三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用研究

廖強(qiáng)

摘 要：針對(duì)工程測(cè)量的技術(shù)含量不斷提高和加強(qiáng)，同時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷增加，例如在道路橋梁施工放樣、地籍圖測(cè)繪、三維建模和地形圖測(cè)量等工作的實(shí)際進(jìn)展過(guò)程中，能夠應(yīng)用高新的工程測(cè)量技術(shù)去完成工作，其中三維測(cè)繪技術(shù)作為當(dāng)前先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，具有精準(zhǔn)度高、數(shù)據(jù)全面等優(yōu)點(diǎn)。三維測(cè)繪技術(shù)可以從理論和實(shí)踐上都促進(jìn)工程測(cè)量的發(fā)展，本文介紹三維測(cè)繪在工程測(cè)量上的應(yīng)用，通過(guò)案例來(lái)分析三維測(cè)繪在工程測(cè)量上應(yīng)用的利弊。

關(guān)鍵詞：三維測(cè)繪；掃描全站儀；工程測(cè)量

工程測(cè)量學(xué)是測(cè)量學(xué)的一個(gè)分支，主要應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)這一領(lǐng)域，工程測(cè)量作為一門(mén)應(yīng)用學(xué)科，在一定程度上工程測(cè)量促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)工程測(cè)量也經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從手工操作到測(cè)量的自動(dòng)化、從一般測(cè)量到精密測(cè)量的發(fā)展過(guò)程。工程測(cè)量技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的不斷積累和改進(jìn)，已經(jīng)得到質(zhì)的飛躍和提高，因此工程測(cè)量的技術(shù)含量不斷提高和加強(qiáng)，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，例如在道路橋梁施工放樣、地籍圖測(cè)繪、三維建模和地形圖測(cè)量等工作的實(shí)際進(jìn)展過(guò)程中，能夠應(yīng)用高新的工程測(cè)量技術(shù)去完成工作。為促進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，將新型數(shù)字化工程測(cè)量技術(shù)應(yīng)用在實(shí)際測(cè)繪工程測(cè)量工作中，就需要結(jié)合三維測(cè)繪技術(shù)對(duì)工程測(cè)量進(jìn)行完善和提高，用以提升工程測(cè)量的質(zhì)量，[1]本文研究工程測(cè)量結(jié)合三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，并分析工程測(cè)量結(jié)合三維測(cè)繪技術(shù)的利弊。

1 三維測(cè)繪技術(shù)

1.1 三維測(cè)繪技術(shù)的概念

三維測(cè)繪技術(shù)主要從“2+1”維技術(shù)發(fā)展而來(lái)，其利用傳統(tǒng)的“2+1”維理論，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建更加完善的三維測(cè)量體系，使測(cè)量更加精準(zhǔn)、全面和形象。在三維測(cè)繪過(guò)程中需要應(yīng)用衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)（GPS）、三維激光掃描儀以及全站儀等穩(wěn)定性高的儀器。隨著數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)的全面普及，工程測(cè)量中逐漸應(yīng)用攝影測(cè)量技術(shù)，其能夠提供更加精確、科學(xué)、合理的測(cè)量數(shù)據(jù)，而且打破地形的限制，提高工程項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量。

1.2 三維測(cè)繪技術(shù)的內(nèi)容

三維測(cè)繪技術(shù)主要包括有三維激光掃描技術(shù)、立體測(cè)圖衛(wèi)星技術(shù)和全景真三維影像技術(shù)三種類(lèi)型。

1.2.1 三維激光掃描技術(shù)

三維激光掃描技術(shù)以掃描儀載體可分背包式三維激光掃描儀、車(chē)載激光掃描儀、和手持式三維掃描儀等，其能夠在不與物體直接接觸的情況下獲取數(shù)據(jù)信息。背包式三維掃描儀主要應(yīng)用于不動(dòng)產(chǎn)調(diào)查中，針對(duì)使用常規(guī)的RTK、全站儀等設(shè)備容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集不全，調(diào)查效率緩慢的問(wèn)題，其背包式三維掃描儀可以同時(shí)采集室內(nèi)外環(huán)境的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后再利用內(nèi)業(yè)軟件對(duì)其進(jìn)行不動(dòng)產(chǎn)權(quán)籍圖的繪制。車(chē)載激光掃描儀主要應(yīng)用于公路勘測(cè)設(shè)計(jì)中，其增加了數(shù)據(jù)采集能力和范圍，提高了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取的效率。手持式三維掃描儀應(yīng)用于多個(gè)方面，采用手持式三維掃描儀可以隨時(shí)隨地的進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，方便、靈活，解決傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方式受限于儀器的大小，重量的問(wèn)題等。

1.2.2 立體測(cè)圖衛(wèi)星技術(shù)

三維測(cè)繪技術(shù)一開(kāi)始是用來(lái)研究人員實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的監(jiān)控，但由于其精準(zhǔn)度高、穩(wěn)定性強(qiáng)、數(shù)據(jù)全面、獲取數(shù)據(jù)輕松等優(yōu)點(diǎn)，因此被逐漸發(fā)展并應(yīng)用到其它測(cè)量領(lǐng)域，為推動(dòng)其它行業(yè)測(cè)量提供基礎(chǔ)。

1.2.3 全景真三維影像技術(shù)

全景真三維影像技術(shù)是將遙感與攝影相結(jié)合而形成的新測(cè)量技術(shù)，其能夠在較大的范圍內(nèi)獲取地物的三維坐標(biāo)，對(duì)其獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)圖表的形式進(jìn)行傳送，能夠幫助工作人員減少工作量，提升他們的工作效率。

1.3 三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展

三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在三個(gè)方面，一是展現(xiàn)在衛(wèi)星定位測(cè)量系統(tǒng)上，其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的三維測(cè)量，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證其具有極高的測(cè)量精度。二是展現(xiàn)在全站儀上，全站儀能同時(shí)對(duì)距離和角度進(jìn)行測(cè)量，并實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的計(jì)算和自動(dòng)顯示。[2]三是展現(xiàn)在三維激光掃描儀上，它具有高效的掃描速度和高精度的點(diǎn)位信息和密度，因此其在工程測(cè)量上應(yīng)用很廣泛。

2 三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用

如今，在工程測(cè)量中應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)就是三維測(cè)繪技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)作為三維測(cè)繪技術(shù)中應(yīng)用廣泛的技術(shù)，以徠卡Nova.MS60掃描式全站儀掃描河道斷面為例。

2.1 河道地形外業(yè)掃描

采用河道兩岸架站掃描，框選需掃描的河道區(qū)域，進(jìn)行快速點(diǎn)云獲取；遠(yuǎn)距離可采用超遠(yuǎn)距離格網(wǎng)掃描，設(shè)置掃描區(qū)域與掃描方法相同；不同站數(shù)據(jù)采集完成后，可現(xiàn)場(chǎng)在3D瀏覽器中三維瀏覽，查缺補(bǔ)漏。

2.2 河道地形內(nèi)業(yè)處理

采用Infinity軟件處理外業(yè)掃描的數(shù)據(jù)，可直觀看到兩個(gè)設(shè)站點(diǎn)，橋梁和河堤也直觀體現(xiàn)。通過(guò)Infinity軟件的點(diǎn)云去噪功能把干擾物“橋梁”刪除，對(duì)河道地形生成等高線。并將等高線單獨(dú)顯示，導(dǎo)出CAD格式.DWG和.DXF，用于第三方軟件進(jìn)行地形圖編輯。徠卡Nova MS60掃描式全站儀完全適用于地形測(cè)量，尤其是河道斷面測(cè)量，外業(yè)利用其優(yōu)勢(shì)的掃描功能輕松獲取大量點(diǎn)云，體現(xiàn)河道真實(shí)場(chǎng)景，相比以前人工打點(diǎn)省時(shí)省力；儀器本身全站儀的功能設(shè)站后掃描，省去人工拼接點(diǎn)云的步驟，實(shí)現(xiàn)隨時(shí)搬站隨時(shí)掃描，且1km的掃描距離可實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量河道模型；內(nèi)業(yè)自動(dòng)生成等高線，Infinity軟件可一步到位生成等高線，減少內(nèi)業(yè)繁瑣步驟，提高效率。

3 工程測(cè)量結(jié)合三維測(cè)繪技術(shù)的利弊

在工程測(cè)量中，引入三維測(cè)繪技術(shù)具有以下優(yōu)勢(shì)。隨著現(xiàn)代建筑項(xiàng)目施工難度的不斷增加，三維測(cè)繪技術(shù)因具有良好的實(shí)用性，能夠?qū)⒁恍?fù)雜的項(xiàng)目設(shè)計(jì)圖進(jìn)行簡(jiǎn)化，使模型效果更加清晰明顯，還可以對(duì)設(shè)計(jì)的范圍進(jìn)行一個(gè)適當(dāng)?shù)亩ㄎ唬苊馐┕挝黄x原來(lái)的設(shè)計(jì)方案，給技術(shù)人員提供了工程具體的規(guī)劃路線，推進(jìn)了我國(guó)工程建設(shè)的發(fā)展。但是工程測(cè)量在結(jié)合三維測(cè)繪后也會(huì)帶來(lái)一些弊端，因?yàn)槿S測(cè)繪技術(shù)在儀器等方面發(fā)展比較成熟，但其出現(xiàn)的時(shí)間較晚，導(dǎo)致還沒(méi)有形成比較完善的理論依據(jù)，并且三維技術(shù)在制度規(guī)范方面還存在有待改善的問(wèn)題，還需要相關(guān)部門(mén)去完善和管理。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代化社會(huì)建設(shè)過(guò)程中，工程建設(shè)是至關(guān)重要的部分，三維測(cè)繪技術(shù)可以提高建設(shè)質(zhì)量的重要技術(shù)手段，對(duì)工程測(cè)量的作用是巨大的，為了促進(jìn)我國(guó)的現(xiàn)代化工程建設(shè)質(zhì)量的提升，提高工作單位的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就要不斷專(zhuān)研和更新三維測(cè)繪技術(shù)，明確三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的自我定位和發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)：

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