古 琳

（江西省煤田地質(zhì)局普查綜合大隊(duì)，江西 南昌 330001）

在建筑工程項(xiàng)目對(duì)質(zhì)量要求逐漸提升的背景下，測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性和效率將直接影響工程后續(xù)施工的質(zhì)量，為了適應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，滿足測(cè)繪工程需要，新型測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用已經(jīng)是工程測(cè)量工作中不可或許的一部分。

1 工程測(cè)量的測(cè)繪含義

1.1 工程測(cè)量的概念

工程測(cè)量是建設(shè)施工項(xiàng)目在實(shí)施前必須要進(jìn)行的工作之一，也是后續(xù)檢驗(yàn)施工質(zhì)量、工程標(biāo)準(zhǔn)的一種方法。工程測(cè)量主要是針對(duì)施工項(xiàng)目的勘察和數(shù)據(jù)收集，來(lái)確定施工方案及管理規(guī)劃。工程測(cè)量中的測(cè)繪工作包含多個(gè)環(huán)節(jié)，與實(shí)際建設(shè)施工項(xiàng)目有關(guān)，絕大多數(shù)測(cè)繪都需要依靠先進(jìn)的儀器設(shè)備和專業(yè)的理論知識(shí)。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，工程測(cè)繪技術(shù)也得到了很大程度的發(fā)展，相比較傳統(tǒng)只應(yīng)用于建筑和水利項(xiàng)目的工程測(cè)量，當(dāng)前測(cè)繪技術(shù)具有動(dòng)靜結(jié)合的測(cè)量模擬方案，能夠在各類施工變化、施工調(diào)整的過(guò)程中完成測(cè)量，為國(guó)家建設(shè)和資源開(kāi)發(fā)提供更多選擇。

1.2 工程測(cè)量的作用

工程測(cè)量是工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中不可或缺的環(huán)節(jié)，工程測(cè)量的作用主要涉及三個(gè)方面。首先，也是最關(guān)鍵的測(cè)繪階段。不僅僅包含對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地形環(huán)境的測(cè)繪，也包括水文、地質(zhì)、氣候數(shù)據(jù)的收集。很多測(cè)繪工作都會(huì)到野外進(jìn)行，過(guò)往的工程測(cè)量還需要與測(cè)繪對(duì)象直接接觸，測(cè)繪工作效率較低，不具備時(shí)效性，測(cè)繪人員無(wú)法立即得到測(cè)繪結(jié)果，并且傳統(tǒng)測(cè)繪方式有較大的局限性，很容易受到工程測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、測(cè)繪人員技術(shù)水平、測(cè)繪儀器精度所影響，從而導(dǎo)致工程測(cè)量消耗大量時(shí)間精力，而得出結(jié)果的準(zhǔn)確性卻無(wú)法保證。測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用讓工程測(cè)量在測(cè)繪階段的質(zhì)量得到飛躍式的提升，從多個(gè)方面革新了測(cè)繪工作。其次是工程項(xiàng)目的施工階段，工程測(cè)量在施工階段起到管理輔助作用，通過(guò)使用測(cè)繪新技術(shù)，可以準(zhǔn)確測(cè)定施工現(xiàn)場(chǎng)的情況，從而優(yōu)化調(diào)整施工方案，為施工設(shè)計(jì)提供幫助。最后，是工程項(xiàng)目的竣工與驗(yàn)收階段，工程測(cè)量能夠?qū)こ添?xiàng)目整體質(zhì)量進(jìn)行測(cè)繪，檢驗(yàn)工程項(xiàng)目的完整度。工程測(cè)量在工程項(xiàng)目中的作用不言而喻，能夠在整個(gè)工程項(xiàng)目中發(fā)揮支撐作用[1]。

2 當(dāng)前測(cè)繪工程測(cè)量中的測(cè)繪新技術(shù)

工程測(cè)量行業(yè)的發(fā)展和信息技術(shù)的普及也帶動(dòng)了測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，在當(dāng)今飛速發(fā)展的社會(huì)背景下，測(cè)繪技術(shù)有效結(jié)合了計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星探測(cè)等技術(shù)手段，切實(shí)提升了測(cè)繪的準(zhǔn)確度和工程測(cè)量效率。當(dāng)前測(cè)繪工程測(cè)量中主要應(yīng)用的技術(shù)有GPS、RS、GIS、數(shù)字化三維模型以及無(wú)人機(jī)攝影。其中GPS技術(shù)應(yīng)用最為廣泛，其精準(zhǔn)度較高，在導(dǎo)航、測(cè)速、測(cè)時(shí)等方面多有應(yīng)用，接收數(shù)據(jù)信息和分析處理時(shí)間較短，可以大幅節(jié)省人力物力，提高運(yùn)作效率。而GIS和RS技術(shù)，可以對(duì)環(huán)境信息或待測(cè)物進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)據(jù)收集，能夠提升信息的準(zhǔn)確性和使用效率。數(shù)字化三維模型是將信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字化模型，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為代碼并重現(xiàn)編寫(xiě)為系統(tǒng)模型，不僅使測(cè)量效率和測(cè)量質(zhì)量得到了提升，還能夠?qū)⑺杉男畔⒆優(yōu)榭梢暬?，使測(cè)繪人員或設(shè)計(jì)人員能夠更清晰地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理。無(wú)人機(jī)的主要特點(diǎn)是安全性，尤其是在山區(qū)、森林中的工程測(cè)量，無(wú)需人工進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，借助無(wú)人機(jī)攝影就能完成，在保證工程測(cè)量作業(yè)效率的同時(shí)提高了測(cè)繪工作的安全性。

3 測(cè)繪新技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用

3.1 CORS技術(shù)

CORS技術(shù)是GPS技術(shù)中的一種，是利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的連續(xù)運(yùn)行參考站，縮寫(xiě)為CORS，也是GPS工程測(cè)量應(yīng)用的熱點(diǎn)之一。CORS系統(tǒng)將衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字通訊等高新技術(shù)融合到一起，是新型技術(shù)發(fā)展下深度結(jié)合的產(chǎn)物。CORS系統(tǒng)由數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、定位導(dǎo)航播發(fā)模塊、用戶模塊四個(gè)部分組成，并通過(guò)基準(zhǔn)站網(wǎng)將各個(gè)基準(zhǔn)站與分析中心連接為一體，形成專門用于工程測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)。

基于CORS系統(tǒng)的RTK技術(shù)在工程項(xiàng)目測(cè)量作業(yè)中，首先實(shí)施衛(wèi)星預(yù)報(bào)，進(jìn)行測(cè)繪前對(duì)衛(wèi)星高度方位、觀測(cè)時(shí)間、點(diǎn)位圖形強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)定。然后選擇并配置基準(zhǔn)站和參考站。基準(zhǔn)站應(yīng)避免樓群、樹(shù)林或高壓線下，若無(wú)法避免，參考站測(cè)繪方式及通信模式應(yīng)進(jìn)行額外設(shè)定，以保證基準(zhǔn)站定位準(zhǔn)確。之后進(jìn)行RTK初始化測(cè)量，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的RTK一般采用靜態(tài)初始化方式。最后，在觀測(cè)期間要查看基準(zhǔn)站信息，每次觀測(cè)至少為1min，采樣間隔1s，每個(gè)點(diǎn)位都應(yīng)重復(fù)2次觀測(cè)。當(dāng)觀測(cè)偏差值小于3cm時(shí)，可將中間數(shù)作為最終結(jié)果[2]。

CORS技術(shù)在測(cè)量中也會(huì)受到一些因素影響，導(dǎo)致測(cè)量精度不夠準(zhǔn)確。主要有衛(wèi)星信號(hào)在經(jīng)過(guò)電離層和對(duì)流層時(shí)出現(xiàn)的延遲誤差，或是基準(zhǔn)站周圍環(huán)境反射的衛(wèi)星信號(hào)干擾到接收設(shè)備出現(xiàn)誤差，也可能是接收設(shè)備自身位置有偏差而導(dǎo)致的誤差。GPS所收集信息應(yīng)通過(guò)高強(qiáng)度的加密手段，并對(duì)各類數(shù)據(jù)信息的改動(dòng)應(yīng)有權(quán)限設(shè)置，避免人為誤操作造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或丟失。此外，歐盟Galileo（伽利略）系統(tǒng)可以發(fā)送實(shí)時(shí)的高精度定位信息，能夠在許多特殊條件下提供服務(wù)，即便測(cè)量失敗也會(huì)在短時(shí)間內(nèi)反饋給測(cè)繪人員。而我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（BDS)在通信功能方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，例如在新冠肺炎疫情中火神山和雷神山醫(yī)院迅速建設(shè)，便是利用北斗高精度技術(shù)，將多次測(cè)繪工作一次性完成，節(jié)省了大量建設(shè)時(shí)間。

3.2 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)依托于三維激光掃描儀，是以點(diǎn)云的形式表示復(fù)雜物體表面信息的新型坐標(biāo)測(cè)量?jī)x器。三維激光掃描技術(shù)以儀器中心為原點(diǎn)建立三維坐標(biāo)，再通過(guò)測(cè)量激光束的水平豎直角度和目標(biāo)到原點(diǎn)的距離計(jì)算出測(cè)量點(diǎn)的三維坐標(biāo)，獲取目標(biāo)物體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

三維激光掃描技術(shù)的作業(yè)流程首先是獲取數(shù)據(jù)，在選定的觀測(cè)點(diǎn)上架設(shè)掃描儀，利用計(jì)算機(jī)軟件控制三維激光掃描儀，對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行掃描，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。然后在數(shù)據(jù)獲取后進(jìn)行分析處理，系統(tǒng)會(huì)剔除掉點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的粗差點(diǎn)，對(duì)獲取的影響數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何糾正，再經(jīng)過(guò)預(yù)處理將點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，形成一個(gè)完整數(shù)據(jù)文件，通過(guò)各觀測(cè)點(diǎn)與原點(diǎn)公共參照，明確目標(biāo)控制點(diǎn)，并利用點(diǎn)位之間的對(duì)比特性實(shí)現(xiàn)掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像數(shù)據(jù)的匹配，將得出的掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中。最后，將坐標(biāo)系進(jìn)行三維建模，利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)和相關(guān)軟件進(jìn)行模型建立，將此模型數(shù)據(jù)以不同形式提供給測(cè)繪人員或設(shè)計(jì)人員，根據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)完成測(cè)量數(shù)據(jù)的輸出與評(píng)價(jià)。

三維激光掃描技術(shù)在實(shí)際掃描環(huán)境中有大量的影響因素，不同地形環(huán)境也將提供不同的掃描條件，而外界環(huán)境難以控制，測(cè)量誤差將會(huì)增多，導(dǎo)致從測(cè)量開(kāi)始直到三維模型的誤差擴(kuò)展。因此在地形環(huán)境較為復(fù)雜的區(qū)域應(yīng)選擇更為適宜的測(cè)量方式。除了環(huán)境因素外三維激光掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)還會(huì)受到儀器設(shè)備、掃描幾何條件以及物體屬性三方面的影響。儀器設(shè)備本身的硬件參數(shù)包括發(fā)散寬度和角度分辨率以及儀器標(biāo)尺精度；掃描幾何條件會(huì)根據(jù)掃描儀的架設(shè)位置不同而發(fā)生改變，從距離、角度、物體大小影響點(diǎn)云密度，進(jìn)而影響掃描點(diǎn)云的精度；物體屬性則是被掃描物體的奇形怪狀，其輻射率、粗糙程度和構(gòu)成都可能干擾到掃描儀的波長(zhǎng)反饋。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用推廣在測(cè)繪質(zhì)量和效率上都極大地滿足了工程需求，不過(guò)數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是將數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖像，在繪圖過(guò)程中的圖片質(zhì)量必須要得到保證，盡可能通過(guò)加大信息量收集的方式，讓輸出圖片的清晰度與原始圖像貼近[3]。

3.3 無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)需結(jié)合無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)具備的GPS和IMU（慣性傳感器）系統(tǒng)，才能獲取地面物體更為完整準(zhǔn)確的信息，將獲得的POS數(shù)據(jù)和像控點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)平臺(tái)系統(tǒng)處理后獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)、數(shù)字影像和三維模型。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)與CORS技術(shù)和三維激光掃描技術(shù)相比，具有準(zhǔn)備時(shí)間短、操作控制較為簡(jiǎn)單，成本不高、影響分辨率更高的特點(diǎn)，而且無(wú)人機(jī)飛行多為超低空飛行，能夠惡劣天氣下完成航攝任務(wù)，受天氣條件限制較小。

無(wú)人機(jī)攝影由飛行平臺(tái)、攝像儀器、導(dǎo)航控制系統(tǒng)、地面控制設(shè)備和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。在實(shí)際作業(yè)中雖然其準(zhǔn)備時(shí)間較短，但需要進(jìn)行的準(zhǔn)備較多。首先要對(duì)航行進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，對(duì)無(wú)人機(jī)航攝線路、攝影比例尺、航行高度和速度進(jìn)行確認(rèn)。尤其是航攝線路的規(guī)劃，由于無(wú)人機(jī)航攝會(huì)受到地形起伏影響較大，一兩次飛行任務(wù)很難滿足工程測(cè)量需求，因此要對(duì)航攝區(qū)域進(jìn)行分區(qū)，減少航飛次數(shù)，縮短測(cè)繪周期。而航線設(shè)計(jì)中通常會(huì)遵循幾個(gè)原則。一是按照東西方向進(jìn)行飛行，使用GPS領(lǐng)航時(shí)要確認(rèn)每條航線的首尾坐標(biāo)。二是當(dāng)測(cè)量區(qū)域內(nèi)有水域、草地或其他特征點(diǎn)較少地表類型時(shí)，應(yīng)從多角度拍攝，有利于影像的后期處理。三是航攝時(shí)間應(yīng)選擇晴天，大氣透明度較高的日期，在反光強(qiáng)烈的地區(qū)與根據(jù)太陽(yáng)照射情況，適度提前或延后航攝時(shí)間。

其次在正式開(kāi)始進(jìn)行攝影測(cè)量前，應(yīng)對(duì)無(wú)人機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行試飛和試攝，確認(rèn)各項(xiàng)設(shè)備儀器符合要求后，便可以開(kāi)始航攝工作。按照之前規(guī)劃設(shè)計(jì)好的方案進(jìn)行無(wú)人機(jī)攝影即可。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是像控點(diǎn)的布設(shè)，像控點(diǎn)的選擇會(huì)對(duì)最終精度產(chǎn)生較大的影響。一般采用航帶網(wǎng)布點(diǎn)法，有六點(diǎn)、八點(diǎn)和五點(diǎn)三種方式，結(jié)合不同的地形情況和航帶網(wǎng)進(jìn)行布設(shè)，像控點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在航向三片重疊或旁向重疊的中間位置，提高航攝精度。

最后是無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的核心內(nèi)容——空中三角測(cè)量。通過(guò)少量控制點(diǎn)坐標(biāo)來(lái)解決未知點(diǎn)坐標(biāo)和影像的外方位，會(huì)直接影響到整個(gè)測(cè)圖的質(zhì)量。從原始資料代入后，經(jīng)由影像處理、人工修測(cè)、自動(dòng)定向后，通過(guò)地面控制點(diǎn)進(jìn)行精度計(jì)算，將測(cè)量模型自動(dòng)接邊，再經(jīng)過(guò)接邊點(diǎn)修測(cè)，最后導(dǎo)出測(cè)繪結(jié)果[4]。

無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的影響因素主要來(lái)源于前期準(zhǔn)備和實(shí)際測(cè)量?jī)煞矫妗Ｇ捌阽R頭調(diào)整不佳、航線設(shè)計(jì)和航行速度制定不符合要求都會(huì)影響無(wú)人機(jī)影像出現(xiàn)畸變。而在實(shí)際航攝中，地形變化、像控點(diǎn)選擇、空中三角測(cè)量精度也會(huì)影響測(cè)繪的實(shí)際精度。這些精度控制依然需要測(cè)繪人員進(jìn)行完善，保證工程測(cè)量的質(zhì)量。

4 結(jié)論

測(cè)繪新技術(shù)是測(cè)繪工程測(cè)量在當(dāng)前信息化、智能化、自動(dòng)化不斷發(fā)展環(huán)境中的必然產(chǎn)物，也是建設(shè)工程項(xiàng)目進(jìn)步發(fā)展需求。通過(guò)對(duì)工程測(cè)量的了解，分析了當(dāng)前測(cè)繪工程測(cè)量中的測(cè)繪新技術(shù)，深入探究CORS技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用狀況，測(cè)繪新技術(shù)能夠有效提高測(cè)繪工程測(cè)量工作的質(zhì)量和效率，促進(jìn)建設(shè)工程項(xiàng)目發(fā)展。