淺談測繪技術在工程建設中的應用

葉成山

【文章編號】1627-6868（2016）05-0042-02

伴隨著科技的進步，測繪事業已經呈現出跨越式發展，成為國家重要的基礎地理信息產業，其服務領域也已滲透到社會的方方面面。它為國家建設和管理提供與地理位置有關的各種專題性和綜合性的基礎信息，其成果是進行環境監測、農業建設、交通、水利等大型工程建設、城鄉規劃建設、重大災害監測預報和科學研究以及國防建設等必不可少的基礎資料。本文就現代測繪技術的發展趨勢展開了探討，并闡述了它在現代社會的應用。

1.測繪工程概述

測繪是采集、量測、處理、分析、解釋、描述、利用和評價與地理和空間分布有關數據的一門科學、工藝、技術和經濟實體，具有基礎性、前期性和公益性和特點。測繪產品是反映地表上的自然、人工要素及其在地理空間的位置和屬性信息的，而這些信息是社會發展和經濟建設的各行各業需要利用和必須依賴的基礎。而工程測繪是把工程地區各種地面物體的位置和形狀，以及地面的起伏狀態，用各種圖例符號，依照規定的比例尺測繪成地形圖，或者用數字表示出來，為工程建設的規劃設計提供必要的圖紙和資料。要測繪的地球表面形態以及地物地貌雖然復雜多樣，但其形狀和大小均可看作是由一些特征點的平面位置和高程所決定的。測繪工程的主要任務有控制測量，碎部測繪，線路測繪，施工放樣，數據處理等工作。

1.1 控制測量。控制測量就是在測區范圍內建立統一的控制網，以便統一各局部的地形測量工作，使所測的地形圖能相互拼接構成整體，而且精度均勻。控制網分為平面控制網和高程控制網兩類都遵循從整體到局部、分級布網，逐級加密的原則進行布設。平面控制網常規布設方法有兩種，即GPS測量和導線測量。高程控制網常規布設方法有三種，即GPS測量，三角高程測量和水準測量。

平面控制點點位應選在土質堅實的地方或堅固穩定的高建筑物頂面上，便于造標、埋石和觀測，并能永久保存。埋高永久性的標石坑底填以砂石，搗固夯實或澆灌混凝土底層。標志中心應具有明顯、耐久的中心點。GPS點宜取村名、山名、地名、單位名作為點名，并應向當地政府和人民群眾進行仔細調查后確定。同一測區有相同的點名應加以區別。

高程控制網布設范圍應與平面控制網相適應。測區內只應建立一個統一的高程系統，應采用1985年國家高程基準或沿用1956年黃海高程系統。首級網應布設成閉合環線，加密網可布設成附合路線、結點網和閉合環。水準路線直以起止地點的簡稱為線名，起止地名的順序為“起西止東”或“起北止南”。環線名稱取環線內最大的地名后加“環”字命名。水準路線的等級，分別以II，III，IV書寫于線名之前表示。水準點編號應自路線的起點開始，按1，2，3……順序編定點號。

1.2 碎部測繪。碎部測繪就是在測區內用精密的儀器和方法測量地形地物特征點的三維坐標，然后繪制出圖形來。現代碎部測繪以數字測繪為主，即數據的采集，存儲，傳輸，計算，繪圖等以計算機為核心，人工干預為輔。數據采集過程是一個多源數據集成的過程。外業數據的采集與作業區的自然環境、人文環境、經濟發展狀況有著密切的關系。地形數據的采集遵循“先控制，后碎部”的原則，范圍的劃定應盡量以自然線狀地物的中心以及行政界線進行劃分，確保實地的測繪不重不漏，以保證地形圖數據的完整性和準確性。

地形圖的繪圖要求：第一、繪制輪廓符號應符合下列規定：依比例繪制的輪廓符號，應保持輪廓位置的精度，輪廓內的說明符號，應按圖式規定配置。第二、圖面注記的配置，應符合下列規定：文字注記應使所指示的地物能明確判讀。一般情況下，字頭應朝北。道路河流名稱，可隨線狀彎曲的方向排列。第三、居民地的繪制，應符合下列的規定：城鎮和農村的街區、房屋，均應按外輪廓線準確繪制；街區與道路的銜接處，應0.2mm的間隔。第四、水系的繪制，應符合下列規定：水系應先繪橋、閘，其次繪雙線河、湖泊、渠、海岸線、單線河，然后繪堤岸、陡岸、沙灘和渡口等；當河流遇橋梁時應中斷；單線溝渠與雙線河相交時，應將水涯線斷開，彎曲交于一點。第五、道路網的繪制，應符合下列規定：當繪制道路時，應先繪鐵路，再繪公路及大車路等；當實線道路與虛線道路、虛線道路與虛線道路相交時，應實部相交；當公路遇橋梁時，公路與橋梁應0.2mm的間隔。第六、等高線的繪制，應符合下列規定：必須保證精度，不得跑線變形。當單色圖上的等高線遇雙線河、渠和不依比例繪制的符號時，應中斷；當多色圖上的等高線遇雙線河、渠時，應中斷，遇其他地物時，不得中斷。第七、境界線的繪制，應符合下列規定：凡繪制有國界線的圖，必須符合國務院批準的有關國境界線的繪制規定；境界線的轉角處，不得有間斷，并應在轉角上繪出點或曲折線。

1.3 線路測繪。“線路”是管道、道路、渠道及輸電線路等的總稱。線路測量包括兩方面的任務：一是為線路工程設計提供地形圖和斷面圖；二是進行線路工程施工測量。具體內容有：中線測量，根據規劃設計的平面位置，將線路工程的中線包括起點、轉折點和終點標定于實地，并測定其轉向角，設置里程樁，有的還要測設曲線；縱橫斷面圖，以了解其縱向及橫向的地面起伏情況；測繪線路沿線一定寬度的帶狀地形圖，供設計和施工用；施工測量，根據施工要求，為不同的施工階段提供各種測量定位標志；測繪竣工圖，供日后管理和維修用。

1.4 施工放樣。施工放樣是把圖紙上己設計好的建筑物等按設計要求在現場標定出來，作為施工的依據。

1.5 數據處理。數據處理包括控制測量的觀測數據的整理，計算，平差等；碎部測繪的原始數據的整理，計算，修改等；屬性數據采集后的整理等。

2.數字化繪圖

2.1數字化繪圖的特點

大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統工程測量的重要內容，數字化繪圖克服了手工繪圖存在的許多弊端，如工作量大，作業艱苦，作業程序復雜，煩瑣的內業數據處理和繪圖工作，成圖周期長，產品單一等缺點，符合現代飛速發展的工程需要。目前，數字化成圖技術主要有內外業一體化和電子平板兩種模式。內外業一體化是一種外業數據采集方法，主要設備是全站儀、電子手簿等，其特點是精度高、內外業分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。

具有以下的特點：

（1）一測多用：如在一些綜合性較強的工程中需要對同一地形圖繪制不同比例尺的地形圖，過去的平板測圖方法則需要重復工作，而數字化測圖則可以同時根據完成的地形圖繪制不同比例尺的多個地形圖，因為往往小比例尺包含了大比例尺地形圖測圖范圍。僅需先測大比例尺圖范圍，再補充小比例尺測圖范圍即可滿足各不同專業人員對不同比例尺的地形圖的需要。

（2）精度高：數字化成圖系統在外業采集數據時，利用全站儀現場自動采集地形地物點的三維坐標，并自動存儲，在內業數據處理時，完全保持了外業測量的精度，消除了人為的錯誤及誤差來源，而且外業工作省略了讀數、計算、展點繪圖等外業工序，減少了作業人員，外業工效大大提高，時間縮短，直接生產成本大幅度下降。

（3）勞動強度：小數字化成圖的過程，減輕了作業人員的勞動強度，使生產周期大大縮短，能及時滿足用戶的要求。

（4）便于保存管理及更新方便：數字化產品既可以存儲在軟盤上，也可以通過繪圖儀繪在所需的圖紙上，線條、線劃粗細均勻，注記、字體工整，圖面整齊、美觀。且便于修改，能更好地保證圖形的現勢性和不變形性，避免重復測繪造成的浪費，增加地形圖的實用性和用戶的廣泛性。

2.2外業數據的采集

在采集數據時，數據采集人員要準確應用地物代碼，以免在內業成圖時出現錯誤；在觀測開始時，相關工作人員需嚴格按照要求應對測站點進行檢查，跑尺人員應嚴格按照自動成圖的要求作業，確保能完整地描述地形地貌的特征點，必須通過繪制草圖來表明各個地物碎部點的屬性及相互關系，測量坎子時，要量取坎子比高，坎下也要進行地形點采集。當一個測區完成后，如果有必要可把數據備份。

2.3繪制內業數據處理

無論是工程進程各階段的測量工作，還是不同工程的測量工作，都需要根據誤差分析和測量平差理論選擇適當的測量手段，并對測量成果進行處理和分析。

3.測繪工程的特點及發展趨勢

3.1 現代測繪工程的特點。現代測繪工程的主要特點概括起來就是“六化”和“十六字”。“六化”即測量內外業作業的一體化、數據獲取及處理的自動化、測量過程控制和系統行為的智能化、測量成果和產品的數字化、測量信息管理的可視化、信息共享和傳播的網絡化。“十六字”是精確、快速、可靠、實時（動態）、遙測（遙控、遙傳）、集成、簡便、安全。組織測繪工作應遵循的原則是“從整體到局部”、“先控制后碎部”，這樣可以減少誤差的累積，保證測圖的精度，可以分幅或分區測繪，加快測圖進度。

3.2 現代測繪工程的發展趨勢。現代測繪工程的發展趨勢：

1）以測量機器人為代表的智能和自動化系統的廣泛應用；2）基于知識和數據挖掘的工程信息系統；3）從土木工程測量和三維工業測量到人體醫學測量；4）多傳感器的集成和混合系統；5）GPS、GIS、RS，TPS和激光掃描系統等多S技術集成與融合；6）大面積空間數據的快速采集和處理；7）精密數據處理和海量數據處理方面的數學物理建模；8）信息服務的網絡化和可視化。

傳統工程測量技術的服務領域主要包括水利、交通、建筑等行業，隨著計算機、網絡技術的發展、測量儀器的智能化，數字化測繪技術得到了廣泛的應用，而全球定位系統（GPS）、地理信息系統（GIS）、攝影測量與遙感（RS）以及數字化測繪和地面測量先進技術的發展，測量數據采集和處理的逐漸自動化、實時化和數字化，工程測量的服務領域也應進一步延伸，以滿足不斷提高的社會需要。

4.工程測量中的數字攝影測量技術

數字攝影測量是基于數字影像與攝影測量的基本原理，應用計算機技術、數字影像處理、影像匹配、模式識別等多學科的理論與方法。就攝影測量本身而言，從測繪的角度上來看數字攝影測量還是利用影像來進行測繪的科學與技術；而從信息科學和計算機視覺科學的角度來看，它是利用影像來重建三維表面模型的科學與技術，也就是在“室內”重建地形的三維表面模型，然后在模型上進行測繪，從本質上來說，它與原來的攝影測量沒有區別。因而，在數字攝影測量系統中，整個的生產流程與作業方式，和傳統的攝影測量差別似乎不大，但是它給傳統的攝影測量帶來了重大的變革。

目前通過在空中利用數字攝影機所獲得的數字影像，內業使用專門的航測軟件處理，進行的航空攝影測量是大面積、大比例尺地形測圖、地籍測量的重要手段與方法，在計算機上對數字影像進行像對匹配，建立地面的數字模型，再通過專用的軟件來獲得數字地圖。該方法的特點是可將大量的外業測量工作移到室內完成，它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低，不受氣候及季節的限制等優點。特別適合于城市密集地區的大面積成圖。但是該方法的初期投入較大，如果一個測區較小，它的成本就顯得較高。但可以說是今后數字測圖的一個重要發展方向，未來社會要求的是可以提供數字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產品。并且隨著全數字攝影工作站的出現，加上GPS 技術在攝影測量中的應用，使得攝影測量向自動化、數字化方向邁進。

5.結語

隨著數字化測繪技術的提高，GIS技術的不斷成熟、GPS技術在各行各業的廣泛應用，現代工程測量必將朝著測量數字工程化的方向發展。大力開展數字化測繪技術的應用與研究將是測繪單位提升自身競爭實力和創造經濟效益的首要任務。