工程測量中的數(shù)字化測繪技術應用路徑探究

毛會鋒

（甘肅省自然資源規(guī)劃研究院，蘭州 730000）

1 引言

隨著信息技術的不斷發(fā)展，數(shù)字化測繪技術在工程測量中的應用越來越廣泛。數(shù)字化測繪技術是一種利用數(shù)字信息處理技術實現(xiàn)對建筑物、道路、橋梁、管線等工程自動化、智能化測量的技術[1]。數(shù)字化測繪技術主要通過計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)對測量數(shù)據的采集和處理，并利用數(shù)字化測繪軟件實現(xiàn)對建筑物、道路、橋梁、管線等工程測量的數(shù)字化建模和分析。這種技術具有數(shù)據處理速度快、精度高、自動化程度高等特點，可以提高工程測量的效率和精度，為工程建設提供有力的支持。在工程測量中應用數(shù)字化測繪技術，需要注意以下幾個方面：一是加強對數(shù)字化測繪軟件的研發(fā)和應用，提高軟件的智能化和自動化水平；二是加強對數(shù)字化測繪數(shù)據的管理和處理，確保數(shù)據的安全性和準確性；三是加強對數(shù)字化測繪數(shù)據的分析和應用，為工程建設提供更加準確、可靠的數(shù)據支持；四是加強對數(shù)字化測繪數(shù)據的應用和推廣，提高工程測量行業(yè)的信息化水平。當前有關數(shù)字化測繪技術在工程測量中的研究還比較少，此次研究將細化數(shù)字化測繪技術并對其各類技術的應用路徑進行探究，旨在為工程測量提供更多參考。

2 數(shù)字化測繪技術在工程測量中的應用路徑

數(shù)字化測繪技術是一種通過將原始數(shù)據進行數(shù)字化處理，利用遙感技術、地理信息系統(tǒng)等技術手段進行測繪的技術[2]。工程測量通常采用現(xiàn)代數(shù)字化測繪技術，如遙感技術、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)等。當前數(shù)字化測繪技術的應用路徑如圖1 所示。

圖1 數(shù)字化測繪技術的應用路徑

由圖1 可知，當前數(shù)字化測繪技術主要應用于地形測圖、建筑物定位、工程規(guī)劃、工程質量檢測以及應急預案制訂當中。地形測圖作為工程測量的一部分，在整個施工環(huán)節(jié)中有著十分重要的作用。在工程測量中，需要利用數(shù)字化測繪技術才能完成地形的測圖工作。在地形測圖過程中，要應用相應的測繪設備，通過數(shù)字化測繪技術生成數(shù)字地圖。施工人分析數(shù)字地圖，可以深入了解地形特征和地貌情況，從而為后續(xù)的施工提供準確的數(shù)據支持。在建筑物定位中，數(shù)字化測繪技術可以應用在建筑施工前期、中期和后期。在建筑施工前期，施工人員需要進行測量工作。通過數(shù)字化測繪技術能夠完成數(shù)據的采集、篩選、接收工作，從而為后續(xù)的建筑施工提供參考依據。在建筑物施工中期，也需要對建筑物進行定位和測量，此時可以應用數(shù)字化測繪技術進行數(shù)據分析。在對不同的建筑目標進行測量時，往往還會用到不同的測繪技術，當前常用的測繪技術有GPS、GIS、RS 等。在工程規(guī)劃中，數(shù)字化測繪技術可以應用在城市規(guī)劃中。城市規(guī)劃是城市建設的重要組成部分，也是推動城市發(fā)展的重要手段之一。在城市規(guī)劃中，需要應用數(shù)字化測繪技術進行相關數(shù)據的采集和分析，從而使相關人員全面深入地了解城市發(fā)展狀況和土地利用情況，進而為城市建設提供參考依據。除此之外，數(shù)字化測繪技術還可以用于工程質量的檢測以及應急預案的制訂。

3 工程測量中的數(shù)字化測繪技術

隨著信息技術的高速發(fā)展，數(shù)字化測繪技術為工程測量領域帶來了更高的測繪精度和測繪質量。不同于傳統(tǒng)的人工測繪方法，數(shù)字化測繪技術通過應用先進的測繪儀器，結合計算機強大的數(shù)據處理能力，不但可以幫助施工人員高效準確地完成測繪任務，同時還能將各類相關信息進行及時收集與管理，便于后續(xù)工作的持續(xù)開展[3]。

在工程測量中，主要會用到GPS 技術、GIS 技術、遙感測量技術、攝影測量技術以及無人機技術。

GPS 技術是一種實時定位技術，該技術利用3 顆或3 顆以上的衛(wèi)星提供定位和導航服務，可實現(xiàn)全球范圍內的精確定位和導航。在具體的工程測量中，GPS 系統(tǒng)主要參與以下工作。

第一，建立測量控制網。GPS 系統(tǒng)提供的是連續(xù)運行的三維空間坐標系統(tǒng)，根據工程測量的實際需要可以建立三維控制網，為工程的設計、施工和運營提供必要的技術支持。

第二，進行實時動態(tài)定位。GPS 系統(tǒng)可以實時監(jiān)測工程位置，并根據需要進行導航和定位。在工程測量中，可以利用GPS 系統(tǒng)獲取工程的三維坐標和時間信息，以便進行施工設計和控制。

第三，完成地形測量。在工程測量中，GPS 系統(tǒng)可以用于測量各類地形特征，如山脈、河流、湖泊等。

第四，GPS 系統(tǒng)還可以對工程建設過程中的變形情況進行監(jiān)測，如建筑物的沉降、傾斜等問題。

GIS 技術是一種利用地理信息系統(tǒng)收集、存儲、分析和使用地理信息的技術。它將地理信息與數(shù)據采集、存儲、分析、顯示和報告相結合，從而為決策者提供有用的地理信息和分析結果。在工程測量中，GIS 系統(tǒng)主要用于空間分析、地圖繪制、專題圖繪制、空間預測以及地理信息系統(tǒng)開發(fā)。

遙感測量技術是一種通過光學傳感器對遙遠的物體進行定位、測量和記錄的技術。它可以在不接觸被測物體的情況下，通過光學傳感器對遠距離的物體進行高精度的測量，從而得到被測物體的形態(tài)、尺寸、位置和屬性信息。在工程測量領域，相關人員需要將高度精密的攝影測量儀器與計算機相結合，從而將測繪對象以三維形式進行展現(xiàn)，輔助工作人員進行測繪工作。由于攝影測量過程中會用到攝影設備，因為技術人員進行測繪工作時無須對物體進行直接接觸即可完成測量。對于一些危險區(qū)域，攝影測量技術極大程度上降低了工作人員的操作風險和操作難度。

無人機測量技術是一種利用無人機作為測量工具，通過改變飛行高度實現(xiàn)數(shù)據測量的數(shù)字化測繪技術。在使用無人機進行測量時，一般搭配掃描儀、無人機測距儀混合使用。無人機測量技術具有高效、精準等優(yōu)點，目前已在許多領域得到廣泛應用，如城市規(guī)劃、地質調查、地形調查、環(huán)境監(jiān)測等。在工程測量中，無人機航攝測量技術的基本流程如圖2 所示。

圖2 無人機航攝測量技術流程圖

在應用無人機航攝技術進行工程測量時，首先，要確定無人機的相關參數(shù)，包括無人機的飛行高度、飛行速度、飛行航線等。其次，要進行現(xiàn)場的實地勘測，確定無人機的實際飛行位置和實際飛行航線。再次，根據實際情況和測量要求對無人機航攝系統(tǒng)進行設計，包括航攝像片的數(shù)量、像素的大小、影像獲取的方式等。最后，要對攝影數(shù)據進行采集和處理，包括對影像的精度進行分析和評估，以及對測繪數(shù)據進行處理等。

綜上所述，將上述數(shù)字化測繪技術應用到工程測量中，不僅能減輕人工測繪的工作量，提高機器測繪的精度和效率，還能推進工程快速完成，具有一定的實際應用意義。

4 三維激光掃描技術在建筑測繪中的應用

目前，除了上述提到的幾種常用的數(shù)字化測繪技術以外，三維激光掃描技術作為一項全新的現(xiàn)代化測繪技術，也逐漸被應用于建筑測繪領域。三維激光掃描技術又叫高清晰測量技術，由掃描儀、電源、計算機以及配套軟件組成。三維激光掃描技術是一種通過快速掃描物體獲取物體三維形狀和空間位置的技術。它的工作原理主要涉及3 個方面，分別是點云處理、坐標變換和建模分析。

三維激光掃描技術通過快速掃描物體收集大量的點云數(shù)據，形成物體的三維模型。在點云數(shù)據處理中，首先需要將點云數(shù)據轉換為適合計算機處理的格式，稱為“數(shù)據格式”。這通常使用數(shù)學算法，如NURBS、PCA 或RTS 等進行處理。三維激光掃描技術通過將點云數(shù)據轉換為與原始坐標系一致的坐標系，以避免對物體進行過度采樣或進行過多的數(shù)據處理。通過對點云數(shù)據進行建模，三維激光掃描技術可以得到物體的形狀、尺寸和位置信息。然后，通過與原始數(shù)據的比較和融合，可以獲得物體的真實尺寸和形狀信息。相較于其他測繪技術，三維激光掃描技術的工作原理是通過快速、準確地獲取物體的點云數(shù)據，并將其轉換為適合計算機處理的格式，以便進行后續(xù)的測量和分析。

三維激光掃描技術在實際工程測量中的應用創(chuàng)新主要包括以下方面。

第一，能夠精確測量大型物體。三維激光掃描技術可以快速準確地測量大型物體，如房屋、橋梁、鐵路等。這是因為它可以通過高精度的采樣和精細的三維模型獲得準確的測量結果。

第二，實時獲取測量數(shù)據。三維激光掃描技術可以在瞬間獲取大量的測量數(shù)據，因此，可以在短時間內生成精確的測量結果，使三維激光掃描技術可以更快速地在工程現(xiàn)場完成測量，并為優(yōu)化測量過程提供重要依據。

第三，立體成像技術。三維激光掃描技術可以利用立體成像技術，將掃描得到的點云轉換為平面圖像，以便更好地理解物體的整體形狀和輪廓，使立體成像技術可以更準確地獲得工程現(xiàn)場的三維模型，并且可以用于優(yōu)化施工方案。

第四，實現(xiàn)自動化數(shù)據處理。三維激光掃描技術可以利用自動化數(shù)據處理技術，如PCA、NURBS 等，實現(xiàn)對大量點云數(shù)據的快速處理和建模，可以大大提高測量效率，并為工程管理者提供更多有用的信息。

5 結語

為改善傳統(tǒng)測繪技術的不足，本文探討了數(shù)字化測繪技術在工程測量中的應用路徑。首先介紹了數(shù)字化測繪技術的應用領域，然后介紹了工程測量中常用到的5 種數(shù)字化測繪技術，并對每種測繪技術的性質和優(yōu)勢進行了研究。除此之外，介紹了三維激光掃描技術在工程測繪領域的創(chuàng)新應用。結果表明，將各類測繪技術用于工程測量，不僅可以提高測量數(shù)據的精度，減少人工測量的誤差，還能夠確保工程高效有序地推進。由此可得，數(shù)字化測繪技術對于工程測量具有重要意義。