獲得了該區(qū)域的轉(zhuǎn)換系數(shù)，并對(duì)該方法進(jìn)行了相應(yīng)的測(cè)試?；谳d波相觀察的實(shí)時(shí)差分 GPS技術(shù)，可以對(duì)諸如建筑物的運(yùn)動(dòng)頻率等的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的檢測(cè)。通過(guò)實(shí)際觀測(cè)，可以精確地繪出地球上的坐標(biāo)系的變化曲線，通過(guò)對(duì)建筑物的變形進(jìn)行三維建模，然后由工作人員進(jìn)行光譜的解析和編輯。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量環(huán)節(jié)應(yīng)重視應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，需根據(jù)建筑工程的實(shí)際特點(diǎn)讓相關(guān)手段發(fā)揮出利用價(jià)值，保證在凸顯數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)效益水平的基礎(chǔ)上穩(wěn)固基礎(chǔ)，讓建筑工程的建設(shè)擁有支撐條件。

圖2 大地測(cè)量設(shè)備示意圖

3.4 建筑物的沉陷監(jiān)控

將橫向控制線與高程控制線的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，能夠?qū)χ車ㄖ镞M(jìn)行動(dòng)態(tài)沉降監(jiān)控，并能在第一時(shí)間找出建筑周圍結(jié)構(gòu)的變化，并在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行報(bào)警。在進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)時(shí)，可以采用永久性觀測(cè)站作為測(cè)量基礎(chǔ)，確保至少有3個(gè)觀測(cè)站。根據(jù)GB50026—2007《工程測(cè)量規(guī)范》、JGJ8—2016《建筑變形測(cè)量規(guī)程》等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采用DSZ1精密水準(zhǔn)計(jì)進(jìn)行沉降觀測(cè)，并在建筑物四角、大轉(zhuǎn)角、結(jié)構(gòu)分界點(diǎn)等部位建立沉降觀測(cè)，并在建筑物外壁15 m處布置沉降觀測(cè)。根據(jù)建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)程，可以對(duì)沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行一次調(diào)整。當(dāng)出現(xiàn)較大的塌陷、非均質(zhì)性等問(wèn)題時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)其的觀測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行日常監(jiān)測(cè)和持續(xù)監(jiān)控。在大樓完工后，還要繼續(xù)觀察，一天一次，在工程開(kāi)始后的一年內(nèi)，至少要進(jìn)行三次監(jiān)控，第二年可以減少兩至三次，三年一次，直至房屋地基完全穩(wěn)固。

3.5 原始圖像的加工

應(yīng)該明確的是，建筑工程測(cè)量中的原始圖像加工具有鋪墊作用，因此需要重視數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)對(duì)原始圖像加工的影響。一般的施工項(xiàng)目，都是按照實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)繪出原始圖紙，然后以原始圖紙為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)字加工[5]。在此過(guò)程中，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)原始地圖進(jìn)行數(shù)字加工的最好效果。在原始地圖的加工過(guò)程中，通常采用手工追蹤技術(shù)和掃描矢量技術(shù)，這兩種技術(shù)都是以原始圖像為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用數(shù)字技術(shù)可以有效地提高原始圖像的精度和工作速度，并且在圖像的比例控制方面具有較大的優(yōu)越性。掃描向量化技術(shù)和手持追蹤數(shù)碼技術(shù)對(duì)原始圖像的加工有一定的限制，可以根據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)?shù)男薷?，比如用修正和補(bǔ)測(cè)量等方法來(lái)彌補(bǔ)。在原始圖形的數(shù)字化過(guò)程中，采用了掃描向量化技術(shù)，能夠獲得更精確的資料，使測(cè)量工作的品質(zhì)得以改善。

但從實(shí)際出發(fā)，由于與原始圖紙比較，采用掃描向量化技術(shù)對(duì)原始圖紙的準(zhǔn)確性有一定的影響，而且得到的實(shí)際地形地圖缺少實(shí)物資料，因此只能用于緊急情況下的測(cè)繪。此外，單憑掃描向量化技術(shù)是不夠的，在此技術(shù)的支持下，還可以利用手工追蹤技術(shù)完成補(bǔ)測(cè)和修測(cè)，保證最后的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和完善。在此基礎(chǔ)上，采用了數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，對(duì)測(cè)量資料進(jìn)行了綜合，對(duì)資料進(jìn)行了深入的剖析，確保了資料的準(zhǔn)確率和完整性，保持了原始地圖的質(zhì)量，并采用了其他的方法，將測(cè)量的誤差限制在5 cm以內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

利用數(shù)字技術(shù)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)、建筑物結(jié)構(gòu)、管線布設(shè)、地質(zhì)沉降等進(jìn)行精確的監(jiān)測(cè)，為施工安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。工作人員要從多個(gè)方面入手，不斷地提升數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的使用效率，并以標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)程序來(lái)提升其使用效率，從而為建設(shè)項(xiàng)目的成功打下基礎(chǔ)。