數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

韓興峰

中交隧道工程局有限公司 北京 100010

由于科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)也呈現(xiàn)出不斷的進(jìn)步。由于工程建設(shè)的最高要求，傳統(tǒng)的建筑工程測(cè)量方法也需要改進(jìn)。測(cè)試工程的最佳方法之一是編寫數(shù)字測(cè)繪技術(shù)分析測(cè)繪技術(shù)是建筑工程中最基本、最準(zhǔn)確的測(cè)量技術(shù)。這直接影響到施工人員的工作效率、工程建設(shè)質(zhì)量和工程建設(shè)進(jìn)度。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)不僅可以最大程度地保證工程測(cè)量的效率和準(zhǔn)確性，而且可以有效提高工程測(cè)量的快速性和準(zhǔn)確性。

1 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的定義與優(yōu)勢(shì)

1.1 數(shù)字測(cè)量技術(shù)的定義

數(shù)字測(cè)量技術(shù)是21世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)。在不斷發(fā)展的過(guò)程中，將使工程測(cè)量向最好的信息化、自動(dòng)化方向發(fā)展。借助智能處理模式，使原有較為復(fù)雜的測(cè)量環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)分析，也使數(shù)字化的數(shù)據(jù)計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等多輪完成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像和顯示。從分析制圖工程的實(shí)際發(fā)展可以看出，新的分析制圖技術(shù)將會(huì)有下一代。一是高速攝像技術(shù)。今天，它具有低成本、高價(jià)值和高效率的優(yōu)勢(shì)。二是遙感技術(shù)。結(jié)合衛(wèi)星、測(cè)繪對(duì)標(biāo)等要素，加快測(cè)繪速度。該方法適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各類復(fù)雜土壤。第三，GPS技術(shù)，具有極高的準(zhǔn)確性和可靠性。第四，GPS技術(shù)，它使用大部分地理空間元素，并使用所使用的模型進(jìn)行測(cè)繪。該技術(shù)具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，如對(duì)水利工程和陸地工程的監(jiān)測(cè)和測(cè)繪。數(shù)字化測(cè)繪設(shè)備如圖1所示。

圖1 數(shù)字化測(cè)繪設(shè)備

1.2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.2.1 提高精度

數(shù)字測(cè)繪技術(shù)具有很高的可擴(kuò)展性，與制圖業(yè)務(wù)和制圖測(cè)量相比具有很大的優(yōu)勢(shì)。 數(shù)字測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量過(guò)程中的實(shí)際應(yīng)用，可以通過(guò)測(cè)繪技術(shù)和數(shù)字測(cè)量技術(shù)綜合采集測(cè)量數(shù)據(jù)，自動(dòng)采集地形3D坐標(biāo)。在保證數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，可以有效降低人為錯(cuò)誤帶來(lái)的負(fù)面影響[1]。此外，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的加入還可以讓數(shù)據(jù)信息自動(dòng)存儲(chǔ)，節(jié)省整個(gè)數(shù)據(jù)記錄時(shí)間，提高建筑工程的測(cè)量效率。

1.2.2 具有自動(dòng)化的顯著優(yōu)勢(shì)

數(shù)字測(cè)繪技術(shù)與建筑工程測(cè)量的集成應(yīng)用，可以強(qiáng)化自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)。主要原因是數(shù)字測(cè)繪技術(shù)是在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要將計(jì)算機(jī)技術(shù)融入到數(shù)字測(cè)繪程序中，通過(guò)輔助本院，將制圖自動(dòng)化技術(shù)與測(cè)繪技術(shù)相結(jié)合。然而，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，制圖技術(shù)和數(shù)字測(cè)量技術(shù)也變得更加強(qiáng)大，能夠滿足圖形符號(hào)選擇和計(jì)算所需的自動(dòng)化，使制圖鏈接更加規(guī)范、直觀和良好。此外，數(shù)字測(cè)繪工程測(cè)量技術(shù)的引入也將能夠提高自動(dòng)化水平，減少人為因素的負(fù)面影響。

1.2.3 信息形式豐富

數(shù)字測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用可以進(jìn)一步豐富信息的形式。在建圖時(shí)，參考數(shù)字測(cè)繪技術(shù)，可以進(jìn)一步提高坐標(biāo)精度，也可以更全面地顯示搜索區(qū)域的屬性信息。地圖和地形可以根據(jù)實(shí)際需要使用各種制圖符號(hào)和測(cè)繪符號(hào)進(jìn)行測(cè)量?？傊?，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的出現(xiàn)，可以強(qiáng)化地形測(cè)繪的特點(diǎn)，為后續(xù)的測(cè)繪和技術(shù)研究打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.2.4 方便存放

數(shù)字測(cè)繪技術(shù)可以簡(jiǎn)化技術(shù)測(cè)量過(guò)程中的信息存儲(chǔ)環(huán)節(jié)。 測(cè)繪技術(shù)和數(shù)字影像技術(shù)的出現(xiàn)，可以為一些電子產(chǎn)品的管理、采集和存儲(chǔ)提供更多的便利，使這些數(shù)據(jù)在實(shí)際存儲(chǔ)過(guò)程中也能得到準(zhǔn)確存儲(chǔ)，提高完整性。所涉及的人員還可以防止項(xiàng)目建設(shè)，避免過(guò)程中的數(shù)據(jù)訪問(wèn)或丟失。此外，在正常情況下，采取某些技術(shù)措施也可以降低此類成本。數(shù)字研究研究和測(cè)繪技術(shù)可以存儲(chǔ)部分區(qū)域的詳細(xì)信息，臨時(shí)組合部分區(qū)域的信息，使各個(gè)區(qū)域的信息更加全面。

1.2.5 信息呈現(xiàn)完整

數(shù)字測(cè)繪不僅可以繪制地形圖，而且反映精度高，保持地圖中物體坐標(biāo)不變，使各種物體以圖形的形式更清晰地呈現(xiàn)在地圖上。在實(shí)際繪制中，如果將計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)和地圖規(guī)則聯(lián)系起來(lái)，可以詳細(xì)使用數(shù)據(jù)庫(kù)中的實(shí)時(shí)信息。此外，在實(shí)際測(cè)圖時(shí)，還可以整合多方信息，方便用戶快速求實(shí)使用。工程測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)圖如圖2所示。

圖2 工程測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)圖

2 目前工程中測(cè)繪技術(shù)的現(xiàn)狀

2.1 等高線處理不當(dāng)

由于數(shù)字地形測(cè)繪軟件中的等高線通?；谡军c(diǎn)采集點(diǎn)的地形高程，因此在使用等高線進(jìn)行測(cè)繪過(guò)程中，霜凍必須根據(jù)不同的地形工作[2]。但在實(shí)踐中，我們得到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，需要人工干預(yù)來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，而這種方法依賴于技術(shù)人員的專業(yè)能力和素質(zhì)，使得測(cè)繪的發(fā)展具有有限的特點(diǎn)。

2.2 野外數(shù)據(jù)采集不準(zhǔn)不全

一是點(diǎn)的地形不夠全面，比如山脊上有一些點(diǎn)，山脊下沒(méi)有點(diǎn)或者只有幾個(gè)點(diǎn)。這會(huì)導(dǎo)致電腦自動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，繪制的輪廓會(huì)變形，難以準(zhǔn)確反映地形景觀。二是一些線圖，如小型排水溝，尤其是地下排水溝、電力線、電信線或電纜管道等，在地形點(diǎn)的采集中往往被忽視，不知道起點(diǎn)和終點(diǎn)。第三，畫(huà)一個(gè)不完整的場(chǎng)景。測(cè)繪是測(cè)繪領(lǐng)域中工作最為復(fù)雜的一項(xiàng)，對(duì)制圖測(cè)繪技術(shù)人員和測(cè)繪技術(shù)能力要求很高。雖然這只是一張圖紙，但也應(yīng)該按照傳統(tǒng)圖紙繪制，這是最終圖紙滿足規(guī)范要求的重要基礎(chǔ)。尤其是地形與地形的關(guān)系，一定要與當(dāng)?shù)匾恢?；測(cè)點(diǎn)順序不得改變，記錄必須準(zhǔn)確。

2.3 自檢工作不力

與傳統(tǒng)的技術(shù)制圖相比，數(shù)字制圖可以在審圖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)更多的缺陷。 除上述問(wèn)題外，主要問(wèn)題是需要加強(qiáng)制圖人員的自查能力。 例如，標(biāo)記或植被符號(hào)的現(xiàn)象可以打印線條和覆蓋特征，山脊以下的高度高于山脊的現(xiàn)象，圖形符號(hào)的錯(cuò)誤使用只要仔細(xì)檢查就可以避免。

3 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的具體應(yīng)用

3.1 數(shù)字地球

數(shù)字地球是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)字系統(tǒng)，將人類活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境變化等相關(guān)數(shù)據(jù)集成到整個(gè)系統(tǒng)中，使用戶能夠獲得所需的數(shù)據(jù)或信息，從而提供高優(yōu)質(zhì)服務(wù)建設(shè)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。數(shù)字地球涵蓋了廣泛的科技內(nèi)容，是一個(gè)非常龐大和復(fù)雜的系統(tǒng)工程，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)在數(shù)字地球的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。在建設(shè)數(shù)字土地的過(guò)程中，應(yīng)進(jìn)一步完善數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，提高數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用效率，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)和信息采集，梳理和發(fā)展數(shù)字測(cè)繪技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)最大限度地幫助建設(shè)數(shù)字土地。

3.2 數(shù)字化測(cè)繪中作業(yè)模式的選擇問(wèn)題

在數(shù)字測(cè)繪過(guò)程中，我們可以借助全站儀或電子平臺(tái)進(jìn)行操作，可分為編碼和非編碼兩種。編碼方式主要取決于點(diǎn)的類型和獲取的數(shù)據(jù)的特征碼，但需要注意的一點(diǎn)是操作者不僅要記住代碼，還要交換信息，這使得開(kāi)發(fā)工作非常復(fù)雜[3]。另外，在傳統(tǒng)的測(cè)繪中，尤其是在復(fù)雜的地形中，很難看清，地球表面是斷斷續(xù)續(xù)的測(cè)量，甚至結(jié)霜都要靠多站監(jiān)測(cè)來(lái)完成，操作難度大，而且有很多錯(cuò)誤。無(wú)需編碼，無(wú)需任何操作碼即可輸入任何符號(hào)，無(wú)需繪制記錄測(cè)量點(diǎn)和相鄰關(guān)系。但在實(shí)際操作中，如果電子平臺(tái)與全站沒(méi)有通訊，那么相關(guān)人員很難在電子平臺(tái)中編輯項(xiàng)目，主要是因?yàn)閿?shù)字地圖具有復(fù)雜的特性，如果我們使用遠(yuǎn)程監(jiān)控畫(huà)法，則無(wú)法保證濃縮讀數(shù)的準(zhǔn)確性。

3.3 數(shù)字化測(cè)繪中原圖數(shù)字化處理技術(shù)的應(yīng)用

在使用傳統(tǒng)工程審核數(shù)據(jù)的原圖繪制過(guò)程中，容易受到設(shè)計(jì)作業(yè)、人員設(shè)備等諸多因素的影響，導(dǎo)致原圖失真。然而，這些問(wèn)題可以通過(guò)數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和技術(shù)的應(yīng)用得到有效克服。工程測(cè)量在獲得原始設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)后，可以利用數(shù)字化設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理軟件以分層存儲(chǔ)的方式對(duì)這些原始圖進(jìn)行處理，以減少設(shè)計(jì)過(guò)程帶來(lái)的問(wèn)題。同時(shí)，在利用數(shù)字監(jiān)控技術(shù)處理原始圖的過(guò)程中，我們可以根據(jù)原始圖的不同特征，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比，快速找到具有相同特征的圖信息。在此基礎(chǔ)上，可以對(duì)原始圖像的顏色和形狀進(jìn)行修改，以獲得更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息。此外，在對(duì)原圖進(jìn)行改進(jìn)的過(guò)程中，工作人員可以對(duì)現(xiàn)有數(shù)字化監(jiān)測(cè)和設(shè)計(jì)工具中的圖形符號(hào)庫(kù)進(jìn)行改進(jìn)，以便在原圖上提供更豐富、更準(zhǔn)確的圖形符號(hào)庫(kù)。

3.4 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)中數(shù)字化地球技術(shù)和航測(cè)成圖技術(shù)的應(yīng)用

在工程測(cè)繪過(guò)程中，數(shù)字地球技術(shù)和航空測(cè)繪技術(shù)作為兩項(xiàng)重要的數(shù)字測(cè)繪技術(shù)被廣泛應(yīng)用。通過(guò)數(shù)字世界技術(shù)，可以將工程研究信息作為一個(gè)整體，建立一個(gè)協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以調(diào)動(dòng)大量的信息，以及如何獲得滿意的信息。例如，谷歌地球是研究人員在英語(yǔ)研究中廣泛使用的一項(xiàng)技術(shù)。通過(guò)將這項(xiàng)技術(shù)整合到研究工作中，工程研究人員可以有效地測(cè)量地理和地質(zhì)環(huán)境測(cè)量[2]。此外，航空測(cè)繪技術(shù)是研究中廣泛使用的技術(shù)。利用該技術(shù)，可以有效地開(kāi)發(fā)和開(kāi)發(fā)陸地工程研究模型和航空攝影信息系統(tǒng)，以創(chuàng)建該地區(qū)的完整數(shù)字研究地圖。同時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)在技術(shù)研究過(guò)程中不會(huì)受到天氣、地形等因素的阻礙。

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

隨著我國(guó)建筑工程的快速發(fā)展，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)得到了充分利用。這些術(shù)語(yǔ)主要用于施工現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、施工場(chǎng)地的測(cè)繪、施工土質(zhì)的測(cè)繪和建筑工程的定位測(cè)量。在抓獲建設(shè)項(xiàng)目中的富豪時(shí)，利用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)，首先獲取房屋頭部的富豪，以提高對(duì)后期工程中各種數(shù)據(jù)的利用。其次，該技術(shù)可用于豐富建筑墻體，尤其是房屋的個(gè)別墻體。該技術(shù)可用于識(shí)別測(cè)繪分析，包括特殊墻體承載參數(shù)等信息。第三，該技術(shù)還可用于測(cè)量施工板的數(shù)據(jù)，利用施工板的高度，修復(fù)施工完成。在建筑工程地面的測(cè)繪中，利用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)可以大大提高地面測(cè)繪的精度，其測(cè)量范圍實(shí)際上可以在3cm以內(nèi)。

3.6 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在礦山工程勘測(cè)中的應(yīng)用

應(yīng)用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)可以大大提高采礦工程中采礦作業(yè)的準(zhǔn)確性和效率。它主要包括以下應(yīng)用：利用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)有效的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行地形測(cè)繪。將該技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用相結(jié)合，通過(guò)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)礦山工程地形圖，便于施工人員對(duì)目標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確定位和標(biāo)定。使用該技術(shù)分析了從礦山收集的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。在采礦工程勘察過(guò)程中，使用該技術(shù)不僅可以提高勘測(cè)的準(zhǔn)確性，而且可以快速存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)采礦工程相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素的預(yù)測(cè)和分析，最終確保施工安全。該技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)礦工的快速救援。通過(guò)有效利用該技術(shù)收集和分析采礦工程和施工數(shù)據(jù)，管理人員更全面地了解采礦業(yè)務(wù)的進(jìn)展情況。一旦發(fā)生安全緊急情況，相關(guān)救援人員可以利用采集到的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確、及時(shí)地定位救援人員，減少人員和財(cái)產(chǎn)損失。

3.7 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在地質(zhì)工程勘測(cè)中的應(yīng)用

在地質(zhì)工程測(cè)繪中，工程技術(shù)人員和研究人員往往對(duì)地質(zhì)測(cè)繪結(jié)果的要求最高，這樣才能保證有效的后續(xù)工作。因此，采用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)可以有效滿足此類工程的勘測(cè)。應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，可以有效獲取復(fù)雜地質(zhì)數(shù)據(jù)并進(jìn)行繪圖。例如，借助該技術(shù)，可以對(duì)較高的地質(zhì)線、范圍、地形圖和大比例尺地形圖進(jìn)行有效測(cè)量。同時(shí)，由于地質(zhì)工程和測(cè)繪往往處于一些惡劣的野外工作環(huán)境中，只有進(jìn)行更方便、操作相對(duì)簡(jiǎn)單的測(cè)量設(shè)備才能滿足他們的需求，數(shù)字測(cè)繪設(shè)備才能滿足這些需求。此外，在地質(zhì)勘測(cè)領(lǐng)域，采用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的GIS可以有效、快速地整合和存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)和信息，有助于順利完成勘測(cè)工作[4]。

3.8 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在水利工程勘測(cè)中的應(yīng)用

測(cè)繪在水利和工程建設(shè)中發(fā)揮著非常重要的作用，是保證整個(gè)工程順利完成的前提。因此，在建筑和水利方面，數(shù)字測(cè)繪技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。利用這項(xiàng)技術(shù)，水利工程測(cè)量師可以在原始地圖上實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。同時(shí)，在測(cè)繪水利過(guò)程中，地表數(shù)字測(cè)繪也是一種典型的數(shù)字測(cè)繪技術(shù)。通過(guò)該技術(shù)，可以獲得分辨率較高、尺寸相對(duì)較大的地圖。此外，數(shù)字地面技術(shù)也是水利工程測(cè)量中使用最多的技術(shù)之一。該技術(shù)科技含量高，特別適用于復(fù)雜、大型的水利工程。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，先進(jìn)的數(shù)字測(cè)繪技術(shù)測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)代工程項(xiàng)目中發(fā)揮著重要作用。通過(guò)有效應(yīng)用該技術(shù)，不僅可以克服傳統(tǒng)掃描技術(shù)的不足，而且可以使測(cè)量數(shù)據(jù)更加真實(shí)可靠。因此，我們必須像現(xiàn)代工程測(cè)繪技術(shù)一樣，充分認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)代工程測(cè)繪中的重要作用。 只有在日常工作中將理論知識(shí)與測(cè)量技術(shù)相結(jié)合，才能使測(cè)量工程更加準(zhǔn)確和高效。