雷振韜

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引言

對于土木工程而言，包括施工選址—施工圖紙的繪制—施工過程管理—竣工驗收—后期維護(hù)在內(nèi)的每一個環(huán)節(jié)都要有測繪技術(shù)的介入。因此，某種意義上來說，測繪技術(shù)的應(yīng)用水平可以說決定了整個土木工程的施工質(zhì)量。現(xiàn)階段，我國關(guān)于測繪技術(shù)的應(yīng)用多傾向于3S，3S技術(shù)是未來一項主要測繪技術(shù)，它指的是地理信息技術(shù)（GIS）、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）和遙感技術(shù)（RS）。此技術(shù)在土木工程中發(fā)揮了非常重要的作用。怎樣更全面地發(fā)揮出測繪技術(shù)的作用，從而進(jìn)一步提升土木工程質(zhì)量，往往是當(dāng)前該行業(yè)建設(shè)和發(fā)展過程中亟待面臨的首要問題。

1 測繪工程技術(shù)的概述及其重要性

對于測繪工程而言，其技術(shù)的實踐具備一定的多樣性，其中同時包含了工程區(qū)域內(nèi)的水文地質(zhì)、氣候、地形地貌等各種因素，另外還有各路空間長度信息和高度信息等。分析這樣的應(yīng)用現(xiàn)狀，切忌將測繪工程技術(shù)定義為簡單的設(shè)計段的測量工作，其中又包含了施工段以及竣工段在內(nèi)的一系列測量工作，所以，測繪工程應(yīng)用于土木工程滲透了施工設(shè)計的全過程。測繪工程技術(shù)實際土木工程建設(shè)設(shè)計發(fā)揮的主要作用獲取工程區(qū)域周邊的各種情況。但其技術(shù)在施工段的應(yīng)用則是按照具體的設(shè)計要求及精度要求予以定線放樣。并且后期在竣工使用后，測量工程技術(shù)的作用便成了變形測量和監(jiān)測等，此環(huán)節(jié)能有效提升工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、安全性。

測繪技術(shù)在土木工程中扮演著非常重要的作用，具體可以從以下幾方面體現(xiàn)出來：首先，土木工程工程量比較大，工期也長，因此工作中涉及的因素非常多，所以施工過程往往會受到多種因素的干擾，基于這種情況下，在土木工程施工中介入測繪技術(shù)的應(yīng)用往往可以保證科學(xué)施工，以確保工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不會受到影響。其次，由于施工區(qū)域較大的緣故，迫于我國整體經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，土木工程建設(shè)也開始以縱向延伸的方向發(fā)展，高度逐漸升高，對此就應(yīng)該特別注重工程建設(shè)中施工誤差的控制，不然很容易導(dǎo)致不必要的安全事故，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致停工而增加施工成本，因此，為了保證工程能夠在合同規(guī)定的期限內(nèi)按時交付，應(yīng)用測繪工程技術(shù)就非常有必要?；诖耍谕聊竟こ淘O(shè)計施工當(dāng)中，測繪技術(shù)的應(yīng)用極具現(xiàn)實性影響意義，除了能優(yōu)化設(shè)計方案以外，又可以進(jìn)一步地為保證施工順利進(jìn)行提供數(shù)據(jù)支撐，整體性提高工程的穩(wěn)定性、安全性[1]。

2 傳統(tǒng)測繪與信息化測繪對比差異性分析

傳統(tǒng)測繪利用模擬方法測定和推算測繪物的幾何位置，幾何分布及有關(guān)信息，編制全球或局部地區(qū)的各種地圖，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)以及地學(xué)研究服務(wù)。傳統(tǒng)測繪具有下列特點。

以往傳統(tǒng)測繪技術(shù)基本都采用的是模擬方法來測算建筑物的幾何位置、分布情況及信息參數(shù)，如此完成全球范圍內(nèi)各個地區(qū)的地圖繪制，以更好地服務(wù)于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)、地學(xué)研究等工作。因此，傳統(tǒng)測繪技術(shù)的不足可以具體總結(jié)如下：①地面操作；②手工操作；③勞動強度高；④維持時間長；⑤測量精度低；⑥測繪范圍有限；⑦靜態(tài)測量；⑧應(yīng)用范圍及服務(wù)對象較窄。

自21世紀(jì)以后，信息化測繪便充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將數(shù)字化測繪體系發(fā)展延伸到了一個新的歷史時期，且其產(chǎn)品主要以地理位置信息服務(wù)為核心，全面利用計算技術(shù)、現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、空間信息技術(shù)及數(shù)字化測繪產(chǎn)品，憑借圖文聲像、視頻文字、圖表數(shù)據(jù)等形式供給相應(yīng)的信息服務(wù)，繼而給用戶帶來更真實的體驗式服務(wù)?，F(xiàn)代化測繪技術(shù)系統(tǒng)裝備主要以數(shù)字化技術(shù)裝備為主，并且它把GIS技術(shù)、GNSS技術(shù)、RS技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或通信技術(shù)和數(shù)字測繪產(chǎn)品有機結(jié)合起來，包含數(shù)據(jù)獲取、處理、管理分析及供給產(chǎn)品服務(wù)在內(nèi)的各個環(huán)節(jié)均陸續(xù)完成了自動化、實時化以及智能化建設(shè)，切實做到了海、陸、空一體化，成功地完成了關(guān)于什么時間、什么地方、什么目標(biāo)、發(fā)生什么變化等一系列問題的回答任務(wù)，后將此類時空信息以特定的服務(wù)形式時刻供給與之相對應(yīng)的個人。具體來說，總結(jié)信息化測繪技術(shù)的特點概括如下：①實時、動態(tài)化獲取數(shù)據(jù)；②智能化、自動化處理數(shù)據(jù)；③網(wǎng)絡(luò)化完成數(shù)據(jù)交換服務(wù)；④社會化完成信息應(yīng)用；⑤服務(wù)化實現(xiàn)功能取向；⑥法制化角度完成信息共享[2]。

3 現(xiàn)代測繪新技術(shù)

基于現(xiàn)代化高科技技術(shù)手段的應(yīng)用和帶動作用影響，現(xiàn)代化測繪技術(shù)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了朝數(shù)字化與智能化方向進(jìn)展。

利用3S技術(shù)可以完成地球環(huán)境中各種立體化的測量工作，且能在很短的時間內(nèi)收集到各種地球環(huán)境數(shù)據(jù)。此技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于各種大型工程中，類似于三峽工程、西氣東送、青藏鐵路、南水北調(diào)等工程項目，此類工程均表現(xiàn)出施工范圍廣、面積大、工期長且土方量大等共同特點。毋庸置疑，3S技術(shù)的實踐應(yīng)用為很多大型施工項目提供了科學(xué)且可靠的數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析技術(shù)，全面提升了數(shù)據(jù)決策層相關(guān)參考信息的準(zhǔn)確性。

此外，全站儀屬于建筑工程中最常使用的一種測量工具，其集成電子維度儀與遙感測試技術(shù)。所以，全站儀同時具備電子遙控測量的功能，它可以做到高效率自動化運行，且可以在沒有人值守的前提下運用自動采集與計算測量數(shù)據(jù)，全方位提升測量效率和測量精度。現(xiàn)階段所使用的用作控制測量的GPS接收機經(jīng)高科技手段革新之后，周身質(zhì)量不足1kg，且所有的操作均以自動化為主。RTK GPS接收機則作為全面控制測量以及實時的數(shù)據(jù)采集器，可以時刻測出地面維度數(shù)據(jù)。不僅如此，它也能完成50km以內(nèi)的選址放樣工作。假如把全站儀與GPS技術(shù)二者結(jié)合起來，往往能創(chuàng)造出一臺功能極其先進(jìn)的“超站儀”，這臺超站儀可以突破以往測量工作中大部分限制條件，獨立完成測量、碎部測量及施工放樣等多項復(fù)雜工程。隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，目前我國各級測繪部門基本都配備了GPS技術(shù)，同時也經(jīng)過實踐證實了一個真理，即GPS技術(shù)的介入更進(jìn)一步地提高了測量工作的質(zhì)量和工作效率，提升了測量精度，因此，我們可以毫不猶豫地說，GPS技術(shù)的誕生和應(yīng)用再度掀起了一場測量行業(yè)的新革命[3]。

4 現(xiàn)代測繪技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用

4.1 繪制大比例地形圖

例如，道路工程實際施工過程中要涉及線路的選線問題，而一般來說，選線均是基于大比例尺帶狀地形圖的基礎(chǔ)上開展的，比如運用傳統(tǒng)的測量方式測量選線中的地形圖時，由于工作量比較大且需要花費的時間也比較長，此會波及實際施工進(jìn)度及施工效率。然而，GPS動態(tài)測繪技術(shù)在土木工程中的應(yīng)用方法，是直接性采集碎部點的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)采集到的信息使用繪圖軟件直接繪制行成地形圖。此過程關(guān)聯(lián)的工作人員僅需要采集碎部點的坐標(biāo)即可，同時還要錄入與之相關(guān)的屬性信息，應(yīng)用此測繪方式相較而言效率比較高，且測繪難度也比較低，這樣能充分保證地形圖的繪制質(zhì)量。對于許多大型的土木工程而言，類似于隧道、大橋、互通式立交等項目工程，基本都應(yīng)用的是靜態(tài)測量的方法，但普通的公路工程則需要應(yīng)用動態(tài)測量方式，應(yīng)用此測量方式能夠使之與相關(guān)的工作人員及時獲取到工程涉及的各種類型的信息，繼而保證測繪精度不受影響，有效降低工程誤差。

4.2 線路勘測

事實上，土木工程中覆蓋的線路勘測工作內(nèi)容很多，而在勘測線路階段，要求與之相關(guān)的工作人員必須要根據(jù)相應(yīng)的勘測規(guī)范嚴(yán)格施工，避免施工中占用農(nóng)田或房屋，借此保證工程線路設(shè)計能夠滿足工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求。例如，應(yīng)用GPS RTK技術(shù)就能獲取到良好的測量效果，或者也可以當(dāng)車載GPS接收站成流動站，根據(jù)原來的道路中心依照特定間距完成數(shù)據(jù)的采集和獲取，同時還必須要選取已經(jīng)設(shè)置好的點當(dāng)作參考站，假如采集數(shù)據(jù)時遇到重要的建筑物，則必須要明確進(jìn)行定位，后再把經(jīng)測量獲取到的數(shù)據(jù)錄入計算機系統(tǒng)中去，緊接著再運用相關(guān)軟件來完成計算機的選線工作。如果對應(yīng)的設(shè)計工作人員往地圖上定線之后，必須要在道路中線于地面上標(biāo)注出來，以最終獲取到對應(yīng)的點的坐標(biāo)[4]。

4.3 道路的中線測設(shè)

設(shè)計工作人員完成地圖上的定線之后，要劃定線路于地面上的標(biāo)準(zhǔn)。如果這時應(yīng)用GPS RTK技術(shù)進(jìn)行測量，只需往GPS接收機中輸入中線主點坐標(biāo)即可，而又因為針對不同的點位均是獨立完成測量工作的，因此實際測繪工作中也不會積累生成誤差，此時便能有效提升測繪精度。確定完線路中線之后，要采用中線樁點坐標(biāo)使用對應(yīng)的繪圖軟件，實時獲取到線路縱橫斷面的實況信息。測繪地形圖的途中可以獲取到所有的數(shù)據(jù)，因此無須再進(jìn)行施工現(xiàn)場的測量，這樣就能有效減少工作量，并且又保證測繪精度和效率不受影響。

4.4 施工測量

在土木工程建設(shè)當(dāng)中，GPS技術(shù)應(yīng)用的范圍非常廣，同時鑒于其自身具備的良好軟硬件系統(tǒng)又可以通過此二者合理的配合來科學(xué)控制土木工程的施工質(zhì)量。在施工過程中涉及的所有點、線、面等放樣的靈活性和施工效率都比較高，此導(dǎo)致測繪精度也較高，甚至能夠精確到厘米。伴隨測繪技術(shù)不斷延伸發(fā)展，未來的測繪新技術(shù)同樣具備更廣闊的發(fā)展及應(yīng)用前景。

4.5 在復(fù)雜建筑工程中的信息化測繪應(yīng)用

基于CAD平臺定位一些復(fù)雜的建筑軸線、框架柱以及主要特征點的坐標(biāo)方式，且在實測時明確測量基準(zhǔn)點，采用較為先進(jìn)的全站儀和紅外測距儀完成放線測量。對比以往比較傳統(tǒng)的放線、經(jīng)緯儀測量來說，采用此方法實踐過程更加便捷、迅速和高效，同時其測量精度也比較高（通常情況下全站儀都屬于全電子化測量設(shè)備，并且能夠直接輸入點位坐標(biāo)，或者也可以利用反射棱鏡完成點位坐標(biāo)的測量，對于大部分單個棱鏡而言，其測量距離基本都可以達(dá)到1.5km，而產(chǎn)生的數(shù)字誤差僅1mm，屆時角度測量精度兩級，且能夠達(dá)到信息化測量的具體要求。）因此，這種測量方法多用于一些高層或者多層建筑中，包括片筏式或者箱型基礎(chǔ)以及大型的設(shè)備基礎(chǔ)等的施工中[5]。

5 結(jié)束語

公路施工需要高精度的測量技術(shù)支持，否則稍有測量誤差就會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度?，F(xiàn)代測量技術(shù)的發(fā)展和普及，能夠有效彌補傳統(tǒng)測量工作中存在的不足和空白，這對于測量高精度要求的工程領(lǐng)域來說，具有十分重要的現(xiàn)實意義。希望有更多的學(xué)者投入相關(guān)的研究工作中，不斷提高工程測量技術(shù)效率。