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

尚鵬鵬

（南京技師學(xué)院，江蘇 南京 210000）

0 引言

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)量技術(shù)水平也在不斷提升，建筑工程測(cè)量中應(yīng)用的技術(shù)與設(shè)備也越來(lái)越多樣化，這些新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用不僅提高了工程測(cè)量工作的開展效率和精度，同時(shí)也改變了傳統(tǒng)的測(cè)量理念。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)包含“3S”技術(shù)和全站儀、三維激光掃描技術(shù)、無(wú)人機(jī)航空攝影等技術(shù)手段，這些技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于自動(dòng)化水平高、測(cè)量精度高、可實(shí)現(xiàn)數(shù)字化成圖等。目前數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用為建筑工程測(cè)量提供了有力的技術(shù)支持，甚至在工程決策方面也提供了關(guān)鍵的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)建筑工程測(cè)量方法的拓展與提升。本文就數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1.1 測(cè)量精度更高

與傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)相比，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的精度水平更高，原因在于數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)采用了地勢(shì)三維坐標(biāo)法，利用無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)實(shí)現(xiàn)建筑工程現(xiàn)場(chǎng)的大規(guī)模測(cè)量，再利用全站儀獲取地形三維坐標(biāo)，主要包含多種特殊地形的位置信息。全自動(dòng)儀器的精密度更高，所獲取到的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)也更加精確，對(duì)測(cè)量到的數(shù)據(jù)信息通過(guò)掃描技術(shù)進(jìn)行全方位掃描和測(cè)量，生成云數(shù)據(jù)和虛擬的三維測(cè)量模型。這種測(cè)繪技術(shù)不僅規(guī)避了人為測(cè)量工作可能出現(xiàn)的偏差，同時(shí)測(cè)量結(jié)果更加完整可靠，可以為建筑工程設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)支持[1]。

1.2 自動(dòng)化功能穩(wěn)定

從技術(shù)的角度來(lái)看，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的自動(dòng)化水準(zhǔn)非常高，而且整體測(cè)量性能較為優(yōu)秀。在建筑工程測(cè)量工作中，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可以利用CASS、AutoCAD等計(jì)算機(jī)繪圖軟件，結(jié)合工程現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況繪制可自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)選擇、自動(dòng)糾偏的計(jì)算機(jī)功能，使繪圖過(guò)程和結(jié)果更加規(guī)范，繪制出的圖像結(jié)果也具有更高的應(yīng)用價(jià)值。

1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)便利

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是目前較為先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)之一，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的信息存儲(chǔ)和保存等人工操作環(huán)節(jié)，測(cè)量設(shè)備能夠直接和計(jì)算機(jī)設(shè)備連接。在建筑工程測(cè)量期間，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動(dòng)化保存，存儲(chǔ)信息的效率大大提高，同時(shí)信息安全性和精確性更高。在完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工作后，信息的提取與運(yùn)用直接在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中搜索關(guān)鍵詞就可以實(shí)現(xiàn)，若提取信息時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，可以利用計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整修正。不管是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、調(diào)取還是編輯修改都變得十分便利，也為后續(xù)工程的開展提供幫助[2]。

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

2.1 收集工程數(shù)據(jù)信息

在建筑工程測(cè)量工作中，關(guān)鍵在于收集工程數(shù)據(jù)信息，這離不開數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)此需要注重以下兩點(diǎn)：

（1）測(cè)量控制。利用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，工作人員需要在建筑物附近安裝靜態(tài)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，結(jié)合工程測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)采用定位技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)，在控制系統(tǒng)的支持下開展施工控制測(cè)量，從而保證最終測(cè)繪獲取的信息具有完整性與可靠性；

（2）激光測(cè)距。在建筑工程開展期間，制圖人員需要利用先進(jìn)的技術(shù)以及圖像處理方法，包括定位勘測(cè)和無(wú)目標(biāo)相對(duì)勘測(cè)等，實(shí)現(xiàn)建筑坐標(biāo)的定位與分析，在構(gòu)建三維激光掃描點(diǎn)過(guò)程中，需要結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)特征將掃描站目標(biāo)定在一個(gè)較為突出的物體之上進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集與傳輸。

2.2 地面測(cè)繪

利用傳統(tǒng)的測(cè)量方法進(jìn)行建筑工程地面測(cè)繪，其結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的誤差問(wèn)題，無(wú)法滿足建筑安全性與穩(wěn)定性需求。而數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在建筑工程地面測(cè)繪中的應(yīng)用則可以有效控制數(shù)據(jù)誤差，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性與完整性。測(cè)繪人員在地面測(cè)繪期間可以利用GIS技術(shù)獲得地面數(shù)據(jù)參數(shù)，之后將獲取到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中進(jìn)行分析，為建筑工程的正式開展提供準(zhǔn)確的依據(jù)。除GIS技術(shù)外，還可以利用無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)來(lái)獲得地面測(cè)繪信息，這種方法的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)人機(jī)的靈活性較強(qiáng)，受環(huán)境因素影響更小，即便是惡劣環(huán)境下也能獲得較為清晰的影像，而且成圖分辨率較高。同時(shí)無(wú)人機(jī)低空航測(cè)技術(shù)的精度較高，測(cè)圖精度可以達(dá)到1∶1000，低空飛行高度在50～1000m之間，為近景航空攝影測(cè)量，精度范圍一般在0.1～0.5m，能夠滿足建筑工程測(cè)量工作對(duì)測(cè)圖精度的要求[3]。

2.3 測(cè)量結(jié)構(gòu)變形

在建筑工程測(cè)量工作中，傳統(tǒng)的建筑變形測(cè)量方法大多為物理傳感器以及大地測(cè)量法等，這些傳統(tǒng)測(cè)量方法在實(shí)踐中大多存在一些局限條件，面對(duì)一些特殊狀況難以發(fā)揮出理想效果。而建筑變形測(cè)量方法的應(yīng)用則具有顯著優(yōu)勢(shì)，根據(jù)距離交點(diǎn)的原則應(yīng)用全球定位系統(tǒng)繪圖技術(shù)，對(duì)建筑物變形情況展開動(dòng)態(tài)性的測(cè)量，其原理在于差分動(dòng)態(tài)定位測(cè)量以及處理。這種測(cè)量技術(shù)可以將目標(biāo)建筑物及其周邊的已知信息作為基礎(chǔ)，利用儀器設(shè)備來(lái)獲取建筑面積的換算參數(shù)，之后通過(guò)測(cè)量建筑物的移動(dòng)靜態(tài)點(diǎn)完成變形測(cè)量。根據(jù)載波相觀測(cè)的實(shí)時(shí)差分全球定位測(cè)量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)測(cè)量變形參數(shù)，比如建筑物的相對(duì)移動(dòng)頻率。根據(jù)物理測(cè)量繪制精準(zhǔn)的全球定位曲線變化圖，針對(duì)建筑物動(dòng)態(tài)變形的測(cè)量可以利用建筑物變形三維數(shù)據(jù)模型完成，之后只需要工作人員進(jìn)行光譜分析和匯編即可。

2.4 建筑物沉降監(jiān)測(cè)

結(jié)合水平控制網(wǎng)以及高程控制網(wǎng)的測(cè)量結(jié)果，可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)基坑周邊的建筑物展開動(dòng)態(tài)化的沉降監(jiān)測(cè)，及時(shí)找到建筑工程基坑施工過(guò)程對(duì)周邊構(gòu)建物帶來(lái)的影響，在發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)還可以通過(guò)預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)。在沉降監(jiān)測(cè)過(guò)程中，可以利用永久觀測(cè)點(diǎn)作為沉降觀測(cè)基準(zhǔn)，保證觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量為3個(gè)以上。沉降監(jiān)測(cè)可以選擇DSZ1精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，按照《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）和《建筑變形測(cè)量規(guī)程》（JGJ8-2016）等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行沉降測(cè)量，分別在建筑物的四角和大轉(zhuǎn)角、結(jié)構(gòu)分界點(diǎn)等位置設(shè)立沉降觀測(cè)點(diǎn)，沿著建筑外墻每隔15m左右設(shè)置一處沉降觀測(cè)點(diǎn)。沉降觀測(cè)周期可以按照建筑工程施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整，每層觀測(cè)1次。若建筑物存在大規(guī)模沉降或不均勻沉降等問(wèn)題，則需提高觀測(cè)頻率，每日監(jiān)測(cè)以及連續(xù)監(jiān)測(cè)都要進(jìn)行記錄。在建筑物完成交付之后，仍需要持續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，每天都要展開一次觀測(cè)工作，在項(xiàng)目交付之后第一年需要監(jiān)測(cè)3次以上，次年可以降低次數(shù)和頻率，為2～3次監(jiān)測(cè)，第三年及之后每年進(jìn)行1次監(jiān)測(cè)即可，直到確定建筑物基礎(chǔ)足夠穩(wěn)定為止。當(dāng)判定建筑物沉降步入穩(wěn)定階段后，可結(jié)合沉降量監(jiān)測(cè)結(jié)果以及時(shí)間情況構(gòu)建關(guān)系曲線，如果沉降速度小于0.01～0.04mm/d這一區(qū)間，可以將其作為進(jìn)入沉降穩(wěn)定階段的判別標(biāo)準(zhǔn)。在完成沉降監(jiān)測(cè)工作之后需要將監(jiān)測(cè)工作期間記錄下的資料信息妥善保存，包括沉降監(jiān)測(cè)表、沉降觀測(cè)點(diǎn)分布圖、周期沉降監(jiān)測(cè)圖、沉降時(shí)間、沉降量曲線圖以及監(jiān)測(cè)分析報(bào)告等[4]。

2.5 原圖處理

通常情況下，建筑工程測(cè)量都會(huì)根據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制原圖，之后將原圖為依據(jù)展開數(shù)字化處理。期間數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可以在原圖的數(shù)字化處理中發(fā)揮理想作用。在原圖處理期間，常用的數(shù)字化測(cè)繪方法有手扶跟蹤數(shù)字化技術(shù)和掃描矢量化技術(shù)兩種，兩種技術(shù)手段都將測(cè)量原圖作為基準(zhǔn)，通過(guò)數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)提高原圖處理的效率性與準(zhǔn)確性，同時(shí)在繪制比例的調(diào)控上也更具優(yōu)勢(shì)。掃描矢量化技術(shù)與手扶跟蹤數(shù)字化技術(shù)在原圖處理方面可能會(huì)存在一些局限，對(duì)此可以視情況進(jìn)行調(diào)整，例如通過(guò)修測(cè)和補(bǔ)測(cè)等手段對(duì)繪制結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)充，其原理如圖1所示。

圖1 測(cè)量原圖的數(shù)字化處理原理

在原圖數(shù)字化處理期間，利用掃描矢量化技術(shù)時(shí)，可以獲取到精度較高的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，從而提高測(cè)繪工作的質(zhì)量。但從實(shí)踐的角度來(lái)看，和測(cè)量原圖相比掃描矢量化技術(shù)也可能會(huì)降低原圖的精度，并且所得出的工程地貌實(shí)質(zhì)圖也缺乏實(shí)質(zhì)性，所以只能在應(yīng)急測(cè)繪工作中應(yīng)用。另外，不能僅依靠掃描矢量化技術(shù)，在該技術(shù)的基礎(chǔ)上還可以借助手扶跟蹤數(shù)字化技術(shù)完成補(bǔ)測(cè)、修測(cè)，確保最終數(shù)字化處理的原圖準(zhǔn)確、完善。該過(guò)程利用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的整合，深度分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與完整性，保證數(shù)字化處理精度的同時(shí)還原原圖的標(biāo)準(zhǔn)，還可以運(yùn)用其他的測(cè)繪工具進(jìn)行結(jié)合，將結(jié)果的誤差控制在5cm以下[5]。

2.6 建筑工程數(shù)據(jù)的處理

在建筑工程測(cè)量過(guò)程中，數(shù)據(jù)采集是最基本也是最首要的環(huán)節(jié)，在數(shù)據(jù)采集期間，工作人員需要保持高度的注意力，準(zhǔn)確判斷數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確、是否具有應(yīng)用價(jià)值等，從而保證測(cè)繪工作質(zhì)量，避免數(shù)據(jù)誤差對(duì)后續(xù)施工環(huán)節(jié)帶來(lái)的影響。期間數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，具有了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可以結(jié)合工程需求來(lái)調(diào)整控制點(diǎn)間距。如在常規(guī)建筑項(xiàng)目中，工作人員可以借助數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面的工程測(cè)量控制，包括平面位置控制、高程控制、貫通測(cè)量控制。面對(duì)不同方面的測(cè)量控制及其控制點(diǎn)間距都能保持較高的精度水準(zhǔn)。如在平面位置控制方面可以保持在200m以內(nèi)，在高程控制中可以控制在100m以內(nèi)，在貫通測(cè)量控制中能夠保證在50m以內(nèi)等。相較于傳統(tǒng)的建筑工程測(cè)量手段，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)具有更高的應(yīng)用價(jià)值，在完成數(shù)據(jù)收集和處理后，還可以自動(dòng)劃分?jǐn)?shù)據(jù)類型進(jìn)行分類存儲(chǔ)，更有利于后續(xù)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)調(diào)取與利用，簡(jiǎn)化了不必要的工作流程，既控制了數(shù)據(jù)處理的時(shí)間和成本，又能提升數(shù)據(jù)處理的效率與精度。從整體上來(lái)看，建筑工程由于規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、影響因素較多等特征，不管是工程設(shè)計(jì)還是施工建設(shè)都會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，也都需要更多數(shù)據(jù)信息的支持，這些數(shù)據(jù)信息復(fù)雜多樣，使工程測(cè)量工作面臨一定挑戰(zhàn)。因此在確定各項(xiàng)施工條件的情況下，工作人員需要借助數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)實(shí)現(xiàn)工程數(shù)據(jù)的綜合性處理，了解工程數(shù)據(jù)是否能滿足建筑工程的設(shè)計(jì)與施工需求，能否與設(shè)計(jì)階段數(shù)據(jù)貼合，若存在問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行調(diào)整解決，避免不必要的成本投入[6]。

3 結(jié)束語(yǔ)

為進(jìn)一步保障建筑工程施工質(zhì)量與進(jìn)度，工程測(cè)量工作至關(guān)重要，而傳統(tǒng)的工程測(cè)量方法已經(jīng)難以達(dá)到現(xiàn)代建筑工程的需求，所以數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)也成為了備受關(guān)注的一項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)可以準(zhǔn)確把握施工現(xiàn)場(chǎng)、建筑物結(jié)構(gòu)、管線布位、地質(zhì)沉降等信息，精準(zhǔn)化的測(cè)量技術(shù)為工程施工質(zhì)量提供可靠的技術(shù)支持，提高工程安全性與經(jīng)濟(jì)效益。工作人員需要從多個(gè)角度出發(fā)，不斷豐富數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值，通過(guò)規(guī)范性的操作流程提高數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用效果，為建筑工程的順利開展提供支持。