工程測量中數(shù)字化測量技術(shù)的實踐應(yīng)用探索

中圖分類號：TU198 文獻標識碼：A

文章編號：2096-6903(2025)05-0099-03

0 引言

數(shù)字化測量技術(shù)通過精密轉(zhuǎn)換物理量至數(shù)字信號，并依托高性能計算機與先進軟件平臺，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高效處理與深度分析，提升了測量的精確度與可重復(fù)性，增強了作業(yè)效率與數(shù)據(jù)處理能力。從宏偉的建筑工程到復(fù)雜的土木工程，從精細的環(huán)境監(jiān)測到廣泛的資源管理，數(shù)字化測量技術(shù)均展現(xiàn)出卓越的應(yīng)用潛力與廣泛的適應(yīng)性，深刻影響著各工程領(lǐng)域的運作模式與發(fā)展方向。

1數(shù)字化測量技術(shù)與工程測量的基本概念

1.1數(shù)字化測量技術(shù)含義

數(shù)字化測量技術(shù)作為一種前沿的數(shù)據(jù)采集與分析手段，其核心在于將物理世界的多維屬性（諸如長度、角度、溫度等）精準地轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，借助高性能計算機與尖端軟件工具進行深度處理與解析。這一過程確保了測量數(shù)據(jù)的精確度和可控性，還實現(xiàn)了數(shù)據(jù)從采集到記錄、存儲、傳輸?shù)娜湕l數(shù)字化管理，其基本原理根植于先進傳感器與測量儀器的應(yīng)用，它們?nèi)缤艿霓D(zhuǎn)換器，將自然界的物理量量化為可量化的數(shù)字信息。

相較于傳統(tǒng)的模擬測量范式，數(shù)字化測量技術(shù)展現(xiàn)出了無可比擬的優(yōu)勢。一是其測量的準確性與可靠性得到了質(zhì)的飛躍，有效提升了測量結(jié)果的精度與可重復(fù)性。二是該技術(shù)還賦予了工程測量領(lǐng)域?qū)Ａ繑?shù)據(jù)實施即時監(jiān)控與高速處理的能力，加速了數(shù)據(jù)處理流程，為工程項目的快速推進與高效管理提供了強有力的技術(shù)支持[1]。

1.2工程測量含義

工程測量的核心職能在于精確測量、詳盡記錄與深入分析各類物理屬性及地理空間數(shù)據(jù)，其成果直接且深刻地影響著工程項目從藍圖構(gòu)想至竣工運營的每一階段，包括規(guī)劃布局、精細設(shè)計、精確施工及高效管理。在這一技術(shù)發(fā)展的推動下，工程測量領(lǐng)域正經(jīng)歷著從傳統(tǒng)手工采集向全面信息化、智能化轉(zhuǎn)型的深刻變革。數(shù)字化測量技術(shù)優(yōu)化了數(shù)據(jù)收集的效率與質(zhì)量，并促進了數(shù)據(jù)處理的自動化與智能化。它使得工程測量不再是孤立的數(shù)據(jù)收集活動，而是融入了整個工程項目的信息化生態(tài)系統(tǒng)中，成為支撐工程決策、優(yōu)化設(shè)計方案、監(jiān)控施工進度及保障工程質(zhì)量的重要基礎(chǔ)。

2工程測量中數(shù)字化測量技術(shù)的運用優(yōu)勢

2.1測量效率與質(zhì)量較高

傳統(tǒng)的模擬測量方法，往往伴隨著繁重的手動操作、繁瑣的數(shù)據(jù)記錄流程以及后續(xù)的復(fù)雜處理步驟，這一過程中極易受到人為因素導(dǎo)致的誤差干擾，不僅耗時耗力，還難以保證測量結(jié)果的絕對精確。數(shù)字化測量技術(shù)的引入，以其自動化為核心優(yōu)勢，減少了人為干預(yù)的環(huán)節(jié)，從根本上提升了測量的精確度和可重復(fù)性[2]。特別是在需要進行高頻或持續(xù)監(jiān)測的場景下，如建筑施工中的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)控，數(shù)字化測量技術(shù)的自動化特性更是大放異彩，展現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢。

數(shù)字化測量技術(shù)突破了傳統(tǒng)方法的局限，實現(xiàn)了多參數(shù)同步測量的能力。以土建工程中的全站儀技術(shù)為例，它能夠一次性完成水平角、垂直角及斜距等多個核心參數(shù)的測量。與傳統(tǒng)儀器需多次測量相比，并行處理的方式大幅縮短了測量周期，減少了時間成本，還簡化了操作流程，降低了人為操作失誤的風險，進而提升了測量工作的整體效率和可靠性。

2.2 圖形信息的多維展現(xiàn)

傳統(tǒng)模擬測量方法往往局限于單一的數(shù)值數(shù)據(jù)輸出，而數(shù)字化測量技術(shù)則實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，它能夠捕捉精確的數(shù)值信息，生成一系列高質(zhì)量的圖形化數(shù)據(jù)，諸如點云數(shù)據(jù)、三維立體模型以及詳盡的地理信息系統(tǒng)(GIS）圖層等。這些圖形化數(shù)據(jù)為工程師與設(shè)計師提供了更為直觀全面的視覺洞察，增強了其決策制定的科學(xué)性與精準度。

數(shù)字化測量技術(shù)打破了傳統(tǒng)信息孤島的壁壘，使不同專業(yè)領(lǐng)域的團隊成員能夠無縫共享交互這些數(shù)據(jù)資源。例如在建筑工程項目中，建筑師、結(jié)構(gòu)工程師、電氣工程師及機械工程師能夠依托數(shù)字化測量技術(shù)生成的三維模型進行協(xié)同作業(yè)，確保各自的設(shè)計方案在空間布局上實現(xiàn)無縫對接與高度協(xié)調(diào)，從而提升團隊協(xié)作的效率與項目的整體質(zhì)量[3]。

3工程測量中常用數(shù)字化測量系統(tǒng)與技術(shù)

3.1全站儀

全站儀的運作機理融合了精密的光學(xué)測量技術(shù)與先進的電子數(shù)據(jù)處理能力。通過發(fā)射激光或紅外線信號至目標點，并精確計算信號往返時間，全站儀能夠迅速測定目標至儀器的距離。它還能同步捕捉目標點相對于儀器的水平及垂直角度信息，進而利用內(nèi)置的高性能計算機即時處理這些多維度數(shù)據(jù)，直接輸出目標點的三維空間坐標。

全站儀技術(shù)的應(yīng)用范圍極為廣泛，涵蓋了土建、建筑、道路、礦山測量以及地形測繪等多個工程領(lǐng)域。其不僅僅能高效測量地基的高程、墻體垂直度以及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如柱、梁）的精確位置，還能通過在不同測量點的靈活部署，構(gòu)建起建筑物的三維數(shù)字模型，這對于保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性、驗證設(shè)計合規(guī)性至關(guān)重要。在建筑施工的動態(tài)監(jiān)控中，全站儀還能實時捕捉建筑物的微小形變，為工程師提供及時、準確的變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，有效預(yù)防潛在的結(jié)構(gòu)安全隱患，降低施工風險。

3.2 GPS系統(tǒng)

全球定位系統(tǒng)（GPS）作為一項依托衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的數(shù)字化測量手段，其運作機制建立在衛(wèi)星、地面接收終端與數(shù)據(jù)處理中心的協(xié)同之上。GPS網(wǎng)絡(luò)中的地面接收設(shè)備能夠捕獲來自多顆沿既定軌道運行，并周期性發(fā)送時間標記信號的衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。通過精確計算接收各衛(wèi)星信號的時間差，地面接收器能夠解析出與每顆衛(wèi)星間的距離信息，解析來自多顆衛(wèi)星的信號，地面接收器能夠精確計算出自身的三維空間位置坐標，包括經(jīng)度、緯度及海拔高度。

在土木工程建設(shè)中，GPS能夠助力精準定位建筑物與基礎(chǔ)設(shè)施的坐標，還為設(shè)計優(yōu)化、施工控制及后期維護提供了強有力的數(shù)據(jù)支持。在交通工程領(lǐng)域，GPS技術(shù)則成為車輛追蹤、交通流量動態(tài)監(jiān)測及智能交通管理系統(tǒng)不可或缺的組成部分[4]。在地理測繪行業(yè)，GPS技術(shù)極大地促進了地形精準建模、邊界精確界定及土地資源的高效管理。

3.3 GIS平臺

地理信息系統(tǒng)（GIS）的核心在于將多樣化的地理數(shù)據(jù)（涵蓋地圖、遙感衛(wèi)星影像及精確的空間坐標）與豐富的屬性信息（如人口統(tǒng)計資料、土地利用狀況、自然資源數(shù)據(jù)等）深度融合，進而構(gòu)建起一套蘊含復(fù)雜地理空間關(guān)系的綜合信息系統(tǒng)。

GIS的運行機理根植于精確的地理定位與深入的空間分析能力，它通過將多源數(shù)據(jù)層進行無縫疊加，生成一個直觀且全面的空間信息圖景。這一系統(tǒng)通常集成地理數(shù)據(jù)庫、先進的地圖繪制工具、復(fù)雜分析模型以及高效的數(shù)據(jù)可視化組件，為用戶提供一套強大的平臺，用以管理、深入剖析及直觀展示地理空間信息。

在城市規(guī)劃層面，GIS助力規(guī)劃師進行土地利用的精細規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施布局的優(yōu)化設(shè)計以及交通網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)規(guī)劃，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供堅實的數(shù)據(jù)支撐與決策依據(jù)。在環(huán)境管理方面，GIS技術(shù)則成為監(jiān)測環(huán)境污染、保護野生動植物種群及有效管理自然資源的得力工具。在地質(zhì)勘探領(lǐng)域，GIS的應(yīng)用促進了勘探區(qū)域的精細地質(zhì)分析，提升了礦產(chǎn)資源的勘探效率與管理水平。在應(yīng)急響應(yīng)與自然災(zāi)害管理領(lǐng)域，GIS更是展現(xiàn)出其獨特的優(yōu)勢，能夠快速評估災(zāi)區(qū)范圍、優(yōu)化救援資源配置并輔助制定高效的緊急應(yīng)對方案。

3.4 LiDAR

地面激光掃描技術(shù)，即LiDAR（LightDetectionandRanging)，是一種前沿的數(shù)字化測繪手段，它依賴于發(fā)射激光脈沖并精確測量其回波時間，以非接觸方式捕獲地表及物體詳盡的三維信息。此技術(shù)核心在于激光掃描儀，其能高頻發(fā)射激光脈沖至目標表面，隨后通過計算脈沖往返時間精確測定目標距離。

結(jié)合全球定位系統(tǒng)（GPS）與慣性測量單元（IMU)的集成應(yīng)用，LiDAR系統(tǒng)能夠?qū)崟r捕捉并記錄掃描儀的精確位置與朝向，進而生成攜帶地理坐標信息的點云數(shù)據(jù)集。點云數(shù)據(jù)作為LiDAR技術(shù)的核心產(chǎn)出，為構(gòu)建高精度三維模型提供了堅實基礎(chǔ)，這些模型能夠真實再現(xiàn)地表形態(tài)、建筑物結(jié)構(gòu)、植被分布等復(fù)雜場景。

在建筑工程設(shè)計階段，LiDAR掃描技術(shù)能夠精準捕捉既有建筑的三維形態(tài)與結(jié)構(gòu)細節(jié)，為設(shè)計師的改造或擴建設(shè)計提供堅實的數(shù)據(jù)支撐。施工階段，該技術(shù)則成為監(jiān)控工程進度與質(zhì)量的得力工具，確保施工活動嚴格遵循設(shè)計方案推進。維護階段，激光掃描更是成為定期評估建筑結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)、提前識別并解決潛在隱患的核心手段[5]。

4工程測量中數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用場景

4.1原圖數(shù)字化轉(zhuǎn)換

傳統(tǒng)方法往往受限于二維信息的局限，且處理數(shù)據(jù)量大，易受原圖數(shù)字化技術(shù)干擾，導(dǎo)致數(shù)據(jù)處理效率低下，甚至可能延誤測量周期。在處理原圖數(shù)據(jù)時，技術(shù)人員的頻繁介入與不斷累積的圖像數(shù)據(jù)，若處理不當，會影響測量成圖的精度與質(zhì)量。

數(shù)字化測量技術(shù)則從根本上規(guī)避了這些弊端，它能夠?qū)崿F(xiàn)圖像與數(shù)據(jù)信息的無縫轉(zhuǎn)換，還具備高度的靈活性與適應(yīng)性。面對復(fù)雜多變的地形條件，數(shù)字化測量技術(shù)能夠依據(jù)測量任務(wù)的具體需求進行智能化調(diào)整，確保測量工作的精準高效。

在工程測量實踐中，數(shù)字化測量技術(shù)能夠迅速構(gòu)建出具有高度實用價值的數(shù)字地圖，這不僅僅是對傳統(tǒng)測量技術(shù)瓶頸的有效突破，更是對原圖數(shù)據(jù)信息不足問題的有力補充，極大地提升了工程測量的整體效能與成果質(zhì)量。

4.2 工程變形監(jiān)測

為準確判定施工位置，技術(shù)人員需精確利用數(shù)字化測量設(shè)備對準基坑沉降或變形區(qū)域，采用垂直位移或水平位移測量技術(shù)細致觀測，精確標定設(shè)計坑坐標位置，隨后基于觀測結(jié)果，設(shè)計并安裝多樣化的觀測墩，并在原有監(jiān)測點基礎(chǔ)上增設(shè)兩個輔助觀測墩，以增強測量精度與效率。在此基礎(chǔ)上，測量人員系統(tǒng)收集、整理并分析所獲取的測量數(shù)據(jù)與圖像信息，經(jīng)過嚴格校對后，生成詳盡的數(shù)據(jù)展點圖。這些精準的數(shù)據(jù)為施工方案的制定提供了堅實的依據(jù)，還促進了工程設(shè)計與實施的精細化。

4.3 地形圖測繪

在地形圖測繪的實踐中，數(shù)字化測量技術(shù)憑借其先進的儀器設(shè)備，實現(xiàn)了測量數(shù)據(jù)的實時記錄、高效傳輸與安全存儲，確保了數(shù)據(jù)處理的高度精確性與作業(yè)流程的時效性，提升了地形圖測繪結(jié)果的可靠性。特別是GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)的融入，使數(shù)字化測量技術(shù)能夠跨越復(fù)雜多變的地形難題，精確捕捉地物特征、地質(zhì)構(gòu)成、水文狀況乃至礦藏分布等核心信息，豐富了地形圖測繪的數(shù)據(jù)維度與深度。

數(shù)字化測量技術(shù)還展現(xiàn)出了卓越的抗干擾能力，削弱了地形地貌因素對測量工作的限制，即便在測量條件苛刻的區(qū)域，也能保持穩(wěn)定的測量性能，確保測量結(jié)果的準確性不受影響。這一過程中，測量人員可便捷地將實地采集的數(shù)據(jù)直接輸入信息系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動處理為標準化數(shù)據(jù)并生成詳盡的報表，為地形圖測繪提供了堅實的數(shù)據(jù)支撐與高效的信息管理工具。某地地形測繪效果圖如圖1所示。

4.4不動產(chǎn)測量

不動產(chǎn)的測量工作面臨著數(shù)據(jù)碎片化、測量對象多

甲200河1:50000樣化等問題，數(shù)字化測量技術(shù)的引入，為不動產(chǎn)測量領(lǐng)域帶來了革新，有效解決了傳統(tǒng)方法中數(shù)據(jù)不精確、信息不全面等問題，提升了測量作業(yè)的效率，降低了對人力資源與物力資源的依賴。

通過數(shù)字化測量技術(shù)，技術(shù)人員能夠依據(jù)不動產(chǎn)的獨特屬性，精確復(fù)原建筑工程的原始形態(tài)，運用先進的測量解析策略，巧妙應(yīng)對大面積不動產(chǎn)測量的復(fù)雜難題，預(yù)防了因測量誤差而引發(fā)的各類糾紛。特別是在建筑體測量方面，鑒于建筑物結(jié)構(gòu)的多樣性和獨特性，傳統(tǒng)測量方法往往難以保證測量的絕對準確性。而數(shù)字化測量技術(shù)憑借其超高的測量精度，能夠精準捕捉復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑體的各項數(shù)據(jù)，減少了測量誤差，還助力施工單位在超大尺寸測量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了前所未有的精確性，為不動產(chǎn)的精準管理與規(guī)劃奠定了堅實基礎(chǔ)。

5結(jié)束語

數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用遠不止于技術(shù)工具的應(yīng)用，更關(guān)乎工程專業(yè)人員數(shù)字化素養(yǎng)與技能的全面提升，面對技術(shù)日新月異的態(tài)勢，需深化研究、強化培訓(xùn)，確保專業(yè)人員能夠緊跟時代步伐，熟練掌握并創(chuàng)新應(yīng)用數(shù)字化測量技術(shù)。工程界應(yīng)秉持開放包容的態(tài)度，積極采納并深度融合數(shù)字化測量技術(shù)于各類工程項目之中，以此驅(qū)動工程實踐的飛躍性發(fā)展。

參考文獻

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