工程測(cè)量中三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用探析

蔡聰聰

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)以及工程測(cè)量技術(shù)都得到較快發(fā)展。工程測(cè)量的水平直接關(guān)系著我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)，隨著工程建設(shè)不斷增多，對(duì)工程測(cè)量的要求越來(lái)越高。三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將大大提高了工程測(cè)量的水平，為工程建設(shè)提供精確的數(shù)據(jù)和精準(zhǔn)的地圖，保證工程建設(shè)合理選址，促進(jìn)工程建設(shè)的有序進(jìn)行。本文分析三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用特點(diǎn)，介紹了幾種三維測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的重要作用，以供參考。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；三維測(cè)繪技術(shù)；應(yīng)用

工程測(cè)量在我國(guó)各種各樣工程建設(shè)中都需要運(yùn)用到，所以測(cè)量技術(shù)對(duì)于增加工程測(cè)量的準(zhǔn)確性有著不可避免的重要意義。通過(guò)三維測(cè)繪技術(shù)這一先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，對(duì)于工程項(xiàng)目從設(shè)計(jì)規(guī)劃、具體施工到最后的完工運(yùn)行實(shí)施有效的工程測(cè)量，極大促進(jìn)了我國(guó)工程建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)建設(shè)以及人民生活質(zhì)量等方面的提升都發(fā)揮了巨大作用。

1 概述

工程測(cè)量指的是工程建設(shè)在設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工以及經(jīng)營(yíng)管理等階段進(jìn)行的測(cè)量工作。在工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃階段，要求提供完整可靠的地形材料；在工程的施工階段，要按照規(guī)定的精度進(jìn)行定線放樣工作；在經(jīng)營(yíng)管理階段，要進(jìn)行建筑物的變形觀測(cè)，對(duì)建筑物的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)的判斷，在保證工程質(zhì)量和安全使用的同時(shí)，對(duì)設(shè)計(jì)理論和施工方法的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。工程測(cè)量的工作內(nèi)容比較廣泛，主要包括城市測(cè)量、鐵路和道路測(cè)量、輸電線路和工業(yè)建設(shè)設(shè)計(jì)測(cè)量等。

三維測(cè)繪技術(shù)就是通過(guò)測(cè)量目標(biāo)的空間三維坐標(biāo)，確定三維目標(biāo)的空間位置、幾何形狀和空間姿態(tài)，對(duì)目標(biāo)進(jìn)行三維重建并盡可能真實(shí)地在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)目標(biāo)的技術(shù)。從目前的情況來(lái)看，我國(guó)的三維測(cè)繪大多屬于2+1維理論建立起的三維測(cè)繪體系，即利用二維確定目標(biāo)的平面位置，一維確定目標(biāo)的高度。

2 三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用價(jià)值

在我國(guó)當(dāng)前工程測(cè)量中包括了數(shù)字化測(cè)圖、工程完工的測(cè)量、城市測(cè)量等多種多樣的測(cè)量技術(shù)，我們通過(guò)長(zhǎng)期的測(cè)量技術(shù)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，三維測(cè)繪技術(shù)在現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)和工程測(cè)量中都有著重要的作用意義。

首先，順應(yīng)了現(xiàn)代化工程測(cè)量的需求。傳統(tǒng)上的測(cè)繪技術(shù)都是采用的2+1維成圖方式展示，雖然這種從上往下俯瞰的地圖模式在一定程度上也能實(shí)現(xiàn)人們觀察工程測(cè)量的實(shí)際情況，

但是由于人對(duì)事物了解更擅長(zhǎng)于運(yùn)用三維視角和三維思維，這就使得工程測(cè)量需要更加全方面的測(cè)量數(shù)據(jù)，測(cè)量者迫切需要一種全面且技術(shù)的測(cè)繪技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的，三維測(cè)繪技術(shù)油然而生；其次，合理城市化規(guī)模建設(shè)的需求。我國(guó)當(dāng)前許多城市為了適應(yīng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展全面進(jìn)行著城鎮(zhèn)的建設(shè)和改造，在這些工程項(xiàng)目的建設(shè)和改造中，三維測(cè)繪技術(shù)的有效實(shí)施能夠給城市規(guī)劃和建設(shè)改造提供高效率技術(shù)支持，在工程測(cè)量時(shí)對(duì)原始設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行三維設(shè)計(jì)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)成圖的表現(xiàn)能力，加速城市規(guī)劃的進(jìn)程；再次，現(xiàn)代化工程施工的需求。隨著我國(guó)建筑工程規(guī)劃設(shè)計(jì)越來(lái)越靠近一體化發(fā)展，對(duì)于工程的施工要求也越來(lái)越高。不同于傳統(tǒng)位于地面的建筑，現(xiàn)代化的建筑往往結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜和立體，比如中央電視臺(tái)、鳥(niǎo)巢等現(xiàn)代化建筑的建設(shè)和完工，都需要大量三維測(cè)繪技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到更加準(zhǔn)確精密的工程設(shè)計(jì)。

3 工程測(cè)量中三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用范圍

3.1 城市規(guī)劃方面

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城市化水平不斷提高，對(duì)城市發(fā)展有了全新的定位和規(guī)劃。

尤其是舊城改造規(guī)劃方面，工程測(cè)量的地位和作用越來(lái)越突出，關(guān)系著城市的現(xiàn)代化建設(shè)。

因而，為城市規(guī)劃和工程規(guī)劃服務(wù)的工程測(cè)量，應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)三維測(cè)繪，為城市發(fā)展建設(shè)提供可靠依據(jù)。

3.2 工程設(shè)計(jì)方面

三維設(shè)計(jì)是新一代數(shù)字化、虛擬化、智能化設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)，與傳統(tǒng)的二維設(shè)計(jì)相比，三維設(shè)計(jì)使目標(biāo)更加立體化、更形象化。在現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中，三維CAD軟件已逐漸普及，其可以在現(xiàn)狀圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，并進(jìn)行三維測(cè)繪的跟進(jìn)。

3.3 工程施工方面

在工程施工方面，對(duì)工程的施工技術(shù)要求越來(lái)越高，工程量和工程的復(fù)雜性隨之增高。傳統(tǒng)的施工方法已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代工程的需要，現(xiàn)代工程，如鳥(niǎo)巢、水立方等大型建筑物的施工，通常采取立體式吊裝式施工，傳統(tǒng)的逐層施工已經(jīng)無(wú)法滿足。因此，工程施工方面也需要實(shí)現(xiàn)三維測(cè)量，為施工的各個(gè)環(huán)節(jié)提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

4 三維測(cè)繪技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 電子經(jīng)緯儀

通過(guò)電子經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)繪是眾多企業(yè)所選擇的方式，電子經(jīng)緯儀的研制成功要追溯到20世紀(jì)80年代，它的特點(diǎn)是具有極強(qiáng)的記錄性，其首創(chuàng)性的自動(dòng)顯示輸入數(shù)據(jù)的功能，被

廣大企業(yè)所認(rèn)可接受。 其工作流程是將操作員錄入的信息進(jìn)行保存記錄，可以針對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傳輸。 電子經(jīng)緯儀是工程測(cè)量測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域的重大突破，向測(cè)繪技術(shù)的自動(dòng)化方向發(fā)展前進(jìn)了重要一步。與此對(duì)比，光學(xué)經(jīng)緯儀是通過(guò)光電技術(shù)對(duì)數(shù)字進(jìn)行顯示，轉(zhuǎn)而輸出其所得結(jié)果。

4.2 衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)

通過(guò)衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)繪，與傳統(tǒng)的衛(wèi)星定位方法的區(qū)別在于，衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正的“三維測(cè)量”，其通過(guò)地心所繪的直角坐標(biāo)而衍生出三維立體坐標(biāo)，結(jié)合雙

頻定位導(dǎo)航方法，大幅提高了測(cè)量精準(zhǔn)度，將誤差控制在毫米范圍。但在實(shí)際操作過(guò)程中，由于大地水準(zhǔn)面的存在，操作人員往往錯(cuò)誤的將此雙頻定位導(dǎo)航所出結(jié)果與傳統(tǒng)三維測(cè)繪結(jié)果進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)誤差較大，進(jìn)而盲目質(zhì)疑結(jié)果的科學(xué)性，這一細(xì)節(jié)需要引起我們的注意。

4.3 全站儀

說(shuō)到最為傳統(tǒng)的三維測(cè)量工具，就不得不提全站儀，作為最標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)繪儀器，其具有以下鮮明特點(diǎn)：①它可以將計(jì)算所得數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)行排列顯示；②它可以提供多種數(shù)據(jù)記錄與儲(chǔ)存的方法；③它可以針對(duì)垂直角和水平角進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償；④具備儀器常數(shù)和氣象改正的功能；⑤安裝了激光對(duì)點(diǎn)裝置；⑥極大的豐富了系統(tǒng)的導(dǎo)線測(cè)量、后側(cè)交會(huì)等應(yīng)用程序；⑦消除了合作目標(biāo)的測(cè)距。

4.4 近景攝影測(cè)量

近景攝影測(cè)量是一個(gè)依靠眾多攝影和攝像器械的測(cè)量方法，運(yùn)用的測(cè)量?jī)x器主要是半量測(cè)攝影儀器、 量測(cè)攝影儀器等，運(yùn)用的攝像器材為 CCD 影儀等，其具備的特點(diǎn)主要包括：獲取大量測(cè)繪信息的瞬時(shí)性、在各種惡劣環(huán)境下保證測(cè)量質(zhì)量的高適應(yīng)性、可以在顛簸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下繼續(xù)測(cè)量的穩(wěn)定性。

5 三維測(cè)繪技術(shù)的精度分析

精度分析是三維測(cè)繪技術(shù)中的重要一個(gè)環(huán)節(jié)，在明白整個(gè)三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀以及運(yùn)轉(zhuǎn)原理之后，我們需要對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行精度分析，提出相應(yīng)解決對(duì)策。整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)量誤差方面，激光測(cè)距的作用較為明顯，要對(duì)掃描儀脈沖時(shí)嚴(yán)加控制，避免引起系統(tǒng)與測(cè)繪技術(shù)的不兼容所導(dǎo)致的故障。并且利用該項(xiàng)儀器確定具體測(cè)距誤差的大小，如果誤差是出現(xiàn)在掃描角上，就應(yīng)該利用該儀器與實(shí)地的水平與垂直的掃描夾角，通過(guò)輕微的轉(zhuǎn)動(dòng)改變角度來(lái)減少振動(dòng)頻率，確定誤差具體范圍，做出實(shí)際測(cè)量中的精度分析。

總而言之，越來(lái)越復(fù)雜以及立體的工程建設(shè)使得在工程測(cè)量中的技術(shù)要求也愈發(fā)高漲，三維測(cè)繪技術(shù)在這樣的需求聲中應(yīng)運(yùn)而生，更加現(xiàn)代化、更加科技化以及更加數(shù)字化是未來(lái)三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展方向，我們?cè)诂F(xiàn)代化工程測(cè)量中應(yīng)還結(jié)合工程建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)際情況和需求，不斷實(shí)現(xiàn)三維測(cè)繪技術(shù)的壯大發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]賈正平.工程測(cè)量中三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2014，（2）：18-18.

[2]呂承軍.試論工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（5）：2001.

[3]古明利.工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展探析[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014，（31）：1179-1179.

[4]薛志學(xué).工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展解析[J].科技風(fēng)，2015，（15）：145.

[5]顧海.探析工程測(cè)量中三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2017，（32）：77—77.