測繪新技術(shù)在市政工程測量中的運用

金佳麗，關(guān)朝圓

（紹興市炬鑫勘測規(guī)劃設(shè)計有限公司，浙江 紹興 312000）

1 引言

市政工程即為市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程， 是政府部門有償或無償向社會公眾提供的各類公共產(chǎn)品與服務(wù)設(shè)施，如道路、地鐵、污水處理等。 另外，向市民提供休息娛樂活動空間的廣場，提高城市建設(shè)水平的城市綠化工程等，也歸屬于市政工程范疇中。 我國各地正在開展大規(guī)模城市建設(shè)，未來會有更多市政工程投入使用，因此，有必要對其測量技術(shù)開展詳細研究。

2 市政工程測量工作的意義

在市政工程竣工驗收環(huán)節(jié)中， 需要通過測量工作收集市政工程各項專業(yè)工程的施工數(shù)據(jù)， 并將其和施工設(shè)計圖紙的各項數(shù)據(jù)進行對比，以此保證施工的精確度。 并且市政工程的測量精度將直接影響市政工程竣工驗收環(huán)節(jié)，同時，對于市政工程的資金投入有直接影響。 為此， 需要合理選擇測繪新技術(shù)，科學(xué)提升市政工程的測量精度，避免出現(xiàn)因數(shù)據(jù)誤差造成的誤判斷問題。

3 測繪新技術(shù)概述

在以往市政工程測量作業(yè)過程中，存在測量效率低、操作較為復(fù)雜的缺陷。 比如，在傳統(tǒng)的測量技術(shù)中，僅能開展小范圍測量作業(yè)，并且需要測量人員投入大量的時間成本，消耗較多精力，難以有效提高測量效率。 如果遇到惡劣天氣，或者測量點位于地形復(fù)雜區(qū)域，會進一步影響測量數(shù)據(jù)的精度，并且對測量人員的專業(yè)能力和工作經(jīng)驗要求較高。 近年我國以計算機技術(shù)為主的各類新興技術(shù)逐漸投入應(yīng)用， 成為各個領(lǐng)域生產(chǎn)的重要工具，以此產(chǎn)生的各類測繪新技術(shù)，也成為市政工程測量作業(yè)的主導(dǎo)技術(shù)。 新技術(shù)的應(yīng)用不僅可以有效提升測量效率，測量操作步驟也得到大幅度簡化，測量人員可以將更多的時間、精力投入測量數(shù)據(jù)分析、解構(gòu)中，有效提高市政工程施工方案設(shè)計水平， 便于后續(xù)開展更高質(zhì)量的市政工程建設(shè)。

4 市政工程測量中的測繪新技術(shù)類型

許多測繪新技術(shù)都可以應(yīng)用在市政工程測量中。 本文僅對RTK、CORS、 傾斜攝影技術(shù)這3 種測繪新技術(shù)進行簡要分析。

4.1 RTK

實時動態(tài)載波相位差分技術(shù)（Real-Time Kinematic，RTK）技術(shù)，可以對測站點的三維定位數(shù)據(jù)做實時測量，測量精度可以達到厘米級別。 由基準(zhǔn)站預(yù)先設(shè)置的全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）接收機接收衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，并利用數(shù)據(jù)通信鏈實時發(fā)送。 設(shè)置在基準(zhǔn)站周邊的移動站GPS 接收機接收基準(zhǔn)站發(fā)送的信號，對衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)做實時處理，進而獲得移動站在預(yù)設(shè)坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。 應(yīng)用RTK 技術(shù)時，需要配置2 臺GPS 接收機，以及相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信鏈，確保流動站可以獲得基準(zhǔn)站觀測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時發(fā)送與接收[1]。 除此之外，還需要應(yīng)用RTK 軟件對流動站接收到的數(shù)據(jù)進行處理，如雙差模糊度計算、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等。

4.2 CORS

GPS 技術(shù)逐漸成為市政工程測量作業(yè)的重要技術(shù)， 由此衍生的連續(xù)運行參考站 （Continuously Operating Reference Stations，CORS） 技術(shù)， 進一步提升了GPS 技術(shù)的應(yīng)用水平。CORS 技術(shù)是集合了GPS 技術(shù)、 計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種新興技術(shù)的測繪技術(shù)，其主要結(jié)構(gòu)有若干基準(zhǔn)站，以及對各個基準(zhǔn)站生成測繪數(shù)據(jù)做相應(yīng)處理的監(jiān)控分析中心， 利用數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)將各個組成部分進行可靠連接， 可建立專門應(yīng)用在市政工程測量作業(yè)中的專用網(wǎng)絡(luò)。建設(shè)CORS 基站后，可以通過建設(shè)永久基站，以其作為控制點構(gòu)建相應(yīng)的測繪網(wǎng)絡(luò)。 不僅可以提供厘米級別精度的動態(tài)實時GPS 定位服務(wù)，也可以提升當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)地理信息建設(shè)水平[2]。

4.3 傾斜攝影技術(shù)

傾斜攝影技術(shù)是在空中攝影測量技術(shù)的基礎(chǔ)上衍生出的一種新型測繪技術(shù)。 其將若干傳感器設(shè)置在同一飛行平臺上，可以對待測量物體進行垂直角度與4 個傾斜角度的影像采集，提供接近人眼觀察習(xí)慣的影像信息，可以打破以往空中攝影測量技術(shù)僅能從垂直角度進行拍攝的技術(shù)限制。 相比于正射影像， 傾斜攝影技術(shù)獲得的傾斜影像可以為用戶提供待測量物體的多個觀察視角， 以貼近真實情況的方式反映待測量物體當(dāng)前的情況[3]。 如果配合相應(yīng)的軟件系統(tǒng)，可以在傾斜攝影影像數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上直接開展高度、長度等信息的測量作業(yè)，更符合市政工程的測量需求。 同時，傾斜攝影技術(shù)獲取的影像信息數(shù)據(jù)量較高， 可以直接使用更為成熟的數(shù)據(jù)處理技術(shù)做細化處理，穩(wěn)定提升影像數(shù)據(jù)的利用效果。

5 測繪新技術(shù)在市政工程測量中的實踐運用

在請教行業(yè)專家，參考大量相關(guān)文獻后，本文針對RTK、CORS、傾斜攝影技術(shù)3 種測繪新技術(shù)在市政工程測量中的實踐運用做詳細分析， 希望可以引起更多市政工程測量單位的思考。

5.1 RTK的實踐運用

在市政工程測量中，RTK 技術(shù)的實踐運用可以細分為以下內(nèi)容。

5.1.1 地形測量

通過使用RTK 技術(shù)，可以立體呈現(xiàn)市政工程地形測量數(shù)據(jù)，每個測量點位都可以通過三維坐標(biāo)（x，y，z）進行記錄，極大地提升了測量精度，也可以對測量數(shù)據(jù)做層次化分析，便于后續(xù)市政工程施工方案設(shè)計。 比如，在測量檢查井時，需要先確認待測量的位置，再使用RTK 技術(shù)對待測量位置所在區(qū)域的地形做詳細測量，標(biāo)注位置并進行測量作業(yè)，利用三維坐標(biāo)記錄待測量位置，參考測量數(shù)據(jù)繪制該區(qū)域的地形圖，從而獲得準(zhǔn)確的檢查井測量數(shù)據(jù)。

5.1.2 繪制帶狀地形圖

在多數(shù)市政工程設(shè)計過程中，需要使用1∶500 比例尺的帶狀地形圖進行輔助設(shè)計。 在以往的測繪技術(shù)中，會通過先構(gòu)建控制點，再進行碎部測量的方式繪制帶狀地形圖[4]。但是，這種方法需要消耗較多的時間成本， 可能無法達到市政工程設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。 在應(yīng)用RTK 技術(shù)后，能夠有效改善傳統(tǒng)測量方式的不足，通過對碎部點做動態(tài)定位監(jiān)測，即可獲取碎部點的坐標(biāo)、高程等數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)輸入計算機系統(tǒng)中，把特征編碼、屬性信息等內(nèi)容做合理匹配， 即可生成與測量數(shù)據(jù)點相對應(yīng)的帶狀地形圖，可以有效減少測繪時間成本。

5.1.3 中線測量

進行項目中線測量時，以往測量技術(shù)需要實施線測量、中樁測量、中平測量等測量過程，測量步驟較多，極容易出現(xiàn)誤差。 應(yīng)用RTK 技術(shù)時，可以同步完成以上所有環(huán)節(jié)，并且獲得較為精準(zhǔn)的中線測量結(jié)果。 測量人員需要把GPS 接收機設(shè)置在預(yù)先確定的路線控制點上， 通過流動站測量路線控制點相關(guān)數(shù)據(jù)， 并輔助打樁作業(yè)。 測量人員在測量設(shè)計路線的基礎(chǔ)上，配合相應(yīng)的路線計算程序，即可實現(xiàn)中樁設(shè)計坐標(biāo)的精準(zhǔn)計算。 將測量點位標(biāo)號輸入測量設(shè)備中，即可獲得當(dāng)前桿位與設(shè)計樁位的間距。 通過RTK 技術(shù)，可以快速確認中樁高程、位置等各項數(shù)據(jù)，使各個測量點位得到獨立且準(zhǔn)確的測量，極大地縮減了傳統(tǒng)測量技術(shù)的操作步驟， 避免了數(shù)據(jù)在多個環(huán)節(jié)傳遞過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的累計誤差。

5.2 CORS 的實踐運用

CORS 技術(shù)的應(yīng)用步驟可以簡化為以下步驟。

第一步，設(shè)置坐標(biāo)系。 對市政工程開展測量活動時，需要以控制點資料設(shè)置合適的坐標(biāo)系統(tǒng)， 并設(shè)置如中央子午線經(jīng)度投影參數(shù)平面校正、高程擬合等內(nèi)容。

第二，設(shè)置工作模式。 移動站需要設(shè)置為CORS 模式，并向移動站中輸入CORS 所需的服務(wù)信息，如服務(wù)器地址、端口選擇等。

第三，轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系。 考慮到普通市政工程的坐標(biāo)系統(tǒng)可能和CORS 系統(tǒng)默認坐標(biāo)系統(tǒng)不匹配， 需要利用控制點放樣檢核方式，獲取轉(zhuǎn)換參數(shù)，讓市政工程坐標(biāo)系統(tǒng)和CORS 坐標(biāo)系統(tǒng)保持一致。 可以將轉(zhuǎn)化坐標(biāo)系內(nèi)容進一步細分。

首先，選擇控制點。 為提升后續(xù)數(shù)據(jù)分析效果，選擇的控制點數(shù)量應(yīng)該超過3 個，對于普通市政工程，可以將控制點數(shù)量控制在4～8 個。 在控制點設(shè)置方面，需要將其均勻分布在市政工程測量區(qū)域的外邊緣位置， 確?？刂泣c可以覆蓋整個測量區(qū)域。 建議將控制點構(gòu)成的形狀調(diào)整為多邊形，避免出現(xiàn)控制點線性分布的情況，確保參數(shù)計算精度[5]。

其次，參數(shù)計算。 將經(jīng)過復(fù)測處理的控制點坐標(biāo)數(shù)據(jù)錄入計算機系統(tǒng)， 使用平滑采集方式采集各個控制點的經(jīng)緯度坐標(biāo)，開展相應(yīng)的參數(shù)計算活動。 如果獲得的殘差結(jié)果符合數(shù)據(jù)精度標(biāo)準(zhǔn)，進入測量信息管理環(huán)節(jié)，否則需要重新采集控制點經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)。

最后，檢驗轉(zhuǎn)換成果。 完成參數(shù)計算活動后，需要將其應(yīng)用到市政工程建設(shè)中， 選擇部分具有代表性的控制點開展相應(yīng)的測量放樣作業(yè)，從而檢驗坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換成果，確保放樣偏差在允許范圍內(nèi)。 通常情況下， 平面偏差≤±8 mm， 高程偏差≤±15 mm，超過這兩個標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)均為不合格，需要再次開展數(shù)據(jù)采集與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換作業(yè)。

5.3 傾斜攝影技術(shù)的實踐運用

在應(yīng)用傾斜攝影技術(shù)開展市政工程測量活動時， 需要先對測量區(qū)域進行實地調(diào)研， 然后分別從垂直角度和4 個傾斜角度獲取各個測量點的影像信息， 進而展示測量區(qū)域?qū)嶋H情況，方便市政工程設(shè)計人員開展更完善的規(guī)劃工作。 再將影像信息輸入計算機系統(tǒng)中， 生成與市政工程匹配的三維立體模型。 使用模型處理軟件，如國產(chǎn)Smart3D 軟件，對傾斜攝影技術(shù)獲得的影像信息做細化處理。 除最基礎(chǔ)的應(yīng)用模式外，也可以對市政工程進行相應(yīng)的輔助規(guī)劃設(shè)計。 例如，空間分析，就是通過傾斜攝影技術(shù)獲取的三維立體模型提供給規(guī)劃人員空間規(guī)劃參考信息。 三維立體模型包含市政工程施工區(qū)域的所有數(shù)據(jù)，可以根據(jù)規(guī)劃需求在模型上獲取所需數(shù)據(jù)，并在三維立體模型上直接開展規(guī)劃設(shè)計， 觀察在市政工程當(dāng)前情況下的規(guī)劃結(jié)果[6]；也可以進行實景模擬，突破以往二維地圖平面數(shù)據(jù)的限制， 以三維立體模型的三維空間模式復(fù)刻市政工程施工場景的各類建筑物、道路等重要信息，結(jié)合通視原理，分析建筑物是否具有良好采光效果， 并對后續(xù)設(shè)計環(huán)節(jié)提供工作難點、重點，減少市政工程設(shè)計階段的安全隱患，保障市政工程順利建立。

6 結(jié)語

城市發(fā)展層次可以通過市政工程建設(shè)水平反映， 而測量作業(yè)又是市政工程建設(shè)的重要組成部分， 需要合理應(yīng)用各類新技術(shù)，提升各類資源的利用效率。 希望更多市政工程測量單位可以對測繪新技術(shù)進行深入研究， 將更多資源投入測繪作業(yè)中，提升測繪精度，便于后續(xù)開展更高質(zhì)量的市政工程建設(shè)工作，助力地區(qū)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。