測(cè)繪技術(shù)在特殊地形測(cè)繪工程中的應(yīng)用

鄧科

摘 要：測(cè)繪是測(cè)量與繪圖的總稱(chēng)，使用適宜的測(cè)量技術(shù)收集目標(biāo)區(qū)域的地形數(shù)據(jù)和圖像資料，以此為工程設(shè)計(jì)提供可靠的參考數(shù)據(jù)，是目前工程建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。在開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，難以避免的會(huì)碰到特殊地形，對(duì)此應(yīng)結(jié)合測(cè)繪目標(biāo)的實(shí)際情況，選用科學(xué)合理的測(cè)繪技術(shù)，保障測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確、真實(shí)性。以特殊地形中測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用為主題進(jìn)行分析，以期能為測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：測(cè)繪技術(shù)；特殊地形；測(cè)繪工程

中圖分類(lèi)號(hào)：TU198? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2023）07-0087-03

0 引言

相較于普通地形測(cè)繪來(lái)說(shuō)，特殊地形測(cè)繪工程項(xiàng)目在專(zhuān)業(yè)性、技術(shù)性層面要求更高，而且測(cè)繪工程質(zhì)量的高低決定著工程項(xiàng)目的建設(shè)效果，在工程施工過(guò)程占有重要地位。如果測(cè)繪技術(shù)選取和使用不當(dāng)，則必定會(huì)讓整個(gè)工程項(xiàng)目的建設(shè)效果得不到可靠保障。尤其是在一些地形較為特殊、復(fù)雜的區(qū)域，更是需要選取先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)方式，提升測(cè)繪結(jié)果的可靠性。

1 特殊地形測(cè)繪工程的常見(jiàn)技術(shù)

1.1 GIS技術(shù)

GIS是地理信息系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，其本身是空間信息系統(tǒng)的一種，能在人工采集、計(jì)算、整合、篩選目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域有關(guān)的地理分布信息方面發(fā)揮重要的輔助作用，可直接明了地展示各種空間數(shù)據(jù)的屬性特征，還能基于數(shù)據(jù)建模的方式來(lái)將被測(cè)區(qū)域地理環(huán)境狀況以可視化的形式體現(xiàn)出來(lái)[1]。在測(cè)繪領(lǐng)域，GIS系統(tǒng)所具備的空間分析能力、數(shù)據(jù)計(jì)算能力優(yōu)勢(shì)十分突出，可以構(gòu)建多平臺(tái)協(xié)同使用的地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)，不論是空間數(shù)據(jù)匯編和整合、地圖的繪制，還是數(shù)據(jù)的計(jì)算和建模都有其應(yīng)用的空間。

1.2 全球定位技術(shù)

GPS技術(shù)是一種新式定位方式，需借助全球定位接收機(jī)，當(dāng)接收機(jī)收取到衛(wèi)星信息之后，就能進(jìn)行高準(zhǔn)度定位，具備快速、高精確度、靈活性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，因此在測(cè)繪領(lǐng)域備受青睞。測(cè)繪工程本身具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)難免會(huì)受到實(shí)際地形情況的影響，由此出現(xiàn)一定程度的誤差。尤其是在特殊地形測(cè)繪過(guò)程中，外業(yè)測(cè)繪人員使用普通的經(jīng)緯儀、全站儀等測(cè)量設(shè)備，甚至不能順利完成目標(biāo)任務(wù)，或是外業(yè)信息采集速度太慢，導(dǎo)致測(cè)繪成本顯著增加。

應(yīng)用GPS技術(shù)，可以有效減輕地形、環(huán)境等外界因素對(duì)測(cè)繪工作的阻礙，運(yùn)用優(yōu)勢(shì)有如下4點(diǎn)：①若被測(cè)繪區(qū)域?qū)儆诟呱矫芰值匦?，則利用GPS技術(shù)能夠解決經(jīng)緯儀、全站儀等傳統(tǒng)測(cè)繪工具在通視條件上的問(wèn)題，提升了外業(yè)工作效率。②使用GPS技術(shù)可以高精度測(cè)出樁位偏心情況，加快測(cè)繪工作速度，并可讓測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性更加可靠[2]。③使用全球定位放樣平臺(tái)，可以保證測(cè)量任務(wù)的實(shí)施具有更高效率，減輕測(cè)繪工作壓力，保障測(cè)量精準(zhǔn)度。④在實(shí)行樁位放樣測(cè)量工作期間，利用GPS技術(shù)能提升測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.3 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)主要是從外部空間獲取地球表部地理電磁波信息，再對(duì)電磁波信息有序?qū)嵤呙?、拍攝、整合工作，把經(jīng)過(guò)處理的信息通過(guò)可視化圖形影像的方式進(jìn)行呈現(xiàn)。在無(wú)需與測(cè)量目標(biāo)發(fā)生直接接觸的條件下，就能實(shí)現(xiàn)全方位、高準(zhǔn)度獲取被測(cè)區(qū)域的地理環(huán)境狀況，解決復(fù)雜地形給測(cè)繪結(jié)果帶來(lái)的影響，并且工作效率相對(duì)較高，單次測(cè)繪區(qū)域較大。該技術(shù)目前普遍應(yīng)用在大地理、林地茂盛的區(qū)域之中，能夠高效、精準(zhǔn)地調(diào)查植被資源信息。

1.4 3S技術(shù)

將此技術(shù)運(yùn)用于測(cè)繪工程之中，主要用來(lái)進(jìn)行資源的收集與分析。該技術(shù)具備數(shù)據(jù)庫(kù)儲(chǔ)存、圖形資料輸入輸出等多項(xiàng)功能，將其用在特殊地形測(cè)繪之中，能為測(cè)繪工作提供較為全面的數(shù)據(jù)支撐。根據(jù)測(cè)繪具體要求，使用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)對(duì)收集到的信息加以處理，繪出相應(yīng)的地形圖之后再將其輸出。此技術(shù)在特殊地形場(chǎng)景下的運(yùn)用，最為突出的優(yōu)點(diǎn)便是讓測(cè)繪效率有效提高，壓縮了測(cè)繪工作的周期，促使測(cè)繪工作人員所需負(fù)責(zé)的采集、整理數(shù)據(jù)的工作量大幅減少。

1.5 無(wú)人機(jī)三維影像技術(shù)

該技術(shù)在特殊地形測(cè)繪工程之中的運(yùn)用，主要可提供快速全景攝影、構(gòu)建三維模型、圖像信息對(duì)比等功能。在具體測(cè)繪工作中，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)十分突出，能提高測(cè)繪工作的質(zhì)量與效率。根據(jù)無(wú)人機(jī)搭載設(shè)備的功能、性能、準(zhǔn)確度的不同，測(cè)繪人員能夠構(gòu)建出不同的空間信息模型，例如高線(xiàn)圖、空間三維圖，實(shí)現(xiàn)全方位觀測(cè)、多角度縮放等操作。

2 特殊地形測(cè)繪要點(diǎn)

2.1 采集特殊地形資料

對(duì)特殊地形實(shí)行測(cè)繪，做好資料的準(zhǔn)備工作是其中最為基礎(chǔ)的一項(xiàng)任務(wù)，更是確保測(cè)繪結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確的前提。因此在開(kāi)展測(cè)繪工程之前，必須要將有關(guān)資料準(zhǔn)備到位。在收集資料過(guò)程中，要根據(jù)預(yù)先明確的測(cè)繪目標(biāo)與實(shí)際要求開(kāi)展各項(xiàng)工作，對(duì)收集的資料予以整理、分類(lèi)。比如，在對(duì)舊城區(qū)實(shí)行改造規(guī)劃時(shí)，測(cè)繪階段就要把該區(qū)域的全部房屋建筑、道路設(shè)施、土壤條件等資料收集到位，以此為后期測(cè)繪技術(shù)的選取提供參考[3]。

2.2 特殊地形測(cè)繪測(cè)量精度

在實(shí)行特殊地形的測(cè)繪工作時(shí)，一定要重視測(cè)量精度的把控，這是保障測(cè)繪結(jié)果精準(zhǔn)性的重要措施。以舊城區(qū)改造工程的測(cè)繪工作為例，由于舊城區(qū)中建設(shè)的房屋建筑普遍較為集中，并且房屋類(lèi)型也相對(duì)較多，如果在測(cè)繪階段不能確保測(cè)繪精確度，則有可能讓測(cè)繪人員確定房屋方位角、角點(diǎn)、布局等信息時(shí)產(chǎn)生誤差，憑借主觀判斷的方法推斷舊城區(qū)方位信息，從而對(duì)舊城區(qū)原來(lái)的地貌、改造進(jìn)程帶來(lái)負(fù)面影響。所以，在實(shí)施特殊地形的測(cè)繪工作時(shí)，必須要注重測(cè)量精度的把控，選取適宜的測(cè)繪技術(shù)最大化把控好測(cè)量誤差，防止測(cè)繪精度達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，而引發(fā)一系列問(wèn)題。

2.3 GPS測(cè)量與定位

在測(cè)繪工程之中，GPS是十分基礎(chǔ)的一項(xiàng)技術(shù)，特別是在特殊地形條件下，一定要合理應(yīng)用GPS技術(shù)輔助各項(xiàng)測(cè)量工作的開(kāi)展。GPS的使用能夠顯著提高測(cè)繪精準(zhǔn)度，讓測(cè)繪質(zhì)量更有保障，還能提升測(cè)繪效率。結(jié)合GPS技術(shù)的使用，可通過(guò)其監(jiān)測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)特殊地形的動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)，從而提升被測(cè)目標(biāo)測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確度。

2.4 數(shù)字測(cè)繪

數(shù)字測(cè)繪也是測(cè)繪工作之中非常關(guān)鍵的一項(xiàng)技術(shù)措施，將其運(yùn)用于特殊地形之中，能實(shí)現(xiàn)對(duì)采集信息圖形影像的融合，提升測(cè)繪規(guī)范程度，更是保障測(cè)繪結(jié)果精準(zhǔn)性的可靠方式。應(yīng)用數(shù)字測(cè)繪，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)全部物理性數(shù)據(jù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換。借助計(jì)算機(jī)成像技術(shù)把測(cè)繪信息轉(zhuǎn)變成地形圖，由顯示器實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)三維立體圖的直觀呈現(xiàn)，有助于測(cè)繪人員更為清晰、明確地掌握測(cè)繪目標(biāo)的具體狀況。

2.5 制定測(cè)繪草圖

對(duì)特殊地形區(qū)域具體狀況展開(kāi)分析，需要測(cè)繪人員觀測(cè)目標(biāo)區(qū)域的地理結(jié)構(gòu)圖，明確需要測(cè)定的關(guān)鍵目標(biāo)，編繪出地理環(huán)境觀測(cè)草圖。在明確測(cè)量目標(biāo)之后，工作人員應(yīng)對(duì)該區(qū)域的地表圖紙展開(kāi)詳細(xì)分析，基于地下資料選取合適的測(cè)繪技術(shù)，一般采取土壤數(shù)據(jù)檢定、定點(diǎn)地理勘測(cè)等方式。對(duì)河流周邊區(qū)域?qū)嵭蟹治觯袛鄿y(cè)繪過(guò)程中可能存在的安全問(wèn)題，最好使用局部與系統(tǒng)分析方式。測(cè)繪人員在目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域中實(shí)施地理環(huán)境監(jiān)測(cè)時(shí)，一定要考慮當(dāng)?shù)氐娜宋摹v史、環(huán)境特征等因素，掌握該地區(qū)地理環(huán)境發(fā)生的變化，做好前期的資料準(zhǔn)備工作。

3 測(cè)繪技術(shù)在特殊地形測(cè)繪工程中的具體應(yīng)用

3.1 山地區(qū)域

山地區(qū)域具有地形復(fù)雜、植被繁茂的特征，會(huì)對(duì)相關(guān)設(shè)備的信號(hào)產(chǎn)生較大的干擾，因此不能正常應(yīng)用GPS、RTK等技術(shù)。而若是選擇應(yīng)用全站儀技術(shù)，也容易受到高大植物的干擾，讓視野存在阻礙。為提高測(cè)繪質(zhì)量，可讓測(cè)繪人員采用特殊測(cè)繪技術(shù)，測(cè)量目標(biāo)測(cè)區(qū)站點(diǎn)直線(xiàn)距離，利用測(cè)設(shè)導(dǎo)線(xiàn)、放樣點(diǎn)坐標(biāo)、距離角度等數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的公式計(jì)算，以此合理測(cè)出測(cè)量方位和待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)方位角，再同步輸入測(cè)繪信息。引入特殊測(cè)繪技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪區(qū)域的有效延伸，保證測(cè)繪信息的準(zhǔn)確度[4]。

3.2 泥濘區(qū)域

面臨灘涂、荒漠以及泥濘等地形，如果測(cè)繪人員事先對(duì)泥濘地區(qū)的具體狀況不太了解，那么就無(wú)法保障測(cè)繪質(zhì)量，甚至可能對(duì)后續(xù)工程建設(shè)的順利開(kāi)展帶來(lái)影響。測(cè)繪人員需合理使用范圍線(xiàn)，對(duì)測(cè)繪工作流程予以?xún)?yōu)化。如果泥濘區(qū)域占地面積比較大，則要通過(guò)高程來(lái)開(kāi)展測(cè)繪工作，并將泥濘地區(qū)視為中心點(diǎn)，合理設(shè)置各個(gè)測(cè)點(diǎn)。使用全站儀、近景攝影測(cè)量技術(shù)，能夠保證采集信息的精確性，提高測(cè)繪質(zhì)量。

在對(duì)灘涂區(qū)域開(kāi)展測(cè)量工作時(shí)，可根據(jù)下述步驟開(kāi)展：①收集外業(yè)信息。在小型飛行器上安裝激光雷達(dá)系統(tǒng)，放飛前，對(duì)飛行路線(xiàn)和高度合理規(guī)劃，并在飛行線(xiàn)路周?chē)叩燃?jí)已知控制點(diǎn)。設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的GPS基站，確保航拍工作與潮位條件相符，從而盡量增大拍攝面積。②數(shù)據(jù)信息的預(yù)處理。將航拍收集的GPS、IMU和系統(tǒng)參數(shù)通過(guò)聯(lián)合解算的方法，得出影像外方位元素、激光點(diǎn)空間參數(shù)。利用空間糾正法，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)實(shí)行解析，辨別關(guān)鍵地物。按照成果標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)化成地方坐標(biāo)系。為能充分滿(mǎn)足后期產(chǎn)品生產(chǎn)需求，要做好點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分割工作。③創(chuàng)建高程模型。將點(diǎn)云數(shù)據(jù)根據(jù)工作要求，細(xì)分成航帶重合點(diǎn)、水體、植被與地表等多種類(lèi)型。而在分類(lèi)過(guò)程中，要以人工的方式將未能識(shí)別的地物提取出來(lái)，深度解析影像和周?chē)匦?，并?duì)水體狀況實(shí)行判斷。自動(dòng)過(guò)濾航帶重合點(diǎn)，通過(guò)將人工和自動(dòng)的方式進(jìn)行聯(lián)合，高精度區(qū)分地面和建筑物。完成自動(dòng)分類(lèi)以后，得出基礎(chǔ)的地形地貌。為構(gòu)建精度較高的數(shù)字高程模型，應(yīng)當(dāng)使用TIN構(gòu)網(wǎng)篩除噪點(diǎn)。④繪制數(shù)字正射影像圖與線(xiàn)劃地圖。

3.3 林地繁茂區(qū)域

在林地茂盛的區(qū)域開(kāi)展測(cè)繪工作，面臨著植株分布密度高、通視條件差等問(wèn)題，普通的全站儀技術(shù)無(wú)法取得理想的效果。由于受到樹(shù)木遮蔽，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)繪誤差，若是以人工方式清除遮蔽的樹(shù)木，則會(huì)對(duì)該地區(qū)的生態(tài)自然環(huán)境帶來(lái)破壞，并會(huì)導(dǎo)致測(cè)繪工作量的提高。對(duì)于上述問(wèn)題，測(cè)繪人員主要可從引入更先進(jìn)的地面測(cè)量設(shè)備、使用航空攝影測(cè)量技術(shù)兩大層面入手。

早期的測(cè)量設(shè)備大多功能落后、單一，對(duì)于光學(xué)通視條件的要求比較高，而通過(guò)替換成精密型測(cè)量設(shè)備，就能徹底迭代基線(xiàn)丈量法，可利用免棱鏡測(cè)距儀來(lái)對(duì)特殊位置測(cè)點(diǎn)實(shí)行距離的測(cè)量，利用帶有自動(dòng)追蹤能力的測(cè)距裝置和電子速測(cè)儀實(shí)施細(xì)部測(cè)量工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)繪方式的更新?lián)Q代。

對(duì)于航空攝影測(cè)量技術(shù)的使用，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先挑選具備較強(qiáng)機(jī)動(dòng)性、速度快的無(wú)人機(jī)設(shè)備，通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)的遠(yuǎn)程操控，使之保持低空飛行的狀態(tài)，并同步拍攝下方地物，得到影像信息。為了避免存在拍攝盲區(qū)與死角，可增加航線(xiàn)條數(shù)。選擇激光雷達(dá)荷載，能夠有效監(jiān)測(cè)、定位植被層下側(cè)的地理地形狀況。比如，美國(guó)研發(fā)出一種TRACER植被穿透雷達(dá)系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)地表雜波和測(cè)量目標(biāo)回波的篩除，從而更加精準(zhǔn)、全面地探測(cè)出林地中隱蔽位置的地物。

3.4 人口密集區(qū)域

當(dāng)對(duì)人口密集區(qū)域開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，一般使用全站測(cè)量?jī)x，該種儀器可體現(xiàn)出鏡頭操控靈活性強(qiáng)、不會(huì)受到時(shí)間與空間的限制等多方面優(yōu)勢(shì)。通過(guò)對(duì)全站測(cè)量?jī)x的應(yīng)用，既能提高數(shù)據(jù)信息的采集準(zhǔn)確度與完整性，也能為后期工程建設(shè)的順利實(shí)施提供較多便利。不過(guò)它也存在一些缺陷，會(huì)讓測(cè)繪精度受到一定影響。對(duì)于目標(biāo)測(cè)繪區(qū)域?qū)儆谌丝诔砻軈^(qū)，就要詳細(xì)分析該地區(qū)的實(shí)際特征，在此基礎(chǔ)上挑選適宜的測(cè)繪技術(shù)。

若想切實(shí)保障測(cè)繪結(jié)果的準(zhǔn)確性，就要重視測(cè)量草圖的編繪質(zhì)量。對(duì)于測(cè)繪工程而言，草圖占有非常重要的地位，若未對(duì)其提高重視，就有可能使得整個(gè)測(cè)繪質(zhì)量受到影響。而技術(shù)人員在實(shí)行草圖的編繪時(shí)，需要合理結(jié)合信息化技術(shù)，以此有效提高數(shù)據(jù)采集、分析水平，改善輸出工作的質(zhì)量。在人口稠密區(qū)域開(kāi)展測(cè)繪工作時(shí)，工作人員要做到對(duì)全站儀的合理應(yīng)用，使之充分發(fā)揮自身功能、作用以及優(yōu)勢(shì)。對(duì)不能使用GPS·RTK系統(tǒng)加以數(shù)據(jù)采集的地區(qū)，需要憑借全站儀的優(yōu)勢(shì)來(lái)保障信息采集的全面性和高精度性[5]。

3.5 大地理區(qū)域

在進(jìn)行大地理區(qū)域的測(cè)繪過(guò)程中，工作人員要詳細(xì)分析不同狀況下的測(cè)繪目標(biāo)，以此挑選最為合適的測(cè)繪技術(shù)。比如，在面對(duì)沼澤、沙漠、海域等面積寬闊的特殊地形時(shí)，測(cè)繪結(jié)果或多或少會(huì)有誤差，為了提高測(cè)繪的精準(zhǔn)度，就要有效提高測(cè)繪技術(shù)的適用范圍。當(dāng)對(duì)此類(lèi)區(qū)域?qū)嵭袦y(cè)繪時(shí)，可合理使用GPS·RTK系統(tǒng)來(lái)對(duì)大面積區(qū)域予以測(cè)繪，再創(chuàng)建數(shù)據(jù)基站，以此拓寬測(cè)繪面積，最大程度上防止漏測(cè)的情況發(fā)生。

在國(guó)內(nèi)科技高速發(fā)展的同時(shí)，越來(lái)越多的現(xiàn)代化技術(shù)運(yùn)用到測(cè)繪工作中，有效地處理了大面積測(cè)繪中的種種困難，并推動(dòng)了測(cè)繪效率的大幅提高。比如，應(yīng)用無(wú)人機(jī)攝影技術(shù)實(shí)施大地理區(qū)域的測(cè)繪，能夠基于自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)化檢測(cè)功能來(lái)減輕信息采集的難度。

4 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)繪工程質(zhì)量會(huì)影響工程項(xiàng)目的建設(shè)效果。隨著國(guó)內(nèi)測(cè)繪需求不斷提高，人們對(duì)測(cè)繪質(zhì)量有了新的要求與標(biāo)準(zhǔn)。特別是在進(jìn)行特殊地形的測(cè)繪時(shí)，必須要結(jié)合地形特點(diǎn)選取合理的測(cè)繪技術(shù)，積極引進(jìn)各種先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，改進(jìn)測(cè)繪方式，更好地保證測(cè)繪數(shù)據(jù)的完整性和準(zhǔn)確度。

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