數(shù)字化測繪技術(shù)在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用

游進躍

（福建省地質(zhì)工程勘察院）

1 數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點

1.1 測繪準(zhǔn)確性和精確性高

傳統(tǒng)的地質(zhì)測繪的展開，主要是在所學(xué)范圍內(nèi)進行不同測繪基點的布置，由測繪的一線人員對每個點進行測量和計算，然后進行測繪數(shù)據(jù)的記錄和分析。這個過程想要不出現(xiàn)差錯，對于測繪人員的自身素質(zhì)要求就會非常高。如果最終的測繪結(jié)果不準(zhǔn)確，就會在最終實際運用過程中出現(xiàn)“失之毫厘，差之千里”的偏差[1]。而利用數(shù)字化的測繪技術(shù)，首先，相對于人工測繪來說，其準(zhǔn)確度就更高，借助數(shù)字化的測繪技術(shù)，可以最大程度上減少外部因素對于測繪點的影響，并且可以通過數(shù)字化的方式，降低測繪人員因素所導(dǎo)致的測量誤差。通過全自動化的數(shù)據(jù)收集技術(shù)，不僅可以提高測繪效率，還可以確保測繪的結(jié)果[2]。

1.2 數(shù)據(jù)和結(jié)果存儲更安全

傳統(tǒng)的測繪方式，所得到的測繪信息和測繪結(jié)果都采用圖紙的方式被保存。而我們都知道，圖紙很容易受到環(huán)境的影響，導(dǎo)致信息缺失，也會在使用的過程中由于使用率高，而產(chǎn)生破損，這就在很大程度上導(dǎo)致了測繪結(jié)果的丟失。一旦測繪結(jié)果丟失，就無法對于設(shè)計和建筑的基礎(chǔ)進行驗證和優(yōu)化，一旦在設(shè)計過程中或者施工過程中發(fā)生任何問題，測繪人員就無法獲取初始信息進行修改。為了不影響工程的正常運行，且需要解決問題，這種情況下一般都會要求測繪人員重新進行一次全面的測量從而獲取最終準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。這種情況一旦產(chǎn)生，整體的測繪成本就會翻倍增長。而如果利用數(shù)字化的測繪技術(shù)就避免了這種情況的出現(xiàn)，無論是測繪的過程數(shù)據(jù)還是結(jié)果數(shù)據(jù)，都可以利用計算機技術(shù)進行存儲，存儲時間長且不會受到外部因素的干擾，已經(jīng)在最大程度上解決了之前的存儲弊端。但在實際使用的過程中，如果需要對數(shù)據(jù)進行調(diào)整和優(yōu)化，測繪人員可以直接找到當(dāng)時的數(shù)據(jù)進行對比計算，然后獲取最新的結(jié)果，不需要對每一個點都重新測繪，然后對結(jié)果進行重新繪制。除此之外，通過計算機系統(tǒng)進行存儲時，測繪人員也不需要從一大堆數(shù)據(jù)中一張張尋找自己想要優(yōu)化的那個部分，直接通過計算機篩選檢索的功能，大大提高測繪人員的工作效率。由此可以看出，數(shù)字化測繪技術(shù)不僅可以提升工作效率，也可以最大可能地保證測繪結(jié)果數(shù)據(jù)的儲存安全。

1.3 測繪工作更智能

測繪人員可以將收集的數(shù)據(jù)和信息輸入到計算機中，計算機就可以根據(jù)現(xiàn)有的各種計算邏輯和技術(shù)來主動對信息進行分類計算，測繪結(jié)果的得出效率就會很高。在計算的過程中，傳統(tǒng)的測繪方式，測繪人員需要花費大量的時間來獲取最終的結(jié)果，一旦被打斷想要繼續(xù)連接，就需要很長時間的數(shù)據(jù)尋找和回溯，而利用數(shù)字化測繪技術(shù)則不需要，如果測繪人員沒有在特定的時間內(nèi)完成結(jié)果處理，計算機會對當(dāng)前的數(shù)據(jù)狀態(tài)進行自動保存，測繪人員在下次處理時，直接調(diào)出上一次處理的數(shù)據(jù)節(jié)點就可以繼續(xù)后續(xù)的計算和繪圖工作，測繪人員的工作靈活性得以加強。在最終的結(jié)果數(shù)據(jù)層面，數(shù)字化的測繪技術(shù)可以通過測繪人員輸入的信息，給出各種不同的圖形結(jié)果，可以幫助測繪人員選擇最適合的一種類型，不僅提高結(jié)果數(shù)據(jù)的可視化程度，而且為測試結(jié)果提供各種可能性。

2 數(shù)字化測繪技術(shù)在地質(zhì)工程測量中的應(yīng)用

2.1 地理信息技術(shù)的應(yīng)用

想要完成數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用，最基礎(chǔ)的就是想要準(zhǔn)確的實地勘測數(shù)據(jù)和勘測結(jié)果，而傳統(tǒng)的人工勘測的方式大都依靠測繪人員的工作經(jīng)驗，無法精準(zhǔn)把控測量范圍，可能最終導(dǎo)致結(jié)果的不準(zhǔn)確性。為了解決這一問題，將數(shù)字化測繪與地理信息技術(shù)的結(jié)合，通過對空間中的各種地理分布數(shù)據(jù)的采集、存儲、管理以及各種運算分析，幫助測繪人員準(zhǔn)確的把控需要測量的范圍內(nèi)的準(zhǔn)確信息，通過地理信息系統(tǒng)對各種數(shù)據(jù)進行比對篩選，淘汰掉不合規(guī)的測量數(shù)據(jù)，避免干擾項[3]。除此之外，將地理信息技術(shù)與測繪技術(shù)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)結(jié)合，來保證最終獲得數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)化和系統(tǒng)化。

2.2 測繪定位技術(shù)的應(yīng)用

在當(dāng)下的數(shù)字化測繪技術(shù)中，GPS技術(shù)的運用是最多的。GPS的使用都不陌生，將其使用在測繪技術(shù)當(dāng)中，通過其全球定位的方式，與測繪技術(shù)相結(jié)合，可以在很大程度上降低測繪的難度。通過全球定位系統(tǒng)，可以滿足在各種環(huán)境下、各種條件下的地質(zhì)測繪觀測，并且可以作為24小時的實時全面監(jiān)控，這種系統(tǒng)為最終的測繪結(jié)果提供了更為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。并且通過GPS技術(shù)，可以實時將測繪結(jié)果傳輸?shù)诫娔X終端，測繪人員就可以通過專業(yè)的軟件計算出測繪的結(jié)果，這在極大程度上縮短了測繪工程的處理時效，并且在通過結(jié)果的數(shù)據(jù)的觀測，明確是否需要調(diào)整優(yōu)化，確保最終測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性[4]。由此可見，將GPS技術(shù)運用到數(shù)字化的測繪技術(shù)當(dāng)中，不僅可以保證測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高測繪效率，也可以通過縮短測繪時間來加快整體的工程進度，降低工程時間的浪費，節(jié)省工程開支。

除了對于勘測地點的定位、監(jiān)控等技術(shù)手段，來確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也要考慮到在實際環(huán)境下各種異常情況。例如，存在各種不同的地貌單純依賴地理信息技術(shù)和GPS技術(shù)無法準(zhǔn)確提供測繪數(shù)據(jù)，這時就需要利用影像定位的方式來對特殊地貌進行數(shù)字化處理。當(dāng)然這種技術(shù)是一種輔助技術(shù)，可以通過對影像的定位，來明確勘測現(xiàn)場的實際地質(zhì)情況，以及周圍可能存在的地質(zhì)影像等等，利用這種方式，與上文中提到的兩種技術(shù)做結(jié)合，可以更準(zhǔn)確的提供勘測數(shù)據(jù)，幫助測繪人員準(zhǔn)確掌握測繪場地的實際情況。

此外，在地質(zhì)工程的測量過程中，需要考慮到的關(guān)鍵因素是對于地質(zhì)面積的實時控制。在實際勘測的過程中，如果所面臨的環(huán)境和情況復(fù)雜，導(dǎo)致測繪的準(zhǔn)確性無法被保障時，就可以通過監(jiān)控系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)。并且通過這種方式，可以盡早規(guī)避在視覺條件較差的情況下進行的遠(yuǎn)距離勘測，利用最快速的監(jiān)控方式發(fā)現(xiàn)問題，確保最終測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.3 數(shù)字化柵格技術(shù)的應(yīng)用

通過這種技術(shù)，可以把測繪結(jié)果與地質(zhì)資源、經(jīng)濟發(fā)展等實際內(nèi)容做組合，形成一個完整的測繪結(jié)果框架，通過電腦終端及快速的數(shù)據(jù)查找和比對，從而實現(xiàn)最終的地質(zhì)資源、地形和位置坐標(biāo)的相對統(tǒng)一，輸出的結(jié)果圖形也更能夠反映實際的情況，確保結(jié)果的準(zhǔn)確性更高。相對于傳統(tǒng)的測繪地圖繪制來說，數(shù)字化柵格技術(shù)的運用，可以確保整個繪圖的數(shù)字化過程，數(shù)據(jù)的處理速度快，處理結(jié)果準(zhǔn)確，都能為最終的繪制圖質(zhì)量保駕護航。

3 數(shù)字化測繪技術(shù)向智能化測繪技術(shù)的創(chuàng)新探索

測繪技術(shù)的轉(zhuǎn)型升級成為熱點話題，在中國測繪學(xué)會2020學(xué)術(shù)年會上，提出了從信息化測繪到智能化測繪的發(fā)展趨勢，在數(shù)字經(jīng)濟向智能經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的時代背景下，數(shù)字化測繪需要向智能化測繪轉(zhuǎn)型，著重解決數(shù)據(jù)保障實時化、信息處理自動化、服務(wù)應(yīng)用知識化等核心問題，在這個過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)是基礎(chǔ)，深度學(xué)習(xí)技術(shù)是核心，必須圍繞多源遙感影像的智能識別與解釋實施深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練，開展跨界融合、泛在感知、智能自主、精準(zhǔn)服務(wù)的地質(zhì)工程測量工作。

3.1 智能化全息測繪

全息即全部數(shù)據(jù)信息，包括地上、地下、可見、不可見的所有實體，以及實體的自然屬性、社會屬性，智能化全息測繪的目標(biāo)包括全息實體、需求導(dǎo)向、快速動態(tài)，全息實體就是囊括所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和專題數(shù)據(jù)，需求導(dǎo)向就是根據(jù)實體要求確定測量精度，保證數(shù)據(jù)采集和處理效率，快速動態(tài)是通過多種技術(shù)、多種手段的結(jié)合運用實現(xiàn)技術(shù)互補，滿足不同領(lǐng)域測繪需求。在浦東張江的智能化全息測繪工程中，充分利用了原有地理信息時空數(shù)據(jù)庫，同時采用多種采集技術(shù)，通過機載激光掃描、傾斜攝影等方式，獲得多角度三維空間數(shù)據(jù)，利用并行計算、深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，智能處理全息數(shù)據(jù)，提取形成全要素地形庫，構(gòu)建高精度數(shù)字地面高程模型，提供服務(wù)于車道級導(dǎo)航定位、無人駕駛等領(lǐng)域的高精度地圖，真實還原了城市樣貌。同時，掛接了海量的社會經(jīng)濟屬性，為智慧城市發(fā)展提供菜單式服務(wù)，根據(jù)不同部門管理需求，可以快速獲取不同類別數(shù)據(jù)信息。比如，水務(wù)管理部門可以獲取河流數(shù)據(jù)，應(yīng)急管理部門可以獲得實時動態(tài)全空間數(shù)據(jù)，建設(shè)管理部門可以獲得建筑數(shù)據(jù)，綠化管理部門可以獲得綠地數(shù)據(jù)等等。

3.2 智能機器人測繪

隨著人工智能、計算機視覺等技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，智能機器人測繪研究獲得了一定的創(chuàng)新突破，通過在機器人平臺上集成多種傳感器，以及在各種軟硬件開發(fā)的輔助下，利用機器人智能圖根控制測量方法和機器人智能碎部點測量方法，能夠滿足工程測量中的局部地形圖繪制要求。其中，機器人智能圖根控制測量方法是以Robomaster EP機器人作為測量平臺，以機器人相機的旋轉(zhuǎn)中心替代圖根控制點，基于AprilTag圖像識別技術(shù)，獲得機器人相機旋轉(zhuǎn)中心的三維坐標(biāo)，模擬實現(xiàn)測定圖根點平面坐標(biāo)和高程的過程。而機器人智能碎部點測量方法同樣是將該機器人用作測量平臺，基于YOLOv5目標(biāo)識別技術(shù)，自動識別機器人周圍地物類型，實現(xiàn)單目視覺測距，模擬實現(xiàn)采集碎部點的過程。這兩種機器人智能測繪技術(shù)取代了傳統(tǒng)測量過程中使用電子儀器獲取數(shù)據(jù)的方式，在測量精度控制上十分突出，測量誤差能夠達到毫米級，存在一定的理論可行性，為未來工程測量行業(yè)的智能化轉(zhuǎn)型提供了新思路。

4 結(jié)語

通過文中的描述我們知道，數(shù)字化測繪技術(shù)的優(yōu)點之多，不僅能夠從根本上保證測繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，而且也可以從資源消耗的角度降低成本，減少支出。我國數(shù)字化測繪技術(shù)已經(jīng)進入較快的發(fā)展階段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止文中所列舉的在地質(zhì)測量工程中的應(yīng)用范圍，正在向智能化測繪方向轉(zhuǎn)型，希望有更多的更加智能專業(yè)的技術(shù)被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，為推動測繪行業(yè)的快速發(fā)展而努力。