工程測(cè)量中的測(cè)繪技術(shù)

摘 要：隨著測(cè)繪儀器和測(cè)繪新技術(shù)的不斷革新和發(fā)展，工程測(cè)量學(xué)科也得到了飛速的發(fā)展。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及先進(jìn)測(cè)量?jī)x器和技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了地形測(cè)量向自動(dòng)化和數(shù)字化方向發(fā)展，數(shù)字化測(cè)圖技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，數(shù)字化測(cè)圖以其特有的高自動(dòng)化、全數(shù)字化、高精度的顯著優(yōu)勢(shì)而具有無(wú)限廣闊的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：工程測(cè)量；測(cè)繪儀器；測(cè)繪新技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU195 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-291X（2013）05-0168-02

一、工程測(cè)量概念及測(cè)繪新技術(shù)

工程測(cè)量通常是指在工程建設(shè)的勘測(cè)設(shè)計(jì)、施工和管理階段中運(yùn)用的各種測(cè)量理論、方法和技術(shù)的總稱。內(nèi)容主要分為控制測(cè)量、地形圖測(cè)量和工程放線等3大部分。

測(cè)量?jī)x器：測(cè)量?jī)x器有衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)、全站儀、攝影測(cè)量?jī)x器、二維激光掃描儀、激光跟蹤儀、關(guān)節(jié)臂二坐標(biāo)量測(cè)儀。前二種儀器是大家所熟悉的二維測(cè)量?jī)x器。二維激光掃描儀是近幾年發(fā)展起來(lái)的新型二維測(cè)繪儀器。后兩種儀器是工業(yè)測(cè)量中常用的儀器。

（一）數(shù)字化成圖手段

大比例尺地形圖和工程圖的測(cè)繪是工程測(cè)量工作的重要內(nèi)容。常規(guī)的成圖方法的野外工作十分艱苦，同時(shí)還有煩瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長(zhǎng)，產(chǎn)品單一，難以適應(yīng)城市建設(shè)的需要。20世紀(jì)90年代以來(lái)，數(shù)字化成圖技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。它具有精度高、勞動(dòng)強(qiáng)度小、更新方便、方便保存管理及應(yīng)用、易于發(fā)布等特點(diǎn)，目前有內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內(nèi)外業(yè)一體化是一種外業(yè)數(shù)據(jù)采集力法，主要設(shè)備是全站儀、電子手簿等，其特點(diǎn)是精度高、內(nèi)外業(yè)分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。根據(jù)使用編碼或者是畫圖來(lái)描述記錄連接關(guān)系和地圖實(shí)體的地理屬性，可以分為有碼和無(wú)碼作業(yè)。無(wú)碼作業(yè)比較方便、可靠，同時(shí)由于采用學(xué)圖的方式，使得數(shù)據(jù)采集工作直觀，并且可以減輕工作人員的壓力。

（二）數(shù)字地圖生成

數(shù)字地圖可以從電子平板儀、全自動(dòng)測(cè)圖系統(tǒng)和經(jīng)數(shù)字化設(shè)備數(shù)字化獲取、全站儀等設(shè)備采集數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理建立數(shù)學(xué)地面模型（存貯地面特征點(diǎn)的二維坐標(biāo)表示地面的狀態(tài)），并生成數(shù)字地圖。數(shù)字地圖和數(shù)字地面模型的核心意義在于可以根據(jù)圖上任一點(diǎn)的平面坐標(biāo)內(nèi)插來(lái)求得該點(diǎn)的高程，據(jù)此可以插繪等高線、繪制斷面圖，進(jìn)行道路、竹線、建筑物等工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)。數(shù)字地圖的計(jì)算機(jī)處理，十分有利于工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）應(yīng)用，即編制工程規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件就能在數(shù)字地圖上實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，如在計(jì)算機(jī)上可以進(jìn)行面積量算，繪制各種特性點(diǎn)線。

（三）測(cè)繪傳感器的研究

GPS接收機(jī)、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的全站儀、CCD數(shù)碼相機(jī)以及工程巖土位移伸縮計(jì)等都屬于傳感器[1]。隨著技術(shù)的不斷革新，GPS接收機(jī)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，其體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，這使測(cè)量工作者的工作緊張程度和勞動(dòng)強(qiáng)度變得相對(duì)輕松，使測(cè)量工作者的野外工作變得愉快。全站儀可以同時(shí)測(cè)量角度和距離，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的二維測(cè)量?jī)x器。但在傳統(tǒng)的測(cè)量中，采用水準(zhǔn)面作為基準(zhǔn)面，使其結(jié)果受到大地水準(zhǔn)面精度的影響。

當(dāng)今，高精度和實(shí)時(shí)性是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型工程安全施工和運(yùn)營(yíng)的重要保障。這就要求不同知識(shí)和專業(yè)領(lǐng)域的科技人員共同合作，較全而地了解和掌握工程的安全狀態(tài)，以綜合分析建筑物的實(shí)時(shí)狀態(tài)。因此，也就需要充分利用傳感器的自動(dòng)化和高精度的特點(diǎn)，來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、傳輸、處理和表達(dá)。

（四）GPS，數(shù)字地圖等在工程建設(shè)施工中的應(yīng)用

工程建設(shè)施工測(cè)量的含義是把圖紙上設(shè)計(jì)好的建筑物的高程和平面位置測(cè)設(shè)到地面上，以便據(jù)此施工，這項(xiàng)工作又稱施工放樣[2]。所謂測(cè)設(shè)建筑物，實(shí)際上是將建筑物的特征點(diǎn)在相應(yīng)的地面上標(biāo)定出來(lái)，因此，施工測(cè)量的根本任務(wù)是點(diǎn)位的測(cè)設(shè)。測(cè)設(shè)點(diǎn)位的基本工作包括：己知長(zhǎng)度的測(cè)設(shè)、己知角度的測(cè)設(shè)、己知高程的測(cè)設(shè)。施工測(cè)量對(duì)地形圖精度和放樣的精度要求較高，因此，大中型工程都要在施工區(qū)域內(nèi)布設(shè)施工控制網(wǎng)，以網(wǎng)內(nèi)控制點(diǎn)為基礎(chǔ)進(jìn)行由整體到局部的施工放樣。使用GPS可以大量減少施工控制網(wǎng)中的中間過(guò)渡控制點(diǎn)。

（五）攝影測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)繪中的應(yīng)用

攝影測(cè)量技術(shù)己越來(lái)越廣泛地在城市和工程測(cè)繪領(lǐng)域中得以應(yīng)用。攝影測(cè)量由于高質(zhì)量、高精度的攝影測(cè)量?jī)x器的研制生產(chǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用，使得其能夠提供完全的、實(shí)時(shí)的二維空間信息，不僅不需要接觸物體，而且減少了外業(yè)工作量，提高了測(cè)量精度，提高了效率，并能提供品種繁多的成果。在城市和工程大比例尺地形測(cè)繪，地籍測(cè)繪，公路、鐵路以及長(zhǎng)距離通訊和電力選線，描述被測(cè)物體狀態(tài)，建筑物變形監(jiān)測(cè)，文物保護(hù)和醫(yī)學(xué)上異物定位中都起到了一般測(cè)量難以起到的作用，具有廣泛的應(yīng)用前景。由于全數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量工作站的出現(xiàn)，為攝影測(cè)量技術(shù)應(yīng)用提供了新的技術(shù)手段和力方法，該技術(shù)己在一些大中城市和大型工程勘察單位得以引進(jìn)廣泛應(yīng)用。由于該技術(shù)在攝影中的應(yīng)用，大量減少并加快了野外控制點(diǎn)聯(lián)測(cè)工作，大大提高了測(cè)繪成圖的效率與效益，使得工程攝影測(cè)量向自動(dòng)化、數(shù)字化方向邁進(jìn)。

（六）RS技術(shù)

RS（RemoteSensin），即遙感技術(shù)[3]。遙感技術(shù)包括傳感器技術(shù)，信息傳輸技術(shù)，信息處理、提取和應(yīng)用技術(shù)，目標(biāo)信息特征的分析與測(cè)量技術(shù)等。RS技術(shù)具有大而積的同步觀測(cè)、時(shí)效性強(qiáng)，數(shù)據(jù)的綜合性和可比性及經(jīng)濟(jì)性具有較高的優(yōu)勢(shì)，得到快速的普及，多光譜航空攝影和高分辨率的遙感衛(wèi)星將成為對(duì)地觀測(cè)獲取基礎(chǔ)地理信息的重要手段。各種中小比例尺地形圖都可以利用遙感影像來(lái)獲取，為應(yīng)用于工程測(cè)量領(lǐng)域的基本地形圖、地籍圖以及各種大、中、小比例地形圖的快速更新提供了十分便利的方法和手段。

（七）大型和精密工程測(cè)量與工業(yè)測(cè)量得到迅速發(fā)展

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，大型工程建設(shè)以及工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線和超高精度的設(shè)備安裝及大型工程建造與運(yùn)營(yíng)過(guò)程的安全監(jiān)測(cè)等不斷增加，都對(duì)工程測(cè)量工作提出了新的更高的特殊要求。為了保證這些規(guī)模巨大、技術(shù)先進(jìn)、設(shè)備精尖和生產(chǎn)過(guò)程高度自動(dòng)化的建設(shè)工程和工業(yè)生產(chǎn)，按設(shè)計(jì)要求順利施工、安裝和正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)，并保證質(zhì)量和安全，需要采用高精度的特殊方法進(jìn)行測(cè)量保障，便形成了特種精密工程測(cè)量和工業(yè)測(cè)量特種精密工程測(cè)量是將現(xiàn)代大地測(cè)量學(xué)和計(jì)量學(xué)等學(xué)科最新成就結(jié)合起來(lái)，運(yùn)用現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)新理論、新方法和新技術(shù)，使用專用的儀器和設(shè)備，以高精度與高利技的特殊方法和技術(shù)，應(yīng)用于特種工程和工業(yè)生產(chǎn)的測(cè)量工作。

這些測(cè)繪新技術(shù)不僅充實(shí)了工程測(cè)量科學(xué)理論，且具有較強(qiáng)的可操作性、準(zhǔn)確性，能大幅度減少野外工作時(shí)間，節(jié)省人力、物力、縮短成圖周期，提高成圖質(zhì)量，從而提高工程測(cè)量工作效率。本文對(duì)測(cè)繪新技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，目的在于讓更多的工作者把更新更好的測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用到工程建設(shè)中，為工程建設(shè)和管理提供高效的服務(wù)。

二、對(duì)工程測(cè)量發(fā)展的預(yù)望

中國(guó)國(guó)民的經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)重大工程建設(shè)的蓬勃開(kāi)展，在為工程測(cè)量發(fā)展帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)的同時(shí)也提供了良好的機(jī)遇。同時(shí)，伴隨著測(cè)繪新技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代工程測(cè)量必將朝著測(cè)量?jī)?nèi)外作業(yè)一體化、數(shù)據(jù)獲取及處理自動(dòng)化、測(cè)量過(guò)程控制和系統(tǒng)行為智能化、測(cè)量成果和產(chǎn)品數(shù)字化、測(cè)量信息管理可視化、信息共享和傳播網(wǎng)絡(luò)化的趨勢(shì)發(fā)展，其發(fā)展特點(diǎn)可概括為精確、可靠、快速、簡(jiǎn)便、連續(xù)、動(dòng)態(tài)、遙測(cè)、實(shí)時(shí)。

結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的新技術(shù)被應(yīng)用于工程建設(shè)中，其中測(cè)繪技術(shù)是至關(guān)重要的，這就要求技術(shù)人員通過(guò)理論與實(shí)踐相結(jié)合，不斷摸索，二維測(cè)繪技術(shù)、地下管線智能化探測(cè)與管理技術(shù)、數(shù)字城市地理空間框架是工程測(cè)量技術(shù)今后幾年的重要發(fā)展方向。由于工程測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域涉及的范圍廣，還有可能出現(xiàn)新的重要發(fā)展領(lǐng)域，我們要隨時(shí)關(guān)注工程測(cè)量新技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，努力推動(dòng)和促進(jìn)中國(guó)的工程測(cè)量技術(shù)趕上和超過(guò)世界先進(jìn)水平，提高測(cè)繪的準(zhǔn)確度和精度，使工程測(cè)量技術(shù)向電子化、自動(dòng)化、數(shù)字化、信息化方向邁進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏建華.工程地質(zhì)測(cè)繪中的幾個(gè)研究對(duì)象[J].黑龍江水利科技，1999，（4）.

[2] 郭建平，曲金章.GPS在土地測(cè)繪中的應(yīng)用及前景[J].三晉測(cè)繪，2003，（3）.

[3] 彭德江，等.河道工程測(cè)量中“3S”技術(shù)的應(yīng)用研究[J].利技資訊，2009-03-03.

Surveying and mapping technology in the engineering survey

XU Hong-jun

（The Fifth Institute of geological survey， Heilongjiang Province， Harbin 150090，China）

Abstract：With the continuous innovation and development of new technology of Surveying and mapping instruments and mapping， engineering surveying has also been rapid development.The extensive application of science and technology progress and advanced measuring instruments and technology， promote the development of automation and digital topographic survey， digital mapping technology emerge as the times require， digital mapping with advantages of high automation， its unique full digital， high accuracy and has broad prospects.

Key words： engineering survey； surveying instruments； the new technology of surveying and mapping

[責(zé)任編輯 杜 娟]