工程测量中的数字化测绘技术应用路径探究

毛会锋

（甘肃省自然资源规划研究院，兰州 730000）

1 引言

随着信息技术的不断发展，数字化测绘技术在工程测量中的应用越来越广泛。数字化测绘技术是一种利用数字信息处理技术实现对建筑物、道路、桥梁、管线等工程自动化、智能化测量的技术[1]。数字化测绘技术主要通过计算机控制系统实现对测量数据的采集和处理，并利用数字化测绘软件实现对建筑物、道路、桥梁、管线等工程测量的数字化建模和分析。这种技术具有数据处理速度快、精度高、自动化程度高等特点，可以提高工程测量的效率和精度，为工程建设提供有力的支持。在工程测量中应用数字化测绘技术，需要注意以下几个方面：一是加强对数字化测绘软件的研发和应用，提高软件的智能化和自动化水平；二是加强对数字化测绘数据的管理和处理，确保数据的安全性和准确性；三是加强对数字化测绘数据的分析和应用，为工程建设提供更加准确、可靠的数据支持；四是加强对数字化测绘数据的应用和推广，提高工程测量行业的信息化水平。当前有关数字化测绘技术在工程测量中的研究还比较少，此次研究将细化数字化测绘技术并对其各类技术的应用路径进行探究，旨在为工程测量提供更多参考。

2 数字化测绘技术在工程测量中的应用路径

数字化测绘技术是一种通过将原始数据进行数字化处理，利用遥感技术、地理信息系统等技术手段进行测绘的技术[2]。工程测量通常采用现代数字化测绘技术，如遥感技术、地理信息系统、全球定位系统等。当前数字化测绘技术的应用路径如图1 所示。

图1 数字化测绘技术的应用路径

由图1 可知，当前数字化测绘技术主要应用于地形测图、建筑物定位、工程规划、工程质量检测以及应急预案制订当中。地形测图作为工程测量的一部分，在整个施工环节中有着十分重要的作用。在工程测量中，需要利用数字化测绘技术才能完成地形的测图工作。在地形测图过程中，要应用相应的测绘设备，通过数字化测绘技术生成数字地图。施工人分析数字地图，可以深入了解地形特征和地貌情况，从而为后续的施工提供准确的数据支持。在建筑物定位中，数字化测绘技术可以应用在建筑施工前期、中期和后期。在建筑施工前期，施工人员需要进行测量工作。通过数字化测绘技术能够完成数据的采集、筛选、接收工作，从而为后续的建筑施工提供参考依据。在建筑物施工中期，也需要对建筑物进行定位和测量，此时可以应用数字化测绘技术进行数据分析。在对不同的建筑目标进行测量时，往往还会用到不同的测绘技术，当前常用的测绘技术有GPS、GIS、RS 等。在工程规划中，数字化测绘技术可以应用在城市规划中。城市规划是城市建设的重要组成部分，也是推动城市发展的重要手段之一。在城市规划中，需要应用数字化测绘技术进行相关数据的采集和分析，从而使相关人员全面深入地了解城市发展状况和土地利用情况，进而为城市建设提供参考依据。除此之外，数字化测绘技术还可以用于工程质量的检测以及应急预案的制订。

3 工程测量中的数字化测绘技术

随着信息技术的高速发展，数字化测绘技术为工程测量领域带来了更高的测绘精度和测绘质量。不同于传统的人工测绘方法，数字化测绘技术通过应用先进的测绘仪器，结合计算机强大的数据处理能力，不但可以帮助施工人员高效准确地完成测绘任务，同时还能将各类相关信息进行及时收集与管理，便于后续工作的持续开展[3]。

在工程测量中，主要会用到GPS 技术、GIS 技术、遥感测量技术、摄影测量技术以及无人机技术。

GPS 技术是一种实时定位技术，该技术利用3 颗或3 颗以上的卫星提供定位和导航服务，可实现全球范围内的精确定位和导航。在具体的工程测量中，GPS 系统主要参与以下工作。

第一，建立测量控制网。GPS 系统提供的是连续运行的三维空间坐标系统，根据工程测量的实际需要可以建立三维控制网，为工程的设计、施工和运营提供必要的技术支持。

第二，进行实时动态定位。GPS 系统可以实时监测工程位置，并根据需要进行导航和定位。在工程测量中，可以利用GPS 系统获取工程的三维坐标和时间信息，以便进行施工设计和控制。

第三，完成地形测量。在工程测量中，GPS 系统可以用于测量各类地形特征，如山脉、河流、湖泊等。

第四，GPS 系统还可以对工程建设过程中的变形情况进行监测，如建筑物的沉降、倾斜等问题。

GIS 技术是一种利用地理信息系统收集、存储、分析和使用地理信息的技术。它将地理信息与数据采集、存储、分析、显示和报告相结合，从而为决策者提供有用的地理信息和分析结果。在工程测量中，GIS 系统主要用于空间分析、地图绘制、专题图绘制、空间预测以及地理信息系统开发。

遥感测量技术是一种通过光学传感器对遥远的物体进行定位、测量和记录的技术。它可以在不接触被测物体的情况下，通过光学传感器对远距离的物体进行高精度的测量，从而得到被测物体的形态、尺寸、位置和属性信息。在工程测量领域，相关人员需要将高度精密的摄影测量仪器与计算机相结合，从而将测绘对象以三维形式进行展现，辅助工作人员进行测绘工作。由于摄影测量过程中会用到摄影设备，因为技术人员进行测绘工作时无须对物体进行直接接触即可完成测量。对于一些危险区域，摄影测量技术极大程度上降低了工作人员的操作风险和操作难度。

无人机测量技术是一种利用无人机作为测量工具，通过改变飞行高度实现数据测量的数字化测绘技术。在使用无人机进行测量时，一般搭配扫描仪、无人机测距仪混合使用。无人机测量技术具有高效、精准等优点，目前已在许多领域得到广泛应用，如城市规划、地质调查、地形调查、环境监测等。在工程测量中，无人机航摄测量技术的基本流程如图2 所示。

图2 无人机航摄测量技术流程图

在应用无人机航摄技术进行工程测量时，首先，要确定无人机的相关参数，包括无人机的飞行高度、飞行速度、飞行航线等。其次，要进行现场的实地勘测，确定无人机的实际飞行位置和实际飞行航线。再次，根据实际情况和测量要求对无人机航摄系统进行设计，包括航摄像片的数量、像素的大小、影像获取的方式等。最后，要对摄影数据进行采集和处理，包括对影像的精度进行分析和评估，以及对测绘数据进行处理等。

综上所述，将上述数字化测绘技术应用到工程测量中，不仅能减轻人工测绘的工作量，提高机器测绘的精度和效率，还能推进工程快速完成，具有一定的实际应用意义。

4 三维激光扫描技术在建筑测绘中的应用

目前，除了上述提到的几种常用的数字化测绘技术以外，三维激光扫描技术作为一项全新的现代化测绘技术，也逐渐被应用于建筑测绘领域。三维激光扫描技术又叫高清晰测量技术，由扫描仪、电源、计算机以及配套软件组成。三维激光扫描技术是一种通过快速扫描物体获取物体三维形状和空间位置的技术。它的工作原理主要涉及3 个方面，分别是点云处理、坐标变换和建模分析。

三维激光扫描技术通过快速扫描物体收集大量的点云数据，形成物体的三维模型。在点云数据处理中，首先需要将点云数据转换为适合计算机处理的格式，称为“数据格式”。这通常使用数学算法，如NURBS、PCA 或RTS 等进行处理。三维激光扫描技术通过将点云数据转换为与原始坐标系一致的坐标系，以避免对物体进行过度采样或进行过多的数据处理。通过对点云数据进行建模，三维激光扫描技术可以得到物体的形状、尺寸和位置信息。然后，通过与原始数据的比较和融合，可以获得物体的真实尺寸和形状信息。相较于其他测绘技术，三维激光扫描技术的工作原理是通过快速、准确地获取物体的点云数据，并将其转换为适合计算机处理的格式，以便进行后续的测量和分析。

三维激光扫描技术在实际工程测量中的应用创新主要包括以下方面。

第一，能够精确测量大型物体。三维激光扫描技术可以快速准确地测量大型物体，如房屋、桥梁、铁路等。这是因为它可以通过高精度的采样和精细的三维模型获得准确的测量结果。

第二，实时获取测量数据。三维激光扫描技术可以在瞬间获取大量的测量数据，因此，可以在短时间内生成精确的测量结果，使三维激光扫描技术可以更快速地在工程现场完成测量，并为优化测量过程提供重要依据。

第三，立体成像技术。三维激光扫描技术可以利用立体成像技术，将扫描得到的点云转换为平面图像，以便更好地理解物体的整体形状和轮廓，使立体成像技术可以更准确地获得工程现场的三维模型，并且可以用于优化施工方案。

第四，实现自动化数据处理。三维激光扫描技术可以利用自动化数据处理技术，如PCA、NURBS 等，实现对大量点云数据的快速处理和建模，可以大大提高测量效率，并为工程管理者提供更多有用的信息。

5 结语

为改善传统测绘技术的不足，本文探讨了数字化测绘技术在工程测量中的应用路径。首先介绍了数字化测绘技术的应用领域，然后介绍了工程测量中常用到的5 种数字化测绘技术，并对每种测绘技术的性质和优势进行了研究。除此之外，介绍了三维激光扫描技术在工程测绘领域的创新应用。结果表明，将各类测绘技术用于工程测量，不仅可以提高测量数据的精度，减少人工测量的误差，还能够确保工程高效有序地推进。由此可得，数字化测绘技术对于工程测量具有重要意义。