測(cè)繪新技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用分析

李 敏 晉城市鼎信測(cè)繪有限公司

1 前言

基于對(duì)測(cè)繪資源價(jià)值的考慮，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪服務(wù)人員需要提前意識(shí)到基礎(chǔ)測(cè)繪技術(shù)工作本身對(duì)整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)活動(dòng)的獨(dú)特重要性，以便有效開展基層測(cè)繪項(xiàng)目運(yùn)營，對(duì)本崗位專業(yè)測(cè)繪業(yè)務(wù)人員的綜合素質(zhì)、能力、責(zé)任心、技能水平、專業(yè)等綜合條件提出具體要求。

2 測(cè)繪新技術(shù)的內(nèi)涵及概況分析

2.1 測(cè)繪新技術(shù)的內(nèi)涵分析

首先，新測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用具有較高的探測(cè)精度。與我國傳統(tǒng)的地面測(cè)繪工程技術(shù)相比，其測(cè)量可以有效、快速地提高地面測(cè)繪工程的精度，檢測(cè)設(shè)備與新的科技手段相結(jié)合，縮短了測(cè)繪項(xiàng)目完成工程測(cè)繪所需的工作時(shí)間，顯著提高了工程測(cè)繪項(xiàng)目地面測(cè)繪的測(cè)繪效率。由于應(yīng)用了最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)，工程測(cè)量和工程數(shù)據(jù)的數(shù)字化采集、計(jì)算和綜合整理也在一定范圍內(nèi)減少了工程誤差。

其次，測(cè)繪領(lǐng)域新技術(shù)項(xiàng)目中常用的新設(shè)備大多是現(xiàn)代新興科技設(shè)備。因此，測(cè)量自動(dòng)化程度可以大大提高，不僅有效地降低了儀器操作人員的日常機(jī)械工作和強(qiáng)度，而且在一定程度上減少了整個(gè)測(cè)繪數(shù)字工程系統(tǒng)中相關(guān)領(lǐng)域的各種人力、物力和資金投入項(xiàng)目。

2.2 測(cè)繪新技術(shù)概述分析

地質(zhì)勘探工程綜合測(cè)量集成技術(shù)：這是一種集成技術(shù)。本工程主要專項(xiàng)勘察和收集對(duì)象為綜合地質(zhì)條件和水文地質(zhì)特征，其內(nèi)涵大致可以概括為工程地形、地貌特征、當(dāng)?shù)貧夂蛱卣鞯葞讉€(gè)具體方面，也可以通過集成直接快速、有效、方便地收集和整理這些相關(guān)內(nèi)容的各種勘測(cè)數(shù)據(jù)和信息。這是一項(xiàng)綜合測(cè)繪采集技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，收集并形成綜合測(cè)繪分析報(bào)告，迅速傳遞并反饋給項(xiàng)目專責(zé)單位主要負(fù)責(zé)人，促進(jìn)項(xiàng)目后續(xù)研究工作高效、順利的開展。

地理信息技術(shù)只是一項(xiàng)非常新興的地理信息繪圖和輔助分析技術(shù)。它最初投入研究，并已應(yīng)用于地理信息技術(shù)制圖工程系統(tǒng)研究，取得了一些實(shí)際應(yīng)用成果，雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但目前已逐步取得了許多實(shí)際應(yīng)用技術(shù)成果?？赡苁且?yàn)檫@項(xiàng)新的測(cè)繪技術(shù)可以借助地面遙感測(cè)繪，采集和分析設(shè)備以及特殊的支持系統(tǒng)，開展地理信息測(cè)繪或輔助研究活動(dòng)，隨時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)直接在計(jì)算機(jī)數(shù)字顯示器上顯示計(jì)算機(jī)收集的所有相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)信息，并將信息傳遞給相關(guān)部門的工作人員，這是另一個(gè)顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

有效避免了以往繁瑣復(fù)雜的計(jì)算過程及相關(guān)輔助計(jì)算工作，大大提高了計(jì)算過程的計(jì)算精度，減少了一些不需要進(jìn)行必要輔助計(jì)算的誤差，使工作人員在對(duì)實(shí)際工程計(jì)算項(xiàng)目開展實(shí)際計(jì)算和處理的全過程中，極大地保證了工作的數(shù)據(jù)和信息安全，避免了其他人為誤差因素造成的一系列技術(shù)問題。只有改進(jìn)技術(shù)，才能更好地保證實(shí)際工程實(shí)施結(jié)果的安全和質(zhì)量。

3 測(cè)繪新技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中應(yīng)用的作用

測(cè)繪基礎(chǔ)工程技術(shù)及其研究工作，無論哪類重大復(fù)雜工程項(xiàng)目具體應(yīng)用，在勘察、設(shè)計(jì)、施工的整個(gè)技術(shù)推廣、實(shí)施過程和控制環(huán)節(jié)中，無疑都起著極其重要的科學(xué)基礎(chǔ)作用。同時(shí)，它往往指導(dǎo)整個(gè)工程項(xiàng)目的總體勘察設(shè)計(jì)決策控制和管理。工程現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)控系統(tǒng)和施工管理是最重要、最根本的，無論工程中使用哪一種或兩種測(cè)繪儀器，工程項(xiàng)目的勘察設(shè)計(jì)都處于從初步規(guī)劃設(shè)計(jì)到實(shí)施驗(yàn)收的早期環(huán)節(jié)。

應(yīng)嚴(yán)格規(guī)范，結(jié)合具體工程建設(shè)的實(shí)際需要，制定各種勘察程序的一系列標(biāo)準(zhǔn)文件和具體操作流程，勘察設(shè)計(jì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的所有工程資料都要有效，準(zhǔn)確及時(shí)地收集、匯總、分析和測(cè)量，并進(jìn)行有效維護(hù)和管理，確?？辈煸O(shè)計(jì)活動(dòng)在勘察設(shè)計(jì)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)有序、安全、進(jìn)度和質(zhì)量。

事實(shí)上，與現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容涉及工程地質(zhì)勘探和測(cè)繪項(xiàng)目本身，這些內(nèi)容非常廣泛。它不僅直接關(guān)系到整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)整體地形的綜合測(cè)繪，還關(guān)系到工程勘查現(xiàn)場(chǎng)各種氣象、水文、地質(zhì)資料等綜合信息的綜合收集、記錄和整理。

4 測(cè)繪新技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

4.1 簡(jiǎn)化處理數(shù)據(jù)

在工程項(xiàng)目的測(cè)量中會(huì)有大量的數(shù)據(jù)，新的測(cè)繪技術(shù)能夠科學(xué)處理這些數(shù)據(jù)，獲得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，然后以直觀的方式進(jìn)行顯示。這些簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)簡(jiǎn)潔易讀，非專業(yè)人士易于理解和接受。同時(shí)，也在一定程度上保證了現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量檢測(cè)過程的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)化和準(zhǔn)確性的提高，提高和保證了計(jì)量檢測(cè)技術(shù)運(yùn)行的整體效率范圍和運(yùn)行質(zhì)量。

4.2 提高測(cè)量精度

在實(shí)際的測(cè)繪工作中，新的測(cè)繪技術(shù)可以提高空間物體投影效果的精度，幫助測(cè)量人員更容易獲取各種奇異地形的信息，可以有效避免手工繪制和復(fù)雜數(shù)據(jù)處理中的錯(cuò)誤。在實(shí)際測(cè)量工作中，新的測(cè)繪技術(shù)能實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，避免人為因素造成的錯(cuò)誤。

4.3 及時(shí)匯總數(shù)據(jù)

新的測(cè)量技術(shù)除了能及時(shí)、正確地傳遞和存儲(chǔ)測(cè)量所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，幫助專業(yè)測(cè)量設(shè)計(jì)人員及時(shí)、正確地驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)外，還包括科學(xué)、有效、準(zhǔn)確的測(cè)量控制、數(shù)據(jù)傳輸誤差補(bǔ)償和誤差控制功能。同時(shí)，很大程度上節(jié)省了野外測(cè)繪工作的精度。

5 測(cè)繪新技術(shù)在測(cè)繪工程測(cè)量中的應(yīng)用

5.1 原圖數(shù)字化

數(shù)字圖像處理技術(shù)應(yīng)用于各種工程現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量圖紙時(shí)，必須注意工程建設(shè)的實(shí)際技術(shù)要求，對(duì)實(shí)際工程的原始測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)圖紙進(jìn)行更有針對(duì)性的三維數(shù)字處理。數(shù)字圖像處理方法主要分為掃描矢量化和手持設(shè)備跟蹤數(shù)字化，無論采用哪種技術(shù)方法，圖像經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理和數(shù)字化后，都必須確保原始工程圖紙?jiān)趫D形尺寸分布和顏色比例構(gòu)成方面符合相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

從這一分析可以清楚地看出，在新的數(shù)字測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景中，測(cè)量數(shù)據(jù)的精度普遍較高。掃描矢量化數(shù)據(jù)處理技術(shù)在測(cè)繪實(shí)際應(yīng)用中最明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)是，測(cè)繪數(shù)據(jù)的效率非常高，能有效保證原始測(cè)繪數(shù)據(jù)采集的高精度。然而，在應(yīng)用于測(cè)量的其他數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)時(shí)，可能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)原始測(cè)繪圖精度下降等一系列問題。

5.2 無人機(jī)遙感技術(shù)

5.2.1 信息處理的應(yīng)用

無人機(jī)遙感技術(shù)能夠在無人機(jī)采集和拍攝各種地理信息照片后，對(duì)各種地理信息圖像進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、有效的遙感和綜合處理。在中國以往的所有地方測(cè)繪信息工程實(shí)踐中，地理信息在收集和應(yīng)用數(shù)據(jù)后，通常直接依靠專業(yè)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合處理或分析。在人力資源的處理和分析過程中，可能會(huì)受到一些因素的干擾，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差。隨著信息社會(huì)技術(shù)的日益發(fā)展和需求，人類的信息處理能力顯然已經(jīng)不能有效滿足信息在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用需求。因此，有必要大力引進(jìn)無人機(jī)遙感技術(shù)。

5.2.2 惡劣環(huán)境下的應(yīng)用

在進(jìn)行遠(yuǎn)距離航空遙感攝影測(cè)量時(shí)，通常需要面對(duì)困難、惡劣的探測(cè)環(huán)境，測(cè)繪中對(duì)野外地理?xiàng)l件的設(shè)備要求往往比較高。如果所面臨的野外地理環(huán)境更加嚴(yán)峻和復(fù)雜，長(zhǎng)距離航空遙感攝影和測(cè)繪一般意味著不可能繼續(xù)，然而，無人機(jī)遙感技術(shù)可以在如此惡劣和復(fù)雜的地理環(huán)境條件下繼續(xù)開展探測(cè)工作。

在攝影測(cè)繪工作實(shí)踐中，無人機(jī)遙感技術(shù)仍能在地理環(huán)境極其惡劣復(fù)雜的測(cè)繪區(qū)域快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定地完成航空攝影測(cè)量，不會(huì)因外部因素的影響而降低地理信息測(cè)量的精度。在各種惡劣、危險(xiǎn)的外部環(huán)境中使用無人機(jī)遙感技術(shù)，可以安全有效地保證測(cè)繪地理信息工程服務(wù)的質(zhì)量，以及采集的圖像和測(cè)量數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

5.3 GPS技術(shù)在工程測(cè)繪中的實(shí)際應(yīng)用

5.3.1 水下地形測(cè)繪應(yīng)用

在我國許多重大海洋測(cè)繪項(xiàng)目的開發(fā)中，水下海洋地形工程測(cè)繪項(xiàng)目的管理無疑仍是我國的一大難點(diǎn)，但歸根結(jié)底，該項(xiàng)目將是一項(xiàng)同樣重要而復(fù)雜的基礎(chǔ)測(cè)繪研究工作。在水環(huán)境綜合測(cè)繪的發(fā)展形勢(shì)下，如果中國仍然堅(jiān)持水下工程地形測(cè)繪這一傳統(tǒng)的、單一的發(fā)展方式，則只能在中國有限的海底地形范圍內(nèi)有效地進(jìn)行測(cè)繪，這極大降低了相對(duì)精度及其測(cè)繪研究成果的穩(wěn)定性和全面性。

同時(shí)，水下三維地形綜合測(cè)繪等工程項(xiàng)目的人力、物力、技術(shù)、財(cái)力等因素的投入和消耗水平，明顯高于各種常規(guī)水下測(cè)繪工程方法，特別是對(duì)工程制圖工具因素的靈活選擇和應(yīng)用。顯然，上述一系列實(shí)際問題對(duì)測(cè)繪項(xiàng)目單位的最終工程和最終實(shí)際工程造價(jià)、投資水平，以及相關(guān)要素資源配置的優(yōu)化構(gòu)成了各種障礙。更重要的是，由于受水環(huán)境因素、人為技術(shù)因素和各種測(cè)繪工具因素的影響，最終項(xiàng)目的測(cè)繪數(shù)據(jù)誤差普遍較大，不具有較高的研究參考價(jià)值。

5.3.2 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)應(yīng)用

在實(shí)際野外觀測(cè)和應(yīng)用開發(fā)過程中，GPS技術(shù)的應(yīng)用也需要有一些野外實(shí)際觀測(cè)應(yīng)用，并相對(duì)更加重視。最重要、最突出的應(yīng)用重點(diǎn)無疑是基于靜態(tài)實(shí)際測(cè)量和應(yīng)用過程，并服務(wù)于野外實(shí)際觀測(cè)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展過程，最終完美實(shí)現(xiàn)后期野外測(cè)量對(duì)測(cè)繪和服務(wù)過程的要求，更全面、具體地對(duì)早期野外實(shí)際測(cè)量應(yīng)用服務(wù)流程的細(xì)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格、細(xì)致的檢測(cè)和準(zhǔn)確地控制，并始終以此細(xì)節(jié)作為主要設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)，確保整個(gè)野外GPS設(shè)備始終處于相對(duì)靜止和運(yùn)行狀態(tài)

5.4 地形圖的數(shù)字制圖

如今，電子技術(shù)產(chǎn)業(yè)正以前所未有的高速發(fā)展。隨著PC 系統(tǒng)的廣泛普及，GIS 自動(dòng)化系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的逐步建立，工程設(shè)計(jì)開發(fā)和生產(chǎn)管理方法的高度科學(xué)化和快速數(shù)字化，一些以前技術(shù)勞動(dòng)強(qiáng)度系數(shù)高、運(yùn)行效率低的手工測(cè)量方法面臨被淘汰的新局面。特別是對(duì)于深山密林中的觀測(cè)點(diǎn)，以往的手工測(cè)繪方法不僅技術(shù)難度大，而且難以保證測(cè)繪精度。

在未來實(shí)際業(yè)務(wù)自動(dòng)成圖的流程設(shè)計(jì)中，如果能在全站儀的基礎(chǔ)系統(tǒng)上同時(shí)配備方便的計(jì)算機(jī)自動(dòng)成圖系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化自動(dòng)成圖，在短期內(nèi)將大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，為系統(tǒng)在相關(guān)專業(yè)部門的后續(xù)推廣和實(shí)施，以及不同業(yè)務(wù)用戶的正常工作和使用提供了諸多便利。

數(shù)字遙感制圖應(yīng)用軟件是根據(jù)我國眾多專業(yè)測(cè)繪和遙感人員的一線工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合野外作業(yè)的實(shí)際作業(yè)特點(diǎn)和野外作業(yè)規(guī)范的要求，開發(fā)制作的。不僅產(chǎn)品功能非常強(qiáng)大，而且技術(shù)操作相對(duì)簡(jiǎn)單，便于用戶掌握。便攜式地圖計(jì)算機(jī)體積輕、重量輕，但容量仍然很大。除了可以隨時(shí)連續(xù)、動(dòng)態(tài)地跟蹤和顯示測(cè)量圖形結(jié)果外，還可以快速實(shí)現(xiàn)信息存儲(chǔ)、編輯操作和功能轉(zhuǎn)換，使野外測(cè)繪作業(yè)人員無需現(xiàn)場(chǎng)指揮，即可快速實(shí)現(xiàn)各類地形圖信息的精確測(cè)繪基本參數(shù)。

除此之外，繪圖軟件已經(jīng)基本完成并實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部和外部工作。不再像過去那樣白天匆匆忙忙地在田野里畫大量的草圖，然后返回辦公室進(jìn)行圖紙分析和圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，花費(fèi)大量的工作時(shí)間和精力。繪圖軟件可以在很大程度上降低制圖人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人為因素造成的誤差。

5.5 地理信息系統(tǒng)技術(shù)

GIS 測(cè)繪技術(shù)，即地理信息系統(tǒng)技術(shù)，也是當(dāng)前測(cè)繪應(yīng)用中較為成熟和常用的實(shí)用技術(shù)。該方法以現(xiàn)代地理空間技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)代模型分析方法，對(duì)被測(cè)目標(biāo)直接相關(guān)的空間信息進(jìn)行綜合收集、計(jì)算和處理。這種測(cè)量技術(shù)可利用地理信息系統(tǒng)自動(dòng)收集和整理相關(guān)數(shù)據(jù)資源，實(shí)時(shí)獲取數(shù)據(jù)，并通過運(yùn)行相應(yīng)版本的分析軟件，智能化處理和分析測(cè)繪過程中獲取的空間信息資源。這種數(shù)據(jù)處理技術(shù)也是基于各種信息學(xué)科交叉組合研究的產(chǎn)物，為專業(yè)測(cè)繪服務(wù)人員提供來自各種維度空間和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景的基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)。

這種系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)用于開發(fā)新的測(cè)繪地理信息技術(shù)，能夠覆蓋廣泛的時(shí)間和空間，并具有較強(qiáng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)挖掘、分析和計(jì)算能力。GIS應(yīng)用技術(shù)有效地利用了各種計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，數(shù)字遙感技術(shù)的應(yīng)用可促進(jìn)其遙感數(shù)據(jù)與圖像環(huán)境圖像的最終融合，直觀、生動(dòng)地顯示各種圖形，這些圖像可以由相應(yīng)的程序自動(dòng)編輯、處理和輸出。

5.6 RTK技術(shù)

RTK 測(cè)繪技術(shù)，即全球?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)全球定位導(dǎo)航技術(shù)，是在傳統(tǒng)全球動(dòng)態(tài)定位測(cè)量技術(shù)理論基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的又一種新型高精度測(cè)繪應(yīng)用技術(shù)。目前，RTK 技術(shù)基本上只能將地球定位誤差控制在厘米級(jí)，并簡(jiǎn)化了其他一些誤差計(jì)算方法。 通過綜合運(yùn)用一種能夠快速實(shí)現(xiàn)靜態(tài)和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)跟蹤的新型測(cè)量技術(shù)，在三維工程實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境中，用戶可以得到相對(duì)清晰的、準(zhǔn)確穩(wěn)定的工程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)定位和跟蹤信息數(shù)據(jù)，無需對(duì)測(cè)繪成果的精度進(jìn)行任何重復(fù)計(jì)算。該項(xiàng)技術(shù)可以對(duì)載波相位坐標(biāo)進(jìn)行三維測(cè)量，形成實(shí)時(shí)的三維動(dòng)態(tài)坐標(biāo)信息，測(cè)量精度高且穩(wěn)定。通過工程實(shí)時(shí)坐標(biāo)測(cè)量，可以獲得更準(zhǔn)確、穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)工程跟蹤放樣坐標(biāo)信息。

6 結(jié)束語

測(cè)繪應(yīng)用新技術(shù)成果的及時(shí)涌現(xiàn)，對(duì)繁榮我國工程測(cè)繪建設(shè)技術(shù)發(fā)揮了十分重要的作用，在很大程度上提高了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，測(cè)繪設(shè)備新技術(shù)領(lǐng)域的研究雖然取得了重大突破，但仍迫切需要國家進(jìn)一步研究和努力，以提高國內(nèi)測(cè)繪科研水平，造福于全國更多行業(yè)。