測(cè)繪工程中特殊地形的測(cè)繪技術(shù)

余金友

淳安縣鼎圓測(cè)繪有限公司 浙江 杭州 311700

我國(guó)有許多自然和人造的特殊地形，包括一些危險(xiǎn)區(qū)、森林資源區(qū)和生態(tài)保護(hù)區(qū)。如果測(cè)繪工程不符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)給后續(xù)工作帶來(lái)很多不便，甚至?xí)a(chǎn)生危險(xiǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)在特殊地形測(cè)繪技術(shù)方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，測(cè)繪項(xiàng)目的精度越來(lái)越高，有利于后續(xù)項(xiàng)目的順利開(kāi)展。

1 特殊地形測(cè)繪

特殊地形測(cè)繪是我國(guó)正在進(jìn)行的測(cè)繪工程研究的重要組成部分。這類測(cè)繪技術(shù)要在傳統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展和進(jìn)步，必須高度重視測(cè)繪技術(shù)的有效利用。我國(guó)地域遼闊，因此在工程測(cè)繪中會(huì)不斷遇到特殊地形[1]。測(cè)繪工程質(zhì)量的好壞直接影響到各種建設(shè)工程程序的制定。因此，應(yīng)針對(duì)不同的地形采用不同的測(cè)繪方法，以提高測(cè)繪工程的質(zhì)量。特殊地形的測(cè)繪工程工作起源于傳統(tǒng)的測(cè)繪方法。因此，在特殊地形測(cè)繪過(guò)程中，不僅要采用傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，還要采用特殊的地形測(cè)繪技術(shù)。特殊地形通常具有特殊的屬性和地形條件，在施工前不進(jìn)行測(cè)繪，給設(shè)施建設(shè)帶來(lái)問(wèn)題和困難，因此有相應(yīng)的特殊地形的測(cè)繪技術(shù)需求，綜合運(yùn)用各種傳統(tǒng)測(cè)繪方法以及特殊測(cè)繪方法提高測(cè)繪質(zhì)量。為整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目施工效率和安全性提供保障。特殊地形的測(cè)繪技術(shù)作為測(cè)繪工程的重要組成部分的發(fā)展也受到了廣泛的關(guān)注。由于我國(guó)幅員遼闊，各地地形不同，特殊地形的測(cè)繪需要廣泛研究，而特殊地形的測(cè)繪技術(shù)技術(shù)已成為測(cè)繪中的重要研究課題，只有實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代高新技術(shù)測(cè)繪技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。但與此同時(shí)，限制因素的存在也給測(cè)繪工作的發(fā)展造成了嚴(yán)重的障礙。要對(duì)特殊地形進(jìn)行測(cè)繪，測(cè)繪人員必須在測(cè)繪現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行深入調(diào)查，熟悉該地區(qū)，研究制定有關(guān)測(cè)繪技術(shù)方案，確保該地區(qū)測(cè)繪工作的順利開(kāi)展。

2 測(cè)繪工程現(xiàn)狀

現(xiàn)代測(cè)繪工程工作的發(fā)展，仍然需要測(cè)繪作為主要工作內(nèi)容，如河流、山坡、地下資源的分析等。測(cè)繪工程主要是指在工程施工前對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的水文條件、地質(zhì)條件、地形等進(jìn)行相關(guān)調(diào)查，然后根據(jù)內(nèi)容編制相應(yīng)的地形信息圖，比如空間信息、地形信息等。它所包含的數(shù)據(jù)和信息可以繪制出科學(xué)、合理、可靠的信息地形圖。因此，為保證工程質(zhì)量和數(shù)據(jù)的可靠性，有必要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行良好的調(diào)查。測(cè)繪工程中特殊地形的測(cè)繪技術(shù)的工作內(nèi)容和工作方法也是在傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，在特殊的測(cè)繪項(xiàng)目中，不僅要采用傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)，還要采用特殊的測(cè)繪技術(shù)。最終目的是為了獲得更準(zhǔn)確的信息，為項(xiàng)目的后續(xù)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)和前提。隨著測(cè)繪工程學(xué)學(xué)在社會(huì)發(fā)展、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)、環(huán)境保護(hù)和國(guó)家地理信息安全等方面的廣泛應(yīng)用。測(cè)繪工作在黨和國(guó)家大局中的應(yīng)用、地位不斷提高，但另一方面，我國(guó)幅員遼闊、地形復(fù)雜、交錯(cuò)布置的客觀現(xiàn)實(shí)也迫使現(xiàn)階段的測(cè)繪工作面臨困難。導(dǎo)致測(cè)繪效率或精度不高，最重要的是在工程建設(shè)過(guò)程中也帶來(lái)了一定的困難。可以說(shuō)特殊地形的測(cè)繪技術(shù)是測(cè)繪工程技術(shù)的熱點(diǎn)，也是長(zhǎng)期以來(lái)沒(méi)有克服的困難。所謂的測(cè)繪工程包括測(cè)繪關(guān)于地球的各種空間信息的地形圖，最初分支包括測(cè)繪儀器的生產(chǎn)、計(jì)算機(jī)信息產(chǎn)業(yè)和航空航天工業(yè)。這些產(chǎn)業(yè)的發(fā)展可以為測(cè)繪工程項(xiàng)目的發(fā)展提供強(qiáng)大的工具、技術(shù)和方法。我國(guó)幅員遼闊，資源豐富，地形的形成也大相徑庭，這使得我國(guó)在地形分布上具有一定的特點(diǎn)。特殊地形測(cè)繪與一般地形類似，但相對(duì)于一般地形有更大程度的發(fā)展，出現(xiàn)了很多困難。一旦出現(xiàn)偏差，就無(wú)法有效保證測(cè)繪數(shù)據(jù)滿足最基本的精度要求，也難以產(chǎn)生理想的質(zhì)量效果，對(duì)后續(xù)工作的正常開(kāi)展造成了嚴(yán)重的不良影響。因此，已成為我國(guó)測(cè)繪工程工作的重要課題之一。特殊地形測(cè)繪技術(shù)往往比傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)更先進(jìn)。傳統(tǒng)測(cè)繪方法往往是經(jīng)過(guò)多年積累和實(shí)戰(zhàn)形成的，而特殊地區(qū)的測(cè)繪方法則是應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)繪方法形成的。在實(shí)際測(cè)繪過(guò)程中，特殊地形測(cè)繪技術(shù)比傳統(tǒng)技術(shù)更為復(fù)雜。如果具體參數(shù)的測(cè)繪值控制得好，所有的難題都能迎刃而解。

3 當(dāng)前測(cè)繪工程中特殊地形的測(cè)繪技術(shù)面臨的困難

測(cè)繪工程是指在施工前通過(guò)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)區(qū)的水文地質(zhì)條件和地形特征進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)，編制項(xiàng)目建設(shè)區(qū)地形信息圖，主要包含空間和地形等信息，以確保未來(lái)施工工作的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。在進(jìn)行地面工程建設(shè)時(shí)，首要任務(wù)是研究和測(cè)繪當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)結(jié)構(gòu)，繪制合適的地形圖，為未來(lái)整個(gè)工地的建設(shè)提供準(zhǔn)確的信息和數(shù)據(jù)庫(kù)。在特殊地形測(cè)繪活動(dòng)中，無(wú)論是使用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)還是傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，其目標(biāo)都是收集數(shù)據(jù)，分析地形特征，為提高土地利用效率提供重要依據(jù)，也有助于提高后續(xù)工程的效率縮短工期。目前廣泛應(yīng)用的技術(shù)和設(shè)備包括航拍技術(shù)、攝影技術(shù)、傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)、GPS-RTK技術(shù)、全站儀顯示技術(shù)、3D激光掃描儀、經(jīng)緯儀、全站儀、水準(zhǔn)儀、GPS接收機(jī)、GPS手持設(shè)備、陀螺儀、繪圖儀等。這些技術(shù)和設(shè)備在正常地形下可以進(jìn)行相對(duì)準(zhǔn)確的測(cè)繪，但在特殊地形下往往行不通，比如在茂密的森林中。設(shè)備問(wèn)題是特殊地形測(cè)繪的主要問(wèn)題，技術(shù)問(wèn)題主要是員工的技能。測(cè)繪特殊地形不僅需要專業(yè)的設(shè)備，而且對(duì)人員的技術(shù)水平也有一定的要求。目前，擁有傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的現(xiàn)有工作人員通常對(duì)新技術(shù)了解不足，同時(shí)在學(xué)習(xí)和使用一些新設(shè)備時(shí)遇到一些困難。由于測(cè)繪依賴于人員的工作，在當(dāng)前的測(cè)繪項(xiàng)目中，測(cè)繪技術(shù)難點(diǎn)已成為其特有的技術(shù)難點(diǎn)。此外，我國(guó)幅員遼闊，地勢(shì)復(fù)雜多變，在做測(cè)繪工程工作時(shí)，有很多問(wèn)題是無(wú)法確定的。

4 特殊地形測(cè)繪工程中常用的測(cè)繪技術(shù)

4.1 全站儀技術(shù)

全站儀測(cè)繪精度高，應(yīng)用步驟相對(duì)簡(jiǎn)單，有利于測(cè)繪人員在各種環(huán)境條件惡劣的特殊地形測(cè)繪工作中使用。在應(yīng)用和控制測(cè)繪技術(shù)的質(zhì)量時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。首先，為了使測(cè)繪設(shè)備的平整度和定心滿足測(cè)繪工作的需要，需要在設(shè)備上設(shè)置控制點(diǎn)，將誤差范圍控制在2毫米以內(nèi)。必須反復(fù)進(jìn)行測(cè)繪作業(yè)，才能獲得準(zhǔn)確的地形參考數(shù)據(jù)，為以后的工程建設(shè)提供參考。但是，全站儀測(cè)繪技術(shù)也存在一些不足：在測(cè)繪工程工作中，以測(cè)距儀為代表的測(cè)繪儀器要求測(cè)站和測(cè)繪點(diǎn)在視線范圍內(nèi)，但測(cè)繪精度參差不齊，精度取決于距離。

4.2 GPS測(cè)繪技術(shù)

GPS測(cè)繪技術(shù)具有測(cè)繪精度高、操作簡(jiǎn)便、不受特定特定區(qū)域環(huán)境影響等特點(diǎn)，已成為工程中進(jìn)行專項(xiàng)勘測(cè)和地形測(cè)繪的重要技術(shù)工具。GPS技術(shù)在測(cè)繪工程中應(yīng)用時(shí)，不僅要做好控制網(wǎng)的搭建，還要做好放線后測(cè)繪工作。在以往的測(cè)繪工程中，受自然因素的限制，數(shù)據(jù)采集工作往往導(dǎo)致測(cè)繪結(jié)果誤差較大，精度不夠。在GPS技術(shù)的幫助下，數(shù)據(jù)采集的誤差顯著降低，甚至達(dá)到了厘米的精度。有了GPS測(cè)繪技術(shù)，施工部門通常只需要兩名員工即可完成特殊地形的測(cè)繪技術(shù)作業(yè)，一名測(cè)繪人員負(fù)責(zé)技術(shù)操作，另一名負(fù)責(zé)記錄探測(cè)到的地形數(shù)據(jù)。GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用大大減少了測(cè)繪項(xiàng)目所需的勞動(dòng)力。在勞動(dòng)力短缺的情況下，一個(gè)人只需將GPS編碼輸入到專業(yè)測(cè)繪區(qū)域，即可完成應(yīng)用GPS測(cè)繪技術(shù)的任務(wù)。 GPS 測(cè)繪技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)收集特定的地形數(shù)據(jù)。通常情況下，4秒內(nèi)即可完成任務(wù)，大大節(jié)省了工程測(cè)繪的時(shí)間，提高了整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)的效率和流程。使用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，基站和移動(dòng)臺(tái)不需要互相看到，實(shí)現(xiàn)了三維坐標(biāo)的遠(yuǎn)距離傳輸，沒(méi)有誤差積累，但這種測(cè)繪技術(shù)只適用于平坦的地形或高地。先進(jìn)的 GPS 技術(shù)用于許多行業(yè)。特殊地形測(cè)繪是一項(xiàng)復(fù)雜而系統(tǒng)的工作。此外，由于地形、環(huán)境等多種因素的影響，數(shù)據(jù)采集存在偏差。一般來(lái)說(shuō)，在特殊地形測(cè)繪中GPS可以彌補(bǔ)這些不足，同時(shí)，配合該地區(qū)的特殊地形的測(cè)繪技術(shù)，GPS可以全面準(zhǔn)確地檢查具體位置，發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的偏差，提高測(cè)繪精度。

4.3 GIS 技術(shù)

地理信息技術(shù)通常用于特殊地形測(cè)繪，通常稱為GIS技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是具有強(qiáng)大的圖形輸出能力和超大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力，進(jìn)行圖形輸出工作，該技術(shù)增加了信息處理的效果。保證測(cè)繪準(zhǔn)確，結(jié)合GPS技術(shù)可以將測(cè)繪結(jié)果的精度提高到厘米級(jí)。

4.4 攝影測(cè)繪

攝影測(cè)繪是近年來(lái)發(fā)展較快的一種新型測(cè)繪技術(shù)。廣泛應(yīng)用于城市設(shè)計(jì)、施工、電力選線、地籍和大尺度地形等測(cè)繪工程工作。攝影測(cè)繪技術(shù)在監(jiān)測(cè)建筑工地變形和保護(hù)文物方面也得到了很好的發(fā)展。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的數(shù)字?jǐn)z影測(cè)繪設(shè)備為攝影測(cè)繪的普及開(kāi)辟了機(jī)遇。尤其是無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，更加促進(jìn)攝影測(cè)繪的普及。因此，與上述測(cè)繪方法相比，攝影測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展前景明顯更加光明。

5 區(qū)域特殊地形的測(cè)繪技術(shù)技術(shù)要點(diǎn)

測(cè)繪工程項(xiàng)目包括大量的特殊地形、人員必須掌握針對(duì)不同地形條件，根據(jù)實(shí)際工作中的實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以提高測(cè)繪質(zhì)量。本文將介紹幾種常見(jiàn)情況：

5.1 舊城舊村房屋測(cè)繪

目前，在城市規(guī)劃過(guò)程中，老城區(qū)規(guī)劃往往不合理，房屋規(guī)劃不規(guī)范，布局非常混亂。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪階段，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富的測(cè)繪員也很難確保沒(méi)有錯(cuò)誤，甚至出現(xiàn)對(duì)象丟失的問(wèn)題，結(jié)果的準(zhǔn)確性較低[2]。為此，對(duì)于舊城舊村房屋特殊地形的測(cè)繪，人員可以選擇除其他測(cè)繪方法，以提高對(duì)老城區(qū)的測(cè)繪質(zhì)量。在測(cè)繪之前，測(cè)繪人員必須先研究分析場(chǎng)地的實(shí)際位置，并進(jìn)行實(shí)際的測(cè)繪。一是在老城區(qū)村屋的各個(gè)角落設(shè)置測(cè)繪站，用測(cè)繪站完成測(cè)點(diǎn)的測(cè)繪；二是，處理調(diào)查結(jié)果獲得的數(shù)據(jù)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)繪結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況檢查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；三是確認(rèn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無(wú)誤后，開(kāi)始繪圖；四是地形圖繪制完成后，再與實(shí)地實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比，確保測(cè)繪結(jié)果準(zhǔn)確。此外，由于全站儀測(cè)繪技術(shù)具有測(cè)繪靈活、測(cè)繪速度快、不受位置和空間限制等特點(diǎn)，還可以獲取GPS-PTK測(cè)繪技術(shù)無(wú)法采集的數(shù)據(jù)。在老城區(qū)房屋測(cè)繪項(xiàng)目中，可引入全站儀測(cè)繪技術(shù)和GPSPTK測(cè)繪技術(shù)結(jié)合進(jìn)行測(cè)繪。需要注意的是，如果無(wú)法現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，為提高測(cè)繪效率，可在較高高度安裝GPS RTK站，保證數(shù)據(jù)采集的完整性[3]。

5.2 密林測(cè)繪

林地是測(cè)繪項(xiàng)目中的常見(jiàn)的特殊地形，由于森林茂密，一些測(cè)區(qū)會(huì)被樹(shù)木遮擋，使測(cè)繪變得復(fù)雜，影響數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。在林地測(cè)繪時(shí)，必須掌握測(cè)繪基礎(chǔ)知識(shí)，避免測(cè)繪數(shù)據(jù)精度不符合要求、標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量，注意避免樹(shù)木重疊，減少重疊導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。（1）使用GPS- RTK技術(shù)：時(shí)刻關(guān)注相關(guān)設(shè)備儀器的信號(hào)狀況，避免信號(hào)減弱，導(dǎo)致測(cè)繪結(jié)果不準(zhǔn)確，影響測(cè)繪數(shù)據(jù)的有效性和準(zhǔn)確性，尤其是測(cè)繪的仰角需要注意[4]。（2）選擇全站儀進(jìn)行測(cè)繪時(shí)，要注意樹(shù)木是否擋住儀器，以免影響測(cè)繪結(jié)果。對(duì)于上述兩種方法不能直接測(cè)繪的茂密林區(qū)，可采用導(dǎo)線法進(jìn)行測(cè)繪。在使用導(dǎo)線測(cè)繪橫截面之前，首先確定導(dǎo)線位置、放樣位置、距離和角度等數(shù)據(jù)信息，然后確定測(cè)站與待測(cè)點(diǎn)之間的角度和距離信息，最后得到具體的測(cè)繪數(shù)據(jù)。因此，密林測(cè)繪覆蓋性很強(qiáng)，影響信號(hào)，測(cè)繪精度難以保證；全站儀雖然受信號(hào)干擾的影響較小，但受高植被的影響，無(wú)法擴(kuò)大視場(chǎng)，無(wú)法進(jìn)行正常的測(cè)繪操作。這就需要新的測(cè)繪技術(shù)，例如，數(shù)字航空攝影測(cè)繪可以使用衛(wèi)星相機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)航空攝影對(duì)象進(jìn)行拍攝和建模，然后對(duì)其進(jìn)行映射。能有效保證測(cè)繪范圍和數(shù)據(jù)精度，提高測(cè)繪速度，有效避免測(cè)繪對(duì)象的天氣和環(huán)境造成的測(cè)繪誤差。利用數(shù)字測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行場(chǎng)地放樣，與傳統(tǒng)的人工測(cè)繪相比，可以有效降低測(cè)繪誤差。此外，由于方位角是固定在同一截面的，因此可以利用截面兩端的坐標(biāo)計(jì)算截面的方位角[5]。然后利用三角形的正弦定理計(jì)算任意截面距離，得到視距。通過(guò)計(jì)算可以知道平臺(tái)的左側(cè)是否偏離計(jì)算的剖面線或平臺(tái)的右側(cè)偏離計(jì)算的剖面線，如果平臺(tái)與已知剖面線的夾角清晰，則可以使用正弦定律計(jì)算距離，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后利用全站儀測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行野外放樣。因此，為有效測(cè)繪測(cè)點(diǎn)與測(cè)站之間的實(shí)際距離，測(cè)繪人員必須選擇專門的測(cè)繪技術(shù)，應(yīng)用坐標(biāo)、設(shè)置測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行估算。

5.3 荒漠、沼澤等特殊地形測(cè)繪

沙漠、沼澤等地區(qū)雖然視野開(kāi)闊，沒(méi)有障礙物，但測(cè)繪很難深入現(xiàn)場(chǎng)，容易危及測(cè)繪人員的人身安全。因此，可以根據(jù)各種測(cè)繪條件、數(shù)據(jù)信息再經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件處理，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確分析，得到地形圖[6]。在數(shù)字測(cè)繪過(guò)程中，測(cè)繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性極高。在項(xiàng)目時(shí)間緊迫的情況下，地形圖的數(shù)字化也使得在短時(shí)間內(nèi)快速完成測(cè)繪工程工作成為可能。地形圖數(shù)字化技術(shù)使地形可以通過(guò)計(jì)算機(jī)測(cè)繪軟件進(jìn)行掃描，快速得到測(cè)繪結(jié)果。然而，需要準(zhǔn)確的源圖數(shù)據(jù)來(lái)保證準(zhǔn)確測(cè)繪。對(duì)于沙漠地區(qū)的測(cè)繪工作，如果要測(cè)繪的面積比較小，可以通過(guò)在里面畫一條線，在里面設(shè)置等高線來(lái)完成測(cè)繪任務(wù)。但是測(cè)繪特別大的被測(cè)區(qū)域，需要在被測(cè)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行高度測(cè)繪，并融合地形，在被測(cè)區(qū)域周圍設(shè)置多個(gè)GPS-RTK站輔助[7]。

6 結(jié)束語(yǔ)

工程測(cè)繪在日益稀缺的土地資源中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。無(wú)論是更好地了解我國(guó)的區(qū)域形態(tài)，還是節(jié)省工程建設(shè)成本，測(cè)繪工程都是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。由于我國(guó)地貌特征的多樣性性，特殊地形測(cè)繪在我國(guó)非常普遍。因此，測(cè)繪工程師師必須勇于創(chuàng)新，面對(duì)挑戰(zhàn)，不斷研究和改進(jìn)針對(duì)特殊地形的測(cè)繪技術(shù)。這就要求我們不能一刀切地適應(yīng)各種變化，而是要詳細(xì)分析具體問(wèn)題，將其引入項(xiàng)目本身，選擇適合正確科學(xué)的技術(shù)。并根據(jù)自身特點(diǎn)和地形特點(diǎn)合理使用測(cè)繪工程技術(shù)，為測(cè)繪工程工作選擇具體的技術(shù)，提高測(cè)繪工程項(xiàng)目完成的質(zhì)量保證。