基于工程測量中特殊地形測繪方法研究

陸立飛

貴州省有色金屬和核工業地質勘查局三總隊 貴州 遵義 563000

引言

特殊地形具有多變性、復雜性以及不確定因素多等特點，測量難度更大，而且對測量設備、人員、技術等各方面都提出了更高的要求。測繪之前，應該安排專業人員前往現場做好全面的勘察工作，了解區域的實際情況，查看是否適合建造工程，了解地面、地質、地形等相關信息；隨后根據特殊地形的特點來針對性地選擇測繪方法，深入分析可能會出現的問題，提前制定好應對策略，在不影響工程質量的基礎上，提升測繪進度。

1 現階段測繪工程中特殊地形測繪存在的主要問題及技術缺陷

1.1 測繪技術及測繪設備方面的問題

特殊地形和人們正常生活、活動的地區是兩個相對的概念，一般指的是峽谷、森林、喀斯特地貌等特殊地形，想要對這些區域進行高效率、高精度的測繪，僅僅依靠常規的測繪技術和設備很難實現。目前，測繪工程中常用的測繪技術和設備具體包括全站儀、超站儀、三維激光掃描儀、航拍技術、鋼尺、秒表等。這些技術與設備在普通地形的測繪方面，確實有一定的優勢，結果的準確性也有所保障，但是在特殊地形中往往無法發揮作用，因此如何提升特殊地形測繪的合理性，是有關人員需要思考和關注的重點。測繪人員對測繪技術掌握的熟練與否、能夠靈活應用測繪設備等，都將會對測繪數據的真實性造成一定影響[1]。目前，很多測繪人員并沒有做到這一點，對新型測繪技術、測繪設備的了解并不夠深入，增加了特殊地形測繪的難度。

1.2 地形特殊性問題

地形本身比較特殊，同樣也會增加測繪的難度，特殊地形具有不規則的特點，很多傳統的、標準的測繪儀器難以發揮其真正作用。比如在大范圍測繪方面，一般會使用到全站儀數字測圖技術，待測點和待測站之間應該保證全程通視[2]。但在復雜、特殊的地形環境中，往往會有很多高大的遮擋物，想要保持全程通視難度比較大。隨著測繪距離的增加，數據精度也會受到一定影響；雖說GNSSRTK技術并不需要做到全程通視，測量誤差相對來說也比較小，但如果待測目標所處的地勢比較平坦，那么三維坐標的立體化程度也會進一步降低，對測繪工作的順利開展造成不利。

2 特殊地形中測繪技術的應用

特殊地形相對來說更加復雜，不確定因素比較多，想要獲取準確、全面、真實的測繪信息，就要將多種技術結合起來使用。測繪初期，安排專業人員前往現場做好勘察與檢測工作，充分了解地形、地質等情況；隨后根據掌握的信息來選擇合適的測繪方式，分析可能出現的問題，提前制定好應對方案。測繪人員應當了解每種技術的基本應用原理和方式方法，節省測繪時間，提升測量的精確性。

2.1 測繪技術在山地區域的應用

植被茂密的山地、森林等特殊地形中，很容易出現信號不佳的情況，GPS、RTK等測繪儀設備的使用效果并不理想，影響測繪結果，全站儀設備又會受到高大植物的影響，而且視野不夠開闊。測繪人員可以利用一些特殊的技術，比如測量待測地點測站的直線距離，將放樣點坐標、測設導線、角度、距離等參數直接代入到數學公式中，計算出具體的測量方位、待測點坐標方位角等數值；隨后將相關數據導入到計算機中，得到準確的測繪值[3]。

2.2 測繪技術在泥濘地區的應用

工程測繪中還會遇到泥濘、荒漠等特殊地形，人工測繪的難度非常大，如果測繪人員對泥濘區域測繪的要點不夠了解，還有可能為其帶來一定的危險，對工程順利實施造成不利影響。如果泥濘的面積比較大，可借助高程來完成測繪工作，將泥濘區域作為中心，科學布置各個測量點位，并通過全站儀設備、近景攝影測量等技術，保證數據信息的準確性。

2.3 測繪技術在大區域的應用

沙漠、湖泊、江河等面積比較大的區域，測繪工作難以順利開展，測繪人員必須要考慮到實際情況，選擇GPS、RTK等測繪設備，在需要測量的區域周圍建立測繪站，將免棱角全站儀測量、近景攝影測量等方法結合起來應用，高效完成工程測繪。

3 針對特殊地形可以采用的測繪方法

測繪工程主要是通過相應的技術手段，獲取空間、土地等相關信息，將測量得到的數據作為參考，繪制相應的地形圖。工程測繪的范圍比較廣，比如在區域施工的初期階段，應當全面了解地形、地貌等信息，把握地理結構情況，做好勘察工作，為項目順利開展提供有力支持。在特殊地形的測繪方面，除了要繪制野外草圖之外，還應該使用多種有效的測繪方法，從而實現測繪質量的提升，保證測繪結果的準確性。

3.1 借助航空設備收集圖案

我國國土面積遼闊，部分工程或者礦山勘測所處的地形非常特殊，比如無人峽谷、環境惡劣的大森林等，人工測量的難度比較大，而且數據準確性得不到保障，利用航空設備搭載測繪工具是一種比較理想的手段。和衛星設備拍攝這種方式不同，航空設備多在低空區域進行圖片、視頻的拍攝與測量，設備上會搭載高清晰度的攝影攝像設備。而衛星設備拍攝則是利用到了太空衛星實現高空拍攝，隨后將圖片等相關信息傳輸到地面，從而獲取數據信息。航空設備搭載測繪工具的這種形式，最常見的就是無人機，拍攝范圍相當廣泛，優勢非常突出，適應性很強。但是其缺點也比較明顯，比如圖片、視頻拍攝的清晰度有限，容易受到氣候條件的影響等，在暴雨、大風情況下，航空設備搭載測繪設備這種方式的效果并不理想。

3.2 借助三維坐標的應用生成立體圖

三維坐標包含的內容非常廣，比如球面坐標、圓柱坐標等，這些都是三維坐標的范疇。這種方法的原理主要在于，通過三個變量來描繪出空間中一個具體的點，這個三變量彼此獨立，空間性特點十分突出。當前應用最為廣泛的技術當屬GNSSRTK技術，在實際測繪工作中，借助該技術傳回目標點的三維坐標信息，并將該點的相關數據錄入到計算機中，通過無數個點的結合，形成三維立體模型。為了提升測繪結果的準確性，這種測繪、信息傳輸的操作需要反復進行[4]。在對待測定對象進行重復測定的過程中，每一次測量都會產生三維坐標，信息體量比較大，因此必須要借助專業的計算機設備以及處理系統，將所有坐標點和模型疊加在一起，就可以得到和被測目標幾乎一致的模型。隨后反復進行該操作，對模型進行修正、糾偏和優化，直到與被測對象完全一致。

3.3 繪制大量草圖

測繪工作開展的前提是擁有大量真實、準確、有效的測繪數據，將全站儀測圖技術、GNSSRTK技術進行結合，實現對目標地形的測繪，保證信息的全面性、代表性。根據得到的數據信息來繪制相關草圖，便于專業人員進行深入分析，并根據概率學原理，得出相對準確的測繪結果。在一般地形條件中，全站儀測繪技術能夠起到有效的作用，與GNSSRTK技術進行結合的主要目的在于，所收集到的信息數據能夠自動生成三維坐標，測繪結果的可靠性更強。在對目標地形進行測繪之前，技術人員可以先進行一些基礎性的測繪工作，比如利用航空拍攝、無人機等先了解大致情況，根據現場的司機情況來選擇合適的測繪方法。如果地形條件相對來說比較簡單、單一，只利用全站儀測圖技術即可取得良好效果；如果地形條件相對比較復雜，則可以與GNSSRTK技術進行結合，通過大量的三維坐標數據來繪制草圖。草圖繪制完成之后，將信息錄入到計算機系統中，對其深入分析、處理與儲存，形成專屬的數據庫，得到具體的測繪結果。

3.4 不斷進行比例尺的縮小和放大

對復雜地形進行測繪時面臨的主要難題在于，地形具有不規則的特點，人工測繪時往往無從下手，不知道如何科學地設置測繪點[5]。想要解決這一問題，可以不斷地對比例尺進行縮小和放大，具體流程如下：先確定好需要測繪的區域，根據實際情況來選擇合適的測繪技術，通常使用“航拍測繪+全站儀測圖技術”，為了方便后期加工和分析，一般會把目標地形加工的更加規則一些。基本的測繪工作完成之后，將目標地形分成多個規則的小區域，將各個小區域中的目標點利用比例尺不斷放大，直到與大區域的比例幾乎相同，隨后再進行深入的測繪。在反復的縮放比例尺中，特殊地形的測繪工作可以開展的更為順利，測繪數據的真實性、準確性也有所保障。

3.5 借助智能化的測繪工具

想要獲取特殊地形的準確測繪數據，必須要使用先進的科學技術，借助智能化設備進行測繪操作。很多人力難以進行的復雜測繪操作，都可以利用先進的測繪工具來實現，比如在無人大峽谷、大森林等區域進行測繪時，可以在測繪設備中增設智能化模塊。確定好測繪點，將無線設備連接起來，讓數據采集和儲存更加方便，隨后通過計算機進行操作，一方面避免了人為測繪在特殊地形中的風險，另一方面也提升了測繪的可操作性，以及數據的真實性。

3.6 野外數據采集

和GPSRTK技術相比，全站儀測繪技術以及其他傳統技術在地形條件比較理想的地區，其測量速度相對來說比較快，測距鏡頭更加靈活，尤其是在地物密集的區域，其優勢將會展現的更為明顯。因此在特殊地形中，為了保證數據信息的精確性，一般會利用全站儀作為輔助測量手段，針對GPSRTK儀器無法采集到的區域進行補充測量。但是在實際操作中，一些特殊情況下，測量人員無法進入到測量現場，比如居民區、工廠閉鎖關門的情況。這時無論是全站儀還是GPSRTK技術，都難以發揮其真正作用，為了提升測繪效率，避免浪費時間，可以選擇另外一種方便快捷且效率有保障的技術。在測量區域選擇一處地勢比較高的地方，比如樓頂、小山坡，用GPS設立測量站，再利用免棱鏡全站儀來測量碎部點，效果良好。

4 提升特殊地形測繪質量的策略

4.1 提升測繪人員業務能力

測繪工程具有一定的復雜性，尤其是在特殊地形測繪中，對技術人員業務能力提出了更高的要求。應當采用科學的方式對其進行培訓，確保相關人員具備扎實的業務技能，強化綜合素質，熟練掌握各種測繪設備、技術的應用技巧，從而高效完成測繪任務。

4.2 引進現代化設施

設備儀器精密與否，將會直接影響到特殊地形測繪工作質量，在引進的過程中，確保設備符合相關要求與規范。負責工程的單位應該深入調研，了解地形測繪的具體要求，投入一定的資金，采購高性能、高精度的設備，盡可能降低測繪時的誤差，提升工程質量。

4.3 保證測繪方案的合理性

想要讓特殊地形測繪工作開展的更為順利，必須要制定科學可行的測繪方案，明確規范測繪流程，加強質量管控，對測繪人員的相關行為起到約束和引導作用。要根據實際情況來制定相應的方案，以保證測繪的準確性，做好前期項目考核與準備工作，全面收集基礎數據信息，降低特殊地形測繪的難度。

5 結束語

總而言之，工程測繪具有很強的專業性，實際測繪面臨的環境更為復雜，尤其是在特殊地形中，為了保證測繪的安全、準確，必須要靈活運用多種測繪技術。可以借助航空設備來收集信息，利用三維坐標生成立體圖，繪制大量草圖，利用現代化的檢測設備和工具等，提升測繪的有效性。