數字化測繪技術在工程測量中的應用

梁 芳

（聊城衡坤信息科技有限公司，山東 聊城 252000）

0 引言

隨著計算機、多媒體、人工智能等技術的發展，傳統測繪技術開啟了數字化的進程：測繪數據的需求、測繪目標的表達效果、測繪成果的表現形式均由圖紙等實物演變為多種不同的數字化內容，測繪操作方法和工作效率也隨之產生了巨大的變化。數字化測繪技術廣泛應用于工程測量中，顯著提高測量數據的精準性和安全性，全面提升工程測量的效率和質量，降低工程項目的成本，推動工程建設的持續健康發展，滿足國家經濟發展的需求。本文就數字化測繪技術在工程測量中的應用展開論述。

1 數字化測繪技術

數字化測繪技術是以先進計算機技術和儀器設備為依托，借助互聯網建立的精確、實時、高效的大地理信息測量繪圖綜合服務系統，能夠對測量區域的數據信息進行高精度的提取和分析處理，并以數字化的方式呈現測量結果。該技術具備高測量精度、高勘測效率、高自動化程度等顯著特征，無論在外業數據采集還是內業數據處理方面都有了革命性的進步。

2 數字化測繪技術的應用優勢

傳統測繪技術的儀器設備過度依賴人力操作，受外部環境影響較大，極易因人為計算誤差而影響測繪結果的精確度。而數字化測繪技術相較前者展現出了全方位的優越性，其應用優勢主要表現在測量數據的精確性和安全性，圖像數據的完整性和豐富性，工程測量工作的自動化及優化等方面。

2.1 確保測量數據的精確性和安全性

數字化測繪技術依賴編程數據和軟件進行控制，由高度自動化的精密儀器來完成工程測量，具備很強的抗干擾能力；有效減少測量任務量和操作層次，簡化操作流程，提高了作業效率；通過多次測量來進行數據的相互驗證，確保測量數據的準確性。根據實際作業情況統計，在300m以內的測量范圍內，采用數字化測繪技術獲取的測量數據誤差一般在2mm 左右，高差誤差約為18mm[1]。數字化測繪技術生成的數據以數字化的形式進行傳輸和儲存，可以實時動態地加工測量數據，多角度地細致描述工程屬性，全方位呈現測量對象的外觀特征，為工程施工、圖紙設計等提供準確完整的數據資料。該技術允許測繪人員將測量儀器直接與計算機設備或網絡相連接，支持在測量過程中進行實時、高速、自動的數據存儲，提高數據存儲的效率和安全性；允許測繪人員實時地檢索和調用已在計算機設備或云端存儲的測量數據，能夠直接對某些需要變動或錯誤的數據進行修改，無須重新測繪，大幅降低了工程項目的測繪成本，最大限度地確保數據的安全性。

2.2 提高圖像數據的完整性和豐富性

數字化測繪技術結合相關地形等信息，依靠專業的測量數據分析軟件，精確測算兩點位移和區域面積，根據各測量點的高程數據繪制相對高差，從而生成高精度的二維或三維地形圖，同時標注部分測量學的特殊屬性符號，將所測區域的位置、地貌特征和環境等狀況進行更加準確的還原。該技術在解放人力的基礎上，大幅避免了人工繪圖偏誤，保證了圖像數據的完整性和豐富性，提高數據信息的直觀可視化。

2.3 提升工程測量工作的自動化程度

數字化測繪技術建立在電子信息技術、計算機網絡技術和自動化技術等基礎上，很大程度上實現了“非接觸測量”，在操作上更加便捷和智能。該技術可以由少數測繪人員借助無人機、高空氣球等設備進行高度自動化的遠程測量，運用大數據、云計算等技術進行自動化處理，通過云儲存等技術進行簡潔的存儲操作，并在需要時根據條件分類匹配相關信息，極大地節省了人力物力成本，確保了數據的精準性；也可以在運用CASS以及Auto CAD 等計算機繪圖軟件繪圖時，快速搜索和調用存儲信息，結合相關軟件自動標注測量數據，提供多種規格和模式的圖像化信息，顯著提升工程測量的自動化程度和質量。

2.4 優化工程測量工作的總結和評價

工程測量是一項非常嚴謹的工作，不僅強調測量數據的準確性和安全性，還要求對測量工作的進展情況及時總結與評價，以便糾正錯誤和調整工作計劃。數字化測繪技術可以快速分析比對、核查糾正各類測量數據，確保數據信息的精確詳實，在盡可能短的時間發現測量工作的問題及阻礙，快速科學地總結和評價，制定行之有效的解決措施，顯著提升工程測量的效率，為工程管理制度及發展計劃等方案的制定提供更加可靠的參考依據。

3 數字化測繪技術的應用分析

數字化測繪技術以“數字化”為特點，以“測繪”為根本功能，廣泛應用于工程測量的數據獲取、數據處理、數據輸出等方面，其核心技術的應用主要表現在GPS測繪技術、地理信息技術、遙感技術和原圖數字化處理技術等方面。

3.1 GPS測繪技術的應用分析

GPS 測繪技術借助全球定位系統實時動態監測地理環境，對勘測對象進行精準定位、實時追蹤，將測量數據同步到對應的移動站進行整合與分析，為地質、建筑等多種工程測量提供精確的定位信息。GPS 測繪技術對地理坐標點的獲取不受時空的限制，可以大幅降低測繪工作強度，確保測量區域相關距離、角度、水平等數據的準確性，多用于距離和時間的測量，分為靜態和動態兩種方式。其中實時動態載波相位差分技術（RTK）更是能夠將定位精度提升到厘米級，為工程放樣、地形測圖及各種控制測量帶來了新的測量原理和方法[2]，極大地提高了工程測量的效率。

3.2 地理信息技術的應用分析

地理信息技術（GIS）是在計算機軟硬件系統支持下，有效融合計算機與數據庫系統，構成功能強大的地理信息系統平臺，通過三維空間矢量坐標軸對所測量的空間目標進行定位，有效分析和綜合處理地理空間數據。該技術具備可操作性強、可視化和三維仿真等特點，可以全面顯示測量范圍內地理空間分布的各種信息，智能規避無關信息的干擾，科學自動地篩選處理測量數據，對空間地理信息進行矢量分析，并以圖像模式進行呈現，提高數據的精準性。

3.3 遙感技術的應用分析

遙感技術（RS）通過多重傳感器遠程感知目標的電磁波、微波和紅外線等，對目標區域或物體的空間形態進行精確的遠程掃描、識別和測繪，并借助衛星把掃描數據發送至信息系統轉換為真實圖像，迅速獲得詳實精確的數據。該技術分為衛星遙感技術和航天遙感技術兩種，衛星遙感技術運用衛星系統進行廣域空間的環境監測，掃描范圍廣但圖像分辨率較低；航天遙感技術借助專用飛行器進行位置監測，同步搜索多維地理信息，為后續的繪圖作業提供可靠依據。

3.4 原圖數字化處理技術的應用分析

原圖數字化處理技術通過掃描原圖，提取并分析掃描圖中的圖像內容和數據信息，并合成清晰準確的數字化地圖。其中手扶跟蹤數字化法較全面的分析整合各測量數據并修正地圖坐標以提升原圖的精確性，將誤差控制在5cm 之內；掃描矢量化法處理原圖速度快，顯著提升測量效率，但精確度有所降低，需要通過修測、補測等措施加以彌補。該技術可以根據需要對原圖中不確定圖像內容進行修復，對原圖內容和勘測數據進行比對、糾正并加以標注，對成圖的圖像和測量信息等內容進行分圖層儲存，有效地控制了測繪成本。

4 數字化測繪技術在工程測量中的有效應用

近年來，隨著社會的進步和技術的發展，工程測量等領域越發注重測量的數據信息。為了提升數據的采集效率和開發利用率，為整個工程項目提供更加準確全面的測量數據，數字化測繪技術越來越廣泛地應用于工程測量中。

4.1 在工程測量數據采集中的應用

在數據采集中運用數字化測繪技術，測繪人員需要明確測繪目標，采用無人機遙感等技術對工程范圍進行測量，借助全站儀獲取各類地形的三維坐標，并對具體建筑等測量對象進行全方位的快速三維掃描，生成具有較高精度的云數據，確保數據的精準性，同步實現自動化的數據分析，最終通過專業軟件將其處理轉化為數字化信息，合成完善的三維測量模型，為后續的數據處理和繪圖作業提供可靠依據。

4.2 在工程測量數據處理中的應用

在數據處理中運用數字化測繪技術，測繪人員需要借助云計算等技術精準整合測量數據，簡化處理流程，提高處理精準度；依靠云儲存系統進行實時的數據存儲，允許測繪人員隨時中止或繼續各項數據的處理操作，全面提升數據處理的靈活性；使用相應編輯器將數據加工成CAD 圖像，將MAP 格式文件轉化為點線等格式，結合采集的數據資料標注圖像內的屬性符號，并參照所獲取的相關數據進行測量圖樣的處理，生成二維、三維、整體或局部等多種圖像與模型，直觀呈現測量對象的特點信息，滿足制圖一體化的需求，最終根據需要將圖樣上傳至相關數據庫，實現了數據處理的自動化、智能化，節省了人力物力成本。

4.3 在工程變形監測中的應用

在工程變形監測中，測繪人員運用數字化的動態監控系統，根據測量區域范圍的大小調整動態監控級別，有針對性地開展多種測繪作業，實時監測目標對象的結構、位置角度等變化，確保數據的精準性和時效性，并及時比對處理測取的數據，分析其成因和影響，采取有針對性的應對措施。比如，在建筑變形監測過程中，測量人員利用無人機遙感、實時數據檢索比對等技術動態監測高層建筑傾斜、墻體裂縫、地基下沉等變形情況，借助計算機分析處理采集數據，以圖像方式進行呈現，及時發現變形問題，確保施工安全和建筑質量，推進工程項目的順利實施。

5 結束語

數字化測繪技術是“以確定性的‘規則-算法-模型’為本質，對現實地理世界進行數字化采集、表達、處理與分析”[3]的技術體系，是對傳統測繪技術的革命性突破。目前，數字化測繪技術面對多維動態的地理場景建模和復雜空間問題求解的需求往往力不從心，但依托于數字技術、人工智能技術等先進科技的發展，未來的數字化測繪技術將逐漸迎來全面的智能化轉型。最終，數字化測繪技術將通過人類自然智能、機器智能與測繪知識、算法的有機結合，構建出以知識為引導、算法為基礎的智能化測繪體系，實現對真實世界的智能感知、認知、表達及行為計算，為全社會提供更加豐富、更為精準的地理空間數據、信息及知識產品[3]。未來的智能化測繪技術也將為我國的智慧城市建設提供寶貴的基礎信息和技術支持，為我國全面推進數字化發展和智能化轉型貢獻出巨大的力量。