測繪新技術(shù)在建筑工程規(guī)劃竣工測量中的應(yīng)用研究

孟德周 關(guān)增然 趙 坤

山東衛(wèi)測地理信息科技有限公司 山東 濱州 251900

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，測繪新技術(shù)不斷更新和進(jìn)步，可以將建筑工程的空間數(shù)據(jù)以數(shù)字化形式進(jìn)行存儲(chǔ)和管理。這樣可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)更新、多維分析和動(dòng)態(tài)調(diào)整，為規(guī)劃竣工測量提供更靈活、精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支持，有助于城市規(guī)劃工作的信息化、規(guī)范化和科學(xué)化。因此，本文對(duì)測繪新技術(shù)在建筑工程規(guī)劃竣工測量中的應(yīng)用研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 測繪新技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國的現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快，高層、超高層和異形建筑層出不窮，傳統(tǒng)的測繪手段已經(jīng)在規(guī)劃竣工測量中遇到了困難和瓶頸。與此同時(shí)，在信息技術(shù)的快速發(fā)展下測繪新技術(shù)的進(jìn)步為測量工作提供了新的手段和方法，使得建筑工程空間數(shù)據(jù)的獲取方式向著實(shí)時(shí)化、數(shù)字化、多維化和動(dòng)態(tài)化發(fā)展。例如，CORS技術(shù)是一種基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的實(shí)時(shí)差分測量技術(shù)。通過在不同位置布置多個(gè)參考站，可以實(shí)時(shí)獲取高精度的位置數(shù)據(jù)，并通過無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綔y量設(shè)備，從而提高測量的精度和效率。CORS技術(shù)在規(guī)劃竣工測量中可以用于獲取建筑物的準(zhǔn)確位置和空間坐標(biāo)。三維激光掃描技術(shù)是一種快速獲取建筑物或場景三維信息的測量方法。通過激光掃描儀發(fā)射激光束，利用激光在建筑物表面的反射來測量距離和角度，從而獲取建筑物的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。這種技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確地捕捉建筑物的形狀、結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，為規(guī)劃竣工測量提供詳細(xì)的空間數(shù)據(jù)。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)是利用無人機(jī)配備傾斜攝影測量系統(tǒng)進(jìn)行航拍測量的方法。傾斜攝影系統(tǒng)可以同時(shí)獲取垂直和斜向的影像，通過圖像處理和三維重建算法，可以生成高精度的建筑物模型和紋理貼圖。無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)具有高效、靈活和成本較低的特點(diǎn)，適用于大范圍的建筑物測繪和監(jiān)測。這些測繪新技術(shù)的應(yīng)用可以提高規(guī)劃竣工測量的效率和精度，為城市規(guī)劃工作提供更具體、直觀和詳盡的空間數(shù)據(jù)。通過采用CORS技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)和無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，可以更好地滿足復(fù)雜建筑物的測量需求，促進(jìn)城市規(guī)劃工作的信息化、規(guī)范化和科學(xué)化發(fā)展[1]。

2 測繪新技術(shù)在建筑工程規(guī)劃竣工測量中的應(yīng)用

2.1 CORS技術(shù)的應(yīng)用

在規(guī)劃竣工測量中，CORS技術(shù)可以為建筑工程規(guī)劃竣工測量提供高精度的位置數(shù)據(jù)。首先，需要布置多個(gè)參考站，這些參考站分布在測量區(qū)域的不同位置，用于實(shí)時(shí)獲取位置數(shù)據(jù)。參考站之間應(yīng)距離適中，以保證測量范圍內(nèi)的信號(hào)覆蓋和數(shù)據(jù)連續(xù)性。其次，參考站通過無線通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)傳輸給測量設(shè)備。測量設(shè)備可以是移動(dòng)的GPS接收器，也可以是激光掃描儀、無人機(jī)等測量設(shè)備。這些設(shè)備通過接收參考站的數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)差分測量。再次，測量設(shè)備根據(jù)參考站的位置數(shù)據(jù)進(jìn)行差分計(jì)算，得到高精度的測量結(jié)果。差分計(jì)算可以利用時(shí)間差分或相位差分等方法進(jìn)行。最后，測量結(jié)果可以通過數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理和分析，生成建筑物的空間數(shù)據(jù)，如坐標(biāo)、高程、形狀等。這些數(shù)據(jù)可以用于建筑工程的規(guī)劃和竣工測量，提供更具體、直觀、詳盡的成果。

CORS技術(shù)在建筑工程測繪中的作業(yè)流程主要包括以下幾個(gè)步驟：第一，確定測量區(qū)域和參考站的布置。根據(jù)建筑物的大小和復(fù)雜程度，確定參考站的數(shù)量和位置，以保證信號(hào)覆蓋和數(shù)據(jù)連續(xù)性。參考站的布置要考慮遮擋物、多路徑效應(yīng)等因素，以提高測量的精度和穩(wěn)定性。第二，部署測量設(shè)備和接收器。根據(jù)測量任務(wù)的要求，選擇合適的測量設(shè)備和接收器，如GPS接收器、激光掃描儀、無人機(jī)等。設(shè)備的設(shè)置和校準(zhǔn)要按照廠商的要求進(jìn)行，確保測量的準(zhǔn)確性和可靠性。第三，進(jìn)行實(shí)時(shí)差分測量。測量設(shè)備接收參考站的實(shí)時(shí)位置數(shù)據(jù)，進(jìn)行差分計(jì)算，得到高精度的測量結(jié)果。這些結(jié)果可以直接用于建筑工程的規(guī)劃和竣工測量，也可以作為后續(xù)數(shù)據(jù)處理的輸入。第四，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。測量結(jié)果可以導(dǎo)入測量數(shù)據(jù)處理軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和分析。這包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、高程調(diào)整、形狀重建等過程，最終生成建筑物的空間數(shù)據(jù)，為建筑工程的規(guī)劃和竣工提供支持。

2.2 三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用

三維激光掃描系統(tǒng)在建筑工程測繪過程中的精度受到多個(gè)因素的影響，包括：其一，掃描儀的精度。掃描儀的精度會(huì)直接影響掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的精度。因此，在選擇掃描儀時(shí)要注意其測量精度和穩(wěn)定性，以滿足測量任務(wù)的要求。其二，掃描儀的定位和標(biāo)定精度。掃描儀的定位和標(biāo)定精度會(huì)影響掃描儀的位置和姿態(tài)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響掃描結(jié)果的精度。因此，在進(jìn)行掃描之前要進(jìn)行準(zhǔn)確的定位和標(biāo)定操作。其三，測量環(huán)境的影響。測量環(huán)境中的光線、遮擋物、反射率等因素會(huì)對(duì)掃描結(jié)果產(chǎn)生影響。例如，光線強(qiáng)烈或過弱時(shí)，會(huì)導(dǎo)致掃描儀的測量精度下降；遮擋物會(huì)阻擋激光束的傳播，導(dǎo)致掃描結(jié)果不完整；反射率不一致時(shí)，會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)云密度和質(zhì)量的不均勻。其四，數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)處理包括點(diǎn)云的配準(zhǔn)、濾波、網(wǎng)格化等過程，處理的準(zhǔn)確性會(huì)直接影響最終的測量結(jié)果。因此，在數(shù)據(jù)處理過程中要注意選擇合適的算法和參數(shù)，減少誤差的累積。

在建筑工程規(guī)劃竣工測量中，三維激光掃描系統(tǒng)的作業(yè)流程主要包括以下幾個(gè)步驟：首先，設(shè)置掃描儀的參數(shù)。根據(jù)測量任務(wù)的要求，設(shè)置激光掃描儀的測量范圍、分辨率、掃描速度等參數(shù)。這些參數(shù)的設(shè)置會(huì)直接影響掃描的效果和精度。其次，進(jìn)行掃描儀的定位與標(biāo)定。在進(jìn)行掃描之前，需要對(duì)掃描儀進(jìn)行定位和標(biāo)定，以確定掃描儀的位置和姿態(tài)。定位通常使用全站儀或GPS等儀器進(jìn)行，標(biāo)定則是通過掃描標(biāo)定板或控制點(diǎn)進(jìn)行。再次，進(jìn)行掃描操作。將激光掃描儀放置在測量區(qū)域的不同位置，通過掃描儀的旋轉(zhuǎn)和激光束的掃描，獲取物體表面的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。掃描過程中需要保證掃描儀的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)的連續(xù)性。最后，數(shù)據(jù)處理和分析。將掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)導(dǎo)入三維建模軟件，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。這包括點(diǎn)云的配準(zhǔn)、濾波、網(wǎng)格化、特征提取等過程，最終生成建筑物的三維模型和相關(guān)數(shù)據(jù)，用于建筑工程的規(guī)劃和竣工測量。

2.3 無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的應(yīng)用

無人機(jī)傾斜攝影測量系統(tǒng)是一種利用無人機(jī)搭載傾斜攝影儀進(jìn)行航拍的測量技術(shù)。該系統(tǒng)由無人機(jī)、傾斜攝影儀、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)、GNSS接收器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備等組成。傾斜攝影儀可以同時(shí)獲取地面影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過后期處理和配準(zhǔn)，可以生成建筑物的三維模型和相關(guān)數(shù)據(jù)[2]。

無人機(jī)傾斜攝影測量的作業(yè)流程主要包括：第一，航線規(guī)劃設(shè)計(jì)是無人機(jī)傾斜攝影測量的第一步。在航線規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要確定航線的飛行高度、航向、航速等參數(shù)，以及攝影儀的傾角和方位角等參數(shù)。航線規(guī)劃設(shè)計(jì)的目標(biāo)是保證航拍的覆蓋率和重疊度，以獲取足夠的數(shù)據(jù)支持后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。第二，外業(yè)數(shù)據(jù)采集是無人機(jī)傾斜攝影測量的核心步驟。在外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中，無人機(jī)按照事先設(shè)計(jì)的航線進(jìn)行飛行，通過傾斜攝影儀獲取地面影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。同時(shí)，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和GNSS接收器可以提供無人機(jī)的位置和姿態(tài)信息，用于后期的數(shù)據(jù)處理和配準(zhǔn)。第三，像控點(diǎn)布設(shè)與施測是無人機(jī)傾斜攝影測量中的重要環(huán)節(jié)。通過布設(shè)像控點(diǎn)，在地面上測量其坐標(biāo)，然后進(jìn)行像控點(diǎn)的施測，即在航拍過程中對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行攝影，獲取其影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。通過像控點(diǎn)的布設(shè)與施測，可以提高后續(xù)數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性，同時(shí)用于后期的數(shù)據(jù)處理和配準(zhǔn)。

無人機(jī)傾斜攝影測量的精度受到多個(gè)因素的影響：首先，傾斜攝影儀的精度。傾斜攝影儀的精度會(huì)直接影響航拍得到的地面影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的質(zhì)量和精度。因此，在選擇傾斜攝影儀時(shí)，要考慮其像素分辨率、光學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量、姿態(tài)測量的準(zhǔn)確性等因素，以滿足測量任務(wù)的要求。其次，航線規(guī)劃設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。航線規(guī)劃設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性會(huì)直接影響航拍數(shù)據(jù)的覆蓋率和重疊度，進(jìn)而影響后續(xù)數(shù)據(jù)處理和分析的精度。因此，在航線規(guī)劃設(shè)計(jì)中，要充分考慮地形、建筑物的高度和形狀等因素，提高航線的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。再次，像控點(diǎn)的精度。像控點(diǎn)的精度會(huì)直接影響無人機(jī)傾斜攝影測量的精度。像控點(diǎn)的布設(shè)和施測需要精確測量其地面坐標(biāo)，并在航拍過程中進(jìn)行影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集。如果像控點(diǎn)的位置測量不準(zhǔn)確或者在航拍過程中未能正確記錄和采集像控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致后續(xù)數(shù)據(jù)處理和配準(zhǔn)的誤差，從而影響測量結(jié)果的精度。此外，外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中的環(huán)境條件也會(huì)對(duì)無人機(jī)傾斜攝影測量的精度產(chǎn)生影響。例如，光線的強(qiáng)弱和角度的變化會(huì)影響地面影像的質(zhì)量和清晰度，從而影響測量的精度。同時(shí)，風(fēng)力和氣溫的變化也會(huì)對(duì)無人機(jī)的飛行穩(wěn)定性和航跡的精度產(chǎn)生影響。最后，數(shù)據(jù)處理的方法和算法也會(huì)對(duì)無人機(jī)傾斜攝影測量的精度產(chǎn)生影響。數(shù)據(jù)處理包括點(diǎn)云的配準(zhǔn)、濾波、網(wǎng)格化等過程，處理的準(zhǔn)確性和參數(shù)選擇會(huì)直接影響最終的測量結(jié)果。因此，在數(shù)據(jù)處理過程中需要選擇合適的算法和參數(shù)，減少誤差的累積，提高測量的精度。

3 測繪新技術(shù)在規(guī)劃竣工測量中的應(yīng)用實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

本文以一座大型商業(yè)綜合體的規(guī)劃竣工測量任務(wù)為例，該商業(yè)綜合體包含多棟建筑物和豐富的地形地貌，測量任務(wù)的目標(biāo)是獲取建筑物的三維模型和相關(guān)數(shù)據(jù)，以支持規(guī)劃和設(shè)計(jì)工作。同時(shí)，該工程作業(yè)依據(jù)包括項(xiàng)目的測量要求和要求的精度要求，以及現(xiàn)場的實(shí)際情況。測量要求包括建筑物的外部輪廓、高度、面積等參數(shù)的測量，以及地形地貌的測量。精度要求包括建筑物的高精度測量和模型重建，以及地形地貌的精度要求?，F(xiàn)場實(shí)際情況包括建筑物的復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)、地形地貌的復(fù)雜性等[3]。

3.2 技術(shù)路線與工作流程

該項(xiàng)目采用了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃竣工測量，首先在航線規(guī)劃中，根據(jù)建筑物的布局和地形地貌的特點(diǎn)，確定航線的飛行高度、航向、航速等參數(shù)。同時(shí)，考慮到建筑物的復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)合適的傾斜攝影儀的傾角和方位角，以保證航拍數(shù)據(jù)的覆蓋率和重疊度。其次，通過無人機(jī)進(jìn)行航拍。無人機(jī)按照事先設(shè)計(jì)的航線進(jìn)行飛行，傾斜攝影儀同時(shí)獲取地面影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。慣性導(dǎo)航系統(tǒng)和GNSS接收器提供無人機(jī)的位置和姿態(tài)信息，用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和配準(zhǔn)。再次，對(duì)航拍數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。數(shù)據(jù)處理包括點(diǎn)云的配準(zhǔn)、濾波、網(wǎng)格化等過程，以及地面影像的拼接和校正。數(shù)據(jù)分析包括建筑物的三維模型重建、地形地貌的提取和分析等。最后，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證和精度評(píng)定。通過與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)的對(duì)比和分析，驗(yàn)證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度，并根據(jù)測量要求的精度要求進(jìn)行評(píng)定。

工作流程：第一，在航線規(guī)劃設(shè)計(jì)中，根據(jù)建筑物的布局和地形地貌的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)合適的航線和航拍參數(shù)，以保證數(shù)據(jù)的覆蓋率和重疊度。第二，在外業(yè)數(shù)據(jù)采集過程中，無人機(jī)按照設(shè)計(jì)的航線進(jìn)行航拍，獲取地面影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。同時(shí)，記錄像控點(diǎn)的位置和采集像控點(diǎn)的數(shù)據(jù)。第三，在像控點(diǎn)布設(shè)與施測中，通過布設(shè)像控點(diǎn)并測量其地面坐標(biāo)，然后在航拍過程中對(duì)像控點(diǎn)進(jìn)行攝影，獲取其影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)。第四，在數(shù)據(jù)處理和分析中，對(duì)航拍數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括點(diǎn)云的配準(zhǔn)、濾波、網(wǎng)格化等過程，以及地面影像的拼接和校正。然后，通過數(shù)據(jù)處理和分析，進(jìn)行建筑物的三維模型重建和地形地貌的提取和分析?？梢允褂命c(diǎn)云處理軟件對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行配準(zhǔn)、濾波和網(wǎng)格化，得到高精度的建筑物模型和地形地貌模型。第五，在結(jié)果驗(yàn)證和精度評(píng)定階段，將測量結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比和分析，驗(yàn)證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。根據(jù)測量要求的精度要求，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行評(píng)定，確保測量的精度達(dá)到要求。

3.3 技術(shù)難點(diǎn)與創(chuàng)新

在該項(xiàng)目中，技術(shù)難點(diǎn)主要包括建筑物的復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)、地形地貌的復(fù)雜性以及數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和效率。對(duì)于建筑物的復(fù)雜形狀和結(jié)構(gòu)，需要設(shè)計(jì)合適的航線和傾斜攝影儀的傾角和方位角，以保證航拍數(shù)據(jù)的覆蓋率和重疊度。同時(shí)，對(duì)于高層建筑和復(fù)雜形狀的建筑物，需要考慮遮擋和陰影對(duì)影像和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的影響，采用合適的處理方法和算法，提高測量的精度和準(zhǔn)確性。對(duì)于地形地貌的復(fù)雜性，需要充分考慮地形起伏和地物的高程變化等因素，設(shè)計(jì)合適的航線和航拍參數(shù)，以獲取全面準(zhǔn)確的地形地貌數(shù)據(jù)。同時(shí)，需要使用合適的數(shù)據(jù)處理方法和算法，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、配準(zhǔn)和網(wǎng)格化，以提高地形地貌模型的精度和準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)處理中，需要充分利用現(xiàn)代測繪新技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等方法，對(duì)大量的航拍數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。需要選擇合適的算法和參數(shù)，減少誤差的累積，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性和效率。同時(shí)，需要進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證和精度評(píng)定，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和精度。

在創(chuàng)新方面，可以使用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)進(jìn)行規(guī)劃竣工測量，以替代傳統(tǒng)的測量方法和手段。無人機(jī)傾斜攝影測量具有高效、精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，可以快速獲取大量的航拍數(shù)據(jù)，并進(jìn)行高精度的數(shù)據(jù)處理和分析。同時(shí)，可以充分利用現(xiàn)代測繪新技術(shù)，如機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)等方法，對(duì)大量的航拍數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，提高測量的精度和準(zhǔn)確性[4]。

4 結(jié)論

綜上所述，測繪新技術(shù)在建筑工程規(guī)劃竣工測量中具有重要的作用和價(jià)值。其可以提高測量的精度和準(zhǔn)確性，促進(jìn)施工的精細(xì)化和智能化，優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)和空間布局，提供綜合管理和運(yùn)維支持。通過測繪新技術(shù)的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)精確的建筑物測量和定位，減少誤差和數(shù)據(jù)不一致性，提高建筑工程的質(zhì)量和精度。同時(shí)，測繪新技術(shù)可以幫助建筑師優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)和空間布局，使得建筑物的功能和布局更加合理和舒適。