淺析數(shù)字化測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

周延革

武漢鐵路橋梁職業(yè)學(xué)院 湖北 武漢 430050

引言

如今數(shù)字化測繪技術(shù)的發(fā)展速度是很快的，融合了計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，也出現(xiàn)了很多智能化的測量儀器，能夠進(jìn)行更加高效的測繪。在工程測量中，運用數(shù)字化測繪技術(shù)，對于提升工程建設(shè)的質(zhì)量與進(jìn)度，都有著積極的作用，能夠大幅度提升工程測量的效率，是工程測量數(shù)字化發(fā)展的重要途徑。

1 工程測量在工程建設(shè)中的重要性

1.1 工程測量的含義

所謂的工程測量也就是利用相關(guān)的理論，方法與技術(shù)，在工程建設(shè)過程中所開展的測量工作。工程測量主要應(yīng)用的就是測繪科學(xué)和技術(shù)，是為工程建設(shè)進(jìn)行服務(wù)的，涉及很多的部門，比如說城建部門、交通部門、水利電力部門以及能源部門等等。對于工程測量比較常見的數(shù)字化測繪技術(shù)就是原圖數(shù)字化以及數(shù)字化成圖。傳統(tǒng)的工程測量方式始終存在一個問題，也就是對于大比例尺地圖的輸入會非常困難。采用原圖數(shù)字化技術(shù)就能解決這種情況。它的操作流程如下：首先利用矢量化儀器掃描，然后進(jìn)行數(shù)字化手扶式跟蹤。通過數(shù)字化技術(shù)來處理地圖信息，處理的效率更快、準(zhǔn)確度更高。工程測量對于測繪是有著非常高的要求的，而測繪精度就會對成圖質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。大比例尺工程圖的測繪是很困難的，在實施過程中也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，要想保障測繪的精準(zhǔn)度，是相當(dāng)有挑戰(zhàn)的。運用數(shù)字化成圖技術(shù)進(jìn)行測繪制圖，其成圖的質(zhì)量是很高的，并且還能夠簡化工作流程，大幅提升工作的效率，也解決了傳統(tǒng)測繪方法的很多問題。并且利用該技術(shù)獲得的測繪數(shù)據(jù)存儲也相當(dāng)方便，能夠大大地降低工作人員的工作強度。

1.2 工程測量學(xué)的內(nèi)容

1.2.1 規(guī)劃設(shè)計階段。這一階段進(jìn)行的測量工作通常是要提供多種比例尺的地形圖以及地形數(shù)字資料，其他的還包括地質(zhì)與水文勘探，還有水文測驗等。如果工程比較重要或者建設(shè)區(qū)域存在地質(zhì)不良條件的話，還要觀測地層的穩(wěn)定性。

1.2.2 工程建設(shè)階段。工程項目建設(shè)需要先對設(shè)計方案進(jìn)行討論審查，在經(jīng)過批準(zhǔn)以后才會開展施工。對于施工階段需要按照建筑設(shè)計，依據(jù)相應(yīng)的施工要求標(biāo)準(zhǔn)，對現(xiàn)場進(jìn)行標(biāo)定，這也是進(jìn)行實地建設(shè)的基礎(chǔ)。需要依照現(xiàn)場的地形、工程的類型進(jìn)行施工控制網(wǎng)的設(shè)計，為進(jìn)行定樣放線提供依據(jù)，合理地運用放樣方法去實現(xiàn)設(shè)計圖紙中的內(nèi)容。

1.2.3 經(jīng)營管理階段。在建筑工程建設(shè)結(jié)束，投入運營以后，還需要對建筑的安全及鑒定情況進(jìn)行監(jiān)測，判斷設(shè)計的合理性，要定期地監(jiān)測建筑的傾斜、位穩(wěn)、擺動和傾斜等方面的情況，同時，還要隨時將測得的數(shù)據(jù)及圖表進(jìn)行反饋。所以說，工程測量貫穿了工程建設(shè)的各個階段，是非常重要的。

1.3 工程測量的重要性

第一，在進(jìn)行工程設(shè)計的時候，可以為其提供詳細(xì)的圖紙資料以及占地范圍情況，要確定工程周邊及占地范圍內(nèi)有沒有地下管線，對于勘探以及機(jī)械設(shè)施會產(chǎn)生哪些影響，如果不進(jìn)行工程測量的話，沒有了相應(yīng)的比例尺地形圖、管線探測圖等，工程設(shè)計工作的進(jìn)行也很難開展。

第二，在進(jìn)行施工的時候，工程建設(shè)的第一步，就是要進(jìn)行定位放樣。建筑建設(shè)都需要將建筑物設(shè)計在合理的方位，建筑的用途不同，工藝流程不同，或者是他的不同部分，對于精度的要求都是不一樣的，有些還有很大的差距。在定位的時候，如果定的比較寬的話，就容易出現(xiàn)質(zhì)量問題，而如果定的比較嚴(yán)的話，就會增加放樣工作的難度，工作量變大，工作時間會變長，會拖慢施工的進(jìn)度。

第三，能夠用來確定建筑放樣的精度。首先要做的就是要為建筑物定位，確定建筑物在施工現(xiàn)場的建設(shè)位置，設(shè)置地面標(biāo)識，在這之后就可以了解這一區(qū)域在進(jìn)行設(shè)計以后有沒有新的構(gòu)筑物或者地下管線，從而保障機(jī)械設(shè)備能夠正常的應(yīng)用。在結(jié)束基槽開挖以后還要對其進(jìn)行驗收，檢查后面的墊層，底板線的頭測情況等，如預(yù)埋件預(yù)留孔及螺栓之類比較重要的設(shè)備基礎(chǔ)， 這些基礎(chǔ)在固定好以后還需要對測量軸線標(biāo)高進(jìn)行復(fù)驗，監(jiān)測砼澆筑的全過程，保證作業(yè)的規(guī)范性與質(zhì)量性，一旦出現(xiàn)問題要及時采取措施進(jìn)行處理。在進(jìn)行基礎(chǔ)施工以后還需要投測竣工線，在安裝設(shè)備的過程中還需要對它的平整度、標(biāo)高等實施跟蹤測量，保證設(shè)備安裝的質(zhì)量，能夠滿足相關(guān)的設(shè)計要求。

第四，竣工階段的測量，這對于規(guī)劃管理竣工驗收來說是很重要的，在進(jìn)行竣工測量以后，獲得的報告對于規(guī)劃竣工驗收審核來說有著重要的作用 ，不只是有著工程測量的一般要求，同時對于規(guī)劃管理也有特殊要求， 會對測繪管理部門對于地理信息掌握情況產(chǎn)生影響，還和規(guī)劃管理部門進(jìn)行規(guī)劃審批的落實及監(jiān)管都有關(guān)系。所以說，工程測量對于城市建設(shè)管理及規(guī)劃都有著重要的意義。在建筑投入運營管理后，同樣需要開展工程測量工作。建筑物和設(shè)備在投入運營以后，因為一些因素的影響就會出現(xiàn)變形的情況。如果變形不超過某種現(xiàn)實的話就是正常的，否則就會對建筑的正常應(yīng)用產(chǎn)生不同程度的影響，有些還會形成安全隱患[1]。所以需要持續(xù)的監(jiān)測工程建筑在施工以及運營時候的情況，獲取詳細(xì)全面的觀測資料，對建筑的狀態(tài)變化及工作情況進(jìn)行監(jiān)視，在出現(xiàn)異常問題時要及時發(fā)現(xiàn)并對其原因進(jìn)行分析，然后制定有效的措施去進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)事故，對運營的方式進(jìn)行改進(jìn)完善。并且通過進(jìn)行觀測還能夠?qū)Φ鼗盎A(chǔ)的計算方法進(jìn)行驗證，檢驗工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法，從中總結(jié)出各種地基及工程結(jié)構(gòu)的合理變形數(shù)值是多少，這些都是進(jìn)行建筑設(shè)計施工管理及科研非常重要的資料[2]。

1.4 數(shù)字化測繪技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

1.4.1 自動化。該技術(shù)在工程測量中，具備較高的自動化程度。該技術(shù)結(jié)合了計算機(jī)技術(shù)與數(shù)字化測繪技術(shù)，可促進(jìn)工程自動化程度。隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在應(yīng)用階段，能夠借助相應(yīng)的軟件自動化的識別數(shù)據(jù)信息、計算數(shù)據(jù)信息，自動化選取圖文符號，確保數(shù)字地形的美觀、規(guī)范，保障各類數(shù)值的精準(zhǔn)性，切實減小人為誤差，實現(xiàn)測量精準(zhǔn)率的提升。

1.4.2 精準(zhǔn)度。該類技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)相比，唯一差別是前者具備了較高的測量精準(zhǔn)度，保障地圖測繪的精準(zhǔn)性。將其應(yīng)用在工程測量中，可在收集外界數(shù)據(jù)與信息的同時，自動選取全站儀現(xiàn)場的三維坐標(biāo)，最大限度提升數(shù)據(jù)收集的精準(zhǔn)度，降低人工測量誤差。通過應(yīng)用這一技術(shù)，可自動化的開展數(shù)據(jù)儲存，縮短測量時間、降低工作量，以此提升工程測量效率。

2 數(shù)字化測繪技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

2.1 數(shù)字化處理原圖

通常在進(jìn)行GIS系統(tǒng)的構(gòu)建的時候，會通過數(shù)字化技術(shù)來處理原本的地圖，根據(jù)地圖的情況，如果它的經(jīng)度，比例尺及現(xiàn)勢性能夠符合相關(guān)要求的話，就可以通過數(shù)字化儀來處理數(shù)據(jù)。一般的處理方法有三種，一種是掃描矢量化，一種是手持跟蹤數(shù)字化，還有一種則是GPS數(shù)據(jù)輸入。如果是手扶跟蹤數(shù)字化方法的話，要使用數(shù)字化儀，計算機(jī)和有關(guān)軟件，這一方法的應(yīng)用時間是比較久的，不過缺點是輸入的速度會很慢，勞動強度也很大。而通過掃描使量化進(jìn)行處理，主要是通過掃描儀掃描圖像來實現(xiàn)輸入，然后利用矢量對實體空間位置進(jìn)行跟蹤與確定。如今，掃描儀正在得到普及，矢量化軟件也在快速地更新?lián)Q代，這種方法的自動化程度也越來越高，它的優(yōu)點就在于輸入的效率比較高[3]。采用GPS進(jìn)行輸入的，主要是要應(yīng)用GPS工具來確定地球表面圖形的位置，獲取它的三維空間位置數(shù)據(jù)，所得的數(shù)據(jù)無需進(jìn)行轉(zhuǎn)換，就能夠直接在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行輸入。如今比較常用的GPS輸入方法就是RTK技術(shù)，可以通過流動站對三維坐標(biāo)進(jìn)行定位，它的精度可以達(dá)到厘米級。采用該方法測量無須設(shè)置控制點，需要有確定的基準(zhǔn)控制點。就可以快速，精準(zhǔn)的實現(xiàn)對于地物點、界址點、地形點以及圖根控制點的測量工作。中國的測圖軟件即使在野外也能夠一次性的生成電子地圖，通過這些數(shù)據(jù)成果就可以開展施工放樣工作[4]。

2.2 數(shù)字化繪圖

對于工程測量工作來說，對于大比例尺地形圖和工程土木的測繪都是難度比較高的任務(wù)，這同樣也是工程測量的主要任務(wù)。利用數(shù)字化測繪技術(shù)，在已有地形測量圖的基礎(chǔ)上，就可以生成相應(yīng)地點的不同比例的地形圖。對于地形圖來說，比例越小，它所包含的信息往往也會更詳細(xì)，這樣就可以滿足需要個性化的需要。同時運用數(shù)字化測繪技術(shù)成圖，可以實現(xiàn)自動化的測繪，能夠保障繪圖的精度，避免了人工繪圖時會產(chǎn)生的誤差情況，工作精度有了很大的提升，還能夠簡化外業(yè)流程，提高測繪的效率，而降低了測繪的成本。采用數(shù)字化繪圖方式，能夠大大地減少測繪的周期，而且勞動強度也會下降很多，同時數(shù)字化信息的存儲及管理都是比較容易的，圖像質(zhì)量會更有保障，地形圖也更具實用性[5]。

2.3 地籍測量

如今，我國正在積極地進(jìn)行著城鎮(zhèn)化建設(shè)，在城鎮(zhèn)的發(fā)展規(guī)劃中，城鎮(zhèn)地籍測量工作也變得更加重要，這樣可以更準(zhǔn)確地了解城鎮(zhèn)的土地信息。目前來說，在地籍測量的時候，經(jīng)常會應(yīng)用的數(shù)字化測繪技術(shù)，能夠大幅度地提升地籍測量工作的效率與質(zhì)量，為進(jìn)行土地管理信息系統(tǒng)的完善提供了有力的支持[6]。

2.4 航測數(shù)字成圖

在進(jìn)行工程測量的時候，如果需要測量的區(qū)域范圍比較大的話，一般都是采用航空攝影機(jī)來采集地面影像信息。通過外業(yè)判讀，進(jìn)行內(nèi)業(yè)地面模型的構(gòu)建，然后利用專門的繪圖軟件來量測模型，繪制數(shù)字地形圖。如今國內(nèi)很多地區(qū)都在通過數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)在開展測繪工作，這一測量技術(shù)的應(yīng)用越來越普遍。尤其是對于城市或者大測區(qū)，大面積成圖方面應(yīng)用這一測量技術(shù)，是有著很好的效果的，可以在室內(nèi)就進(jìn)行外業(yè)測量工作，成圖速度很快，精度也很高，不過繪圖的成本卻比較小，是有著很多方面的優(yōu)勢的[7]。

3 工程測量中數(shù)字化測繪注意事項

3.1 客觀分析

根據(jù)勘測得到的數(shù)據(jù)信息，施工單位進(jìn)行客觀地質(zhì)分析。結(jié)合設(shè)計建筑物的結(jié)構(gòu)和運行特點，預(yù)測工程建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境相互作用的方式、特點和規(guī)模，并做出正確的評價[8]。

3.2 總結(jié)問題

勘察測量應(yīng)及時反饋現(xiàn)場潛在的問題，及時反饋給施工單位加以控制。如：勘察中發(fā)現(xiàn)的水文地質(zhì)現(xiàn)象或異常問題必須如實反映，為確定保證建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。

3.3 引入技術(shù)

工程勘察部門要采用高科技勘測設(shè)備及先進(jìn)的操作技術(shù)，提高勘測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使其更好地指導(dǎo)現(xiàn)場人員參與工程建設(shè)。解決這3個問題，不僅能保證工程施工的有序進(jìn)行，在防范工程結(jié)構(gòu)病害方面也有顯著的成效，這就要求施工單位合理地安排測繪計劃。

4 結(jié)束語

對于工程施工建設(shè)來說，工程測量的作用是相當(dāng)重要的，傳統(tǒng)的測繪技術(shù)，有著很多的局限性，難以保證測量的質(zhì)量，在工程施工方面，所能發(fā)揮的作用也是比較有限的。而數(shù)字化測繪技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，對于工程測量來說，是重大的變革，可以更加高效的。加工各種要素數(shù)據(jù)，為人們提供各種各樣的服務(wù)，其應(yīng)用前景是非常大的。特別是對于現(xiàn)代化的建筑工程領(lǐng)域來說，對于工程測量更是有著更高的要求，合理地運用數(shù)字化測繪技術(shù)能夠全面提升工程測繪的價值，為進(jìn)行工程建設(shè)帶來更多的幫助。