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

冷輝輝

（江西省建筑設(shè)計(jì)研究總院集團(tuán)有限公司，南昌 330046）

1 引言

在工程測(cè)量中應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，能有效提升工程測(cè)量的精確度和測(cè)量效率，能在保證工程測(cè)量質(zhì)量的基礎(chǔ)上促進(jìn)工程建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。所以，有關(guān)技術(shù)人員要深入研究數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，充分把握數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的主要內(nèi)容及技術(shù)要點(diǎn)，結(jié)合工程實(shí)際情況合理選用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，在確保工程測(cè)量質(zhì)量可靠、結(jié)果精準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，促使后續(xù)工程建設(shè)順利進(jìn)行，為保證工程建設(shè)質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用價(jià)值

首先，應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可使測(cè)量數(shù)據(jù)更加完整。傳統(tǒng)工程測(cè)量所體現(xiàn)出的數(shù)據(jù)結(jié)果不具備良好的完整性，直接影響著測(cè)量數(shù)據(jù)的參考價(jià)值。通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)展開(kāi)動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)的加工，將測(cè)繪對(duì)象整個(gè)外觀特征全方位地呈現(xiàn)出來(lái)，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)與完整，充分彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的缺陷，提升工程測(cè)量的有效性。同時(shí)，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用可為工程施工、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)以及工程測(cè)量等環(huán)節(jié)提供參考價(jià)值更高的完整、真實(shí)數(shù)據(jù)，從多個(gè)角度詮釋工程屬性，使工程管理人員在制定工程管理制度、發(fā)展計(jì)劃等時(shí)有更可靠的參考依據(jù)，并促使工程建設(shè)有序推進(jìn)。

其次，通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)可進(jìn)一步提升測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。在工程測(cè)量環(huán)節(jié)應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，所獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)更加精確。在數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用中，首先要先明確測(cè)繪目標(biāo)，之后以自動(dòng)采集形式實(shí)現(xiàn)三維坐標(biāo)定位，同步自動(dòng)保存測(cè)繪數(shù)據(jù)，所以相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用可減少人為計(jì)算失誤造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，使測(cè)量數(shù)據(jù)更加精確[1]。同時(shí)，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)自動(dòng)化水平較高，可有效減少測(cè)量操作層次，簡(jiǎn)化測(cè)量流程，減少測(cè)量任務(wù)量，不斷提升測(cè)量效率，從而節(jié)約工程測(cè)量成本，幫助相關(guān)企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益。

最后，在工程測(cè)量中應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，可進(jìn)一步簡(jiǎn)化測(cè)量工作。因?yàn)樵谙嚓P(guān)技術(shù)應(yīng)用中，操作比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)化水平較高，可幫助測(cè)繪人員緩解工作壓力，縮短測(cè)量時(shí)間，并在多種工具和軟件利用下，使圖紙?jiān)O(shè)計(jì)更加高效，通過(guò)充足的測(cè)繪準(zhǔn)備促使后續(xù)施工更加有序、順利。另外，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)通過(guò)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，使測(cè)繪圖紙難度明顯下降，測(cè)繪工作效率顯著提升，同時(shí)還有助于節(jié)約圖紙成本費(fèi)用，防止出現(xiàn)重復(fù)測(cè)繪的情況。

3 數(shù)字測(cè)繪的主要內(nèi)容

數(shù)字測(cè)繪主要是利用信息技術(shù)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立高效、實(shí)時(shí)的大地理信息綜合服務(wù)系統(tǒng)。工程測(cè)量通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)獲得了質(zhì)的發(fā)展，有效推進(jìn)工程測(cè)量領(lǐng)域的進(jìn)步以及國(guó)家城市化發(fā)展。數(shù)字化測(cè)繪涵蓋了RS、GIS、GPS 等核心內(nèi)容，利用相關(guān)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)信息獲取、信息輸出、信息處理等。數(shù)字測(cè)繪主要包含兩大內(nèi)容，其一是外業(yè)數(shù)據(jù)采集，其二是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。在外業(yè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，可使用自制的電子手簿，也可使用全站儀電子手簿，還可在測(cè)量設(shè)備和便攜機(jī)相互協(xié)作的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量[2]。

工程測(cè)量環(huán)節(jié)，要結(jié)合實(shí)際地理情況優(yōu)化選擇測(cè)量方法，若待測(cè)區(qū)域交通不便或者水電資源欠缺，可利用測(cè)量設(shè)備和便攜機(jī)協(xié)同作業(yè)形式。具體是先在便攜機(jī)當(dāng)中輸入控制點(diǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)，在完成外業(yè)采集數(shù)據(jù)后，于內(nèi)業(yè)工作中轉(zhuǎn)換相關(guān)數(shù)據(jù)。在此期間，要求操作人員充分掌握所測(cè)量數(shù)字代碼，并于測(cè)量前期全面檢查測(cè)站點(diǎn)，認(rèn)真地開(kāi)展地形地貌手繪圖繪制工作后，使用相關(guān)數(shù)據(jù)明確標(biāo)注地質(zhì)情況。在完成一個(gè)區(qū)域外業(yè)工作后，需及時(shí)備份測(cè)量數(shù)據(jù)，之后轉(zhuǎn)交給內(nèi)業(yè)工作人員，由其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，以防數(shù)據(jù)丟失或受損后需要展開(kāi)二次測(cè)量。在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，要求相關(guān)工作人員對(duì)外業(yè)所采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行單元區(qū)分，之后再通過(guò)編輯使相關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化體現(xiàn)在CAD 圖紙當(dāng)中，然后通過(guò)MAP 文件格式進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使所得文件屬于點(diǎn)、線格式，然后逐個(gè)標(biāo)注點(diǎn)以及線的相應(yīng)符號(hào)與具體屬性，最終獲得測(cè)量圖紙，同步在地形圖庫(kù)內(nèi)錄入，便于后續(xù)利用。

4 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)分析

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)主要包含GPS、GIS 以及RS 等。其中GPS 即全球定位系統(tǒng)，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用可精確地提供定位信息，工程測(cè)量中應(yīng)用衛(wèi)星定位系統(tǒng)，可不受時(shí)空約束地獲取所需地理坐標(biāo)點(diǎn)。該技術(shù)應(yīng)用中，主要依賴導(dǎo)航衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)測(cè)繪信息的傳遞，技術(shù)操作簡(jiǎn)單，可對(duì)地理環(huán)境展開(kāi)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。導(dǎo)航衛(wèi)星測(cè)繪數(shù)據(jù)涉及2 種測(cè)量形式，其中一種為靜態(tài)測(cè)量，通過(guò)測(cè)量可得到地形相關(guān)距離、角度、水平等數(shù)據(jù)；另一種為動(dòng)態(tài)測(cè)量，通過(guò)應(yīng)用動(dòng)態(tài)測(cè)量有助于減少測(cè)量工作量，獲得高精確度的定位信息，尤其是通過(guò)應(yīng)用GPS-RTK 技術(shù)可使定位精度達(dá)到厘米級(jí)，全天候應(yīng)用定位技術(shù)可獲得更多工程相關(guān)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，可更高效、準(zhǔn)確地開(kāi)展測(cè)繪活動(dòng)，不受時(shí)空局限，有效提升測(cè)繪效率及質(zhì)量[3]。

RS 遙感技術(shù)主要是在接收電磁波信息的基礎(chǔ)上得到地理基礎(chǔ)信息，同步采集、處理與傳輸相關(guān)信息，可對(duì)觀測(cè)站實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)繪與精準(zhǔn)識(shí)別。工程測(cè)量中應(yīng)用RS 遙感技術(shù)，可更好、更精確地獲得地理變化信息，所得相關(guān)數(shù)據(jù)能為圖像繪制提供可靠參考。在遙感技術(shù)應(yīng)用中，主要基于光學(xué)測(cè)量原理，通過(guò)可見(jiàn)光對(duì)空間形態(tài)進(jìn)行掃描，之后利用衛(wèi)星把掃描數(shù)據(jù)輸送至信息系統(tǒng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)為真實(shí)圖像。遙感技術(shù)分為2類，其一為衛(wèi)星遙感技術(shù)，其應(yīng)用于大面積的環(huán)境監(jiān)測(cè)中，掃描范圍較廣，圖像分辨率較低；其二為航天衛(wèi)星技術(shù)，其主要利用特定飛機(jī)獲取目標(biāo)地理信息，在位置監(jiān)測(cè)中可搜索多維地理信息。

GIS 技術(shù)即地理信息系統(tǒng)，該技術(shù)在地理勘測(cè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前，我國(guó)所建立的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)多達(dá)5 萬(wàn)個(gè)，可有效應(yīng)用在國(guó)防規(guī)劃、交通規(guī)劃以及地籍管理等領(lǐng)域，為相關(guān)項(xiàng)目實(shí)施提供數(shù)據(jù)保障。通過(guò)應(yīng)用GIS 技術(shù)，可綜合化地收集、處理與整理地理信息，通過(guò)該技術(shù)的描述、顯示、分析以及操作等功能的發(fā)揮，全面顯示地理空間分布信息數(shù)據(jù)。將GIS技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)量領(lǐng)域，可使信息采集程度進(jìn)一步提升，工程測(cè)量效率不斷提高，還可對(duì)空間地理信息實(shí)現(xiàn)矢量分析，用圖像形式呈現(xiàn)地面空間信息，提高信息利用率。同時(shí)，通過(guò)應(yīng)用GIS 技術(shù)，可對(duì)工程測(cè)量各項(xiàng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)高效提取與準(zhǔn)確分析，進(jìn)一步提升工程測(cè)量數(shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)利用率。

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

5.1 在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

建筑工程具有復(fù)雜性、長(zhǎng)期性和危險(xiǎn)性等特點(diǎn)，在工程建設(shè)期間展開(kāi)工程測(cè)量具有較大難度。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中需要耗費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間，并且數(shù)據(jù)誤差比較大，通過(guò)應(yīng)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)、3S 技術(shù)等數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，能有效彌補(bǔ)建筑工程傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的不足，降低測(cè)量難度，節(jié)約測(cè)量時(shí)間，并使所測(cè)數(shù)據(jù)信息更加真實(shí)、準(zhǔn)確。比如，在采集建筑主體結(jié)構(gòu)相關(guān)數(shù)據(jù)期間，可利用三維掃描技術(shù)對(duì)墻面結(jié)構(gòu)三維云點(diǎn)數(shù)據(jù)加以確定，建立三維目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上自動(dòng)生成三維模型，而后以繪制地圖的形式呈現(xiàn)墻面結(jié)構(gòu)信息。

建筑工程地面測(cè)繪工作開(kāi)展中，可通過(guò)GIS 技術(shù)得到地面信息，之后利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分析。在建筑工程測(cè)量期間，還可利用定位測(cè)量技術(shù)使建筑施工更加準(zhǔn)確，保證施工順利進(jìn)行。在建筑工程測(cè)量中，要?jiǎng)討B(tài)監(jiān)測(cè)高層建筑傾斜、地基下沉、墻體裂縫等變形情況，在此項(xiàng)工作中應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，能更及時(shí)發(fā)現(xiàn)變形問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行處理[4]。

運(yùn)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)變形檢測(cè)，需要先在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中輸入二維成像信息，利用軟件全方位地分析工程變形數(shù)據(jù)，在得到變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之后，由技術(shù)人員分析并掌握工程變形信息，采取有效措施進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，保證建筑主體更加安全。

5.2 航測(cè)成圖技術(shù)的應(yīng)用

航測(cè)成圖技術(shù)應(yīng)用于工程測(cè)量中，主要依賴GPS 定位系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等。在該技術(shù)應(yīng)用中，首先通過(guò)數(shù)字化高清攝影機(jī)進(jìn)行航拍攝影，同步在航空測(cè)繪軟件配合下獲取地理空間相關(guān)數(shù)據(jù)。運(yùn)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)繪，需要基于地理空間相關(guān)數(shù)據(jù)建立數(shù)字化分析模型，之后在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)利用下得到測(cè)繪所需地圖。通過(guò)航測(cè)成圖技術(shù)的應(yīng)用，能夠獲得更全面的測(cè)繪數(shù)據(jù)，并使數(shù)據(jù)屬性更加準(zhǔn)確，提升數(shù)據(jù)應(yīng)用的時(shí)效性，基于其高效的測(cè)繪成圖，并保證測(cè)圖數(shù)據(jù)高度精準(zhǔn)，整個(gè)測(cè)繪過(guò)程具有良好的經(jīng)濟(jì)性，測(cè)繪結(jié)果適用性好。結(jié)合航測(cè)成圖技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)主要適合應(yīng)用在城市航拍測(cè)繪工作中，以獲取大量準(zhǔn)確的城市空間相關(guān)數(shù)據(jù)，由此繪制出的航測(cè)圖具有較高參考價(jià)值。在航測(cè)成圖技術(shù)中，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量布設(shè)技術(shù)屬于一種重要的技術(shù)類型，應(yīng)用相對(duì)廣泛。該技術(shù)應(yīng)用中，首先，結(jié)合區(qū)域網(wǎng)具體情況合理劃分區(qū)域，確保區(qū)域內(nèi)航線數(shù)量不超過(guò)6 條，航線基線數(shù)取值12，同時(shí)要求區(qū)間數(shù)控值在80及以內(nèi)。其次，要在區(qū)域網(wǎng)當(dāng)中布設(shè)檢查點(diǎn)，合理規(guī)劃重點(diǎn)測(cè)繪點(diǎn)、平高點(diǎn)以及高程點(diǎn)等，由此獲得更加完整的測(cè)繪數(shù)據(jù)。最后，將控點(diǎn)和數(shù)字化測(cè)繪相結(jié)合，布設(shè)像片控制點(diǎn)，如導(dǎo)線點(diǎn)、GPS 點(diǎn)等，而后在GPS-TPK 定位技術(shù)應(yīng)用下實(shí)現(xiàn)數(shù)字化測(cè)定。

5.3 原圖數(shù)字化處理技術(shù)的應(yīng)用

在部分工程測(cè)量期間，常要基于原有測(cè)量圖形進(jìn)行數(shù)字化處理，在數(shù)字化處理過(guò)程中，主要涉及2 種方法，即手扶跟蹤數(shù)字化和掃描矢量化方法。在工程測(cè)量中，以原圖為參考依據(jù)可確保測(cè)量準(zhǔn)確，之后以數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)繪制，可使所繪圖更加精準(zhǔn)。在此過(guò)程中，為防止掃描矢量化等相關(guān)操作影響繪圖準(zhǔn)確度，可通過(guò)適當(dāng)修測(cè)、補(bǔ)測(cè)、增添等措施，更充分地滿足制圖要求。以掃描矢量化方法進(jìn)行原圖處理，可得到高精度數(shù)據(jù)，并使測(cè)繪效率明顯提升。不過(guò)相比于原圖精確度有所下降，只能在成圖中展示工程地表地貌，并且相關(guān)工程信息有一定滯后性，通常非緊急情況不運(yùn)用此方法。以手扶跟蹤數(shù)字化方法處理原圖，可利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)一步整合與分析工程地物、地表等數(shù)據(jù)，同步參考工程測(cè)量數(shù)據(jù)最大程度還原原圖，使原圖更具準(zhǔn)確性、精確度，并同時(shí)修正地圖坐標(biāo)。在相關(guān)測(cè)繪工具應(yīng)用下，能進(jìn)一步控制地圖中控制點(diǎn)以及關(guān)鍵地物精度，一般誤差不超過(guò)5 cm。

5.4 在地質(zhì)工程勘測(cè)中的應(yīng)用

在地質(zhì)工程測(cè)量中，主要是對(duì)各類地質(zhì)工程相關(guān)帶狀地形圖、縱橫斷面圖、大地控制測(cè)量、定線測(cè)量、比例尺進(jìn)行圖等圖件展開(kāi)野外測(cè)量，地質(zhì)工作者面臨著巨大的測(cè)量工作強(qiáng)度，同時(shí)測(cè)量難度也較高。通過(guò)應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，可直接打破以往用人量大、使用設(shè)備機(jī)械多等工作模式，并使測(cè)量精度明顯提升，進(jìn)一步保障測(cè)量質(zhì)量。尤其在地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用RTK 技術(shù)，使勘察數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度明顯提升，勘察效率顯著提高[5]。在應(yīng)用RTK 技術(shù)過(guò)程中，要在基準(zhǔn)站和GPS 相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至流動(dòng)站后，建立相位差分觀測(cè)值，同步展開(kāi)快速處理，可為工作人員隨時(shí)提供高精度定位點(diǎn)三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。通過(guò)應(yīng)用該技術(shù)，能夠高效、準(zhǔn)確地定位，技術(shù)使用方便、靈活，較少受到外部環(huán)境因素限制，還可突破通視條件約束等，有效推進(jìn)著地質(zhì)工程測(cè)量領(lǐng)域發(fā)展。

6 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出，具有直觀性、準(zhǔn)確性、便捷性、科學(xué)性等優(yōu)點(diǎn)，在工程測(cè)量領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，可為工程數(shù)據(jù)采集、繪圖作業(yè)、數(shù)據(jù)處理、成像技術(shù)等提供可靠的技術(shù)支撐，彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)缺陷，節(jié)約時(shí)間成本，提升工作效率。所以，相關(guān)技術(shù)人員要在工程測(cè)量中積極應(yīng)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，以更高效進(jìn)行工程測(cè)量工作，促進(jìn)工程測(cè)量領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。