周新良

（新疆石油勘察設(shè)計(jì)研究院（有限公司），新疆 克拉瑪依 834000）

計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生至今的每一個(gè)技術(shù)變革，都深刻的影響著社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)革新。近些年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也逐漸的應(yīng)用于線路工程的測(cè)量工作中。最主要的表現(xiàn)是各種智能化測(cè)量?jī)x器的產(chǎn)生和應(yīng)用大幅度的提高了數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的水平，同時(shí)也開(kāi)辟了數(shù)字化測(cè)量技術(shù)在線路工程中的應(yīng)用。目前來(lái)看，全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、攝影測(cè)量與遙感(RS)以及數(shù)字化測(cè)繪和地面測(cè)量先進(jìn)技術(shù)都已經(jīng)在我國(guó)的線路工程的測(cè)量工作中發(fā)揮著巨大的作用。

線路工程測(cè)量是一門(mén)十分實(shí)用的學(xué)科，它和我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)緊緊相連，各類(lèi)鐵路、公路、管道運(yùn)輸?shù)裙こ痰拈_(kāi)展都離不開(kāi)線路測(cè)量，都要根據(jù)線路測(cè)量所得信息和數(shù)據(jù)制定和調(diào)整工程計(jì)劃。同時(shí)，線路工程測(cè)量還是一門(mén)可以和社會(huì)生產(chǎn)緊密結(jié)合的學(xué)科，因?yàn)榫€路工程測(cè)量的技術(shù)和儀器可以為我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)提供相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備支持。所以，做好線路工程的測(cè)量工作不僅能夠服務(wù)于工程建設(shè)，還能夠間接的作用于社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。隨著高新技術(shù)在工程建設(shè)中的不斷應(yīng)用，各種數(shù)字化技術(shù)在線路工程測(cè)量中也得到了廣泛的應(yīng)用，使線路工程測(cè)量取得了一系列的進(jìn)步與發(fā)展,還使線路工程測(cè)量的技術(shù)發(fā)生了巨大的變化。這種變化主要集中在線路工程測(cè)量中使用的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器和測(cè)量中使用的數(shù)字化技術(shù)，下文中筆者就從這兩個(gè)方面談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。

1 線路工程測(cè)量中使用的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器

二十世紀(jì)八十年代以后，我國(guó)的改革開(kāi)放政策帶領(lǐng)了社會(huì)生產(chǎn)進(jìn)入了一個(gè)新的歷史階段，社會(huì)經(jīng)濟(jì)得到了全面的發(fā)展和提升，國(guó)際上的一些先進(jìn)技術(shù)和儀器也被逐漸的引入和應(yīng)用到國(guó)內(nèi)的社會(huì)生產(chǎn)中。這種形勢(shì)下，線路工程測(cè)量中對(duì)于先進(jìn)技術(shù)和儀器的使用也占有了便利的條件，各種先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，如光電測(cè)距儀、精密測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀、電子水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、激光準(zhǔn)直儀、激光掃平儀等一系列的先進(jìn)儀器的采用為我國(guó)的線路工程測(cè)量走向現(xiàn)代化、自動(dòng)化、數(shù)字化提供了良好的外部環(huán)境，有效的推動(dòng)了我國(guó)的工程測(cè)量的數(shù)字化進(jìn)程。

設(shè)備的革新給我國(guó)的線路工程測(cè)量工作帶來(lái)的影響是多方面的，我國(guó)傳統(tǒng)的人工測(cè)量技術(shù)是采用三角網(wǎng)對(duì)地形、道路和施工進(jìn)行測(cè)量，這種方法不僅施工起來(lái)比較繁瑣，其測(cè)量所得的結(jié)果精度也不夠高，所以這類(lèi)技術(shù)已經(jīng)不能夠適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)的需要了。因此，我們必須做出適當(dāng)?shù)母淖?，?lái)適應(yīng)現(xiàn)代工程的測(cè)量需要。先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用為這種測(cè)量方法的變革的創(chuàng)造了有利的條件。我們看到，新型的三邊網(wǎng)、邊角網(wǎng)和測(cè)距導(dǎo)線網(wǎng)代替了原來(lái)的三角網(wǎng)測(cè)量技術(shù)，而傳統(tǒng)的三和四等水準(zhǔn)測(cè)量也被光電測(cè)距三角高程測(cè)量所替代。這種儀器的更新?lián)Q代不僅標(biāo)志著測(cè)量?jī)x器的進(jìn)步，也是整個(gè)工程測(cè)量水平提升的一個(gè)重要標(biāo)志，還是推動(dòng)測(cè)量方式變革的一個(gè)重要?jiǎng)恿Α?/p>

新型的數(shù)字化測(cè)距儀在功能上較傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器還是有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)的，首先數(shù)字化測(cè)距儀器可以做到在對(duì)施工放樣進(jìn)行測(cè)量的時(shí)候進(jìn)行自動(dòng)的跟蹤和連續(xù)顯示功能，這也就從根本上避免了由于定位不準(zhǔn)導(dǎo)致的測(cè)量誤差的產(chǎn)生。以前人工測(cè)量的時(shí)代中，是存在盲點(diǎn)的，因?yàn)閱慰咳斯な菬o(wú)法對(duì)難以攀登和無(wú)法到達(dá)的這類(lèi)測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量的，所以測(cè)量人員受到儀器和自身的限制無(wú)法完成較為全面的測(cè)距工作。但是，現(xiàn)在有了無(wú)需棱鏡的測(cè)距儀就可以完美的解決這類(lèi)問(wèn)題了，新型的測(cè)距儀可以在測(cè)量人員工作的過(guò)程中完成自動(dòng)的跟蹤和連續(xù)的顯示，使線路工程測(cè)距能夠更加的準(zhǔn)確和方便。

電子速測(cè)儀可以讓線路工程測(cè)量在細(xì)節(jié)處變得更加精確，對(duì)于一些人眼和傳統(tǒng)工具無(wú)法進(jìn)行具體測(cè)量的位置，電子速測(cè)儀可以通過(guò)電子掃面迅速而準(zhǔn)確的獲取該位置的相關(guān)信息，不僅避免了測(cè)量中死角的形成，也間接提高了整體測(cè)量精度。人工時(shí)代所廣泛使用的傳統(tǒng)基線丈量的方法也因?yàn)楝F(xiàn)代化的精密測(cè)距儀的使用而結(jié)束，傳統(tǒng)的基線丈量主要應(yīng)用于各種線路的具體長(zhǎng)度的丈量過(guò)程中，而受到人工測(cè)量的精確度的限制，其結(jié)果往往都存在著較大的誤差，精密測(cè)距儀的產(chǎn)生不僅有效的克服了這一誤差問(wèn)題，還從根本上改變了基線丈量的方式，使基線丈量從原來(lái)的工程測(cè)量中耗時(shí)最長(zhǎng)、工程量最大的測(cè)量工作變?yōu)楣ぷ餍首罡?、精?zhǔn)度最高的測(cè)量工作之一。此外，對(duì)于大地水準(zhǔn)面和基本水準(zhǔn)面的測(cè)量中，激光水準(zhǔn)儀、全自動(dòng)數(shù)字水準(zhǔn)儀和記錄式精密補(bǔ)償水準(zhǔn)儀這些儀器的應(yīng)用有效的改變了傳統(tǒng)的以繁瑣的公式計(jì)算為主的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生形式。在幾何水準(zhǔn)測(cè)量的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)安平、讀數(shù)和記錄、檢核測(cè)量中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)做到同步精確記錄，這些儀器都讓幾何水準(zhǔn)測(cè)量遠(yuǎn)離了傳統(tǒng)的人工走向了自動(dòng)化和數(shù)字化，同樣大幅度的提高了測(cè)量的效率。通過(guò)上文的舉例分析我們看到，以上幾種先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用不僅大大的提高了作業(yè)效率，還節(jié)省了人力，使得傳統(tǒng)測(cè)量中需要人力完成的工作被機(jī)械取代，降低了勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度，有利于人力資源的合理配置。

除了以上常見(jiàn)的測(cè)量?jī)x器外，一些特殊工程項(xiàng)目中的測(cè)量?jī)x器也在工程建筑的過(guò)程中起到了重要的作用。在現(xiàn)代化社會(huì)主義建設(shè)過(guò)程中需要建設(shè)越來(lái)越多的高層建筑和對(duì)大面積的鋼筋混泥土進(jìn)行施工，這些施工也就需要激光準(zhǔn)直儀和掃描儀。隨著我國(guó)工程技術(shù)的不斷發(fā)展，目前我國(guó)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了激光準(zhǔn)直儀的自主研發(fā)和生產(chǎn)，最著名的產(chǎn)品有JDA激光準(zhǔn)直儀，這個(gè)激光準(zhǔn)直儀可以對(duì)基準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以分為六種不同的精度進(jìn)行自動(dòng)保持，便于施工單位在不同的項(xiàng)目施工中進(jìn)行使用，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于各種高層建筑的測(cè)量活動(dòng)中。除了高層建筑的測(cè)量外，JDA激光準(zhǔn)直儀的使用范圍也十分的廣泛，不僅可以對(duì)軸線測(cè)控、滑模測(cè)偏、測(cè)扭、水平測(cè)控和對(duì)建筑施工的項(xiàng)目安裝設(shè)備的時(shí)候放線控測(cè)，還可以檢查工程在施工過(guò)程中是否平整，施工結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)了變形，這種應(yīng)用功能使其能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)建筑工程施工中的各種肉眼不易觀測(cè)到的問(wèn)題。再如，陀螺經(jīng)緯儀是礦山和隧道施工過(guò)程中進(jìn)行線路工程測(cè)量的重要儀器，由于隧道施工過(guò)程中的能見(jiàn)度比較低，且地質(zhì)情況比較復(fù)雜，所以采用陀螺經(jīng)緯儀可以較為客觀的掌握隧道線路中的各種地質(zhì)信息。隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，陀螺經(jīng)緯儀也在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了更新，新型的陀螺經(jīng)緯儀由計(jì)算機(jī)自動(dòng)系統(tǒng)直接控制，這樣就避免了由人工控制導(dǎo)致的各種人為誤差的發(fā)生，同時(shí)這類(lèi)現(xiàn)代化陀螺經(jīng)緯儀可以做到在連續(xù)對(duì)陀螺的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控和測(cè)量，如果陀螺經(jīng)緯儀在測(cè)量的過(guò)程中受到了外部的干擾，陀螺經(jīng)緯儀可以自動(dòng)的對(duì)這類(lèi)外部干擾進(jìn)行補(bǔ)償，這樣就會(huì)能到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

我們看到，現(xiàn)代化的線路工程的測(cè)量工作已經(jīng)離不開(kāi)各種先進(jìn)的測(cè)量?jī)x器，無(wú)論是光電測(cè)距儀、精密測(cè)距儀、電子經(jīng)緯儀、全站儀，還是電子水準(zhǔn)儀、數(shù)字水準(zhǔn)儀、激光準(zhǔn)直儀、激光掃平儀，都在我國(guó)的鐵路、公路、管道工程的工程測(cè)量中發(fā)揮著不可替代的重要作用，他們以其高效率和高精度的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)取代了傳統(tǒng)的人工操作儀器和設(shè)備，為我國(guó)的線路工程的測(cè)量做出重要的貢獻(xiàn)。

2 線路工程測(cè)量中使用的數(shù)字化技術(shù)

2.1 數(shù)字化地圖技術(shù)

為了更好的實(shí)現(xiàn)數(shù)字化系統(tǒng)在線路工程中的應(yīng)用，工程中的各種地形圖紙也逐漸實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的管理。GIS系統(tǒng)就是這樣的一種地形圖管理系統(tǒng)，它的建立需要對(duì)原先所持有的地圖進(jìn)行數(shù)字化改變，但是這份把原始地圖變成數(shù)字化地圖的工作是十分復(fù)雜和艱巨的，需要工作人員手動(dòng)的錄入大量相關(guān)信息和數(shù)據(jù)，不僅耗費(fèi)了大量的人力物力，還造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，并且極易產(chǎn)生誤差。所以，為了克服這種地圖數(shù)字化的弊端，隨著信息化的發(fā)展，就出現(xiàn)了數(shù)字化地圖掃描儀，這個(gè)儀器可以讓原有現(xiàn)勢(shì)性、精度和比例尺能夠?yàn)閿?shù)字化儀識(shí)別的地圖，進(jìn)過(guò)編輯和修補(bǔ)后自動(dòng)生成數(shù)字化地圖。大比例的地圖在以前數(shù)字化儀沒(méi)有出現(xiàn)的時(shí)候?qū)ζ溥M(jìn)行數(shù)字化處理是非常困難的工作，現(xiàn)在掃描矢量化軟件可以對(duì)這些大比例的地圖提取多邊形，這些都是自動(dòng)完成的，數(shù)字化地圖的建立變得更加的簡(jiǎn)單和高效。地圖作為測(cè)量工作中的重要資料，不僅影響著測(cè)量工程的開(kāi)展，也是測(cè)量結(jié)果的重要展現(xiàn)形式，將地圖系統(tǒng)數(shù)字化，不僅便利了地圖上信息與數(shù)據(jù)的管理和應(yīng)用，還提高了地圖的精度，增強(qiáng)了多維性。

2.2 數(shù)字化成圖技術(shù)

在采用傳統(tǒng)人工進(jìn)行線路工程測(cè)量的工作時(shí)，最重要的工作內(nèi)容在于大比例尺地形圖和工程圖的測(cè)繪。用傳統(tǒng)的繪圖方法完成大比例尺地形圖和工程圖的測(cè)繪，需要工作人員在前期進(jìn)行大量的野外實(shí)地測(cè)量和觀察工作，作業(yè)員在獲取地圖信息的過(guò)程中需要面臨各種艱苦的作業(yè)環(huán)境，還要進(jìn)行復(fù)雜的操作，同時(shí)還需要收集大量的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)從而進(jìn)行繪圖，這種繪圖工作的難度和強(qiáng)度是相當(dāng)大的，雖然做到了數(shù)據(jù)和資料的人工搜集，但是這種繪圖工作在工作效果上還存在著很大的弊端，即每一張地形圖的形成都需要耗費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，并且同時(shí)一次只能進(jìn)行一個(gè)地圖的繪制工作，無(wú)法做到資源的重復(fù)使用。隨著數(shù)字化技術(shù)在成圖工作中的應(yīng)用，數(shù)字化成圖技術(shù)取代了傳統(tǒng)人工技術(shù)，克服了上述繪圖作業(yè)中的缺陷和不足，新型的數(shù)字化技術(shù)有著人工測(cè)繪無(wú)法比擬的精度，同時(shí)也不需要很大的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)于地圖的修改只要是在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行作業(yè)不需要人工重新畫(huà)圖。另外，新的技術(shù)使各種地圖信息的保存也十分容易，避免了因?yàn)榧垙埖膿p壞影響地圖的閱覽和數(shù)據(jù)的提取等一系列問(wèn)題。就目前來(lái)看，數(shù)字化成圖技術(shù)一般有兩種模式，即內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板。所謂內(nèi)外業(yè)一體化，就是將內(nèi)外業(yè)的相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來(lái)共同應(yīng)用到地圖的繪制過(guò)程中，使用全站儀和電子手簿這些電子設(shè)備來(lái)進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集。這種內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)最突出的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)就是這種方式可以大大的提高測(cè)繪的精度，而參與繪制的員工的任務(wù)和角色的分配也更加的明確，而且能夠獲得很高的成圖效率。所謂電子平板繪圖，就是在地圖繪制的過(guò)程中，依據(jù)已有的地質(zhì)信息資料，根據(jù)地圖的繪制要求和成圖標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)各種信息進(jìn)行綜合形成一個(gè)新的電子地圖的繪制形式。由于缺少對(duì)外部環(huán)境和實(shí)際地形地貌的考察，使得電子平板繪圖的可靠性要弱于內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)。

3 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在線路工程測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 原圖的數(shù)字化

在線路工程的測(cè)量中，最理想的狀態(tài)是擁有該地區(qū)和該工程相關(guān)的數(shù)字地形圖，但是受到各種因素的影響，不是所有的地區(qū)都有完整的數(shù)字地形圖，地區(qū)可能出現(xiàn)一些突發(fā)的狀況例如經(jīng)費(fèi)困難或者沒(méi)有足夠的時(shí)間進(jìn)行來(lái)進(jìn)行數(shù)字土地的采集工作，那么如果想獲得數(shù)字地形圖的效果，就必須對(duì)已有的傳統(tǒng)地圖實(shí)行數(shù)字化處理，即原圖的數(shù)字化。這項(xiàng)技術(shù)是使用現(xiàn)有的地形圖，通過(guò)計(jì)算機(jī)、數(shù)字化掃描儀和繪圖儀制成一個(gè)和原圖內(nèi)容相同而形式不同的數(shù)字地圖。在具備了以上資料和設(shè)備的情況下，通過(guò)計(jì)算機(jī)運(yùn)行數(shù)字化軟件就可以輕松實(shí)現(xiàn)原圖的數(shù)字化處理，這項(xiàng)工作最主要的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)就是不需要耗費(fèi)大量的人力和時(shí)間，也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的經(jīng)費(fèi)，這個(gè)特點(diǎn)大大的降低了其使用局限性，是其能夠廣泛的應(yīng)用于各種線路工程的測(cè)量中的主要原因之一。在配齊了所需的原有地形圖、計(jì)算機(jī)、數(shù)字化掃描儀、繪制儀后，就可以開(kāi)始對(duì)原圖進(jìn)行數(shù)字化處理工作了。啟動(dòng)軟件后，掃描儀會(huì)將原圖的各種地理信息通過(guò)掃描的形式錄入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)字化處理軟件在接收到地圖信息后就會(huì)對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)字化處理，然后再經(jīng)由繪制儀對(duì)其重新進(jìn)行繪制。手扶跟蹤數(shù)字化及掃描矢量化是兩種主要的進(jìn)行原圖的數(shù)據(jù)化的方法。相比較而言掃描矢量化比手扶跟蹤數(shù)字化產(chǎn)生的地圖無(wú)論是精度還是效率都比手扶跟蹤數(shù)字化更好。但是這一種方法也不是完美無(wú)缺的。掃描矢量化的地圖所有的工作都是建立在原圖的基礎(chǔ)上的，所以原圖的精度會(huì)對(duì)建立原圖的數(shù)據(jù)化產(chǎn)生很大的影響，如果原圖的精度的不好的話，原圖的數(shù)字化的精度會(huì)比原圖還要差。所以掃描矢量化的地圖只能作為一個(gè)輔助的措施不能完全依靠這個(gè)掃描矢量化。所以一個(gè)地區(qū)如果需要獲得一個(gè)完整和詳細(xì)的數(shù)字化地圖就需要對(duì)掃描矢量化的地圖進(jìn)行修測(cè)和補(bǔ)測(cè)。修測(cè)和補(bǔ)測(cè)就是對(duì)一些地物的坐標(biāo)進(jìn)行師弟的測(cè)量從而得到一個(gè)精確的坐標(biāo)。用這些新的坐標(biāo)代替原來(lái)掃描矢量化所做數(shù)據(jù)化地圖的錯(cuò)誤坐標(biāo)，這樣也就可以進(jìn)一步的提高數(shù)字化地圖的精度了。

3.2 地面數(shù)字測(cè)圖

如果線路工程的施工地區(qū)沒(méi)有精度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高的大比例尺地圖，這時(shí)就可以使用地面數(shù)字測(cè)圖來(lái)獲取較為準(zhǔn)確和可靠的地理信息。所謂地面數(shù)字測(cè)圖技術(shù)，又稱內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測(cè)圖，是目前在我國(guó)線路工程測(cè)量中使用最多的地圖測(cè)繪方法，這種方法的最主要的優(yōu)勢(shì)是可以獲得精度非常高的數(shù)字地圖，并且操作也極為簡(jiǎn)便，只要測(cè)量員工在測(cè)量方法上進(jìn)行正確控制就可以，在重要地物相對(duì)于鄰近控制點(diǎn)的精度控制在五米之內(nèi)即可。上文中我們已經(jīng)詳細(xì)對(duì)比了內(nèi)外業(yè)一體化技術(shù)和電子平壩技術(shù)在地圖測(cè)繪中的應(yīng)用，本節(jié)不再贅述。

綜上所述，隨著各種數(shù)字化技術(shù)在線路工程測(cè)量活動(dòng)中的應(yīng)用，線路工程測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)逐漸由測(cè)量數(shù)據(jù)采集和處理及時(shí)自動(dòng)實(shí)時(shí)向數(shù)字化方向發(fā)展，測(cè)量數(shù)據(jù)管理更加的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，測(cè)量數(shù)據(jù)傳播與應(yīng)用更加面向社會(huì)，更加多樣化。GPS技術(shù)、RS技術(shù)、GIS技術(shù)、數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)以及先進(jìn)地面測(cè)量?jī)x器等將廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量中，并發(fā)揮其主導(dǎo)作用。文中筆者從線路工程測(cè)量中使用的先進(jìn)測(cè)量?jī)x器和測(cè)量中使用的數(shù)字化技術(shù)兩個(gè)方面對(duì)我國(guó)的線路工程測(cè)量中數(shù)字化技術(shù)的影響狀況進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，希望能夠?yàn)橥苿?dòng)我國(guó)工程測(cè)量的數(shù)字化發(fā)展盡自己的一份力，諸多不足，還望批評(píng)指正。

[1]趙軍華，齊志國(guó)，邊占新.基于GPS RTK技術(shù)的鐵路工程測(cè)量研究[J].科技資訊，2009(14).

[2]袁峰.長(zhǎng)大直線中線控制測(cè)量的探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2010(08).