淺析數(shù)字測量技術(shù)在建筑測量中的應(yīng)用

楊 磊

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淺析數(shù)字測量技術(shù)在建筑測量中的應(yīng)用

楊 磊

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近年來，建筑行業(yè)在我國現(xiàn)代化建設(shè)中的地位越來越重要，技術(shù)要求也越來越高，其中數(shù)字測量技術(shù)更是得到了廣泛的應(yīng)用，成為建筑工程中不可或缺的一項重要技術(shù)。尤其是現(xiàn)在科技水平日新月異，很多科技都離不開計算機(jī)，離不開互聯(lián)網(wǎng)，利用高科技實(shí)現(xiàn)高性能工作似乎成為了一種趨勢，因為計算機(jī)性能好、誤差小、效率快，這些都是手工很難達(dá)到的水準(zhǔn)。認(rèn)識到建筑的重要性，那么我們的發(fā)展便離不開數(shù)字測量，同時人們對數(shù)字測量技術(shù)的要求越來越高，那么我們要提高數(shù)字測量技術(shù)、正視這項新型技術(shù)，為我們國家的現(xiàn)代化建設(shè)打好堅實(shí)的基礎(chǔ)。

建筑行業(yè)；數(shù)字測量；技術(shù)應(yīng)用

建筑工程測量其主要的任務(wù)就是對建筑物實(shí)施軸線放樣、標(biāo)高確定以及建筑物沉降量、垂直度的觀測。建筑工程測量數(shù)據(jù)其精確度對于保障工程施工質(zhì)量有著非常重要的意義，在整個施工過程中發(fā)揮著不可替代的重要作用。隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，在很大程度上促進(jìn)了測量技術(shù)的發(fā)展，不管是在提升我國建筑工程施工質(zhì)量方面，還是在減小一線施工工人勞動強(qiáng)度方面，數(shù)字化測量技術(shù)都在其中奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。測量技術(shù)的快速發(fā)展在很大程度上得益于計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，如GIS、GPS等數(shù)字測量技術(shù)的問世，在實(shí)際工程應(yīng)用中獲得了非常良好的效果。

1 數(shù)字測量技術(shù)內(nèi)容

1.1 數(shù)字測量技術(shù)的概述

數(shù)字化技術(shù)是計算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)。是實(shí)現(xiàn)信息數(shù)字化的技術(shù)手段。它將客觀世界中的事物轉(zhuǎn)換成計算機(jī)唯一能識別機(jī)器語言，即二進(jìn)制0和1，從而實(shí)現(xiàn)后續(xù)一系列的加工處理等操作。數(shù)字化技術(shù)的基礎(chǔ)是數(shù)字、文字、圖像、語音，包括虛擬現(xiàn)實(shí)，及可視世界的各種信息等，因此計算機(jī)不僅可以計算，還可以發(fā)出聲音、打電話、發(fā)傳真、放錄象、看電影，這就是因為0和1可以表示這種多媒體的形象。用0和1還可以產(chǎn)生虛擬的房子，因此用數(shù)字媒體就可以代表各種媒體，就可以描述千差萬別的現(xiàn)實(shí)世界。數(shù)字化是軟件技術(shù)的基礎(chǔ)，是智能技術(shù)的基礎(chǔ)：軟件中的系統(tǒng)軟件、工具軟件、應(yīng)用軟件等，信號處理技術(shù)中的數(shù)字濾波、編碼、加密、解壓縮等等都是基于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的。例如圖像的數(shù)據(jù)量很大，數(shù)字化后可以將數(shù)據(jù)壓縮至10到幾百倍；圖像受到干擾變得模糊，可以用濾波技術(shù)使得變得清晰。這些都是經(jīng)過數(shù)字化處理后所得到得結(jié)果。圖1為數(shù)字化測量場構(gòu)建總框圖。

圖1 數(shù)字化測量場構(gòu)建總框圖

1.2 數(shù)字測量技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

數(shù)字測量技術(shù)主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：①繪圖精準(zhǔn)，傳統(tǒng)的繪圖工作基本上都是建筑工程師進(jìn)行手繪制圖，不僅速度較慢，而且由于繪制的圖紙屬于單空間維度，所以手繪的圖紙不能將建筑的要點(diǎn)很好的表達(dá)出來，并且由于繪制圖紙是一項要求非常精細(xì)的工作，所以在繪制途中如果出現(xiàn)數(shù)字標(biāo)錯等現(xiàn)象很容易造成工程損失。而數(shù)字測量技術(shù)是在計算機(jī)平臺上進(jìn)行操作，根據(jù)專業(yè)的制圖軟件，可以將出現(xiàn)誤差的可能降低到最小，并且可以通過建造建筑模型生動的將建筑特點(diǎn)顯示出來，更加利于技術(shù)人員操作和反應(yīng)，并且還可以設(shè)計不同的軟件功能，從而滿足對不同建筑工程的要求；②對于建筑測量的優(yōu)勢，隨著現(xiàn)代科技的大眾化和普及化，計算機(jī)信息技術(shù)逐漸應(yīng)用到各個領(lǐng)域，計算機(jī)信息技術(shù)可以將建筑工程測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理和分析，并且可以將建筑工程施工的各個階段都進(jìn)行分層次的數(shù)據(jù)化，從而使建筑工程施工更加系統(tǒng)，并且可以清晰地反應(yīng)出施工的進(jìn)程，從而有利于對建筑工程的施工進(jìn)行監(jiān)管。現(xiàn)今的社會高速發(fā)展，對于建筑的質(zhì)量和水平要求也越來越高，傳統(tǒng)的建筑工程測量不僅耗費(fèi)人力而且還要消耗大量的時間，數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用可以在最短的時間內(nèi)對工程范圍進(jìn)行測量，并且可以根據(jù)建筑的要求，選擇出最佳的匹配方案。從而可以大幅度的提高建筑質(zhì)量。

2 建筑工程測量中數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

由于購買儀器資金以及施工技術(shù)水平等多方面因素的限制，現(xiàn)階段我國數(shù)字測量技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用還不是非常廣泛，主要應(yīng)用于一些國家重點(diǎn)建筑當(dāng)中。充分了解并掌握數(shù)字測量技術(shù)現(xiàn)階段的發(fā)展現(xiàn)狀及其在施工工程中具體的應(yīng)用效果對于擴(kuò)大數(shù)字化測量技術(shù)的應(yīng)用范圍具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。數(shù)字測量技術(shù)在我國的起步相對比較晚。但近年來我國建筑事業(yè)得到了快速發(fā)展，這位數(shù)字測量技術(shù)的廣泛應(yīng)用提供了有利契機(jī)，在建筑工程測量中應(yīng)用數(shù)字技術(shù)可以在很大程度上減小施工人員的勞動強(qiáng)度，使得施工效率大大提升，同時測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也大幅度提升。數(shù)字測量技術(shù)主要依托于計算機(jī)，這使得測量數(shù)據(jù)處理速度得到顯著提升，這必然是未來測量事業(yè)發(fā)展的大趨勢。施工圖紙是進(jìn)行建筑施工的基礎(chǔ)，其重要性是不言而喻的，在施工過程中只有按照圖紙上標(biāo)記的數(shù)據(jù)單位來進(jìn)行施工才能夠確保后期建筑施工精度，在施工前期就發(fā)生數(shù)據(jù)測量上的誤差，必然會影響到整體建筑施工質(zhì)量，并且這些前期出現(xiàn)的錯誤在正式開始施工之后就很難進(jìn)行改正，所以會對建筑質(zhì)量、工程進(jìn)程以及經(jīng)濟(jì)收益等都造成較大影響。總而言之，建筑工程測量精度對于建筑施工有著非常重要的影響，而數(shù)字測量技術(shù)的使用可以顯著提升測量精度，進(jìn)而提升建筑工程的施工質(zhì)量。

3 數(shù)字測量技術(shù)在建筑測量中的應(yīng)用

3.1 在建筑工程測量定位中的應(yīng)用

對于建筑施工而言，建筑工程定位測量是其中非常重要的環(huán)節(jié)，定位的精準(zhǔn)度對于后續(xù)道路管網(wǎng)施工有著最直接的影響，精度高的定位是后續(xù)施工順利進(jìn)行的前提條件。定位軸線如果不準(zhǔn)確便會影響住宅最終建筑面積，那么最終在建筑竣工驗收的時候就會出現(xiàn)較大問題。數(shù)字測量技術(shù)中經(jīng)常利用GPS三維坐標(biāo)技術(shù)來盡心定位測量，該技術(shù)可以全天候且連續(xù)的進(jìn)行高精度工作，通過衛(wèi)星來來接受高效、實(shí)時且精準(zhǔn)的測量數(shù)據(jù)，從而確保了建筑后續(xù)工作能夠得以順利進(jìn)行，防止出現(xiàn)上述問題。

下面簡單介紹GPS在施工中的具體應(yīng)用。GPS技術(shù)可以說是給測繪界帶來了一場革命。GPS利用載波相位差分技術(shù)(RTX)，在觀測精度上可以達(dá)到厘米級。GPS全球定位系統(tǒng)主要通過空間衛(wèi)星群以及地面監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成，選點(diǎn)GPS測量測站點(diǎn)之間沒有特別的要求，不一定要通視，點(diǎn)位選擇較為便捷，圖形結(jié)構(gòu)也非常靈活。但是考慮GPS測量的特殊性，其關(guān)系到后續(xù)的測量，所以選點(diǎn)的時候必須要非常慎重：每點(diǎn)最好與另外一點(diǎn)通視，這在后續(xù)測量工作將會用到；點(diǎn)周圍高度角15°以上不應(yīng)該存在障礙物，防止信號被吸收或者遮擋；點(diǎn)位必須要遠(yuǎn)離高壓電線、大功率無線電發(fā)射源等，防止信號遭到電磁場的干擾；點(diǎn)位應(yīng)選在交通方便、視野開闊、易于保存、有利擴(kuò)展的地方，方便觀測使用；完成選點(diǎn)工作之后，根據(jù)有關(guān)要求埋設(shè)標(biāo)石，同時做好填寫點(diǎn)標(biāo)記工作。觀測的時候按照GPS作業(yè)調(diào)度表中的具體安排來實(shí)施觀測，采取靜態(tài)相對定位，時段長度45min，衛(wèi)星高度角15°，采樣間隔10s。同時在3個點(diǎn)上面安裝3臺接收機(jī)天線(整平、對中、定向)，測量氣象數(shù)據(jù)，量取天線高，開機(jī)觀察，當(dāng)所有指標(biāo)全部滿足相關(guān)要求之后，根據(jù)接收機(jī)的提示將有關(guān)數(shù)據(jù)輸入進(jìn)去，接收機(jī)會進(jìn)行自動記錄，觀測者只需要對測量結(jié)果做好記錄即可。

圖2 GPS工作原理

3.2 在數(shù)字測圖方面的應(yīng)用

數(shù)字測圖技術(shù)建立在全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、攝影測量與遙感以及數(shù)字化測繪和地面測量的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)自動繪圖，人工參與的范圍被極大的縮減，這一方面使測繪的準(zhǔn)確性提升，一方面保證了測繪的效率，有利的推動了建筑工程測量向自動化、數(shù)字化和實(shí)時化方向發(fā)展。數(shù)字化的建筑工程測繪技術(shù)利用計算機(jī)的模式，可以直接在計算機(jī)屏幕上直觀生動的展示出建筑工程項目的地形、地貌特征、地籍要素等；在測繪和使用的過程可隨時修改、出圖，使測繪的現(xiàn)勢性優(yōu)越；可結(jié)合建筑工程測量的實(shí)際需要，對相關(guān)要素進(jìn)行數(shù)據(jù)再加工；測繪的成果可直接作為底圖，利用計算機(jī)進(jìn)行后續(xù)的規(guī)劃設(shè)計，例如某城市地鐵站在建設(shè)的過程中受不同區(qū)域功能的影響，設(shè)計中需要結(jié)合大量的數(shù)據(jù)，為提升測圖的速度和質(zhì)量，應(yīng)用了數(shù)字測圖技術(shù)，使此地鐵站在空間、地理位置等方面的數(shù)據(jù)直接獲取，而且結(jié)合功能設(shè)置自動成圖，在成圖速度、準(zhǔn)確性和圖形修改等方面都表現(xiàn)出傳統(tǒng)測圖技術(shù)所無法比擬的優(yōu)勢。

3.3 在竣工和控制測量方面的應(yīng)用

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，原本應(yīng)用于礦山測量的數(shù)字成像測量技術(shù)開始應(yīng)用到建筑工程測量中，此技術(shù)主要是利用計算機(jī)對二維影像數(shù)據(jù)進(jìn)行高效快捷的分析，進(jìn)而結(jié)合分析結(jié)果對建筑自身的水平位移、傾斜角度、沉降等可能威脅建筑工程使用壽命和實(shí)用功能的因素的發(fā)生程度進(jìn)行判斷，所以將其應(yīng)用于建筑工程變形監(jiān)測中對提升建筑工程變型測量的準(zhǔn)確性和效率，例如上海某高層建筑在建成并投入使用5年時間后，為保證其整體使用性能，2014年對其進(jìn)行了數(shù)字成像測量，結(jié)果顯示其向南傾斜7度，為避免其繼續(xù)傾斜，針對其進(jìn)行了基礎(chǔ)維護(hù)，可見數(shù)字成像測量技術(shù)相比傳統(tǒng)測量技術(shù)測量準(zhǔn)確、便捷，更適合大規(guī)模建筑應(yīng)用，對保證建筑工程的使用性能和安全性等方面都具有重要意義，應(yīng)在此方面推廣應(yīng)用。

3.4 在監(jiān)測建筑變形中的應(yīng)用

礦山測量是最早應(yīng)用數(shù)字成像測量技術(shù)的，因為數(shù)字成像測量技術(shù)的優(yōu)勢，所以科研人員將其不斷改進(jìn)和完善，逐漸在建筑工程的變形監(jiān)測中起到了重要的作用，通過提取被測建筑物的二維影像數(shù)據(jù)和建筑工程的變形參數(shù)能在計算機(jī)系統(tǒng)中迅速分析出建筑工程的沉降程度和水平位移，客觀的評價了建筑工程的變形程度，在建筑工程的變形監(jiān)測中應(yīng)用了數(shù)字成像測量技術(shù)之后，建筑變形監(jiān)測的準(zhǔn)確性和工作效率都得到極大提高，對建筑工程的安全使用進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。

3.5 在數(shù)據(jù)精測測量中的應(yīng)用

數(shù)字化測量技術(shù)在建筑過程中應(yīng)更加廣闊，數(shù)字化測量技術(shù)所獲得的精準(zhǔn)數(shù)據(jù)成了現(xiàn)代工程最重要的計算方式，它也在為建筑施工發(fā)揮著高效作用。綜上所述，數(shù)字測量技術(shù)的廣泛應(yīng)用讓我國的建筑工程質(zhì)量得到了很大保障，同時它精準(zhǔn)的測量結(jié)果也讓建筑相關(guān)企業(yè)在市場中占據(jù)了一定地位。數(shù)字化測量技術(shù)的高效性和準(zhǔn)確性以及它的便捷性也見證著一線測量人員的技術(shù)和耐心，不得不說，數(shù)字化測量技術(shù)在未來的建筑行業(yè)里的地位會越來越高，它是未來建筑工程測量技術(shù)發(fā)展的主要動力。值得注意的是，雖然數(shù)字化測量技術(shù)應(yīng)用起來比較方便，但對技術(shù)操作人員的綜合素質(zhì)和專業(yè)水平也是有一定要求的。因此，建筑相關(guān)企業(yè)也需要定期對技術(shù)操作人員進(jìn)行技術(shù)上的培訓(xùn)，讓他們可以更好地掌握數(shù)字測量的方法并提高自身的工作質(zhì)量。

4 未來應(yīng)用的趨勢

數(shù)字化測量技術(shù)起初建立在傳統(tǒng)光學(xué)和機(jī)械原理的基礎(chǔ)上，隨著相關(guān)技術(shù)的不斷深化，其開始向微電子、智能化方向深化，通過對數(shù)字化測量機(jī)械相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)先設(shè)定，數(shù)字化測量技術(shù)可以通過機(jī)械實(shí)現(xiàn)相對簡單的測量任務(wù)，特別是信息化、精細(xì)化相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，使其能夠有效的提升建筑工程測量的整體效率，建筑工程項目全生命周期內(nèi)都需要建筑工程測量提供數(shù)據(jù)支持，而數(shù)字化檢測技術(shù)可結(jié)合測量項目的實(shí)際需要，設(shè)置針對性的參數(shù)，應(yīng)用存在差異的設(shè)備，使建筑工程測量更加人性化。未來數(shù)字測量技術(shù)需要在加深自動化和精確化的同時向便攜化、一體化、智能化方向發(fā)展，以便更理想的為建筑工程測量提供服務(wù)。

綜上所述，從上文的分析中可以看出，建筑工程測量工作中數(shù)字測量技術(shù)已經(jīng)獲得了較多的應(yīng)用，該技術(shù)的成功應(yīng)用獲得了測量單位、施工單位以及一線測量人員的廣泛好評。由于該項技術(shù)具備高效性、便捷性以及高準(zhǔn)確性等多種優(yōu)點(diǎn)，未來數(shù)字測量技術(shù)必然會在建筑工程測量中發(fā)揮更加重要的作用，是未來建筑工程測量技術(shù)發(fā)展的必然方向。但是需要說明的是，數(shù)字測量技術(shù)對于操作人員的要求非常高，因此，相關(guān)操作人員必須要不斷提升自身綜合素質(zhì)，只有這樣才可以不斷擴(kuò)大數(shù)字測量技術(shù)的應(yīng)用。

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