三維測(cè)繪技術(shù)與工程測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

王利軍

吉林省琿春市富強(qiáng)煤礦 吉林琿春 133300

1 工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)簡(jiǎn)析

1.1 工程測(cè)量

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)管理等階段所進(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)建筑股的穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)判斷，在保證工程質(zhì)量和安全使用的同時(shí)，也能夠?qū)υO(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、輸電線路和輸油管道測(cè)量、工業(yè)建設(shè)設(shè)計(jì)測(cè)量等。

1.2 三維測(cè)繪技術(shù)

三維測(cè)繪技術(shù)就是通過測(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的真實(shí)在計(jì)算機(jī)上再現(xiàn)目標(biāo)的技術(shù)。從目前的情況來看，我國(guó)的三維測(cè)繪大多數(shù)都屬于2+1維理論建立起的三維測(cè)繪體系：具體是利用兩維確定目標(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)的應(yīng)用

三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用范圍很廣，除了煤礦測(cè)繪之外，在文物保護(hù)、施工監(jiān)控等方面也得到了應(yīng)用。三維激光掃描技術(shù)與一般測(cè)繪技術(shù)的不同之處，主要體現(xiàn)在“三維”上，該技術(shù)可以對(duì)空間物體進(jìn)行全面的立體式掃描，對(duì)物體點(diǎn)、線、面等相關(guān)三維信息進(jìn)行快速獲取，并建立起三維數(shù)據(jù)庫，最終獲取立體化、精度高的測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果，屬于測(cè)繪技術(shù)中的一項(xiàng)重大突破，在信息領(lǐng)域中獲得了重大進(jìn)步。

（1）全站儀與近景攝影測(cè)量。首先，全站儀是較為系統(tǒng)且標(biāo)準(zhǔn)的三維測(cè)量?jī)x器，對(duì)測(cè)量目標(biāo)的各個(gè)角度與實(shí)際距離可以進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。主要具有以下特點(diǎn)：第一、能夠以更為清晰的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)顯示；第二、在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與記錄方面方法較多，不再簡(jiǎn)單、單一；第三、對(duì)水平角與垂直角進(jìn)行自動(dòng)彌補(bǔ)，完善不足之處；第四、添加較多應(yīng)用程序，使測(cè)量工作不再片面化，促進(jìn)豐富化形成。但在實(shí)際工程測(cè)量應(yīng)用中，全站儀在2+1三維測(cè)繪模式中會(huì)受到大地水準(zhǔn)面精確度的影響，這樣就造成了相對(duì)測(cè)量誤差的產(chǎn)生。因此，在實(shí)際應(yīng)用全站儀時(shí)應(yīng)該結(jié)合測(cè)量目標(biāo)實(shí)際情況完善其弊端性，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)性。其次，近景攝影測(cè)量是現(xiàn)階段我國(guó)部分工程施工測(cè)量中較為常用的三維測(cè)繪方式。近景攝影測(cè)量主要包括格網(wǎng)測(cè)量攝影機(jī)、測(cè)量定位攝影機(jī)、高端數(shù)碼測(cè)量相機(jī)與相關(guān)電視攝影機(jī)等。其特點(diǎn)主要為：第一、能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得大量的測(cè)量數(shù)據(jù)與信息；第二、對(duì)測(cè)量環(huán)境無其他特殊要求，適合各種惡劣的測(cè)量環(huán)境；第三、支持動(dòng)態(tài)測(cè)量，在目標(biāo)測(cè)量時(shí)可以進(jìn)行跟蹤移動(dòng)，增進(jìn)了運(yùn)動(dòng)測(cè)量效果。在實(shí)際的工程測(cè)量作業(yè)中，近景攝影測(cè)量可以對(duì)具體測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行近化全景測(cè)量，極大增加了測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與全面性。

（2）三維激光掃描儀。三維激光掃描儀是通過激光輻射構(gòu)成目標(biāo)三維坐標(biāo)，并對(duì)其相關(guān)數(shù)值進(jìn)行定位，其原理是根據(jù)激光測(cè)距，這種技術(shù)可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成三維坐標(biāo)定位與測(cè)量。其特點(diǎn)主要體現(xiàn)如下：第一、在進(jìn)行激光掃描時(shí)速度較快，這對(duì)提高測(cè)量效率起到較強(qiáng)的推動(dòng)效果；第二、三維激光掃描儀體積較小，在工程測(cè)量時(shí)便于攜帶，其操作也較為簡(jiǎn)單，不具備較深的復(fù)雜性；第三、能夠?qū)w積與長(zhǎng)度較大的測(cè)量目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量距離相對(duì)較長(zhǎng)且精度極高；第四、在掃描控制方面可以進(jìn)行模式多樣選擇，不再局限一格；第五、激光掃描儀的激光射線具有較高的科技性，不受大地水準(zhǔn)面的精確度制約，使測(cè)量結(jié)果的精度大幅度提升。因此，三維激光掃描儀是現(xiàn)今乃至未來我國(guó)工程測(cè)量應(yīng)用與發(fā)展的主要三維測(cè)繪技術(shù)之一。

（3）河道地形內(nèi)業(yè)處理。采用 Infinity 軟件處理外業(yè)掃描的數(shù)據(jù)，可直觀看到兩個(gè)設(shè)站點(diǎn)，橋梁和河堤也直觀體現(xiàn)。通過Infinity 軟件的點(diǎn)云去噪功能把干擾物“橋梁”刪除，對(duì)河道地形生成等高線并將等高線單獨(dú)顯示，可以導(dǎo)出 CAD 格式.DWG 和.DXF，用于第三方軟件進(jìn)行地形圖編輯。儀器在設(shè)站后利用本身的掃描功能，省去人工拼接點(diǎn)云的步驟，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)搬站隨時(shí)掃描，且 1km 的掃描距離可實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量河道模型；內(nèi)業(yè)自動(dòng)生成等高線，Infinity 軟件可一步到位生成等高線，減少內(nèi)業(yè)繁瑣步驟，提高效率。

3 工程測(cè)量與三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

為了更好的適應(yīng)工程測(cè)量工作的需要，當(dāng)前測(cè)繪技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)地圖生產(chǎn)為主向地理信息服務(wù)為主的轉(zhuǎn)變，也就是向信息化發(fā)展的方向努力。信息化測(cè)繪是在十字花測(cè)繪的基礎(chǔ)上，在完全網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行的環(huán)境下，實(shí)時(shí)有效的向信息化社會(huì)提供地理信息綜合服務(wù)的測(cè)繪方式和功能形態(tài)。信息化測(cè)繪是我國(guó)測(cè)繪實(shí)現(xiàn)了由傳統(tǒng)測(cè)繪向數(shù)字化測(cè)繪轉(zhuǎn)化和跨越之后進(jìn)入的又一個(gè)新的發(fā)展階段，它代表了我國(guó)測(cè)繪在進(jìn)入新世紀(jì)后現(xiàn)代化建設(shè)總的戰(zhàn)略方向。地理信息系統(tǒng)是由電子計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所支撐的，對(duì)地理環(huán)境信息進(jìn)行采集、存儲(chǔ)、檢索、分析和現(xiàn)實(shí)的綜合性技術(shù)。地理信息系統(tǒng)在工程測(cè)量以及其他領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，并隨著通訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。地理信息系統(tǒng)在信息存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)庫建立、檢索查詢、自動(dòng)制圖的基礎(chǔ)上，逐步進(jìn)入到開發(fā)分析，決策支持模型以及增加智能化功能的發(fā)展階段，在工程測(cè)量中的應(yīng)用更加廣泛。

綜上所述，建筑工程項(xiàng)目施工中工程測(cè)量的核心實(shí)質(zhì)是穩(wěn)固、精準(zhǔn)、存儲(chǔ)。而工程測(cè)量技術(shù)與三維測(cè)繪技術(shù)能夠有效解決相關(guān)問題。在工程測(cè)量實(shí)際作業(yè)中合理應(yīng)用三維測(cè)繪技術(shù)與工程測(cè)量技術(shù)，通過對(duì)建筑工程項(xiàng)目施工中工程測(cè)量作業(yè)的自動(dòng)化、智能化，可以有效預(yù)防與避免人工測(cè)量造成的誤差積累，進(jìn)而為保證工程施工的順利開展打下重要的保障基礎(chǔ)。