淺談數(shù)字化測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

薛燕莎

河北省煤田地質(zhì)局物測地質(zhì)隊 河北 邢臺 054000

科技進步促進了各行各業(yè)的改革創(chuàng)新。近年來，我國全面進入信息和數(shù)字時代，各種先進技術(shù)手段在工程勘察中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)字測圖技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用不僅方便快捷，而且可以保證測繪成果的可靠性和準(zhǔn)確性。

傳統(tǒng)的測量主要是手工進行的，測量主要依靠人工記錄?？偨Y(jié)所有測量數(shù)據(jù)后，即可得出最終結(jié)果。整個過程需要大量的人力、物力和資金支持。由于人為和不確定因素的影響，測量數(shù)據(jù)會出現(xiàn)偏差?？梢钥闯觯诠こ瘫O(jiān)測中引入和應(yīng)用數(shù)字測繪技術(shù)，不僅可以避免傳統(tǒng)測量中容易出現(xiàn)的諸多問題，而且可以保證測量成果的精度。

1數(shù)字化測繪技術(shù)的定義與優(yōu)勢

科技進步促進了各行各業(yè)的改革創(chuàng)新。近年來，我國全面進入信息和數(shù)字時代，各種先進技術(shù)手段在工程勘察中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)字測圖技術(shù)在工程勘察中的應(yīng)用不僅方便快捷，而且可以保證野外測量成果的可靠性和準(zhǔn)確性。

1.1 數(shù)字測量技術(shù)的定義

數(shù)字測量技術(shù)是21世紀(jì)發(fā)展起來的高新技術(shù)。在不斷發(fā)展的過程中，可以使工程測量朝著更加信息化、自動化的方向發(fā)展。借助智能處理模式，可以簡化作業(yè)流程，提高測量效率，完成自動分析，也可以實時有針對性的數(shù)字化部分?jǐn)?shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)自動采集的前提下，完成數(shù)據(jù)計算、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲等多個環(huán)節(jié)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、圖像的融合，實現(xiàn)測量成果的可視化。從目前測繪手段的發(fā)展來看，可以分析出新的測繪技術(shù)主要有以下幾種常見類型。首先是高速攝像技術(shù)，目前，它具有成本低、精度高、效率高等優(yōu)點。第二，遙感技術(shù)，主要結(jié)合衛(wèi)星影像等，快速建立模型，進行數(shù)字化。該方法適應(yīng)性強，適用于各類復(fù)雜地區(qū)。第三，GPS技術(shù)，它具有非常高的精度和可靠性。第四，GIS技術(shù)主要利用地理空間要素，根據(jù)所涉及的模型進行測繪，具有很強的適應(yīng)性，如測繪水利和土地工程。

1.2 數(shù)字測繪技術(shù)的優(yōu)勢

（1）提高數(shù)據(jù)精度。數(shù)字化測繪技術(shù)在制圖和野外成圖方面具有較高的測量精度和顯著優(yōu)勢。數(shù)字化測繪技術(shù)在工程勘測過程中的應(yīng)用，可以通過繪圖技術(shù)和數(shù)字測繪技術(shù)全程采集勘測數(shù)據(jù)，并能自動采集三維坐標(biāo)，尤其在地形復(fù)雜的區(qū)域，保證工作人員安全的前提下也能準(zhǔn)確獲取想要的數(shù)據(jù)。數(shù)字測繪技術(shù)還可以自動存儲數(shù)據(jù)，節(jié)省記錄數(shù)據(jù)的一般時間，提高工作效率。

（2）自動化。數(shù)字測繪技術(shù)以及工程測量的主要優(yōu)勢是因為數(shù)字測繪技術(shù)是一項基于計算機的新技術(shù)。實際上，將計算機技術(shù)集成到數(shù)字測繪應(yīng)用中非常重要，并借助這一環(huán)節(jié)加強制圖自動化技術(shù)和測繪技術(shù)的融合。隨著計算機技術(shù)、制圖技術(shù)和數(shù)字測量技術(shù)的不斷發(fā)展正變得越來越全面。這可以完全滿足對圖形信號節(jié)點和計算自動化的需求，并且可以使地形圖處理更輕松，更準(zhǔn)確。此外，在工程研究過程中引入數(shù)字測繪技術(shù)可以提高自動化水平，減少對人力的過度消耗。

（3）獲取信息內(nèi)容豐富。數(shù)字測繪技術(shù)在工程測繪中的應(yīng)用可以豐富信息獲取的廣度;利用數(shù)字測繪技術(shù)可以進一步提高野外獲取的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;在一些特定領(lǐng)域可以更好的發(fā)揮他的優(yōu)勢，根據(jù)具體的工作任務(wù)和周邊地形環(huán)境的特點有針對性的開展工作，可以根據(jù)實際需要測量地形和地物?？傊?，數(shù)字測繪技術(shù)的出現(xiàn)可以更快捷更高效的獲取目標(biāo)地物的關(guān)鍵信息，通過電腦終端生成地形圖等可視化成果，為正在進行的制圖環(huán)節(jié)和技術(shù)研究提供堅實的基礎(chǔ)。

（4）方便存儲。數(shù)字測繪技術(shù)可以簡化數(shù)據(jù)存儲的形式，圖片技術(shù)和數(shù)字成像技術(shù)的出現(xiàn)更方便、長久的收集和存儲到電子產(chǎn)品中，從而提高工作效率降低返工率，進而降低生產(chǎn)成本。運用新的測繪技術(shù)和手段在特殊環(huán)境下或者極端觀測條件下可以完成人工完成不了的工作任務(wù)，獲取周圍環(huán)境數(shù)據(jù)，在觀測的同時即刻完成存儲，保證數(shù)據(jù)的長久性和可讀性，有效存儲數(shù)據(jù)，并及時轉(zhuǎn)換處理某些數(shù)據(jù)成果，并將結(jié)果直接輸出。這將使工作效率有質(zhì)的改變，便于野外隨時掌握觀測成果，安排下步工作任務(wù)和方向。

2 目前工程測繪的現(xiàn)狀

2.1 等高線處理不當(dāng)

因為傳統(tǒng)制圖過程中的目標(biāo)對象的高程通?；谠诂F(xiàn)場收集的地貌點的高程，我們需要努力實現(xiàn)不同的景觀有特征的高程點來獲取和計算處理從而繪制地圖。但是我們在實際過程中獲得的信息存在錯誤。這需要通過人工干預(yù)來解決。但該技術(shù)將基于專業(yè)測量人員的專業(yè)技能和經(jīng)驗判斷。這影響到了測繪成果的精度和成果的真實還原度。

2.2 現(xiàn)場數(shù)據(jù)收集不準(zhǔn)確和不完整

首先，環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域地形點收集不足，例如懸崖上的一些點和懸崖下方的點，這些區(qū)域人工很難到達(dá)，同時觀測此類地形點也有一定的危險性。這會影響地形圖繪制，如果點位采集不到位，也會影響最終成果從而難以準(zhǔn)確反映定位。其次，例如在涉及地下管線測繪方面，對地下隧道，電力線，電信網(wǎng)絡(luò)或電纜以及各種管道的起源和終點探測不到位，這樣會影響到后期施工放線。第三，前期設(shè)計不完善，在前期實地踏勘和野外測繪中，由于地形和人員素質(zhì)的影響，導(dǎo)致設(shè)計數(shù)據(jù)和實地相差出入很大?；蛘哂捎谇捌跀?shù)據(jù)采集時間太久，由于人來生產(chǎn)活動，實地地貌已經(jīng)改變，這樣就需要及時知曉，不再使用之前的老舊數(shù)據(jù)。野外踏勘是一項非常必要的工作，必須確保地形圖上位置的精確度。

2.3 自檢無效

與傳統(tǒng)的地圖制圖相比，新型的測繪技術(shù)在獲取地表數(shù)據(jù)和地物特征點方面有更大的優(yōu)勢，同時也發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)技術(shù)的更多缺陷。除了上述問題之外，也需要加強繪圖員的專業(yè)素質(zhì)，加強其對野外現(xiàn)場的了解程度，同時有專業(yè)的檢核人員負(fù)責(zé)仔細(xì)檢查可能出現(xiàn)的錯誤，以及可能出現(xiàn)的其他遺漏，這些都與測繪成果生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制有關(guān)。

3 數(shù)字化測繪技術(shù)在工程測量中的具體應(yīng)用

3.1 地圖矢量化技術(shù)在數(shù)字制圖中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)工程圖的數(shù)據(jù)處理過程中，容易受到多種因素的影響，例如矢量化原始圖紙時，導(dǎo)致圖上地物和線條的失真和扭曲變形。但是，通過現(xiàn)代化數(shù)字測繪技術(shù)的應(yīng)用可以有效地解決這些問題。如果工程測量的制圖員獲得了原始數(shù)據(jù)，可以利用數(shù)字測繪和數(shù)據(jù)處理軟件進行分層存儲，從而有效地減少了矢量化過程中產(chǎn)生的問題。同時，在用數(shù)字繪圖方法處理原始地圖的過程中，可以根據(jù)原始圖中不同地物自身屬性快速找到具有相同屬性的圖形信息，然后將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)進行比較和綜合應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，可以進一步改變顏色、形狀等。此外，在利用原始數(shù)據(jù)重新線化地圖時，工程測量人員可進一步改善數(shù)據(jù)建立新的資料庫，以提供更豐富及準(zhǔn)確的圖形數(shù)據(jù)，為工程施工提供技術(shù)支撐。

3.2 數(shù)字地理和航空攝影技術(shù)在數(shù)字制圖中的應(yīng)用

在工程測量過程中，數(shù)字地球技術(shù)和航拍技術(shù)作為兩種重要的數(shù)字測繪技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)字地理學(xué)對工程測量數(shù)據(jù)進行綜合處理，從而建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合數(shù)字地球技術(shù)，將更令人滿意的地圖數(shù)據(jù)與獲得的大量信息有效地結(jié)合起來。例如，Google Earth是目前測量人員在工程測量中使用的技術(shù)之一。結(jié)合這項技術(shù)，在測量過程中，工程測量人員可以對地理環(huán)境和地質(zhì)地貌進行有效的預(yù)判和測量。此外，航空攝影技術(shù)是工程測量中應(yīng)用較為廣泛的方法。利用這項技術(shù)，可以有效地提取和建立工程測量地面模型的參數(shù)以及航空攝影數(shù)據(jù)，從而可以繪制區(qū)域測量的完整地圖。同時，在進行工程測量時，這項技術(shù)并不局限于天氣、地形等因素[1]。

3.3 數(shù)字化測繪技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用

隨著我國建設(shè)的快速發(fā)展，數(shù)字測繪技術(shù)得到了充分的應(yīng)用。其中主要包括建筑地盤的資料搜集、建筑地盤的地形測量、建筑地盤的測繪及建筑地盤的定位。采用數(shù)字繪圖技術(shù)在施工現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，首先可以采集施工主體數(shù)據(jù)，便于后續(xù)工程數(shù)據(jù)的利用。第二，這項技術(shù)可以收集建筑物的墻壁數(shù)據(jù)，特別是每一個建筑物的墻壁數(shù)據(jù)，并利用這項技術(shù)進行測繪和分析，包括有關(guān)墻壁承載力的具體參數(shù)的信息，等等。第三，利用這項技術(shù)還可以測量建筑起重機的數(shù)據(jù)，從而確定懸吊板的高度，便于后續(xù)施工。在建筑工程地面測繪方面，采用數(shù)字化測量方法，可大大提高地面測繪的準(zhǔn)確性，誤差大約在3cm以內(nèi)。同時，利用這種測繪技術(shù)，可以提供更多樣化的測繪手段，開發(fā)出大規(guī)模的測繪產(chǎn)品。在建筑工程的定位方面，利用GPS數(shù)字衛(wèi)星定位技術(shù)，可以準(zhǔn)確地定位建筑物，從而獲得整個建筑物的可靠位置數(shù)據(jù)。

3.4 數(shù)字化測繪技術(shù)在地質(zhì)工程勘測中的應(yīng)用

在地質(zhì)工程的勘測中，工程技術(shù)人員或研究者往往對地質(zhì)狀況的測繪結(jié)果有較高的要求，這樣才能有效保證后續(xù)工作的開展。因此，利用數(shù)字化測繪技術(shù)能有效的滿足這類工程的勘測。通過數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用，可以對復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行有效的數(shù)據(jù)獲取和圖形繪制。例如，在這一技術(shù)的幫助下，可以進行地質(zhì)頂線、帶狀地形圖以及大比例尺地形圖的有效測量。同時，由于地質(zhì)工程勘察往往處于一些較為惡劣的野外工作環(huán)境中[2]，所以只有攜帶較為方便，且操作流程較為簡單的測量設(shè)備才能滿足他們的需要，而數(shù)字化測繪設(shè)備恰恰能滿足這些要求。另外，在野外地質(zhì)勘測過程中，利用數(shù)字化測繪技術(shù)的GIS系統(tǒng)，可有效對所測定的數(shù)據(jù)信息進行整合和快速保存，從而幫助勘測人員順利完成工作。在地質(zhì)測繪方面，利用數(shù)字測量儀器和測繪軟件，可以有效地建立完整的土地測繪系統(tǒng)，從而減少在土地測繪過程中獲得的數(shù)據(jù)誤差。

3.5 數(shù)字化測繪技術(shù)在礦山工程勘察中的應(yīng)用

在采礦測量中，應(yīng)用數(shù)字化測繪技術(shù)可以極大地提高采礦工作的精度和效率。它主要包括以下應(yīng)用領(lǐng)域：用于數(shù)字制圖技術(shù)采集的數(shù)據(jù)繪制地形圖。配合應(yīng)用的電腦技術(shù)，可提供在山泥傾瀉工程中所得的地形圖，協(xié)助采礦業(yè)建筑工人準(zhǔn)確地確定位置和目標(biāo)。利用這項技術(shù)對礦井采集的數(shù)據(jù)進行意義分析，在礦山測量中，該技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了測量精度，而且使所得數(shù)據(jù)能夠快速存儲處理，從而預(yù)測分析了礦山建設(shè)項目的風(fēng)險因素，最終保證了施工安全。利用這項技術(shù)為礦山工程人員提供業(yè)務(wù)援助，利用該技術(shù)對礦山所有施工工作進行有效的數(shù)據(jù)采集和分析后，使得管理層對礦山施工進展有了較為全面的了解。一旦發(fā)生礦山安全事故，相關(guān)救援人員可利用收集到的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確定位，及時救援，最大限度減少人員和財產(chǎn)損失[3]。

4 建筑工程測量中測繪技術(shù)應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)與問題

4.1 測繪技術(shù)應(yīng)用于工程勘測的挑戰(zhàn)

首先，中國城鎮(zhèn)化進程也在加速。城市建設(shè)正在擴大。因此，工程測量變得尤為重要。引入更精確的測量技術(shù)以滿足大多數(shù)人日益多樣化的需求非常重要。要真正解決我們在測量過程中面臨的各種問題，如測量周期很長、計算規(guī)模大，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜等，通過不斷拓展技術(shù)范圍，改進工程測量技術(shù)，真正實現(xiàn)利用數(shù)字化測量技術(shù)，自動采集數(shù)據(jù)，真正滿足了現(xiàn)代工程的需求。其次，雖然我國工程勘測技術(shù)目前處于發(fā)展的先進階段，但整體測量技術(shù)仍相對落后。許多專業(yè)人士的整體專業(yè)素質(zhì)需要提高和豐富。尤其許多中國工程建筑工人人數(shù)眾多，一些工人無法適應(yīng)新的測繪技術(shù)，他們?nèi)匀皇褂脗鹘y(tǒng)的測量技術(shù)。主要原因是建筑公司和負(fù)責(zé)人沒有及時進行員工培訓(xùn)，沒有組織內(nèi)部員工重視新技術(shù)，此類宣傳工作不到位，因此一定程度上影響了工程進展的效率和工程質(zhì)量。第三，雖然一些施工的項目經(jīng)理在進行項目建設(shè)時使用新的測繪儀器和測繪手段，也確實加快了施工進度并確保建筑質(zhì)量，但與傳統(tǒng)測量方法相比，新的測量技術(shù)需要投入額外的施工成本。這種新型工具還要求使用者具有更高的專業(yè)水平，因此，一些建設(shè)項目經(jīng)理考慮到成本和技術(shù)人員不足等問題，對引進新儀器，培訓(xùn)員工等工作表現(xiàn)不積極，他們更傾向于追求短期利益。

4.2 工程測繪技術(shù)發(fā)展中需要解決的問題

在測繪工程測量中，通過結(jié)合新的測繪技術(shù)流程和方法能更好的解決很多生產(chǎn)問題，目前測繪領(lǐng)域面臨的主要問題有以下幾點：第一，生產(chǎn)成本制約企業(yè)引進新設(shè)備，目前很多管理人員因為經(jīng)費問題寧愿放棄更好更快捷的測繪技術(shù)，退而求其次選擇成本低的生產(chǎn)方式。其實越是高新技術(shù)，越在市場上有競爭優(yōu)勢。而新設(shè)備和新技術(shù)都需要投入大量經(jīng)費，相信隨著科技的發(fā)展，儀器的生產(chǎn)成本也會有所降低。第二，未來數(shù)字測繪方向以3S技術(shù)為代表，通過3S技術(shù)對空間信息的獲取、存儲和分析使得數(shù)據(jù)獲取實時化、自動化，這是信息化測繪技術(shù)的發(fā)展方向，然而實際生產(chǎn)中我們的測量人員很多技術(shù)水平有限，專業(yè)知識匱乏，在新技術(shù)的運用和推廣過程中就會出現(xiàn)斷層，一些管理人員的識字能力非常低，這影響了測繪技術(shù)的實施和管理[4]，不能很好的領(lǐng)會和運用，不能把新技術(shù)和實際工作結(jié)合起來，影響了新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。第三，數(shù)據(jù)管理問題，隨著測繪技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集內(nèi)容越來越詳細(xì)，數(shù)據(jù)量也是很巨大，因此存儲和處理這些數(shù)據(jù)也需要有硬件設(shè)備的支持，以往的電腦設(shè)備和硬盤在龐大的數(shù)據(jù)面前也顯得吃力。所以怎樣解決數(shù)據(jù)的管理和存儲問題也是行業(yè)面臨的一個新任務(wù)。

5 結(jié)束語

在工程測量中使用數(shù)字測繪技術(shù)，可以使數(shù)據(jù)更精確，使工程測量效率更高。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，新的數(shù)字化測繪技術(shù)也被公認(rèn)為有價值的。而且未來發(fā)展空間是巨大的。它的投入和推廣將有助于工程測量的發(fā)展。同時，我們從業(yè)者要緊跟時代成長步伐，不斷創(chuàng)新測繪技術(shù)，革新測繪方法，提高測繪水平，使測繪數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。