測(cè)繪工程技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用關(guān)鍵分析

雷振韜

蘭州高科投資（控股）集團(tuán)有限公司 甘肅 蘭州 730010

引言

對(duì)于土木工程而言，包括施工選址—施工圖紙的繪制—施工過程管理—竣工驗(yàn)收—后期維護(hù)在內(nèi)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要有測(cè)繪技術(shù)的介入。因此，某種意義上來說，測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用水平可以說決定了整個(gè)土木工程的施工質(zhì)量。現(xiàn)階段，我國關(guān)于測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用多傾向于3S，3S技術(shù)是未來一項(xiàng)主要測(cè)繪技術(shù)，它指的是地理信息技術(shù)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和遙感技術(shù)（RS）。此技術(shù)在土木工程中發(fā)揮了非常重要的作用。怎樣更全面地發(fā)揮出測(cè)繪技術(shù)的作用，從而進(jìn)一步提升土木工程質(zhì)量，往往是當(dāng)前該行業(yè)建設(shè)和發(fā)展過程中亟待面臨的首要問題。

1 測(cè)繪工程技術(shù)的概述及其重要性

對(duì)于測(cè)繪工程而言，其技術(shù)的實(shí)踐具備一定的多樣性，其中同時(shí)包含了工程區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)、氣候、地形地貌等各種因素，另外還有各路空間長度信息和高度信息等。分析這樣的應(yīng)用現(xiàn)狀，切忌將測(cè)繪工程技術(shù)定義為簡單的設(shè)計(jì)段的測(cè)量工作，其中又包含了施工段以及竣工段在內(nèi)的一系列測(cè)量工作，所以，測(cè)繪工程應(yīng)用于土木工程滲透了施工設(shè)計(jì)的全過程。測(cè)繪工程技術(shù)實(shí)際土木工程建設(shè)設(shè)計(jì)發(fā)揮的主要作用獲取工程區(qū)域周邊的各種情況。但其技術(shù)在施工段的應(yīng)用則是按照具體的設(shè)計(jì)要求及精度要求予以定線放樣。并且后期在竣工使用后，測(cè)量工程技術(shù)的作用便成了變形測(cè)量和監(jiān)測(cè)等，此環(huán)節(jié)能有效提升工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。

測(cè)繪技術(shù)在土木工程中扮演著非常重要的作用，具體可以從以下幾方面體現(xiàn)出來：首先，土木工程工程量比較大，工期也長，因此工作中涉及的因素非常多，所以施工過程往往會(huì)受到多種因素的干擾，基于這種情況下，在土木工程施工中介入測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用往往可以保證科學(xué)施工，以確保工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不會(huì)受到影響。其次，由于施工區(qū)域較大的緣故，迫于我國整體經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，土木工程建設(shè)也開始以縱向延伸的方向發(fā)展，高度逐漸升高，對(duì)此就應(yīng)該特別注重工程建設(shè)中施工誤差的控制，不然很容易導(dǎo)致不必要的安全事故，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致停工而增加施工成本，因此，為了保證工程能夠在合同規(guī)定的期限內(nèi)按時(shí)交付，應(yīng)用測(cè)繪工程技術(shù)就非常有必要?；诖耍谕聊竟こ淘O(shè)計(jì)施工當(dāng)中，測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用極具現(xiàn)實(shí)性影響意義，除了能優(yōu)化設(shè)計(jì)方案以外，又可以進(jìn)一步地為保證施工順利進(jìn)行提供數(shù)據(jù)支撐，整體性提高工程的穩(wěn)定性、安全性[1]。

2 傳統(tǒng)測(cè)繪與信息化測(cè)繪對(duì)比差異性分析

傳統(tǒng)測(cè)繪利用模擬方法測(cè)定和推算測(cè)繪物的幾何位置，幾何分布及有關(guān)信息，編制全球或局部地區(qū)的各種地圖，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)以及地學(xué)研究服務(wù)。傳統(tǒng)測(cè)繪具有下列特點(diǎn)。

以往傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)基本都采用的是模擬方法來測(cè)算建筑物的幾何位置、分布情況及信息參數(shù)，如此完成全球范圍內(nèi)各個(gè)地區(qū)的地圖繪制，以更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)、地學(xué)研究等工作。因此，傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的不足可以具體總結(jié)如下：①地面操作；②手工操作；③勞動(dòng)強(qiáng)度高；④維持時(shí)間長；⑤測(cè)量精度低；⑥測(cè)繪范圍有限；⑦靜態(tài)測(cè)量；⑧應(yīng)用范圍及服務(wù)對(duì)象較窄。

自21世紀(jì)以后，信息化測(cè)繪便充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)字化測(cè)繪體系發(fā)展延伸到了一個(gè)新的歷史時(shí)期，且其產(chǎn)品主要以地理位置信息服務(wù)為核心，全面利用計(jì)算技術(shù)、現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、空間信息技術(shù)及數(shù)字化測(cè)繪產(chǎn)品，憑借圖文聲像、視頻文字、圖表數(shù)據(jù)等形式供給相應(yīng)的信息服務(wù)，繼而給用戶帶來更真實(shí)的體驗(yàn)式服務(wù)?，F(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)系統(tǒng)裝備主要以數(shù)字化技術(shù)裝備為主，并且它把GIS技術(shù)、GNSS技術(shù)、RS技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或通信技術(shù)和數(shù)字測(cè)繪產(chǎn)品有機(jī)結(jié)合起來，包含數(shù)據(jù)獲取、處理、管理分析及供給產(chǎn)品服務(wù)在內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)均陸續(xù)完成了自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化以及智能化建設(shè)，切實(shí)做到了海、陸、空一體化，成功地完成了關(guān)于什么時(shí)間、什么地方、什么目標(biāo)、發(fā)生什么變化等一系列問題的回答任務(wù)，后將此類時(shí)空信息以特定的服務(wù)形式時(shí)刻供給與之相對(duì)應(yīng)的個(gè)人。具體來說，總結(jié)信息化測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)概括如下：①實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)化獲取數(shù)據(jù)；②智能化、自動(dòng)化處理數(shù)據(jù)；③網(wǎng)絡(luò)化完成數(shù)據(jù)交換服務(wù)；④社會(huì)化完成信息應(yīng)用；⑤服務(wù)化實(shí)現(xiàn)功能取向；⑥法制化角度完成信息共享[2]。

3 現(xiàn)代測(cè)繪新技術(shù)

基于現(xiàn)代化高科技技術(shù)手段的應(yīng)用和帶動(dòng)作用影響，現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了朝數(shù)字化與智能化方向進(jìn)展。

利用3S技術(shù)可以完成地球環(huán)境中各種立體化的測(cè)量工作，且能在很短的時(shí)間內(nèi)收集到各種地球環(huán)境數(shù)據(jù)。此技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于各種大型工程中，類似于三峽工程、西氣東送、青藏鐵路、南水北調(diào)等工程項(xiàng)目，此類工程均表現(xiàn)出施工范圍廣、面積大、工期長且土方量大等共同特點(diǎn)。毋庸置疑，3S技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用為很多大型施工項(xiàng)目提供了科學(xué)且可靠的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析技術(shù)，全面提升了數(shù)據(jù)決策層相關(guān)參考信息的準(zhǔn)確性。

此外，全站儀屬于建筑工程中最常使用的一種測(cè)量工具，其集成電子維度儀與遙感測(cè)試技術(shù)。所以，全站儀同時(shí)具備電子遙控測(cè)量的功能，它可以做到高效率自動(dòng)化運(yùn)行，且可以在沒有人值守的前提下運(yùn)用自動(dòng)采集與計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)，全方位提升測(cè)量效率和測(cè)量精度?，F(xiàn)階段所使用的用作控制測(cè)量的GPS接收機(jī)經(jīng)高科技手段革新之后，周身質(zhì)量不足1kg，且所有的操作均以自動(dòng)化為主。RTK GPS接收機(jī)則作為全面控制測(cè)量以及實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)采集器，可以時(shí)刻測(cè)出地面維度數(shù)據(jù)。不僅如此，它也能完成50km以內(nèi)的選址放樣工作。假如把全站儀與GPS技術(shù)二者結(jié)合起來，往往能創(chuàng)造出一臺(tái)功能極其先進(jìn)的“超站儀”，這臺(tái)超站儀可以突破以往測(cè)量工作中大部分限制條件，獨(dú)立完成測(cè)量、碎部測(cè)量及施工放樣等多項(xiàng)復(fù)雜工程。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，目前我國各級(jí)測(cè)繪部門基本都配備了GPS技術(shù)，同時(shí)也經(jīng)過實(shí)踐證實(shí)了一個(gè)真理，即GPS技術(shù)的介入更進(jìn)一步地提高了測(cè)量工作的質(zhì)量和工作效率，提升了測(cè)量精度，因此，我們可以毫不猶豫地說，GPS技術(shù)的誕生和應(yīng)用再度掀起了一場測(cè)量行業(yè)的新革命[3]。

4 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

4.1 繪制大比例地形圖

例如，道路工程實(shí)際施工過程中要涉及線路的選線問題，而一般來說，選線均是基于大比例尺帶狀地形圖的基礎(chǔ)上開展的，比如運(yùn)用傳統(tǒng)的測(cè)量方式測(cè)量選線中的地形圖時(shí)，由于工作量比較大且需要花費(fèi)的時(shí)間也比較長，此會(huì)波及實(shí)際施工進(jìn)度及施工效率。然而，GPS動(dòng)態(tài)測(cè)繪技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用方法，是直接性采集碎部點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)采集到的信息使用繪圖軟件直接繪制行成地形圖。此過程關(guān)聯(lián)的工作人員僅需要采集碎部點(diǎn)的坐標(biāo)即可，同時(shí)還要錄入與之相關(guān)的屬性信息，應(yīng)用此測(cè)繪方式相較而言效率比較高，且測(cè)繪難度也比較低，這樣能充分保證地形圖的繪制質(zhì)量。對(duì)于許多大型的土木工程而言，類似于隧道、大橋、互通式立交等項(xiàng)目工程，基本都應(yīng)用的是靜態(tài)測(cè)量的方法，但普通的公路工程則需要應(yīng)用動(dòng)態(tài)測(cè)量方式，應(yīng)用此測(cè)量方式能夠使之與相關(guān)的工作人員及時(shí)獲取到工程涉及的各種類型的信息，繼而保證測(cè)繪精度不受影響，有效降低工程誤差。

4.2 線路勘測(cè)

事實(shí)上，土木工程中覆蓋的線路勘測(cè)工作內(nèi)容很多，而在勘測(cè)線路階段，要求與之相關(guān)的工作人員必須要根據(jù)相應(yīng)的勘測(cè)規(guī)范嚴(yán)格施工，避免施工中占用農(nóng)田或房屋，借此保證工程線路設(shè)計(jì)能夠滿足工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求。例如，應(yīng)用GPS RTK技術(shù)就能獲取到良好的測(cè)量效果，或者也可以當(dāng)車載GPS接收站成流動(dòng)站，根據(jù)原來的道路中心依照特定間距完成數(shù)據(jù)的采集和獲取，同時(shí)還必須要選取已經(jīng)設(shè)置好的點(diǎn)當(dāng)作參考站，假如采集數(shù)據(jù)時(shí)遇到重要的建筑物，則必須要明確進(jìn)行定位，后再把經(jīng)測(cè)量獲取到的數(shù)據(jù)錄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中去，緊接著再運(yùn)用相關(guān)軟件來完成計(jì)算機(jī)的選線工作。如果對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)工作人員往地圖上定線之后，必須要在道路中線于地面上標(biāo)注出來，以最終獲取到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)的坐標(biāo)[4]。

4.3 道路的中線測(cè)設(shè)

設(shè)計(jì)工作人員完成地圖上的定線之后，要?jiǎng)澏ň€路于地面上的標(biāo)準(zhǔn)。如果這時(shí)應(yīng)用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，只需往GPS接收機(jī)中輸入中線主點(diǎn)坐標(biāo)即可，而又因?yàn)獒槍?duì)不同的點(diǎn)位均是獨(dú)立完成測(cè)量工作的，因此實(shí)際測(cè)繪工作中也不會(huì)積累生成誤差，此時(shí)便能有效提升測(cè)繪精度。確定完線路中線之后，要采用中線樁點(diǎn)坐標(biāo)使用對(duì)應(yīng)的繪圖軟件，實(shí)時(shí)獲取到線路縱橫斷面的實(shí)況信息。測(cè)繪地形圖的途中可以獲取到所有的數(shù)據(jù)，因此無須再進(jìn)行施工現(xiàn)場的測(cè)量，這樣就能有效減少工作量，并且又保證測(cè)繪精度和效率不受影響。

4.4 施工測(cè)量

在土木工程建設(shè)當(dāng)中，GPS技術(shù)應(yīng)用的范圍非常廣，同時(shí)鑒于其自身具備的良好軟硬件系統(tǒng)又可以通過此二者合理的配合來科學(xué)控制土木工程的施工質(zhì)量。在施工過程中涉及的所有點(diǎn)、線、面等放樣的靈活性和施工效率都比較高，此導(dǎo)致測(cè)繪精度也較高，甚至能夠精確到厘米。伴隨測(cè)繪技術(shù)不斷延伸發(fā)展，未來的測(cè)繪新技術(shù)同樣具備更廣闊的發(fā)展及應(yīng)用前景。

4.5 在復(fù)雜建筑工程中的信息化測(cè)繪應(yīng)用

基于CAD平臺(tái)定位一些復(fù)雜的建筑軸線、框架柱以及主要特征點(diǎn)的坐標(biāo)方式，且在實(shí)測(cè)時(shí)明確測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)，采用較為先進(jìn)的全站儀和紅外測(cè)距儀完成放線測(cè)量。對(duì)比以往比較傳統(tǒng)的放線、經(jīng)緯儀測(cè)量來說，采用此方法實(shí)踐過程更加便捷、迅速和高效，同時(shí)其測(cè)量精度也比較高（通常情況下全站儀都屬于全電子化測(cè)量設(shè)備，并且能夠直接輸入點(diǎn)位坐標(biāo)，或者也可以利用反射棱鏡完成點(diǎn)位坐標(biāo)的測(cè)量，對(duì)于大部分單個(gè)棱鏡而言，其測(cè)量距離基本都可以達(dá)到1.5km，而產(chǎn)生的數(shù)字誤差僅1mm，屆時(shí)角度測(cè)量精度兩級(jí)，且能夠達(dá)到信息化測(cè)量的具體要求。）因此，這種測(cè)量方法多用于一些高層或者多層建筑中，包括片筏式或者箱型基礎(chǔ)以及大型的設(shè)備基礎(chǔ)等的施工中[5]。

5 結(jié)束語

公路施工需要高精度的測(cè)量技術(shù)支持，否則稍有測(cè)量誤差就會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度?，F(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的發(fā)展和普及，能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)測(cè)量工作中存在的不足和空白，這對(duì)于測(cè)量高精度要求的工程領(lǐng)域來說，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。希望有更多的學(xué)者投入相關(guān)的研究工作中，不斷提高工程測(cè)量技術(shù)效率。