鄧濤

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院 湖南長(zhǎng)沙 410016）

GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用分析

鄧濤

（湖南省地質(zhì)調(diào)查院 湖南長(zhǎng)沙 410016）

分析GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，需要了解工程測(cè)量的背景發(fā)，以及技術(shù)變更的重要性，然后分析了GIS技術(shù)的發(fā)展，最后詳細(xì)闡述了兩種技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，突出其作用優(yōu)勢(shì)，為工程測(cè)量的精準(zhǔn)性奠定較好的基礎(chǔ)。

GIS技術(shù)；數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)；工程測(cè)量

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，我國(guó)的綜合國(guó)力，以及技術(shù)手段的運(yùn)用都有所提升。在建設(shè)行業(yè)，出現(xiàn)了一批規(guī)模較大，質(zhì)量要求高的項(xiàng)目，主要有跨江大橋、高層建筑以及隧道等。在這些施工建設(shè)過程中，要選取合理的工程測(cè)量方法，能夠較好的保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并在工程設(shè)計(jì)上，滿足其施工全過程的要求，這種情況下，對(duì)工程測(cè)量技術(shù)有巨大的要求與考驗(yàn)。現(xiàn)對(duì)GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行分析，闡述其在工程測(cè)量中的應(yīng)用。

1 工程測(cè)量的背景與技術(shù)變革重要性

工程測(cè)量主要是指工程項(xiàng)目不同階段的測(cè)量工作，如測(cè)量數(shù)據(jù)、方法、技術(shù)等方面。在科技的不斷發(fā)展下，現(xiàn)代工程測(cè)量已經(jīng)轉(zhuǎn)變了理念，從傳統(tǒng)的靜態(tài)測(cè)量，逐漸變成動(dòng)態(tài)測(cè)量，更加數(shù)字化、自動(dòng)化和智能化，在光學(xué)、機(jī)械學(xué)和自動(dòng)化科學(xué)的相互促進(jìn)中，工程測(cè)量行業(yè)逐漸出現(xiàn)了一系列數(shù)據(jù)采集、處理和監(jiān)控的新技術(shù)，為工程測(cè)量創(chuàng)造新的手段與方法，例如全球定位系統(tǒng)、遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和數(shù)字化成圖技術(shù)等[1]。工作人員在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，工程測(cè)量的服務(wù)非常廣泛，其應(yīng)用的領(lǐng)域非常廣，能夠在多種環(huán)境下得到較好的運(yùn)用。

在建筑施工中，工程測(cè)量是一項(xiàng)非常重要的管理項(xiàng)目，其測(cè)量數(shù)據(jù)是施工的主要依據(jù)。施工人員應(yīng)用技術(shù)和方法，需要參考測(cè)量數(shù)據(jù)的范圍，然后進(jìn)行合理的更改。項(xiàng)目的管理內(nèi)容，主要通過數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)，這種方法促使建筑工程更加智能化和數(shù)字化。測(cè)量技術(shù)與多種學(xué)科有關(guān)，例如光學(xué)、工程機(jī)械學(xué)以及其他微觀的學(xué)科。測(cè)量數(shù)據(jù)有著多種存在的形式，如圖形、模型或是其他符號(hào)信息等。在工程測(cè)量的實(shí)施中，施工項(xiàng)目中的環(huán)境勘察與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都具有重要的意義，在工程測(cè)量系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。施工人員要做好交通規(guī)劃、農(nóng)林建設(shè)、土地管理等工作，需要不用擴(kuò)大工程測(cè)量的服務(wù)范圍，更好的提升社會(huì)價(jià)值，滿足行業(yè)需求。

2 GIS技術(shù)的發(fā)展

GIS也被稱為地理信息系統(tǒng)，GIS技術(shù)主要是指以地理信息為主要依據(jù)，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，聯(lián)合多個(gè)科學(xué)建立的綜合技術(shù)。其主要包含的學(xué)科有空間科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、遙感科學(xué)和地理學(xué)等。自從GIS出現(xiàn)以來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)得到了廣泛的關(guān)注與發(fā)展，目前已經(jīng)稱為很多學(xué)科領(lǐng)域的重要工具，有效開展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢和分析管理[2]。GIS的核心內(nèi)容是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其具有優(yōu)秀的管理功能，還能夠進(jìn)行較強(qiáng)的數(shù)字化制圖，并輔助空間的分析與查詢。

GIS的出發(fā)點(diǎn)與目標(biāo)就是空間分析功能，能夠在一定范圍內(nèi)對(duì)原有信息進(jìn)行處理，具有指示和其發(fā)的意義。在一些勘察工作中，通過GIS系統(tǒng)，能夠在24h內(nèi)，對(duì)可能出現(xiàn)的情況進(jìn)行預(yù)估和計(jì)算。從而應(yīng)對(duì)這種局面，施工人員可以采取更好的解決措施。例如關(guān)于火山爆發(fā)的預(yù)測(cè)，需要GIS系統(tǒng)進(jìn)行全球天氣的分析。這種GIS的使用，是目前比例尺最大、精度最高的技術(shù)，已經(jīng)在國(guó)土規(guī)劃和農(nóng)林水電等部門中，得到了較好的使用，獲得了較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3 GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

3.1 GIS技術(shù)的應(yīng)用

GIS技術(shù)擁有核心的地理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有多種數(shù)據(jù)參數(shù)，并在其中擁有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。GIS技術(shù)根據(jù)地理學(xué)進(jìn)行信息系統(tǒng)的創(chuàng)建，完善施工技術(shù)與數(shù)據(jù)的有效融合。這項(xiàng)技術(shù)的出現(xiàn)在多個(gè)領(lǐng)域得到了較好的應(yīng)用，例如在實(shí)地勘測(cè)中，GIS監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，工程設(shè)計(jì)人員能夠通過這些數(shù)據(jù)，對(duì)工程施工的難易程度進(jìn)行估計(jì)，然后畫出建筑工程學(xué)圖[3]。所以GIS技術(shù)的應(yīng)用，能夠幫助施工人員將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為地理圖形，讓施工人員更為直觀的了解測(cè)繪信息，工程設(shè)計(jì)與施工中更加準(zhǔn)確。測(cè)繪出來(lái)的地理信息具有一定空間分析功能，能夠較好的捕捉其他空間形態(tài)的信息數(shù)據(jù)。如果地理空間出現(xiàn)變化，施工人員也能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，及時(shí)掌握這種地理信息變化，其作用形式如圖1所示。

針對(duì)GIS技術(shù)的應(yīng)用，在核輻射的擴(kuò)散勘測(cè)中，針對(duì)擴(kuò)散波及范圍的研究，具有突出的貢獻(xiàn)。這種技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)，預(yù)算處周邊地理環(huán)境，然后制定出切實(shí)有效的預(yù)防方法和補(bǔ)救措施。通過這種形式，施工人員能夠發(fā)現(xiàn)GIS技術(shù)具有非常強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)功能和數(shù)據(jù)延展性，在實(shí)際操作中，能夠?qū)崿F(xiàn)地理空間形態(tài)的估算及分析，為多種領(lǐng)域的應(yīng)用，奠定較好的數(shù)據(jù)保障。

關(guān)于GIS的土地面積計(jì)算，需要數(shù)字地形模型（DEM），人們可以通過簡(jiǎn)單的線性以及其他低次函數(shù)對(duì)地表起伏進(jìn)行模擬[4]。數(shù)字地形模型中，要將一地理范圍內(nèi)的地形數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，然后進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，可以用（x，Y，Z）表示，區(qū)域平面坐標(biāo)（x，Y）與高程Z之間的映射關(guān)系能夠表示為Z-F（X，Y），（X，Y）∈DEM 所在區(qū)域。

圖1 GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用形式

3.2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

工程測(cè)量得到了較好的發(fā)展，逐漸形成以GPS、GIS、RS和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)為核心的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，這種形式是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的必然結(jié)果，標(biāo)志著測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展方向，以及智能化的發(fā)展。

GPS是全球定位系統(tǒng)技術(shù)，主要通過導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量技術(shù)擁有較高的精準(zhǔn)度，能夠短時(shí)高效的完成各項(xiàng)工作。在實(shí)際應(yīng)用中，這種操作手段還擁有全天候、操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)發(fā)，目前已全面取代傳統(tǒng)測(cè)角和測(cè)距方法。在作業(yè)半徑在10～15km的范圍內(nèi)，精度每減少1km，顯示1mm，在一些不利環(huán)境下，能夠較好的測(cè)量。GPS測(cè)量主要分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)煞N，其中靜態(tài)測(cè)量是由兩臺(tái)或兩臺(tái)以上GPS接收機(jī)觀測(cè)數(shù)據(jù)，再經(jīng)平差、坐標(biāo)傳遞、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等最終得到測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)。

RS是指遙感技術(shù)，也是航空、衛(wèi)星利用可見光、紅外線以及微波對(duì)地形地貌進(jìn)行攝影成象的技術(shù)。這種技術(shù)能夠分為航空遙感和衛(wèi)星遙感兩類，能夠快速獲取信息，并從多波段、多角度，想更高的空間進(jìn)行分析。在RS技術(shù)的使用中，要輔助了城市綜合調(diào)查，進(jìn)行水文、交通和土地等多個(gè)地圖的編制，為國(guó)土開發(fā)奠定較好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，主要體現(xiàn)與數(shù)字化成圖技術(shù)，是為了更好的繪制大比例尺的工程圖和地形圖。在傳統(tǒng)的應(yīng)用手段中，需要利用野外測(cè)圖加內(nèi)業(yè)整理數(shù)據(jù)，這種方法的時(shí)間較長(zhǎng)，工作條件艱苦。而內(nèi)外業(yè)一體化的手段，主要利用儀器在野外繪制，使用全站儀和電子平板。這個(gè)工作中，要將電子平板與全站儀相連，獲取動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并在屏幕上進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制。繪制人員也可以通過電子平板的遙控進(jìn)行繪制，并將這些數(shù)據(jù)傳送給鏡站指揮站，然后由鏡站進(jìn)行繪制。這種方法在外業(yè)環(huán)境比較艱苦的條件下使用，能夠發(fā)揮較好的作用。

3S技術(shù)是GPS、GIS、RS的總稱，這種測(cè)繪技術(shù)的綜合，是現(xiàn)代化多種技術(shù)融合的重要體現(xiàn)，測(cè)繪技術(shù)、遙感技術(shù)和定位圖像處理技術(shù)，再加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的相互融合，得到數(shù)字化測(cè)量系統(tǒng)。這是測(cè)繪技術(shù)的觀念革命，也是工程測(cè)量的必然發(fā)展。但是從發(fā)展前景分析，3S集成技術(shù)仍然比較松散，還應(yīng)從整體系統(tǒng)上進(jìn)行加強(qiáng)。RS與GPS是GIS強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)來(lái)源，GIS也是數(shù)字地面模型強(qiáng)有力的解析工具。如今3S技術(shù)已經(jīng)被運(yùn)用于一些諸如全球變化、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋導(dǎo)航、防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域。

4 結(jié)束語(yǔ)

GIS技術(shù)與數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，得到了較好的普及與開展。這種技術(shù)在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的促進(jìn)下，也越加完善。GIS的核心內(nèi)容是實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，其具有優(yōu)秀的管理功能，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的疊加，促使工程測(cè)量更加準(zhǔn)確。測(cè)繪人員在測(cè)量中，還需要進(jìn)行較強(qiáng)的數(shù)字化制圖，并輔助空間的分析與查詢工作人員應(yīng)把握好現(xiàn)代發(fā)展的總體區(qū)域，然后運(yùn)用新的技術(shù)與手段，滿足工程測(cè)量的實(shí)際需求。工程設(shè)計(jì)人員能夠通過這些數(shù)據(jù)，對(duì)工程施工的難易程度進(jìn)行估計(jì)，然后畫出建筑工程學(xué)圖。目前人們將3S技術(shù)作為測(cè)繪與測(cè)量的核心新家，其應(yīng)用前景廣闊。工作人員應(yīng)不斷完善這種技術(shù)手段，更好的保證其得到合理開發(fā)。技術(shù)人員要不斷豐富自身知識(shí)，增加技術(shù)操作熟練度，為工程測(cè)量的快速發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]陳國(guó)柱.GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展及其在工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011，26：111.

[2]馮昌添.GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014，23：300.

[3]王建付，王丹，張軍輝.工程測(cè)量中GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的使用探討[J].信息與電腦（理論版），2015，07：31～32.

[4]陳東杰.GIS技術(shù)和數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用研究[J].黑龍江科技信息，2015，21：15.

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A

1004-7344（2016）10-0191-02

2016-2-24

鄧濤（1987-），男，助理工程師，本科，主要從事測(cè)繪工程等工作。