工程测量与三维测绘技术研究

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摘要：随着国民经济的不断发展以及城市化进程的加快，对工程测量的效率质量与测绘技术水平提出了更高的要求。传统的工程测绘技术已无法切实满足工程测量的要求，制约了工程的建设和发展。因此，文章重点探讨了三维测绘技术在工程测量中的应用，旨在为推动工程测量领域的现代化发展，以及加强各项新型测绘技术的推广普及力度助力。

关键词：工程测量；三维测绘技术；发展现状

1三维测绘技术在工程测量领域中的应用

1.1满足三维视图需求。在工程测量领域早期发展阶段中，受到技术限制，多数工程项目普遍采取2+1维地图形式，仅能以高空向地面俯瞰的视角显示工程现场地面情况与测量目标信息，难以直观地呈现工程地势地貌与建筑体的立体构造情况。为解决这一问题，部分企业选择重复开展工程测量作业，从多个角度切入，做到对建筑结构、工程各部件构造的立体化观察，但测量工作量较大。简而言之，2+1维地图形式较为落后，无法准确表达全部测量信息，且部分测量数据的真实性有待考究。应用三维测绘技术，有效克服了以上技术难点，可以从三维角度切入，直观、立体、全面地展示工程现场情况、建筑物构造形式与工程各部位情况，在工程测量领域中得到广泛应用和普及，可开展河道测绘、基础地形测绘、隧道地下工程结构测绘、体积计算等工作。同时，在应用三维测绘技术时，还可以辅助人工对工程现场情况与建筑内部结构进行精准测量，构建三维现场虚拟模型，从而降低人为因素对工程测绘质量、测量数据准确性造成的影响系数。1.2工程设计施工。随着施工技术体系的不断完善，各类建筑工程的结构普遍呈现出复杂化发展趋势，不但对施工技术水平有着较高要求，高空作业量与吊装作业量有所增大，而且对工程测量质量提出了更高的要求。在这一工程背景下，应用三维测绘技术可以直观地呈现建筑立体结构与现场情况，或是构建三维建筑模型、打造设计平台，为工程施工方案的设计提供信息支持。此外，在工程施工阶段中，运用新型测绘技术可以加强施工质量与技术管理水平、效率。例如，在国家体育场（鸟巢）、中央电视台等工程建设施工过程中，由于建筑结构较为复杂、造型独特，因此需要开展大量的高空与吊装作业。应用三维测绘技术，可以快速、精细地获取各项工程测量数据，为具体施工活动的开展提供明确的参照。1.3城市规划。近年来，我国城市化发展进程加快，部分老旧城区的城市规划不合理、与城市发展情况和需求不符，或是选择规划全新的城市中心区域。因此，各级地方政府往往会制订旧城区改造规划方案与新建规划方案。在规划方案制订环节和规划图纸绘制的过程中，对各项三维测绘技术的应用，可以快速、准确地获取规划城区范围内的各项测量信息，如地势地貌结构、河流水域走向、障碍物与建筑物分布位置等，为城市规划方案的编制提供相关测量信息。同时，工作人员还可以选择直接在旧有设计规划图纸上开展三维绘制作业，在短时间内即可完成图纸绘制工作，且图纸具有极为优异的表现能力。

2三维测绘技术发展现状

2.1电子经纬仪。电子经纬仪是一种应用较为广泛的测量设备，也是将计算、光、电、机进行一体化处理、且具有较高测量精度的光学仪器。与传统的光学经纬仪等设备相比，电子经纬仪充分融入了电子细分技术及滤波技术，读数系统得到明显改进，可以根据工作人员提前输入的控制指令，或是基于程序运行准则，对测量数据进行智能化与自动化读取。同时，电子经纬仪还具有自动修正等功能，在工程测量过程中，当仪器测量精度受到环境因素影响而出现指标差、横轴误差或是视准轴误差等问题时，电子经纬仪可以自动对所产生误差进行修正处理。在应用这项测绘技术时，工作人员仅需提前向电子经纬仪中输入所设置的距离角度等测定值，电子经纬仪即可自动开展各项工程测量作业、快速在屏幕上显示测量结果。随后，系统还将自动对所获取测量数据进行记录备份，多数测量步骤均可由设备自动完成，并将工程测量作业时间缩短在较短范围内。2.2三维激光扫描。三维激光扫描系统由配套软件、三维激光扫描仪等设备组成，具有测绘效率高、测量精度高、无接触性、主动化程度高等技术优势，做到了对单点测量方式的有效转变，采取高速激光扫描测量方式，可以在短时间内获取工程测量区内的各处点位三维空间坐标，随后，将已知三维空间点位信息导入配套数据库与软件中，即可构建测量对象的三维影像模型。扫描仪将基于激光测距原理，对测量对象的相关信息进行采集记录。随后，在所构建模型中复制各项数据点，直观地呈现测量对象的空间信息。与传统测绘技术相比，三维激光扫描仪可以同时对大量数据点进行采集、复制，还可以在无文档工作条件下，将测量对象的各类数据信息进行整合与编辑处理，将其转换为曲线数字模型。目前来看，三维激光扫描技术在城市建筑测量、大型结构测量、隧道工程测量、桥梁结构改建、地形测绘等领域中得到广泛应用。同时，随着技术体系的不断完善，逐渐呈现出移动化发展趋势，所配置三维激光扫描仪可根据工程测量需求，快速对设备朝向进行调整。2.3近景摄影测量。在对物距小于300m的测量对象开展摄影测量作业时，工作人员普遍选择运用近景摄影测量技术。例如，在工程施工中，在施工现场固定安装适当型号的量测摄影机，持续对施工现场中工程各部位的施工情况、造型结构进行监测，并将所拍摄测量对象的图像信息进行加工处理，准确显示对象的几何空间位置与形态尺寸，这一过程即为近景摄影测量。在工程测量领域中，这项测绘技术主要适用于对复杂环境下对象物体运动状态的测量，在测量过程中，无需将量测摄影机设备与测量对象进行直接接触，也不会对测量对象的运动状态造成干扰影响。与其他三维测绘技术相比，近景摄影测量技术具有配套软硬件完善、无需接触测量对象、可瞬时间获取对象物理几何信息、具备自控功能等优势[1]。2.4全景真三维影像技术。随着信息化时代的到来，全景真三维影像技术体系不断完善，已逐渐成为工程测绘领域中一项应用较为常见的测绘技术，做到了对遥感技术以及远近景摄影测量技术应用优势的高度融合。在技术应用过程中，可以快速获取测量目标的物理几何信息以及目标的运动轨迹。同时，还可以基于所拍摄的实景照片与测量数据，针对性地营造拟真虚拟环境，为用户提供虚拟观测体验，根据触觉反馈，了解工程测量区域的实际情况。同时，也可直接在软件上绘制三维全景图（见图1），用户向软件下达特定控制指令，即可从不同角度、方向与距离来观测测量区域现场情况。

3三维测绘技术的未来发展趋势

3.1构建三维地理信息系统。三维地理信息系统是一种具有软硬系统支持、可以实时对地球表层空间地理数据加以采集、运算分析与传输的空间信息系统，简称三维GIS系统，主要用于开展地形测量、工程变形量观测、测量各点位三维空间坐标等作业。同时，三维GIS系统不仅具有二维GIS系统的各项使用功能，如数据自动采集、运算分析等，还具有空间信息直观化程度高、空间信息可视化、多维空间信息分析性能优异、测量效率高等诸多优势[2]。从发展角度来看，三维地理信息系统的构建是信息化与数字化时代背景下，三维测绘技术体系主要发展趋势，可以将测量方式由静态测量发展至动态测量，对三维测绘技术的集成化发展起到积极影响，还能够有效集成数据库操作、地图视觉效果以及地理分析功能。3.2完善三维测绘技术体系。虽然三维测绘技术自问世以来便在工程测量领域得到广泛应用，但是作为一种全新的技术体系，在实际应用过程中，面临着技术标准规范模糊、缺乏理论基础等诸多问题，无法为各项具体工程测量作业的开展提供明确参照，工作人员也难以准确判断测量过程规范性、测量结果准确性，无法充分发挥三维测绘技术的应用效能。为此，相关部门机构应结合三维测绘技术的实际应用情况，积极借鉴国外成熟的技术体系与应用标准，并根据我国实际国情、各类工程测量需求，不断完善和补充三维测绘技术的规范标准，如明确各项技术的流程步骤、适用条件、操作要点、测量数据准确度评估依据等。同时，加强对各项三维测绘技术的研发力度，及早克服各项技术难点，进一步推动配套软硬件系统的国产化发展。3.32+1测量与三维测量共存。从理论角度来看，与2+1维测量方式相比，三维测绘技术具有极为显著的应用优势。但在工程测量作业实际开展过程中，部分企业综合考虑到测绘成本、人员专业素养要求、设备采购成本等因素，仍会时常采取各项传统测绘技术，三维测量系统无法彻底取代传统的2+1维测量系统[3]。因此，现阶段相关部门机构既要加强对各项三维测绘技术的应用程度与研发力度，同时在特定情况下，也需灵活运用2+1维测量系统，将工程测量成本控制在合理范围内。例如，可选择运用2+1维测量系统开展路面横断面水平线测量作业、承重墙测量作业等等。

4结束语

综上所述，在信息化时代背景下，各企业机构必须加强对三维测绘技术的应用力度，不断积累技术应用经验、完善技术理论体系、构建配套软硬件系统，为三维测绘技术的大规模推广普及提供基础条件。

参考文献：

[1]贺婧如.三维测绘技术的发展及应用概论[J].科学与信息化,2018(32):39.

[2]刘中伟.三维测绘技术与工程测量技术的应用与发展[J].工程技术研究,2019,4(14):117-118.

[3]马琳,魏志寰.浅谈测绘技术在工程测量中的应用[J].中国科技纵横,2010(17):24.

作者:刘兵兵 单位:新余市规划设计院