数字化测绘技术在地质工程测量中的应用

游进跃

（福建省地质工程勘察院）

1 数字化测绘技术的优点

1.1 测绘准确性和精确性高

传统的地质测绘的展开，主要是在所学范围内进行不同测绘基点的布置，由测绘的一线人员对每个点进行测量和计算，然后进行测绘数据的记录和分析。这个过程想要不出现差错，对于测绘人员的自身素质要求就会非常高。如果最终的测绘结果不准确，就会在最终实际运用过程中出现“失之毫厘，差之千里”的偏差[1]。而利用数字化的测绘技术，首先，相对于人工测绘来说，其准确度就更高，借助数字化的测绘技术，可以最大程度上减少外部因素对于测绘点的影响，并且可以通过数字化的方式，降低测绘人员因素所导致的测量误差。通过全自动化的数据收集技术，不仅可以提高测绘效率，还可以确保测绘的结果[2]。

1.2 数据和结果存储更安全

传统的测绘方式，所得到的测绘信息和测绘结果都采用图纸的方式被保存。而我们都知道，图纸很容易受到环境的影响，导致信息缺失，也会在使用的过程中由于使用率高，而产生破损，这就在很大程度上导致了测绘结果的丢失。一旦测绘结果丢失，就无法对于设计和建筑的基础进行验证和优化，一旦在设计过程中或者施工过程中发生任何问题，测绘人员就无法获取初始信息进行修改。为了不影响工程的正常运行，且需要解决问题，这种情况下一般都会要求测绘人员重新进行一次全面的测量从而获取最终准确的数据。这种情况一旦产生，整体的测绘成本就会翻倍增长。而如果利用数字化的测绘技术就避免了这种情况的出现，无论是测绘的过程数据还是结果数据，都可以利用计算机技术进行存储，存储时间长且不会受到外部因素的干扰，已经在最大程度上解决了之前的存储弊端。但在实际使用的过程中，如果需要对数据进行调整和优化，测绘人员可以直接找到当时的数据进行对比计算，然后获取最新的结果，不需要对每一个点都重新测绘，然后对结果进行重新绘制。除此之外，通过计算机系统进行存储时，测绘人员也不需要从一大堆数据中一张张寻找自己想要优化的那个部分，直接通过计算机筛选检索的功能，大大提高测绘人员的工作效率。由此可以看出，数字化测绘技术不仅可以提升工作效率，也可以最大可能地保证测绘结果数据的储存安全。

1.3 测绘工作更智能

测绘人员可以将收集的数据和信息输入到计算机中，计算机就可以根据现有的各种计算逻辑和技术来主动对信息进行分类计算，测绘结果的得出效率就会很高。在计算的过程中，传统的测绘方式，测绘人员需要花费大量的时间来获取最终的结果，一旦被打断想要继续连接，就需要很长时间的数据寻找和回溯，而利用数字化测绘技术则不需要，如果测绘人员没有在特定的时间内完成结果处理，计算机会对当前的数据状态进行自动保存，测绘人员在下次处理时，直接调出上一次处理的数据节点就可以继续后续的计算和绘图工作，测绘人员的工作灵活性得以加强。在最终的结果数据层面，数字化的测绘技术可以通过测绘人员输入的信息，给出各种不同的图形结果，可以帮助测绘人员选择最适合的一种类型，不仅提高结果数据的可视化程度，而且为测试结果提供各种可能性。

2 数字化测绘技术在地质工程测量中的应用

2.1 地理信息技术的应用

想要完成数字化测绘技术的应用，最基础的就是想要准确的实地勘测数据和勘测结果，而传统的人工勘测的方式大都依靠测绘人员的工作经验，无法精准把控测量范围，可能最终导致结果的不准确性。为了解决这一问题，将数字化测绘与地理信息技术的结合，通过对空间中的各种地理分布数据的采集、存储、管理以及各种运算分析，帮助测绘人员准确的把控需要测量的范围内的准确信息，通过地理信息系统对各种数据进行比对筛选，淘汰掉不合规的测量数据，避免干扰项[3]。除此之外，将地理信息技术与测绘技术的数据系统结合，来保证最终获得数据更加精准化和系统化。

2.2 测绘定位技术的应用

在当下的数字化测绘技术中，GPS技术的运用是最多的。GPS的使用都不陌生，将其使用在测绘技术当中，通过其全球定位的方式，与测绘技术相结合，可以在很大程度上降低测绘的难度。通过全球定位系统，可以满足在各种环境下、各种条件下的地质测绘观测，并且可以作为24小时的实时全面监控，这种系统为最终的测绘结果提供了更为精准的数据结果。并且通过GPS技术，可以实时将测绘结果传输到电脑终端，测绘人员就可以通过专业的软件计算出测绘的结果，这在极大程度上缩短了测绘工程的处理时效，并且在通过结果的数据的观测，明确是否需要调整优化，确保最终测绘结果的准确性[4]。由此可见，将GPS技术运用到数字化的测绘技术当中，不仅可以保证测绘结果的准确性，提高测绘效率，也可以通过缩短测绘时间来加快整体的工程进度，降低工程时间的浪费，节省工程开支。

除了对于勘测地点的定位、监控等技术手段，来确保数据的准确性，也要考虑到在实际环境下各种异常情况。例如，存在各种不同的地貌单纯依赖地理信息技术和GPS技术无法准确提供测绘数据，这时就需要利用影像定位的方式来对特殊地貌进行数字化处理。当然这种技术是一种辅助技术，可以通过对影像的定位，来明确勘测现场的实际地质情况，以及周围可能存在的地质影像等等，利用这种方式，与上文中提到的两种技术做结合，可以更准确的提供勘测数据，帮助测绘人员准确掌握测绘场地的实际情况。

此外，在地质工程的测量过程中，需要考虑到的关键因素是对于地质面积的实时控制。在实际勘测的过程中，如果所面临的环境和情况复杂，导致测绘的准确性无法被保障时，就可以通过监控系统来发现。并且通过这种方式，可以尽早规避在视觉条件较差的情况下进行的远距离勘测，利用最快速的监控方式发现问题，确保最终测绘结果的准确性。

2.3 数字化栅格技术的应用

通过这种技术，可以把测绘结果与地质资源、经济发展等实际内容做组合，形成一个完整的测绘结果框架，通过电脑终端及快速的数据查找和比对，从而实现最终的地质资源、地形和位置坐标的相对统一，输出的结果图形也更能够反映实际的情况，确保结果的准确性更高。相对于传统的测绘地图绘制来说，数字化栅格技术的运用，可以确保整个绘图的数字化过程，数据的处理速度快，处理结果准确，都能为最终的绘制图质量保驾护航。

3 数字化测绘技术向智能化测绘技术的创新探索

测绘技术的转型升级成为热点话题，在中国测绘学会2020学术年会上，提出了从信息化测绘到智能化测绘的发展趋势，在数字经济向智能经济转型升级的时代背景下，数字化测绘需要向智能化测绘转型，着重解决数据保障实时化、信息处理自动化、服务应用知识化等核心问题，在这个过程中，大数据技术是基础，深度学习技术是核心，必须围绕多源遥感影像的智能识别与解释实施深度学习训练，开展跨界融合、泛在感知、智能自主、精准服务的地质工程测量工作。

3.1 智能化全息测绘

全息即全部数据信息，包括地上、地下、可见、不可见的所有实体，以及实体的自然属性、社会属性，智能化全息测绘的目标包括全息实体、需求导向、快速动态，全息实体就是囊括所有基础数据和专题数据，需求导向就是根据实体要求确定测量精度，保证数据采集和处理效率，快速动态是通过多种技术、多种手段的结合运用实现技术互补，满足不同领域测绘需求。在浦东张江的智能化全息测绘工程中，充分利用了原有地理信息时空数据库，同时采用多种采集技术，通过机载激光扫描、倾斜摄影等方式，获得多角度三维空间数据，利用并行计算、深度学习网络技术，智能处理全息数据，提取形成全要素地形库，构建高精度数字地面高程模型，提供服务于车道级导航定位、无人驾驶等领域的高精度地图，真实还原了城市样貌。同时，挂接了海量的社会经济属性，为智慧城市发展提供菜单式服务，根据不同部门管理需求，可以快速获取不同类别数据信息。比如，水务管理部门可以获取河流数据，应急管理部门可以获得实时动态全空间数据，建设管理部门可以获得建筑数据，绿化管理部门可以获得绿地数据等等。

3.2 智能机器人测绘

随着人工智能、计算机视觉等技术的应用发展，智能机器人测绘研究获得了一定的创新突破，通过在机器人平台上集成多种传感器，以及在各种软硬件开发的辅助下，利用机器人智能图根控制测量方法和机器人智能碎部点测量方法，能够满足工程测量中的局部地形图绘制要求。其中，机器人智能图根控制测量方法是以Robomaster EP机器人作为测量平台，以机器人相机的旋转中心替代图根控制点，基于AprilTag图像识别技术，获得机器人相机旋转中心的三维坐标，模拟实现测定图根点平面坐标和高程的过程。而机器人智能碎部点测量方法同样是将该机器人用作测量平台，基于YOLOv5目标识别技术，自动识别机器人周围地物类型，实现单目视觉测距，模拟实现采集碎部点的过程。这两种机器人智能测绘技术取代了传统测量过程中使用电子仪器获取数据的方式，在测量精度控制上十分突出，测量误差能够达到毫米级，存在一定的理论可行性，为未来工程测量行业的智能化转型提供了新思路。

4 结语

通过文中的描述我们知道，数字化测绘技术的优点之多，不仅能够从根本上保证测绘结果的准确性，而且也可以从资源消耗的角度降低成本，减少支出。我国数字化测绘技术已经进入较快的发展阶段，远远不止文中所列举的在地质测量工程中的应用范围，正在向智能化测绘方向转型，希望有更多的更加智能专业的技术被发现和应用，为推动测绘行业的快速发展而努力。