數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

殷敬峰

（廣東工商職業(yè)技術(shù)大學(xué)，廣東 肇慶526000）

1 引言

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的產(chǎn)物，具有測(cè)圖精準(zhǔn)度高、圖形信息多元化、自動(dòng)化程度高以及出圖迅速等特征。區(qū)別于傳統(tǒng)的建筑工程測(cè)量技術(shù)，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用可簡(jiǎn)化測(cè)量流程、縮短測(cè)量時(shí)間、提高測(cè)量效率、減少系統(tǒng)誤差。與此同時(shí)，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用還能提高建筑工程的整體質(zhì)量，降低施工成本，為企業(yè)帶來(lái)更高的經(jīng)濟(jì)收益。因此，建筑企業(yè)要認(rèn)識(shí)到數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用于建筑工程測(cè)量中的必要性，根據(jù)工程概況進(jìn)行科學(xué)、規(guī)范地使用。

2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)概述

隨著測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展和各種制造工藝水平的不斷提高，測(cè)量中使用的各種技術(shù)和新儀器越來(lái)越多，它們的誕生和應(yīng)用在提升測(cè)量速度與精度的同時(shí)，還能從根本上更新測(cè)量的觀念和理念。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)包括“3S”技術(shù)、慣性測(cè)量系統(tǒng)、全站儀、三維激光掃描技術(shù)以及無(wú)人機(jī)航空攝影技術(shù)等，具有高自動(dòng)化、高測(cè)繪精度、數(shù)字化成圖等特點(diǎn)。如今，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用可有效解決傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)存在的弊端，為相關(guān)工作的順利開展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，若是將其應(yīng)用在建筑工程測(cè)量中，在起到有效決策作用的同時(shí)，還有改變傳統(tǒng)測(cè)繪方式、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量、豐富渠道的效果。

3 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

3.1 自動(dòng)化程度高

由于數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上誕生的，所以被賦予了自動(dòng)化功能。制圖過(guò)程中，使用Auto CAD（Autodesk Computer Aided Design）和CASS（Cargo Account Settlement System）等計(jì)算機(jī)制圖軟件繪制地圖時(shí)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)識(shí)別、分析計(jì)算和正確選擇圖示符號(hào)，一方面能夠保證數(shù)據(jù)的精確度，另一方面可以增強(qiáng)地圖的規(guī)范性與科學(xué)性，從而為建筑工程施工提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

3.2 測(cè)量精確度高

與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)具有測(cè)量精度高的優(yōu)勢(shì)。建筑工程測(cè)量中，測(cè)量人員可以運(yùn)用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)對(duì)建筑區(qū)域的整體情況進(jìn)行測(cè)量；使用全站儀現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)采集地形特殊點(diǎn)的三維坐標(biāo)；通過(guò)三維掃描技術(shù)對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行快速、非接觸式的激光掃描，得到目標(biāo)的高精度三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，生成物體的三維虛擬模型。這些數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，可減少人工誤差，提高采集數(shù)據(jù)的精確度，從而使建筑工程質(zhì)量得到保障。

3.3 圖形屬性信息豐富

圖形是建筑工程測(cè)量的重要依據(jù)，它的繪制以測(cè)量數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行。以數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)為導(dǎo)向的圖形繪制能夠迅速找出并調(diào)用各種各樣的地物符號(hào)，在短時(shí)間內(nèi)完成地形圖的繪制。建筑工程施工中，測(cè)繪人員繪制地圖時(shí)，在數(shù)字化技術(shù)的作用下，可系統(tǒng)地掌握地物位置以及地物之間的連接情況等信息，不僅豐富了地圖內(nèi)容，還增強(qiáng)了地圖的規(guī)范性與科學(xué)性，使其成為建筑工程施工的風(fēng)向標(biāo)。

3.4 儲(chǔ)存信息方便

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用在很大程度上簡(jiǎn)化了數(shù)字化產(chǎn)品的存儲(chǔ)步驟和操作，數(shù)字化產(chǎn)品的存放和保管環(huán)節(jié)被省略，使數(shù)字化信息的準(zhǔn)確性得到了保證。另外，由于測(cè)量中的一些儀器都可以連接計(jì)算機(jī)，因此，大量的測(cè)量數(shù)據(jù)信息可以儲(chǔ)存在其中，需要查看或使用信息時(shí)，只要在計(jì)算機(jī)中搜索關(guān)鍵字即可，而且如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息有誤時(shí)，在計(jì)算機(jī)中可以直接進(jìn)行修改，為測(cè)繪人員提供了極大的便利條件。

4 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)采集

眾所周知，建筑工程施工具有危險(xiǎn)性、長(zhǎng)期性以及復(fù)雜性等特征，不論是前期的工程測(cè)量，還是后期的施工作業(yè)，都存在一定的難度。傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，雖然能夠完成數(shù)據(jù)采集工作，但過(guò)程較為漫長(zhǎng)，并且容易出現(xiàn)各種問(wèn)題，數(shù)據(jù)誤差較大，精確度低。而數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的運(yùn)用恰如其分地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的缺點(diǎn)，如“3S”技術(shù)、無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)等，可應(yīng)用到建筑工程的各項(xiàng)測(cè)量工作中，不但解決了測(cè)量難度大、測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題，還能保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用，包括以下幾點(diǎn)：首先，建筑主體結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集。以三維掃描技術(shù)為例，通過(guò)非接觸式激光掃描可確定墻面結(jié)構(gòu)的三維云點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后構(gòu)建三維目標(biāo)，生成三維虛擬模型，呈現(xiàn)墻面結(jié)構(gòu)的信息并采集，通過(guò)繪制地圖的方式呈現(xiàn)信息，為后續(xù)工程施工奠定基礎(chǔ)。其次，墻面結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集。采集墻面結(jié)構(gòu)有關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，依然可以使用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)中的三維掃描技術(shù)構(gòu)建三維目標(biāo)，通過(guò)三維虛擬模型的生成得出墻體承重?cái)?shù)據(jù)，然后對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。最后，建筑天花板的數(shù)據(jù)采集。運(yùn)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，可測(cè)量出吊板的高度，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上供測(cè)繪人員分析，對(duì)吊板信息進(jìn)行全面、深入地了解。

4.2 地面測(cè)繪

應(yīng)用傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行建筑工程地面測(cè)繪時(shí)，所得數(shù)據(jù)存在較大的誤差，難以確保建筑的安全性與穩(wěn)定性。如果將數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)在建筑工程地面測(cè)繪中，能夠減少數(shù)據(jù)誤差，提供準(zhǔn)確、可靠的數(shù)據(jù)信息。測(cè)繪人員開展地面測(cè)繪工作時(shí)，可以使用GIS技術(shù)（Geographic Information Systems）獲取地面信息，然后將獲取的信息直接傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上進(jìn)行精準(zhǔn)分析，為建筑工程施工提供數(shù)據(jù)參考。除了GIS技術(shù)外，使用無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)同樣能獲取精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，一方面無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)受空中管制和氣候的影響小，即使是惡劣環(huán)境，也能獲取影像，并且分辨率較高；另一方面，無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)精度高，測(cè)圖精度可達(dá)1∶1 000，低空飛行時(shí)，高度在50～1 000 m，屬于近景航空攝影測(cè)量，攝影測(cè)量精度較高，達(dá)到了亞米級(jí)，精度范圍通常在0.1～0.5 m，極大地滿足了建筑工程施工對(duì)精細(xì)測(cè)繪的要求。

4.3 定位測(cè)量

建筑工程測(cè)量中，定位測(cè)量能夠保證建筑施工的準(zhǔn)確性，推動(dòng)后續(xù)施工的順利進(jìn)行。因此，測(cè)繪人員運(yùn)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行定位測(cè)量時(shí)，可運(yùn)用GPS技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。研究發(fā)現(xiàn)，GPS技術(shù)具有全球覆蓋、全天候、三維定速定時(shí)高精度等優(yōu)勢(shì)，定位測(cè)量時(shí)，可實(shí)現(xiàn)全天（24 h）測(cè)量，持續(xù)性的測(cè)量出建筑工程的定位數(shù)據(jù)。不僅如此，GPS定位測(cè)量的準(zhǔn)確度極高，避免或減少了定位信息的偏差，為建筑施工提供可靠的定位數(shù)據(jù)。有了數(shù)據(jù)的支持，建筑工程施工得以順利實(shí)施，施工過(guò)程中能夠正確使用施工技術(shù)，避免了定位上的問(wèn)題。

4.4 變形監(jiān)測(cè)

在施工材料、人員素質(zhì)、氣候環(huán)境、施工技術(shù)等因素的影響下，建筑工程施工期間存在變形的可能，如墻體裂縫、地基下沉、高層建筑傾斜等，嚴(yán)重影響了建筑工程的安全性與穩(wěn)定性。為了避免或減少建筑施工期間出現(xiàn)的變形問(wèn)題，需要做好變形監(jiān)測(cè)工作。其中，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用可及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的變形問(wèn)題，給予施工人員正確指引。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用了解到，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的變形檢測(cè)就是將二維成像信息輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，對(duì)建筑工程的變形數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，獲得變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，及時(shí)告知施工人員，使其掌握變形信息，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析，然后做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。變形監(jiān)測(cè)在建筑施工中的應(yīng)用，在數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的作用下，能夠迅速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)建筑變形問(wèn)題，如裂縫、傾斜、地基沉降等，通過(guò)參數(shù)的調(diào)整防止變形的進(jìn)一步惡化，從而使建筑主體的安全性得到保障。

5 某臨街老舊建筑改造案例

本次項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)位于我國(guó)南方地區(qū)的某個(gè)城市，該地的氣候類型為亞熱帶季風(fēng)氣候，以高溫多雨氣候?yàn)橹?，空氣潮濕。改造?duì)象為建于1980年3月—1981年12月的臨街建筑群。受氣候影響，建筑外立面長(zhǎng)期受雨水侵蝕，再加上沒(méi)有定期維護(hù)和修正，導(dǎo)致許多建筑或商鋪老舊不堪，與城市現(xiàn)代化發(fā)展格格不入，并且存在安全隱患。

改造前，需要開展建筑工程測(cè)量工作，依據(jù)得到的測(cè)繪圖紙實(shí)施工程預(yù)算和改造。通常情況下，改造臨街建筑時(shí)，需要測(cè)量建筑輪廓、窗戶、空調(diào)外機(jī)、廣告牌等信息，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。此外，需要改造的建筑群較為分散，外形風(fēng)格迥異，需要掌握建筑群的平面圖和屬性圖。如果使用傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，不僅會(huì)消耗大量的時(shí)間和精力，還無(wú)法保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，而三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用可避免上述問(wèn)題的發(fā)生。本次工程測(cè)量使用的三維激光掃描儀為Faro FocussPlus 350/150，具有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，不論是山路、工廠，還是大橋、景區(qū)，都可以輕松自如作業(yè)。精度可達(dá)毫米級(jí)（1 mm精度），可有效解決點(diǎn)云拼接問(wèn)題，適用于老城改造等工程項(xiàng)目中。

改造外立面時(shí)，需要以建筑外立面圖為參考。Faro FocussPlus 350/150軟件的插件，可對(duì)建筑外立面進(jìn)行高效繪制。獲取點(diǎn)云拼接圖像后，測(cè)繪人員將其傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，運(yùn)用CAD軟件繪制臨街建筑立面圖。當(dāng)臨街老舊建筑的測(cè)量工作完成后，施工單位便能根據(jù)呈現(xiàn)的立面圖進(jìn)行施工，施工質(zhì)量和效果也因此得到良好的保障。

除了三維激光掃描技術(shù)外，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)所包括的GPS技術(shù)、GIS技術(shù)、無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)等應(yīng)用在建筑工程測(cè)量中，都能獲得良好測(cè)量效果，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，為后續(xù)的建筑工程施工奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

6 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的展望

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是現(xiàn)代化測(cè)繪技術(shù)的集中體現(xiàn)，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)存在的缺陷。通過(guò)對(duì)數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的全面分析了解到，該技術(shù)融合了數(shù)字化、電子化以及自動(dòng)化等眾多優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行繪制表述時(shí)，改變了傳統(tǒng)手工測(cè)繪技術(shù)理念，推動(dòng)了測(cè)繪技術(shù)的順利發(fā)展。但是，從實(shí)際來(lái)看，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中依然存在許多問(wèn)題和缺陷，難以發(fā)揮自身具有的重要價(jià)值。所以，這種缺陷必須在今后的應(yīng)用中得以進(jìn)一步的落實(shí)，以此將數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的內(nèi)容進(jìn)行廣泛的傳播，保證這種全新的技術(shù)能夠推動(dòng)工程繪圖的發(fā)展，并將這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在今后的繪制中得以最大限度的發(fā)揮與技術(shù)性的延伸，為工程行業(yè)今后的發(fā)展奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。

7 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑行業(yè)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的促進(jìn)下實(shí)現(xiàn)了迅猛發(fā)展，經(jīng)濟(jì)實(shí)力與核心競(jìng)爭(zhēng)力得到顯著提升。在此背景下，人們愈發(fā)重視建筑工程質(zhì)量問(wèn)題。建筑工程測(cè)量工作作為建筑施工中的重點(diǎn)內(nèi)容，測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性直接影響建筑工程質(zhì)量和后期的使用性能，如果將數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用在建筑工程測(cè)量中，不僅能解決傳統(tǒng)測(cè)量工作中存在問(wèn)題，還能提高測(cè)量效率和測(cè)量時(shí)間，保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，建筑企業(yè)要認(rèn)識(shí)到數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)具有的重要作用，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行合理的運(yùn)用與實(shí)施，從而滿足建筑行業(yè)自身的發(fā)展需要。