論工程測量與三維測繪技術的發展

鞠廣軍 王君忱

摘 要：當前我國的工程測量工作在領域方面在不斷的拓寬，在這一過程中，科學技術不斷的發展，工程測量技術也有了一定的變化，在這樣的情況下，我國的工程測量技術也得到了十分全面的發展，在最近幾年的工程測量發展過程中，三維技術是非常重要的一個發展趨勢。本文主要分析了工程測量與三維測繪技術的發展，以供參考和借鑒。

關鍵詞：工程測量；三維測繪；數字測繪

當前，我國科學技術發展水平有了非常顯著的提升，同時在這一過程中，工程測量技術也得到了十分明顯的改進和完善，甚至出現了三維測量技術，這一技術的應用可以十分有效的提高，三維測繪技術是信息時代的一個重要的產物，它能夠很好的順應整個時代的發展，此外也能在應用中提高工程測量的效率及水平。

一、三維測繪技術在測量中的應用

（一）問題的提出

2+1維測繪技術經過幾百年的發展，已達到了比較完善的程度；但隨著社會和科技的發展，2+1維測繪的成果已不能完全滿足社會發展和經濟建設的需要。下述問題的出現使得三維測繪技術日益迫切。

1、2+1維地圖不符合人們的生活環境

2+1維地圖實際上是從空中俯瞰地面的情況，而人們絕大多數時間都生活在地面，人們在街上行走，看到的都是周圍的三維景象，這些景象在2+1維地圖上無法表達。例如房屋的立面形狀、房屋室內的情況，等等。

2、城市規劃

城市規劃，特別是舊城改造規劃，已經開始三維規劃。為城市規劃和工程規劃服務是工程測量的一個重要應用領域，三維測繪應及時跟上。

3、工程設計

現在三維工程設計已經出現，三維CAD的軟件已經普及。工程設計要在現狀圖的基礎上進行，所以現狀圖也應是三維圖，這也要求我們必須實現三維測繪。

4、工程施工

現在很多復雜工程的施工，都不是按照傳統的一層一層從地面向空中進行施工，而是進行立體的吊裝式施工，例如鳥巢、國家大劇院以及中央電視臺都是如此。這也要求我們的施工測量應該是三維測量。

（二）三維測繪的現狀

1、衛星定位測量系統

衛星定位系統所得到的電位坐標是底薪直角坐標系當中的三維坐標點，這也是真正意義上的三維測量系統，在測量精度方面有著非常明顯的優勢，雙頻GPS的點差分測量的精度甚至能夠達到業毫米的等級，在當前的發展中存在著一種錯誤的做法，通常就是將衛星定位的結果直接的就轉移到大地坐標系當中，和2+1方式相比，其測量的精度一定會存在著些許的不足。

2、全站儀

全站儀能夠對角度和距離進行同時測量，所以它也是一個標準化的三維測量儀器，但是在傳統的測量方法當中，主要采用的是水準面當做基面，這樣也就會受到大地水準面精度的制約。

3、三維激光掃描儀

三維激光掃描儀是發展實踐較短的一種三維測量儀器，因為在掃描的速度上存在著速度快，電位精確度高，同時密度也相對較高的特點，所以其在普及度上也有著非常好的表現，這種儀器在運用的過程中不需要過分的依賴水準面，所以大地水準面并不會對精度產生重大的影響。

（三）發展方向

三維測量技術在儀器方面已經做好了充分準備，但在標準與規范的制定、理論方面的研究、軟件方面的研制、三維地理信息系統研究、三維測量與2+1維測量的關系等方面還有很多問題需要研究，是今后的發展方向。

1、三維地理信息系統研究

眾所周知，測繪是GIS的前端系統，有了三維測繪的數據，就可實現三維GIS了。要加強3DGIS的研究，盡快研制出3DGIS軟件系統。

2、三維測量的理論研究

從2+1維系統進入到三維系統，雖然坐標維數沒有增加，但復雜性卻大大增加。2+1維空間實際上是一個鳥瞰空間，只描述了從上往下看地球表面的情況。而真正的三維空間不僅從上往下看，還要從下往上看，從里往外 看，從外往里看，從左往右看，從右往左看，從前往后看，從后往前看，也就是要全方位地表達目標。要研究這種系統下對空間目標的測量、存儲、管理、查詢、傳輸和表達方法。

3、三維測量軟件研制

現在不論是大地（控制）測量軟件還是數字化測圖軟什，都是基于2+1維系統的軟件。必須在三維測量理論的基礎上研制三維測量軟件系統。

二、攝影測量技術在工程測繪中的應用

攝影測量技術在城市的工程測繪工作中得到了十分廣泛的應用，攝影測量技術在應用的過程中能夠體現出質量好，精度高的特點，它充分的結合了攝影測量儀器的功能以及計算機信息技術，能夠更詳細的展現出相關的信息，這樣也就使得其能夠在不受客觀因素限制的情況下提供三維空間信息，一方面不需要接觸物體，同時人工的工作量也得到了非常有效的控制。提高了測量的精度和效率。在城市和工程大比例尺地形測繪和多個領域中，其都占據著非常重要的地位，因此其在發展中也具有非常可觀的前景，因為數字攝影測量工作站的出現，這樣也就使得攝影測量技術在應用中有了更多的方法，這一技術已經在很多大中城市和大型的工工程勘探單位得到了十分廣泛的應用，這一技術的應用可以十分有效的減少野外控制點聯測工作的工作量，從而使得測量工作的質量和效率都得到了顯著的提升，工程攝影測量也向自動化和數字化的方向發展。

三、測繪傳感器的研究

采用與集成進一步發展傳感器是一個相對較為廣泛的概念，它通常指各種可以實現自動化高競速采集數據的設備。在當今的發展當中，高精度和實時性是確保結構相對較為復雜的大型工程能夠平穩運行的一個非常好的保障，在這樣的情況下就需要不同專業的技術人員協調合作，同時還要對工程安全現狀加以全面的了解和掌握，所以，我們需要借助傳感器自動化和高精度方面的優勢，從而更好的保證數據自動采集、傳輸、處理和表達的效果。

四、大型和精密工程測量與工業測量得到迅速發展

隨著國民經濟建設的飛速發展，大型工程建設以及工業自動化生產線和超高精度的設備安裝及大型工程建造與運營過程的安全監測等不斷增加，都對工程測量工作提出了新的更高的特殊要求。為了保證這些規模巨大、技術先進、設備精尖和生產過程高度自動化的建設工程和工業生產，按設計要求順利施工、安裝和正常生產運營，并保證質量和安全，需要采用高精度的特殊方法進行測量保障，便形成了特種精密工程測量和工業測量。特種精密工程測量是將現代大地測量學和計量學等學科最新成就結合起來，運用現代測繪技術新理論、新方法和新技術，使用專用的儀器和設備，以高精度與高科技的特殊方法和技術，應用于特種工程和工業生產的測量工作。

五、結語

隨著我國國民經濟的飛速發展，各種復雜的、特殊的、精密的工程建設不斷增多，相應對工程測量技術的要求也越來越高。三維測繪技術、地下管線智能化探測與管理技術、數字城市地理空間框架是工程測量技術今后幾年的重要發展方向。由于工程測量技術領域涉及的范圍廣，還有可能出現新的重要發展領域，我們要隨時關注工程測量新技術的出現和發展，努力推動和促進我國的工程測量技術趕上和超過世界先進水平，使工程測量技術向電子化、自動化、數字化、信息化方向邁進。這是工程測量技術發展的基本目標。

參考文獻：

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