測繪新技術在測繪工程測量中的應用分析

古 琳

（江西省煤田地質局普查綜合大隊，江西 南昌 330001）

在建筑工程項目對質量要求逐漸提升的背景下，測繪結果的準確性和效率將直接影響工程后續施工的質量，為了適應時代發展需求，滿足測繪工程需要，新型測繪技術的運用已經是工程測量工作中不可或許的一部分。

1 工程測量的測繪含義

1.1 工程測量的概念

工程測量是建設施工項目在實施前必須要進行的工作之一，也是后續檢驗施工質量、工程標準的一種方法。工程測量主要是針對施工項目的勘察和數據收集，來確定施工方案及管理規劃。工程測量中的測繪工作包含多個環節，與實際建設施工項目有關，絕大多數測繪都需要依靠先進的儀器設備和專業的理論知識。伴隨著科學技術的發展，工程測繪技術也得到了很大程度的發展，相比較傳統只應用于建筑和水利項目的工程測量，當前測繪技術具有動靜結合的測量模擬方案，能夠在各類施工變化、施工調整的過程中完成測量，為國家建設和資源開發提供更多選擇。

1.2 工程測量的作用

工程測量是工程項目建設過程中不可或缺的環節，工程測量的作用主要涉及三個方面。首先，也是最關鍵的測繪階段。不僅僅包含對施工現場地形環境的測繪，也包括水文、地質、氣候數據的收集。很多測繪工作都會到野外進行，過往的工程測量還需要與測繪對象直接接觸，測繪工作效率較低，不具備時效性，測繪人員無法立即得到測繪結果，并且傳統測繪方式有較大的局限性，很容易受到工程測量現場環境、測繪人員技術水平、測繪儀器精度所影響，從而導致工程測量消耗大量時間精力，而得出結果的準確性卻無法保證。測繪新技術的應用讓工程測量在測繪階段的質量得到飛躍式的提升，從多個方面革新了測繪工作。其次是工程項目的施工階段，工程測量在施工階段起到管理輔助作用，通過使用測繪新技術，可以準確測定施工現場的情況，從而優化調整施工方案，為施工設計提供幫助。最后，是工程項目的竣工與驗收階段，工程測量能夠對工程項目整體質量進行測繪，檢驗工程項目的完整度。工程測量在工程項目中的作用不言而喻，能夠在整個工程項目中發揮支撐作用[1]。

2 當前測繪工程測量中的測繪新技術

工程測量行業的發展和信息技術的普及也帶動了測繪技術的應用，在當今飛速發展的社會背景下，測繪技術有效結合了計算機、衛星探測等技術手段，切實提升了測繪的準確度和工程測量效率。當前測繪工程測量中主要應用的技術有GPS、RS、GIS、數字化三維模型以及無人機攝影。其中GPS技術應用最為廣泛，其精準度較高，在導航、測速、測時等方面多有應用，接收數據信息和分析處理時間較短，可以大幅節省人力物力，提高運作效率。而GIS和RS技術，可以對環境信息或待測物進行詳細的數據收集，能夠提升信息的準確性和使用效率。數字化三維模型是將信息轉變為數字化模型，將數據轉化為代碼并重現編寫為系統模型，不僅使測量效率和測量質量得到了提升，還能夠將所采集的信息變為可視化，使測繪人員或設計人員能夠更清晰地對數據進行分析整理。無人機的主要特點是安全性，尤其是在山區、森林中的工程測量，無需人工進行實地測量，借助無人機攝影就能完成，在保證工程測量作業效率的同時提高了測繪工作的安全性。

3 測繪新技術在測繪工程測量中的應用

3.1 CORS技術

CORS技術是GPS技術中的一種，是利用多基站網絡RTK技術建立的連續運行參考站，縮寫為CORS，也是GPS工程測量應用的熱點之一。CORS系統將衛星定位、計算機網絡、數字通訊等高新技術融合到一起，是新型技術發展下深度結合的產物。CORS系統由數據處理模塊、數據傳輸模塊、定位導航播發模塊、用戶模塊四個部分組成，并通過基準站網將各個基準站與分析中心連接為一體，形成專門用于工程測量的網絡。

基于CORS系統的RTK技術在工程項目測量作業中，首先實施衛星預報，進行測繪前對衛星高度方位、觀測時間、點位圖形強度進行設定。然后選擇并配置基準站和參考站。基準站應避免樓群、樹林或高壓線下，若無法避免，參考站測繪方式及通信模式應進行額外設定，以保證基準站定位準確。之后進行RTK初始化測量，網絡狀態下的RTK一般采用靜態初始化方式。最后，在觀測期間要查看基準站信息，每次觀測至少為1min，采樣間隔1s，每個點位都應重復2次觀測。當觀測偏差值小于3cm時，可將中間數作為最終結果[2]。

CORS技術在測量中也會受到一些因素影響，導致測量精度不夠準確。主要有衛星信號在經過電離層和對流層時出現的延遲誤差，或是基準站周圍環境反射的衛星信號干擾到接收設備出現誤差，也可能是接收設備自身位置有偏差而導致的誤差。GPS所收集信息應通過高強度的加密手段，并對各類數據信息的改動應有權限設置，避免人為誤操作造成數據錯誤或丟失。此外，歐盟Galileo（伽利略）系統可以發送實時的高精度定位信息，能夠在許多特殊條件下提供服務，即便測量失敗也會在短時間內反饋給測繪人員。而我國北斗衛星導航系統（BDS)在通信功能方面占據優勢，例如在新冠肺炎疫情中火神山和雷神山醫院迅速建設，便是利用北斗高精度技術，將多次測繪工作一次性完成，節省了大量建設時間。

3.2 三維激光掃描技術

三維激光掃描技術依托于三維激光掃描儀，是以點云的形式表示復雜物體表面信息的新型坐標測量儀器。三維激光掃描技術以儀器中心為原點建立三維坐標，再通過測量激光束的水平豎直角度和目標到原點的距離計算出測量點的三維坐標，獲取目標物體的點云數據。

三維激光掃描技術的作業流程首先是獲取數據，在選定的觀測點上架設掃描儀，利用計算機軟件控制三維激光掃描儀，對被測對象進行掃描，獲得相關數據。然后在數據獲取后進行分析處理，系統會剔除掉點云數據中的粗差點，對獲取的影響數據進行幾何糾正，再經過預處理將點云數據進行拼接，形成一個完整數據文件，通過各觀測點與原點公共參照，明確目標控制點，并利用點位之間的對比特性實現掃描點云數據和影像數據的匹配，將得出的掃描數據轉變到統一的坐標系中。最后，將坐標系進行三維建模，利用點云數據和相關軟件進行模型建立，將此模型數據以不同形式提供給測繪人員或設計人員，根據模型標準完成測量數據的輸出與評價。

三維激光掃描技術在實際掃描環境中有大量的影響因素，不同地形環境也將提供不同的掃描條件，而外界環境難以控制，測量誤差將會增多，導致從測量開始直到三維模型的誤差擴展。因此在地形環境較為復雜的區域應選擇更為適宜的測量方式。除了環境因素外三維激光掃描的點云數據還會受到儀器設備、掃描幾何條件以及物體屬性三方面的影響。儀器設備本身的硬件參數包括發散寬度和角度分辨率以及儀器標尺精度；掃描幾何條件會根據掃描儀的架設位置不同而發生改變，從距離、角度、物體大小影響點云密度，進而影響掃描點云的精度；物體屬性則是被掃描物體的奇形怪狀，其輻射率、粗糙程度和構成都可能干擾到掃描儀的波長反饋。數字化測繪技術的應用推廣在測繪質量和效率上都極大地滿足了工程需求，不過數字化測繪技術是將數據信息轉化為數字圖像，在繪圖過程中的圖片質量必須要得到保證，盡可能通過加大信息量收集的方式，讓輸出圖片的清晰度與原始圖像貼近[3]。

3.3 無人機攝影測量技術

無人機攝影測量技術需結合無人機飛行平臺具備的GPS和IMU（慣性傳感器）系統，才能獲取地面物體更為完整準確的信息，將獲得的POS數據和像控點數據，經過平臺系統處理后獲取點云數據、數字影像和三維模型。無人機攝影測量技術與CORS技術和三維激光掃描技術相比，具有準備時間短、操作控制較為簡單，成本不高、影響分辨率更高的特點，而且無人機飛行多為超低空飛行，能夠惡劣天氣下完成航攝任務，受天氣條件限制較小。

無人機攝影由飛行平臺、攝像儀器、導航控制系統、地面控制設備和數據處理系統組成。在實際作業中雖然其準備時間較短，但需要進行的準備較多。首先要對航行進行規劃設計，對無人機航攝線路、攝影比例尺、航行高度和速度進行確認。尤其是航攝線路的規劃，由于無人機航攝會受到地形起伏影響較大，一兩次飛行任務很難滿足工程測量需求，因此要對航攝區域進行分區，減少航飛次數，縮短測繪周期。而航線設計中通常會遵循幾個原則。一是按照東西方向進行飛行，使用GPS領航時要確認每條航線的首尾坐標。二是當測量區域內有水域、草地或其他特征點較少地表類型時，應從多角度拍攝，有利于影像的后期處理。三是航攝時間應選擇晴天，大氣透明度較高的日期，在反光強烈的地區與根據太陽照射情況，適度提前或延后航攝時間。

其次在正式開始進行攝影測量前，應對無人機系統進行試飛和試攝，確認各項設備儀器符合要求后，便可以開始航攝工作。按照之前規劃設計好的方案進行無人機攝影即可。無人機攝影測量技術最為關鍵的環節是像控點的布設，像控點的選擇會對最終精度產生較大的影響。一般采用航帶網布點法，有六點、八點和五點三種方式，結合不同的地形情況和航帶網進行布設，像控點應盡量選擇在航向三片重疊或旁向重疊的中間位置，提高航攝精度。

最后是無人機攝影測量技術的核心內容——空中三角測量。通過少量控制點坐標來解決未知點坐標和影像的外方位，會直接影響到整個測圖的質量。從原始資料代入后，經由影像處理、人工修測、自動定向后，通過地面控制點進行精度計算，將測量模型自動接邊，再經過接邊點修測，最后導出測繪結果[4]。

無人機攝影測量的影響因素主要來源于前期準備和實際測量兩方面。前期鏡頭調整不佳、航線設計和航行速度制定不符合要求都會影響無人機影像出現畸變。而在實際航攝中，地形變化、像控點選擇、空中三角測量精度也會影響測繪的實際精度。這些精度控制依然需要測繪人員進行完善，保證工程測量的質量。

4 結論

測繪新技術是測繪工程測量在當前信息化、智能化、自動化不斷發展環境中的必然產物，也是建設工程項目進步發展需求。通過對工程測量的了解，分析了當前測繪工程測量中的測繪新技術，深入探究CORS技術、三維激光掃描技術、無人機攝影測量技術的應用狀況，測繪新技術能夠有效提高測繪工程測量工作的質量和效率，促進建設工程項目發展。