工程測量中GIS技術(shù)和數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用

文／時華彬 江西省地質(zhì)局地理信息工程大隊 江西南昌 330001

江西空間地信工程集團有限公司 江西南昌 330001

引言：

隨著現(xiàn)代化技術(shù)以及信息化手段的飛速發(fā)展，社會已經(jīng)全面進入到了科技時代當(dāng)中，這也為各大行業(yè)的發(fā)展起到了良好的促進作用，特別是在工程項目的開展過程當(dāng)中，如果能夠科學(xué)合理的運用各類高科技成果，就能夠穩(wěn)步提升工程效率以及工程質(zhì)量，在最大程度上縮短整體工程的施工期限，而在具體的工程項目施工建設(shè)階段中，工程測量屬于其中的基礎(chǔ)工作環(huán)節(jié)，不僅能夠為整體施工過程提供必要的數(shù)據(jù)信息，對于后續(xù)工作的開展也起到了良好的促進作用。因此，文章首先對工程測量數(shù)據(jù)的重要性加以明確；其次，對GIS 技術(shù)在工程測量工作當(dāng)中的應(yīng)用展開深入分析；在此基礎(chǔ)上，提出數(shù)字化測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用措施[1]。

1、GIS 技術(shù)和數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用價值

1．1 保證數(shù)據(jù)完整

從我國以往的工程測量工作來看，雖然我國建筑工程取得了十足的發(fā)展，但是在相關(guān)的數(shù)據(jù)上，往往受到測量工作的限制而無法獲得更好的數(shù)據(jù)，最終使建筑工程的整體數(shù)據(jù)受到一定影響，無法為其他行業(yè)提供更加有價值的參考數(shù)據(jù)。因此加強對數(shù)字化測繪技術(shù)的使用，首先是能夠大大提高收集數(shù)據(jù)信息的效率性，方便在進行建筑工程建設(shè)時，能夠隨時進行測量。其次在工作價值上，能夠有效彌補傳統(tǒng)測繪技術(shù)上的不足，從而增強工程數(shù)據(jù)的使用價值。最后從整體效果來看，加強對數(shù)字化測繪技術(shù)上的使用，能夠為多方面建筑工作提供有效且最有價值的數(shù)據(jù)信息，對推動我國建筑工程行業(yè)的發(fā)展有著極大的促進作用[2]。

1．2 確保測量結(jié)果精準(zhǔn)

在實際的測量工作過程中，利用數(shù)字化測繪技術(shù)，能夠?qū)⒔ㄖこ痰木W(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及圖像處理技術(shù)進行有效結(jié)合，通過這兩種處理技術(shù)的結(jié)合能夠大大提高工程測量的準(zhǔn)確度，幫助測量人員收集更加有效的數(shù)據(jù)信息。另外，在傳統(tǒng)的建筑工程測繪活動中，各類測量結(jié)果很容易受到人為因素的影響，若相關(guān)人員在測量時存在測量工具操作不當(dāng)、手動測量讀數(shù)不準(zhǔn)、測量角度有所偏差等問題，都會導(dǎo)致測量精度的降低。相比之下，數(shù)字化測繪技術(shù)以預(yù)設(shè)的操作程序和可觀的數(shù)據(jù)信息作為實踐支持，在采集建筑工程相關(guān)數(shù)據(jù)時可表現(xiàn)出很強的抗干擾能力，從而在根本上保證測量結(jié)果的精度。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至計算機系統(tǒng)后，便可實現(xiàn)平面、立體、整體、細節(jié)等多種形式圖像與模型的呈現(xiàn)。這種技術(shù)功能也在很大程度上避免了人工繪制工程圖紙可能出現(xiàn)的偏誤問題，進一步確保測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。

1．3 自動化程度較高

施工人員要想獲得最后的數(shù)字化成圖，就必須對RTK 測量圖的根點、全站儀測量碎部點以及RTK 測量碎部點進行控制，通過以上數(shù)字化測圖作業(yè)流程可以得出，加強對數(shù)字化測繪技術(shù)上的使用，能夠提高工程測量的自動化程度，始終保持著高度的自動化水平。

加強對測量工作的總結(jié)與評價施工團隊在進行工程測量的工作過程中，不光是要提高對測量工作的準(zhǔn)確性，還需要對測量工作實行工作總結(jié)。而加強對數(shù)字化測繪技術(shù)上的使用，能夠為測量人員提供準(zhǔn)確的施工數(shù)據(jù)，快速幫助施工人員對工作進行總結(jié)，同時測量人員根據(jù)數(shù)字化測繪技術(shù)所提供的數(shù)據(jù)信息進行快速分析，找到測量工作所遇到的問題以及阻礙，并實行有效的解決措施，最終有效提高測量工作的工作效率，確保建筑工程施工能夠順利開展[3]。

2、工程測量的特點

2．1 較強的政策性

根據(jù)我國相關(guān)的工程政策來看，需要施工單位建立起相關(guān)的測量檢測機構(gòu)，同時在國家建筑政策的指導(dǎo)下，對建筑工程的市場起到一定的影響作用。其次在調(diào)整結(jié)構(gòu)上，需要測量單位的測量資質(zhì)能夠得到政府部門的認可，同時在政府相關(guān)政策的引導(dǎo)下進行有效調(diào)整，最后在測量工作的質(zhì)量上，根據(jù)測量市場上的規(guī)模進而受到政府質(zhì)量控制政策的決定。因此從上述內(nèi)容來看，我國建筑行業(yè)的工程測量工作具有較強的政策性，開放的程度受到政府部門一定的限制。

2．2 較強的地域性

雖然現(xiàn)如今測量工作的具體流程大致相同，但是在不同地區(qū)由于受到氣候地形因素等影響，導(dǎo)致相關(guān)的測量工作內(nèi)容也就有很大的差異性。根據(jù)不同地區(qū)的差異性，具體的解決方法如下：首先在管理上，測量單位需要根據(jù)各個地區(qū)的地形氣候?qū)嶋H進行出發(fā)，深入進行調(diào)查，保證整個測量工作能夠深入實際，有效提高安全性，同時制定出科學(xué)合理的測量管理計劃。其次在考試資格的制度上，相關(guān)的管理部門需要建立起規(guī)范的資格考試制度，以保證測量工作流程的規(guī)范性。最后在對大型設(shè)備的使用上進行格外的重視，確保測量效果能夠顯著提升，加強測量效果的準(zhǔn)確性。

2．3 技術(shù)門檻較低

當(dāng)前我國建筑行業(yè)的測量技術(shù)，整體呈較低的趨勢，一方面是由于長期受到政府的限制，使得測量技術(shù)不能夠有效地提升發(fā)展，同時在市場環(huán)境中沒有得到大規(guī)模的廣泛使用，最終使得我國測量行業(yè)中的技術(shù)門檻較低。另一方面在測量技術(shù)的路程上，沒有建立起一套先進的技術(shù)體系，另外在測量考核的管理制度上以及測量工作的經(jīng)驗上，與國外進行技術(shù)相比仍然有著較大的差異性。從上述的原因來看，由于受到各種因素的阻礙，使得我國測量行業(yè)中的測量技術(shù)長期得不到發(fā)展，相關(guān)的培訓(xùn)較少，最終造成了現(xiàn)在這種現(xiàn)象。

2．4 較強的單一性

單一性指的是測量行業(yè)中的經(jīng)濟體制，存在一定程度上的單一性。造成這種情況是由于政府本身的屬性特點，使得測量工作行業(yè)一般在國有企業(yè)或者政府單位中，而根據(jù)國有企業(yè)單一的經(jīng)濟特點來看，使得測量行業(yè)的經(jīng)濟體制同樣存在著較強的單一性[4]。

3、案例分析

3．1 工程概況

某市于2017年在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)一大型商業(yè)辦公樓，工程性質(zhì)為超高層建筑，層數(shù)為32 層，其中地上30 層，地下2 層，總建筑面積約為38337．40m2，總高度為96．058m。工程整體為預(yù)制裝配鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，工程測量作業(yè)主要有兩方面：一是施工前對規(guī)劃用地及周邊1．5km 范圍以內(nèi)的地形進行測繪出圖；二是根據(jù)設(shè)計圖紙以及甲方標(biāo)定交樁的基準(zhǔn)點位，對該建筑工程進行放線定位，并建立起施工控制網(wǎng)。

3．2 地形圖測繪

3．2．1 精度設(shè)計

根據(jù)該工程性質(zhì)與測區(qū)特點，將首級控制網(wǎng)設(shè)置為城市工程二級GPS 網(wǎng)，測區(qū)內(nèi)平均邊長定義為不大于1．5km，其中最弱測量邊的對中誤差精度為不大于1/10000。地形圖比例誤差系數(shù)要求不高于20×10。選擇的設(shè)備為一款用于工程靜態(tài)觀測的Leica 1200 型單頻GPS 接收機，這種GPS 接收機標(biāo)稱誤差a 不大于2．5mm，滿足該工程地形圖測繪需求。

3．2．2 測量基準(zhǔn)與網(wǎng)形設(shè)計

在整個測區(qū)內(nèi)共計規(guī)劃12 處基準(zhǔn)控制點，其中4 處為高程控制點，2 處為聯(lián)測得到的已知控制點，各個控制點之間采用導(dǎo)線測量法的網(wǎng)形進行側(cè)邊連接，構(gòu)成互相之間可以有效聯(lián)系的環(huán)形平差圖像。為了最大程度避免GPS 測量結(jié)果受到電離層、負荷潮影響，實際施測前，根據(jù)衛(wèi)星可見預(yù)報圖進行最佳外業(yè)測量時間規(guī)劃?；疽罁?jù)是測定衛(wèi)星的PDOP 空間位置因子值，當(dāng)可用于測定衛(wèi)星數(shù)目超過6 顆，空間位置因子值PDOP 值不大于6，且處于負荷低谷期時，開始外業(yè)測量作業(yè)。采用3 個同型號GPS 接收器，依照測量環(huán)形導(dǎo)線，分別到達10個未知基準(zhǔn)控制點的設(shè)置測站進行觀測，觀測時長不小于60min。

3．2．3 坐標(biāo)測量

在利用GPS 接收機進行外業(yè)測量時，由于衛(wèi)星的觀測坐標(biāo)是既定已知的，而GPS 接收機的所處位置得到的觀測數(shù)據(jù)，也可作為單獨的已知控制點。那么單一測點的位置坐標(biāo)，可以采用后方交會法利用如下公式進行計算：K= 2（2-1）-（2-1）+ 12-21（2-1）2+（2-1）2 式中:（X1,Y1）與（X2,Y2）分別代表了與 wGs-84 測點關(guān)聯(lián)的后方控制點與測站控制點的位置坐標(biāo)。

3．2．4 GIS 測量注意事項

首先，在控制點選取時，應(yīng)當(dāng)考慮到周邊環(huán)境因素，在GIS 接收機測點400m 以內(nèi)的空間距離中不能出現(xiàn)任何高功率發(fā)射源，例如廣播天線、高壓輸電塔、通信基站等。其次，測點周邊不應(yīng)存在高度角大于15°以上的障礙物，盡可能地保障測點視野開闊。最后，GPS 測點的固定標(biāo)記應(yīng)當(dāng)是永久有效的，地形圖成圖后，需將GPS測站環(huán)視圖與控制點網(wǎng)狀圖一同整理作為地形圖的選點測量資料。

3．3 利用全站儀進行施工控制網(wǎng)測繪

3．3．1 平面控制網(wǎng)布設(shè)

根據(jù)設(shè)計單位的交樁圖紙，以2 個已知測點為控制基準(zhǔn)，建立矩形平面控制網(wǎng)的軸線，應(yīng)當(dāng)注意在選取平面控制點位時，也要設(shè)置為固定可靠的定位標(biāo)記。在水準(zhǔn)點與對應(yīng)標(biāo)高找齊后，引測至建筑物外圍墻上以醒目的涂漆記號進行標(biāo)注。各個控制點的上層對應(yīng)位置預(yù)留出20mm×20mm 的孔洞，作為建筑物控制網(wǎng)傳遞軸線備用。平面控制網(wǎng)規(guī)劃測點為22 個，其中8 處為非水準(zhǔn)控制點，14 處為水準(zhǔn)控制點[5]。

3．3．2 測角測距

利用全站儀分別對被測點進行測角測距，在全站儀上按下角度測量鍵使其切換至角度測量模式，將全站儀照準(zhǔn)被測點后，將在測點方向的水平盤設(shè)置為0°0’0”。然后向另一處測點進行偏轉(zhuǎn)，當(dāng)照準(zhǔn)第二處測點標(biāo)識時，通過手簿記錄水平盤的偏轉(zhuǎn)讀數(shù)，即為兩個測點方向之間的夾角。全站儀測距也是按下測距鍵切換模式，輸入測點的氣溫、氣壓條件，讓全站儀自動計算生成大氣改正值，目標(biāo)照準(zhǔn)至棱鏡中央約2．5s 后，通過手簿記錄測點的斜距、平距與高差。

3．3．3 高程測量

利用數(shù)字全站儀進行高程測量時，根據(jù)測點地理環(huán)境與儀器架設(shè)需求，在確保儀器架設(shè)點后視方向無遮擋障礙的前提下，滿足所有測點均在水準(zhǔn)點上施測的要求。所以，在該工程施工控制網(wǎng)建立時，利用全站儀進行高程測量主要分為如下兩種情況：（1）全站儀架設(shè)在水準(zhǔn)點上，高程的計算公式為H=h1+i+ h2-I。其中：h1 表示為觀測站的標(biāo)高；i 為全站儀架設(shè)高度；h2 為測點的高差；I 為測點棱鏡高。（2）全站儀未架設(shè)在水準(zhǔn)點上，此時高程計算公式為 H=h1- h2+h3+i-I。其中：h1 表示為全站儀后視水準(zhǔn)點的高程；h2 表示為后視點高差；h3 表示為前視高差；i 表示為后棱鏡高；I 表示為前棱鏡高[6]。

3．4 原圖數(shù)字化技術(shù)

測量工程測量中的大多地圖資料雖然其都以圖文結(jié)合的方式加以展現(xiàn)，但依舊有很多重要細節(jié)并不直觀，傳統(tǒng)依靠人力尋找的方法又會極為耗費時間，因此對于這些隱藏的有價值的信息，就可以通過數(shù)字化測繪技術(shù)，對原圖進行處理，通過數(shù)字化技術(shù)來篩選出重要信息，并呈現(xiàn)其中各項圖形信息，提取出有價值的信息，讓其能夠直接被應(yīng)用。數(shù)字化測繪技術(shù)可以通過矢量掃描、手扶跟蹤等方式對工程原圖進行掃描，并通過對比掃描信息，來加強信息篩選的精準(zhǔn)度，大幅度提升工作效率。但由于矢量掃描與原圖對比時，精準(zhǔn)度較低，因此也經(jīng)常作為工程測量的相關(guān)補救措施，很少直接主動使用。為了彌補矢量掃描的誤差，就需要結(jié)合修測與補測，展現(xiàn)原圖地形，提升原圖中的各項細節(jié)。數(shù)字化測繪技術(shù)還可以依靠其測量方式，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)變形問題，如測量變形結(jié)構(gòu)的角度、高度等，降低工程的不穩(wěn)定性。傳統(tǒng)中依靠人力難以測量的變形結(jié)構(gòu)，都可以依靠數(shù)字測繪進行修補，將變形區(qū)域通過二維圖像進行呈現(xiàn)，進而上傳并分析，而工作人員也可以通過數(shù)字化測量系統(tǒng)提取到這些數(shù)據(jù)，并與工程原圖進行對比，加強數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，并應(yīng)用數(shù)字化測繪數(shù)據(jù)進行修復(fù)，彌補工程漏洞，大幅度提高建筑工程的穩(wěn)定性與安全性。

4、強化GIS 技術(shù)和數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用措施

4．1 數(shù)據(jù)信息采集的應(yīng)用

自進入21世紀(jì)以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，使得我國在建筑工程的過程中，越來越注重對數(shù)據(jù)信息采集的應(yīng)用。同時為了提高建筑工程的整體安全性和保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，需要對數(shù)字化測繪技術(shù)不斷地應(yīng)用，利用相關(guān)的數(shù)字化測繪技術(shù)，首先在信息采集工作的準(zhǔn)備上，能夠使相關(guān)的測量工作人員，加強對信息數(shù)據(jù)采集的效率性，同時利用相關(guān)的計算機技術(shù)以及結(jié)合現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進行分析，最后為整體建筑物建立起一個完善的模型，為之后的施工工作提供了最有效的施工基礎(chǔ)。其次在建筑墻體信息的采集上，測量人員需要進行仔細地分析研究，加強對建筑墻體的數(shù)據(jù)檢查，為建筑物整體的安全性提供一份合理的保證。最后在吊板的數(shù)據(jù)采集上，測量工作人員需要加強對建筑物天花板的數(shù)據(jù)分析，注重對吊板信息的確認，同時促進建筑工程能夠順利開展。

4．2 加強原圖數(shù)字化的應(yīng)用

加強對原圖數(shù)字化的應(yīng)用，主要分為三個步驟。首先在實際的測量工作中，通過圖片掃描等處理方法，將數(shù)字化測繪技術(shù)所提供的原圖進行處理，同時將其中的地形圖進行有效結(jié)合，通過對原圖中的信息數(shù)據(jù)以及圖像效果進行提取分析，最終將數(shù)字化地圖一種清晰的效果展現(xiàn)出來。一方面可以提升數(shù)字化地圖的準(zhǔn)確可靠性，另一方面能夠提高測量工作單位的工作效率，大大提升測量工作的效率性。其次在成本的控制上，利用數(shù)字化測繪技術(shù)上的能力，將測量工作中的圖片處理技術(shù)以及信息數(shù)據(jù)進行有效結(jié)合，通過高科技技術(shù)手段，能夠?qū)⑵渲胁淮_定的圖像進行修復(fù)，使其變得完整起來，最終通過對測繪效率的提升，能夠有效減少相關(guān)的測量成本，提高經(jīng)濟效益。最后加強對圖層劃分方式上的使用，一方面能夠增加測繪工作的效率，同時提升對信息數(shù)據(jù)的采集，通過對測量信息數(shù)據(jù)的儲存，能夠為以后的測量工作形成較好的鋪墊。

4．3 加強對變形測量中的應(yīng)用

變形中的測量應(yīng)用，主要依據(jù)的是數(shù)字化測繪技術(shù)的不斷應(yīng)用，以及范圍上的不斷擴大化。尤其是變形測量中的數(shù)字成像技術(shù)，在實際的建筑變形測量中，有著極其巨大的發(fā)揮作用。另外由于傳統(tǒng)的測量方法具有一定的局限性，使得無法對建筑測量有著更好的效果，這個時候就需要加強對GIS 數(shù)字化測繪技術(shù)方面的應(yīng)用，不僅能夠有效提高測量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，同時在數(shù)據(jù)信息上，進行及時的更新，大大提高了測量工作人員的工作效率。因此從整體來看，加強對變形測量中的應(yīng)用，不僅能夠為數(shù)字成像技術(shù)進行頂力的支持，同時在互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的應(yīng)用上，進行及時的補強，在保證測量人員工作效率的同時，大大提高建筑工程整體的安全質(zhì)量，促進整個建筑行業(yè)的發(fā)展。

結(jié)語：

綜上所述，無論何種工程項目的施工建設(shè)，其都十分依賴工程測量工作所得出的數(shù)據(jù)信息，一旦缺乏這部分數(shù)據(jù)信息，就很難確保后續(xù)工作的正常開展。同時，在工程測量中所獲取的數(shù)據(jù)信息，如果采用人工處理的方式不僅整體工作效率比較低，也會影響對數(shù)據(jù)信息的處理質(zhì)量，這就使得數(shù)據(jù)人工建模成為了其中的難點所在。因此，為了更好的促進工程測量技術(shù)的開展，就應(yīng)當(dāng)在實際工作過程當(dāng)中科學(xué)合理的引入數(shù)字化測繪技術(shù)以及GIS 技術(shù)，通過計算機設(shè)備來對數(shù)據(jù)信息進行處理建模，從而更好的提升工程測量工作的開展效率。