李何

（中國電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖南長沙 410014）

試論現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

李何

（中國電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 湖南長沙 410014）

測(cè)繪科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，日益融入了數(shù)字化的概念，現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)際應(yīng)用，也逐漸實(shí)現(xiàn)了工程測(cè)量的數(shù)字化、自動(dòng)化及實(shí)時(shí)化。本文對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，以供參考。

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)；工程測(cè)量；應(yīng)用

1 引言

測(cè)繪技術(shù)在工程項(xiàng)目的實(shí)施過程中，為工程的設(shè)計(jì)以及管理工作的開展，提供了重要的數(shù)據(jù)支持。而隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，測(cè)繪技術(shù)水平也得到了不斷提高，逐漸向著數(shù)字化和自動(dòng)化的方向發(fā)展。

2 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的作用及特點(diǎn)

2.1 工程測(cè)繪技術(shù)的重要性

工程測(cè)繪，即在工程的建設(shè)過程中，采集與工程相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后在后期利用數(shù)據(jù)之間存在的規(guī)律或特點(diǎn)，結(jié)合施工的實(shí)際需求，進(jìn)行合理的計(jì)算，從而得到系統(tǒng)的工程數(shù)據(jù)庫，完成對(duì)于工程數(shù)據(jù)的累積。

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，主要是依托新型計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)等，將最新定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)和信息化系統(tǒng)作為技術(shù)核心，對(duì)相關(guān)的配套技術(shù)進(jìn)行綜合運(yùn)用，進(jìn)而形成新型的工程測(cè)繪系統(tǒng)。

2.2 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的特點(diǎn)

（1）智能化?，F(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)是從傳統(tǒng)人工主向的自動(dòng)化方式轉(zhuǎn)變而來，將人工的觀測(cè)、記錄、計(jì)算、分析和制圖等工作轉(zhuǎn)變成了電子操作模式，自動(dòng)化完成數(shù)據(jù)的采集、傳輸、分析、處理及繪圖，提高工作效率，人流新型的智能化機(jī)器人可以在1s時(shí)間內(nèi)完成尋找、測(cè)繪近千個(gè)目標(biāo)。

（2）實(shí)用性。該技術(shù)將最新科技和測(cè)繪融入一體，利用先進(jìn)的3S、激光儀等手段，快速及時(shí)地采集準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)，提升測(cè)繪工作效率，因而具有實(shí)用性。

（3）綜合化。測(cè)繪技術(shù)由傳統(tǒng)單項(xiàng)測(cè)量、圖紙繪制工作模式，發(fā)展成為一項(xiàng)集測(cè)繪、分析、論證、繪圖于一體，將現(xiàn)代數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、信息學(xué)、通訊科學(xué)、生態(tài)環(huán)境科學(xué)等都融入其中，從而形成系統(tǒng)、科學(xué)、應(yīng)用一體的綜合技術(shù)。

3 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)概述

3.1 全球定位系統(tǒng)（GPS）

全球定位系統(tǒng)GPS為一種于全球范圍以內(nèi)實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)定位與導(dǎo)航系統(tǒng)，具有全方位、高精度、全天候以及全時(shí)段的特點(diǎn)。GPS在測(cè)繪工作中的應(yīng)用，是通過導(dǎo)航系統(tǒng)精確測(cè)量工程時(shí)間與距離。該測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于具有較強(qiáng)的抗干擾能力，無需通視，效率高，操作簡(jiǎn)單，保密性好。而以GPS技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展的RTK技術(shù)，則能夠利用測(cè)圖軟件實(shí)現(xiàn)一次性的電子圖制作，甚至無需布置控制點(diǎn)，給測(cè)量工作帶來了便利。GPSRTK技術(shù)的工作原理如圖1所示。

圖1 GPS RTK技術(shù)工作原理圖

3.2 地理信息技術(shù)（GIS）

該系統(tǒng)根據(jù)測(cè)繪數(shù)據(jù)，輔以數(shù)據(jù)庫建立，構(gòu)成數(shù)據(jù)源，充分地運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，深入分析工程施工空間，就地理空間數(shù)據(jù)的層面，確保建筑工程可行性。GIS技術(shù)的本質(zhì)是以數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)作為基點(diǎn)，進(jìn)行空間對(duì)象分析、管理的信息系統(tǒng)，發(fā)揮著不可替代的作用。

3.3 遙感系統(tǒng)

遙感技術(shù)的原理主要是利用物體對(duì)波普所產(chǎn)生的不同反應(yīng)，對(duì)不同的地物進(jìn)行有效識(shí)別。如果需要探測(cè)地面物體性質(zhì)，則通常會(huì)使用遙感器遙遠(yuǎn)感知事物的探測(cè)方式，在空中實(shí)施科學(xué)探測(cè)。遙感技術(shù)廣泛地應(yīng)用于水文、地質(zhì)、環(huán)境等方面的勘查工作，是一種較為先進(jìn)的空間探測(cè)技術(shù)。

3.4 集成系統(tǒng)

集成系統(tǒng)是有機(jī)結(jié)合遙感系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地匯集整理不同的空間信息或環(huán)境信息，將所采集的不同空間信息、環(huán)境信息進(jìn)行有效更新和處理。集成系統(tǒng)的有效應(yīng)用，為各種空間信息、環(huán)境信息的收集與整理提供了便利，進(jìn)而保障了地形測(cè)量圖形、數(shù)據(jù)信息的精準(zhǔn)性。

3.5 數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)的全面認(rèn)識(shí)

數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)是針對(duì)觀測(cè)目標(biāo)，通過攝影的方式，將圖像信息傳送至操作終端的技術(shù)。該技術(shù)所使用的設(shè)備主要是高精度攝像機(jī)與測(cè)量?jī)x。數(shù)字?jǐn)z影技術(shù)的運(yùn)用，能夠達(dá)到跟觀測(cè)目標(biāo)，進(jìn)而得到三維數(shù)據(jù)，最終將三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成目標(biāo)具體形象。

3.6 三維激光掃描技術(shù)

所謂三維激光掃描技術(shù)，是通過高速激光掃描測(cè)量，大面積、高分辨率地迅速獲取測(cè)量對(duì)象的表面三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。該技術(shù)突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量法，具有非接觸式的特點(diǎn)，具有效率高、精度高的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，能夠提供所掃描物體的表面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，從而用于獲取具有高精度、高分辨率的數(shù)字模型。

3.7 信息化測(cè)繪技術(shù)

信息化測(cè)繪技術(shù)，是數(shù)字化測(cè)量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)新，隨著當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的發(fā)展和進(jìn)步，已經(jīng)可以在一定程度上加強(qiáng)了地理信息顯示，提高了測(cè)繪方式先進(jìn)性。

4 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

4.1 應(yīng)用于平面控制測(cè)量

平面控制測(cè)量作為工程測(cè)量中的代表性環(huán)節(jié)，將決定工程資料的準(zhǔn)確性。平面控制測(cè)量的目的在于精確測(cè)定平面的控制點(diǎn)位置，因此需要建立平面控制網(wǎng)。建立平面控制網(wǎng)的方法有多種，包括衛(wèi)星定位測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量、三角形網(wǎng)測(cè)量，其布設(shè)應(yīng)當(dāng)遵循以下原則：

①對(duì)于首級(jí)控制網(wǎng)的布設(shè)，應(yīng)當(dāng)因地制宜，如果與國家的坐標(biāo)系統(tǒng)聯(lián)測(cè)，則需要同時(shí)考慮聯(lián)測(cè)方案；②首級(jí)控制網(wǎng)的等級(jí)，需要依據(jù)工程規(guī)模、控制網(wǎng)實(shí)際用途與精度要求來決定；③加密控制網(wǎng)能夠越級(jí)布設(shè)，或同等級(jí)擴(kuò)展。

GPS系統(tǒng)在其中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)即在于定位精度高，觀測(cè)時(shí)間短，測(cè)站之間無需通視，可以提供三維坐標(biāo)，其操作簡(jiǎn)便，并且可以進(jìn)行全天候的作業(yè)。

4.2 應(yīng)用于高程控制的測(cè)量

所謂高程控制，即在工程測(cè)量過程中，于一定的間距內(nèi)設(shè)置高程控制點(diǎn)，并且在相鄰的高程控制點(diǎn)之間，設(shè)置水準(zhǔn)路線，形成各水準(zhǔn)路線高程控制網(wǎng)（見圖2）。在工程的高程測(cè)量中，通過應(yīng)用現(xiàn)代化的測(cè)繪技術(shù)，主要有以下三方面：①積極建立健全的高程控制網(wǎng)，設(shè)計(jì)該網(wǎng)時(shí)通常采用等外閉合水準(zhǔn)路線控制法，運(yùn)用自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀，順時(shí)針觀測(cè)，進(jìn)而采用微傾水準(zhǔn)儀逆時(shí)針觀測(cè)；②計(jì)算。主要是對(duì)高差、視距進(jìn)行計(jì)算；③進(jìn)行水準(zhǔn)檢核。需要注意對(duì)閉合差的控制，如果閉合差超過一定的界限，就應(yīng)當(dāng)積極分析，從而找到發(fā)生誤差的原因。

圖2 測(cè)量網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

4.3 應(yīng)用于濕地面積測(cè)量

由于城市建設(shè)的用地，以及高速公路用地不斷增加，致使?jié)竦嘏c耕地的面積出現(xiàn)急劇下降問題，土地資源面臨退化危險(xiǎn)。而運(yùn)用現(xiàn)代化的測(cè)繪技術(shù)，能夠多層次地分析濕地與耕地資源，監(jiān)測(cè)濕地生物資源實(shí)際分布，從而及時(shí)更新地理信息系統(tǒng)，合理進(jìn)行空間分析，以獲得可靠的數(shù)據(jù)與動(dòng)態(tài)變化狀況。進(jìn)而運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)技術(shù)，則可以分析生態(tài)環(huán)境中存在的質(zhì)量問題，借助GPS技術(shù)采樣水質(zhì)和植被，為濕地的配置提供參考，維護(hù)生態(tài)平衡。

4.4 應(yīng)用于水利工程測(cè)量

現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)中，大規(guī)模地運(yùn)用到了現(xiàn)代水利工程測(cè)量與建設(shè)過程中，例如：采用遙感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)江河湖泊實(shí)況監(jiān)測(cè)，從而保證能夠更加準(zhǔn)確地獲取水利工程技術(shù)信息。通常情況下，通過運(yùn)用GPS或RS等系統(tǒng)來獲取相應(yīng)的水利數(shù)據(jù)，還需要通過相應(yīng)技術(shù)手段，驗(yàn)證所獲取的數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分法相結(jié)合，以測(cè)算所需信息，為水利工程建設(shè)提供信息與技術(shù)支持。

4.5 應(yīng)用于礦山測(cè)量方面

利用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)礦區(qū)的實(shí)際環(huán)境，從而為工人提供精確的環(huán)境數(shù)據(jù)，提高工程的安全效益，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、保障人們切身利益的目的，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)開采可持續(xù)發(fā)展，保證礦產(chǎn)資源的合理利用。

4.6 應(yīng)用于公路工程

在勘測(cè)公路周邊地質(zhì)、地貌以及地形條件時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況，運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)，詳細(xì)采集各項(xiàng)工程數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料，合理評(píng)價(jià)公路范圍內(nèi)的結(jié)構(gòu)物、橋梁和路基穩(wěn)定性，在公路工程施工布置，以及地質(zhì)勘探過程中，現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)能夠提供有效依據(jù)。因此，在公路工程中，為了選用最合理的經(jīng)濟(jì)路線，必須首先進(jìn)行測(cè)繪，繪制出帶狀地圖，從而在圖紙上進(jìn)行設(shè)計(jì)和定線，標(biāo)出路基邊坡與平面位置，作為施工指導(dǎo)。如果公路跨越河流時(shí)，應(yīng)當(dāng)利用測(cè)繪技術(shù)明確兩岸河流的比降以及河床斷面，從而為橋梁設(shè)計(jì)提供真實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的帶動(dòng)下，現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)開始向著數(shù)字化、自動(dòng)化的方向發(fā)展，傳統(tǒng)測(cè)繪理念也面臨新變革。工程測(cè)量人員應(yīng)當(dāng)及時(shí)更新測(cè)繪觀念，加強(qiáng)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的合理運(yùn)用，充分發(fā)揮測(cè)繪技術(shù)自身的優(yōu)勢(shì)，從而推動(dòng)工程測(cè)量事業(yè)的健康發(fā)展。

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A

1004-7344（2016）05-0185-02

2016-2-5

李何（1964-），男，工程師，本科，主要從事地質(zhì)測(cè)量工作。