工程測量與三維測繪技術發展探析

摘要：工程測量涵蓋的領域非常廣泛，囊括了現場施工、工程竣工等方面的測量技術以及形態變化監控和數字圖紙測繪等很多環節。文章結合三維測繪技術的主要構成和未來走向，對其在工程測量中的科學、合理利用進行了闡述。

關鍵詞：工程測量；三維測繪技術；現場施工；工程竣工；形態變化監控；數字圖紙測繪 文獻標識碼：A

中圖分類號：P258 文章編號：1009-2374（2016）03-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.076

1 概述

工程測量技術作為應用科學的重要組成部分，涵蓋了工程項目從環境勘測到圖紙設計、現場作業、日常管理和竣工驗收等各個環節的所有測量事項，涉及經濟社會建設和國防科技發展等各個領域，在服務經濟發展、社會建設和民生改善等方面承擔了重要職責，也發揮了重要作用。

2 工程測量概述

工程測量是伴隨著經濟社會發展而出現的重要產物，歷史積淀豐富，涉足空間廣闊。特別是在科學技術發展日新月異的今天，隨著工程施工項目建設數量的不斷增多和建設規模的持續增強，也使得工程測量技術在實踐中越來越規范和完善，在經濟社會發展和基礎設施建設中的地位與作用也越來越重要和彰顯。通常情況下，工程測量主要承擔著這樣三個職責：一是依據固定程序和比例尺要求，對工程施工環境的地理特征、地質條件以及施工現場各種物體的空間部位、幾何圖形等進行描繪，對工程項目施工相關的各種數據資料以數字化的形式準確、具體地表述出來，也就是按照建設項目的要求繪制規劃圖和提供有關數據資料；二是依據設計圖紙的規范標準，將預計施工建設的工程項目所處區域和建設大小，在施工現場進行標記，供現場施工參照，同時在現場作業的時候，結合施工設計規范標準和實際要求，做好所需內容的現場測量，工程結束以后做好竣工測量，確保工程建設項目后續擴建維修和日常管理有據可查；三是工程建設項目施工和投入使用過程中，重要的建筑物體還要做變形觀測，以熟悉和把握發生形態改變的相關資料，便于日后建設項目主管部門或者科研部門分析、研究工程項目的有關情況。

3 三維測繪技術的主要構成

3.1 電子經緯儀

這種儀器是1980年之后研發生產出來的，可以進行信息數據自動化顯示、記載和傳輸的設備。與傳統的光學儀器相比，該儀器采用了光電手段，利用傳輸端口的數據顯示功能，將工程測量的情況直接反映出來，實現了工程測量的數字化、自動化管理目標。

3.2 全站儀

這是一種非常規范的三維測量工具，能夠對測量對象的角度和距離精準地反饋出來。與常規的二維測量儀器相比，這種儀器具有明顯的優越性，可以完全自動顯示傾斜角、水平角、垂直角、標高、坐標等測量處理的數據，而且記載和存儲方面也具有良好的多樣化特征，可以完善測量導線、設置坐標、測量標高等環節的程序內容，同時能夠依據工程測量需求升級所需的軟件系統，確保測量的準確性和及時性，避免受到外界環境的影響。

3.3 攝影儀

通過攝影儀對位于300米之內的相關物體進行近景立體取像，利用數字化成像方法和自動化控制手段實現測量需求，是一種現代化的工程測量技術。這種測量技術通常能夠按照測量目標的要求，在排除外界制約的前提下，非常快速、可靠、精確地得到測量數據。而且這種近景攝影測量技術近年來廣泛地應用到了經濟、國防和科技領域，尤其是在重要建筑物形態變化監測環節、彈體運行軌道等人體不能直接碰觸的物體測量上，更是發揮了重要作用。

3.4 三維掃描儀

這是一種利用激光進行三維掃描的測量儀器，是近幾年出現的測量技術，主要是經由速度很快的激光發射設施，迅速地掃描測量三維坐標數值，通常掃描速度快、測距長、操作便利、數據精準，而且受到大地水準準確度制約非常小。

4 三維測繪技術的未來走向及其在工程測量中的科學利用

4.1 三維測繪技術的未來走向

在近年來網絡信息手段持續發展的背景下，工程測繪技術也在日益向著信息化、自動化的方向發展，而且從以往的單純繪制地圖發展到了地理信息數據的綜合服務。三維測繪技術這種現代化的測繪手段，通過運用空間地理布局和信息反饋方法，及時、準確、迅速地將地理信息數據提供給了需求者，有著及時獲得測量數據、自動處理信息等明顯的優勢，未來將會向著數字化、科技化、網絡化等方向邁進。

衛星定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、遙感系統（RS）等3S系統是三維測繪技術的典型代表，不僅確保了測量技術由靜態向動態方向的轉化，而且帶動了測量的內容和范疇的明顯變化。特別是在工程測量環節，三維測繪技術的優越性更是得到了完美的展現和廣泛的利用，在經濟社會發展中的作用也越來越突出。

一是對三維地理信息系統進行深入分析。三維測繪技術產生的信息數據，是實現三維地理信息分析、研究的關鍵環節，所以對三維地理信息系統進行科學分析、研究，設計出測繪所需的必要軟件設施。同時按照工程測量和三維測繪發展的客觀實際，改進完善現有不合時宜的軟件，也是三維測繪今后的發展趨勢。二是對三維測繪理論進行深入分析。傳統的2+1維技術手段發展到三維系統，構建起多方位、多角度的立體三維空間，并建立了三維測繪的理論體系，所以對這種理論進行深入分析，正是研究空間對象的測量、存儲、檢索、查詢、輸出等技術手段，并且把這種研究結論在工程測量工作中得到很好運用。三是對三維測繪軟件進行研發生產。三維測繪軟件是在傳統的2+1維技術上發展起來的，為了滿足三維測繪的工程測量需求，要對三維軟件進行研發制作，以得到及時、安全、準確的測量標準。

4.2 三維測繪技術在工程測量中的科學利用

正是基于三維測繪技術是利用三維形態和位置，對需要測量的工程建設項目的三維空間坐標進行立體構建和準確定位，在電腦設備上直觀地動態展示，所以目前在工程測量領域應用得非常廣泛，尤其是我國近年來在工程測繪方面普遍使用的都是這種三維測量的基本架構體系，而且主要是利用一維模式定位測量工程標高，運用二維模式定位測量工程平面布局。很多工程建設項目在進行施工設計的時候，目前一般都推廣使用了三維測量技術，比如很多技術人員都在探索應用了CAD三維系統軟件。由于在進行工程施工設計測量的時候，需要結合工程現狀規劃圖來進行操作，而這種規劃圖實際上就是三維立體圖形，因此，利用三維測繪技術實現工程測量所要達到的目標就成為了工程設計中不可或缺的重要手段。另外，在進行工程現場施工的時候，由于可能會出現的各種不可預見情況和具有的復雜特征，如果仍然沿襲以往的施工方法和程序，由下向上推進，不僅會增加施工成本，而且會拖長施工進度。所以，經常會采用的方式就是通過立體吊裝技術來進行現場施工，而這就必須要使用三維測繪技術予以解決。比如，攝影測量就是典型的三維測繪技術的具體體現，而且當前在市政工程和建設項目的現場測繪中已經得到了廣泛的利用。特別是隨著測量精準度和定位準確率比較高的攝影儀的出現，不用直接接觸需要測量的實物，通過現代化的電腦網絡設備，就可以非常安全、高效、準確地實現工程項目的三維信息測繪，不僅避免了技術人員在戶外的長時間工作，提高了工作效率，而且也保證了工程測量的準確度、完整性和多樣化，提高了測繪質量。尤其將這種三維攝影測繪技術應用到比例尺較大的工程項目測量或者是比較精細的地籍測繪和技術含量比較高的電子通訊、電力設施測繪等方面，常規的測繪手段根本無法滿足工程測量實際需要，其作用和效果更是非常明顯。而且近年來隨著數字化攝影測繪新技術的研發，在很多大型工程的現場測量上得到了廣泛的應用，成圖的速度和質量得到了明顯的提升，確保了三維測繪技術在工程測量中日益步入了現代化、數字化發展軌道。

三維測繪技術在工程測量工作中的利用主要包括以下三個方面：一是加強城市總體規劃管理。近年來，隨著經濟社會發展的日益步入快行軌道和城市化建設規模的不斷增強，對城市總體規劃也提出了更高的要求，特別是改造老舊城區，及時、準確、可靠的工程測量信息越來越重要，所以三維測繪技術的應用空間和領域也將越來越廣闊。二是加強工程施工設計管理。對比以往的二維技術手段，三維設計集合了自動化、數字化和網絡化的所有特征，所獲取的目標資源更為形象具體和立體規范，而且目前隨著現代工程設計的不斷發展，很多三維軟件設施日益推廣應用，給三維測繪技術的發展應用提供了良好的平臺。三是加強工程現場作業管理。隨著工程建設數量的逐步增多，對現場施工的技術要求也逐漸提高，而且很多工程技術都具有一定的復雜性。如果依賴于以往的施工技術手段，就不能適應工程發展的客觀實際，比如北京鳥巢工程在施工的時候需要提高立體吊裝的方法，常規的施工技術就不能完成，所以三維測繪技術在工程現場作業中就得到了很好的應用。

5 結語

綜上所述，在當前經濟社會發展速度越來越快和工程建設數量越來越多的前提下，很多工程施工越來越復雜、技術要求越來越嚴格。為了實現工程測量的目標要求，給三維測繪技術提供了良好的發展舞臺，相信在專家學者和業界認識的深入研究探索，三維測繪技術在工程測量過程中，將會向著數字化、網絡化、自動化、科學化的軌道健康快速地發展，在工程建設中將會發揮越來越重要的作用。

參考文獻

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[2] 賈正平.工程測量中三維測繪技術的應用現狀及發展前景[J].中國新技術新產品，2014，（1）.

作者簡介：馮宇華（1982-），女，遼寧大連人，遼寧省第二水文地質工程地質大隊測繪工程師，研究方向：大地測量、工程測量、地理信息工程。

（責任編輯：蔣建華）