浅谈三维测绘技术在工程测绘中的应用

穆斌 桑峰勇 余波

摘要：三维测绘技术是当前工程测绘中较受欢迎的一项技术，本文主要分析了三维测绘技术在工程测量中的应用，并阐述了三维测绘和工程测绘未来的发展。

关键词：三维测绘极速；工程测绘；工程测量

中图分类号：TB22 文献标识码：A

工程测绘的水平直接影响着工程建设，工程数量的增多也对工程测绘提出了更高的要求，而三维测绘技术的发展在很大程度上提升了工程测量的水平。

1三维测绘技术和工程测量

1.1三维测绘技术

三维测绘技术就是通过测量目标的空间三维坐标，确定三维目标的空间位置、几何形状和空间姿态，对目标进行三维重建并尽可能真实地在计算机上再现目标的技术。从目前的情况来看，我国的三维测绘大多属于2+1维理论建立起的三维测绘体系，即利用二维确定目标的平面位置，一维确定目标的高度。

1.2工程测量

工程测量指的是工程建设在设计规划、施工以及经营管理等阶段进行的测量工作。在工程的设计规划阶段，要求提供完整可靠的地形材料；在工程的施工阶段，要按照规定的精度进行定线放样工作；在经营管理阶段，要进行建筑物的变形观测，对建筑物的稳定性进行科学的判断，在保证工程质量和安全使用的同时，对设计理论和施工方法的正确性进行验证。工程测量的工作内容比较广泛，主要包括城市测量、铁路和道路测量、输电线路和工业建设设计测量等。

2三维测绘技术在工程测量中的应用

2.1工程设计

在当前的工程设计中已经逐渐开始应用三维设计了，三维CAD的软件已经普及。三维设计是新一代数字化、虚拟化、智能化设计平台的基础，与传统的二维设计相比，三维设计使目标更加立体化、更形象化。在现代工程设计中，三维CAD软件已逐渐普及，其可以在现状图的基础上进行工程设计，并进行三维测绘的跟进。

2.2工程施工

传统的施工技术已经无法满足现代工程的需求了，现在很多复杂工程采取立体式吊装式施工，传统的逐层施工已经无法满足。因此，工程施工方面也需要实现三维测量，为施工的各个环节提供相应的数据依据。

2.3城市规划

随着城市化水平不断提高，工程测量的地位和作用越来越突出，关系着城市的现代化建设。因而，为城市规划和工程规划服务的工程测量，应逐步实现三维测绘，为城市发展建设提供可靠依据【1】。

3三维技术和工程测量的发展

3.1工程测量的发展

随着工业发展趋于自动化、集成化和智能化，对工程测量技术提出了进一步的要求，需要采用特殊方法保障测量精度，在这种情况下，特种精密工程测量和工业测量应运而生，精密工程测量和工业必将得到飞速的发展。

3.2 3S三维测绘技术

随着计算机技术、网络技术、对地观测技术等的快速发展，测绘科技获得了革命性的发展，实现了由传统模拟测绘到数字化测绘的深刻转变，进入以“3S”技术（全球导航卫星系统GNSS、遥感技术RS、和地理信息系统GIS）为核心的高科技测绘时代。

大地测量采用快速高精度空间定位技术，特别是GPS技术出现以来，逐步从静态大地测量发展到动态大地测量，作用范围从地球局部区域扩展到全球，研究对象从地球表面几何形态深入到研究地球内部物理结构及其动力学机制，使传统的大地测量理论和技术产生了重大变革。应用大地测量技术对地壳运动和海平面变化进行精确监测和研究，及时对因环境变化而产生的自然灾害做出精确预报将受到普遍的重视。

地理信息系统在某些专业已经从实验阶段进入了市场推广阶段，即GIS系统已经面向市场，被广泛应用。计算机技術和通讯技术的迅速发展，使GIS向多样化和分布式处理迈进。在侧重信息存储、数据库建立、查询检索、统计分析和自动制图等基本功能的基础上，GIS逐步进入开发分析、评价、预测、决策支持模型以及增加智能化功能的发展阶段。光盘存储技术、可视化技术、多媒体技术在GIS中的应用也日益引人注目【2】。

3.3三维激光测量技术

三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20世纪90年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。

三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。

它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。

激光雷达（Light Detection and Ranging，简称LIDAR）是利用激光测距原理确定目标空间位置的新型测量仪器，通过激光器对物体表面的密集扫描，可获得物体的三维表面模型。三维激光扫描测绘技术的测量内容是高精度测量目标的整体三维结构及空间三维特性，并为所有基于三维模型的技术应用而服务；传统三维测量技术的测量内容是高精度测量目标的某一个或多个离散定位点的三维坐标数据及该点三维特性。

3.4卫星导航定位技术

卫星定位和全站仪集成技术在3D测量技术中得到了广泛的应用，同时也是工程测量技术未来发展的一个重点。传统的测量技术由于各方面的限制，不能保证精确度，并且在一些地区，如地表崎岖不平的地区，很难发挥其应有的作用。而微型导航定位技术不需要对地面进行控制，在不受遮挡的情况下，能快速进行测量，并且对温度、气候等因素表现出了良好的抗干扰性。因此，卫星导航定位技术GPS弥补了传统测绘技术的缺点，得到了广泛的应用。

4结语

综上所述，将三维测量技术应用到工程测量工作中，可以很好地完成各种工程测量工作，为后续的工程建设提供重要的数字参考，以达到促进我国工程建设发展的最终目的。

参考文献

[1]汪海涛，蒋明富.工程测量与三维测绘技术发展探析[J].工程建设与设计，2016（7x）：80-84.

[2]罗天宇.三维测绘技术与工程测量技术的应用与发展[J].电子世界，2018（17）：97，99.

（作者单位：贵州兰诚硕测绘有限责任公司）