GIS技術和數字化測繪技術的發展及其在工程測量中的應用

陳俞佐

廣西華繪勘察設計有限公司 廣西 南寧 530000

測量工作是現代工程項目建設中的基礎性內容，其能為工程項目后期的建設提供數據支撐。在信息時代下，工程測繪技術獲得了快速發展，其靜態測量的基礎上，實現了光電學、機械學與計算機科學的有效融合，由此催生了一系列的數字化測繪技術，科學使用這些技術，能有效地完成地物目標信息的采集、分析和利用，為工程項目高效設計提供了數據參考。

1 GIS與數字化測繪技術內涵

1.1 GIS技術

作為一種依托現代系統技術發展起來的測繪手段，GIS技術（地理信息系統）在工程測量中融合了地理學、環境學和空間學等專業學科內容，能有效地實現地理信息的測量與處理應用。在實際的測繪項目中，人們也習慣性地將GIS技術稱為資源與環境信息系統，其能對全球范圍內的地物目標進行數字化解析和整合應用，由此形成信息圖像，具有精確性、高效性的特征，同時標準化的優勢極為明顯[1]。

1.2 數字化測繪技術

該技術在工程圖和地形圖測量中具有廣泛應用，其能工程測量標準的約束下，高效化地完成特定地物目標的測量。對比傳統的測量手段，數字化測繪技術不僅具有高效性、靈活性的優勢，而且測量結果準確性、實用性前的價值極為突出。目前，隨著先進理念與技術的融合，數字化測繪技術的類型和應用范圍不斷增加，在工程項目測量應用中，數字化測繪技術具有自動化處理、圖形編輯、動態化處理的顯著特征[2]。

2 GIS技術與數字化測繪技術發展

2.1 GIS技術發展

GIS技術不僅能實現海量數據的儲存、分析，而且能實現這些數據的精準呈現和共享利用。分析工程項目測量實際可知，GIS技術在硬件層面多采用服務器結構，在軟件層面使用了分布式網絡的GIS系統。在長期的測量與技術發展中，GIS技術秉持深化開放的理念，通過對測量重點要素的標準化控制，有效地實現了資源共享和數據共享，為具體工程項目建設活動的開展提供了數據支撐。數據管理是GIS技術應用中的關鍵，在現代科學技術的支撐下，GIS技術努力建成了全新的數據庫管理系統，實現了數據管理系統的創新升級。值得注意的是，在全新的測量體系下，人們對于GIS技術的應用提出了更好的質量要求，在這些要求下，GIS技術與GPS技術、RS技術的聯系增強，并由此形成了“3S”技術體系，這實現了GIS技術從基本信息管理向更多元復雜整合功能區域的轉變，為工程測量提供了空間概念上的全新應用模式。

2.2 數字化測繪技術發展

數字化測繪技術是一個整體性的概念，其是在現代科技支撐下多種先進測繪技術的統稱。在一定程度上，GPS技術、RS技術、數字化成圖技術均可劃歸到數字化測繪技術的范疇。

GPS技術系統不僅包含了地面監控終端，而且涉及衛星群和接收設備，在實際測量過程中，通過衛星發射信號持續發射導航電文，GPS技術可準確的完成測距導航工作。在工程項目測量中，依托GPS技術快速精準的定位能力，人們能快速地發現工程項目的結構變動和變形隱患，并且在一定程度上，其能將建筑變形監控的精度控制在1.0ppm，借助GPS快速定位變形位置，并提醒工程建設人員進行處理，能有效地保證工程項目施工維修的效率，并且在一定程度上，其有效地保證了項目結構的安全性。

RS技術包含了攝影、掃描、傳輸和分析、處理等作業流程，其能在接收各類地理電磁波信號的基礎上，通過遠程識別和測控的方式，準確地發現地物目標的實際情況。在信息技術的支撐下，RS技術正朝著智能化、高效化和動態化的方向發展，并且在技術發展與創新中，RS技術影像的分辨率和光譜分辨率不斷增加，其在光譜特征地表物質的分辨和呈現中有突出作用。目前除土地地圖、交通線路測圖外，水文分布繪圖中均大量使用了RS技術，有效地滿足了工程測量的實際需要。

數字化成圖技術是數字化測繪技術應用典型代表，其能通過野外繪圖測量與內業數據整理的方式來繪制全新的數字第一，大大提升了數字成圖的效率。一般在數字化成圖技術應用中，通過全站儀、平板等智能工具的使用，人們可將野外分散的各點聯系起來，并繪制成圖，并且在成圖過程中，該技術化具有數據采集與圖形編輯同步進行的能力，切實保證了數字成圖的精確性[3]。

3 GIS技術在工程測量中的應用

3.1 地理資源調查

國土資源管理中，規范化地使用GIS技術，能實現采集城市周圍的地質環境數據，更好地了解這些資源的分布情況，這不僅滿足了國土資源調查分析的現實需要，而且為城市規劃及建設工作的開展指明了方向。譬如，我國山西、內蒙古等地區的煤炭資源較為豐富，但是經過長期的開采，這些區域的地表環境變得極為脆弱，發生塌陷等災害的概括大大增加。在新時期，這些地區可通過GIS技術對礦區開采情況進行調查，這樣不論是國土資源調查還是城市規劃開發，工作人員均能對鄰近礦區的地方有一個直觀的認識，這不僅滿足了國土資源調查和城市規劃的需要，而且對資源與生態環境的平衡提供了有效支撐。

在GIS技術應用中，工程測繪人員還需要重視高精度測繪法、電線圖像處理等要點環節的把控。GIS能實現工程項目的高精度測量中，在實際測量中，工作人員可借助定點調頻設備自動化地進行數據采集，并完成大體量、高精度數據的處理。在GIS技術應用中，借助集成裝置上的自動讀取模塊，可將記錄的數據快速地顯示出來，為后期的數據高效應用創造了有利條件。點線圖像處理是GIS技術下圖像處理的一種重要方式，其能通過點線相連接的方式，系統化地輸出和現實傳感器所獲取的數據，通過線路交叉，能更好地顯示特定目標物的坐標點，為具體工程項目的規劃提供參考。

3.2 野外測繪

傳統過程測量模式下，野外測繪多是利用人工測量的方式進行的，這對測量人員的專業要求較高，只有嚴格按照測量標準設計的內容開展野外測繪工作，才能保證項目測量數據的準確性。但是受多種因素影響，人工測量在效率和精度等層面均難以得到保證。基于此，GIS技術在工程項目野外測量中得到了廣泛應用，在GIS技術應用中，通過衛星和一體化模塊的應用，能更好地解決地面測量中存在的問題，這大大提升了工程項目測量的效率，保證了工程項目測量的準確性。目前，GIS時候在野外測繪中的應用范圍不斷擴大，除普通的底面與海拔信息外，還能對底面一定深度進行探測和反饋，滿足了工程項目測量的現實需要[4]。

4 數字化測繪技術在工程測量中的應用

4.1 建筑工程測量應用

在工程項目建設的初期階段，數字化測繪技術，能準確地掌握工程建設區域的基礎性信息，這對于項目后期建設質量控制和安全管理具有積極作用。目前，除3S技術外，測繪人員還可通過無人機傾斜攝影測量等數字化測繪技術進行工程測量，這樣能在降低工程測量難度的基礎上，提升測量的效率和準確性。譬如，工程建設人員可通過數字化測量技術來獲取建筑物的數據，在實際測量中，測量人員可在3D掃描技術的支撐下，準確圈定建筑外圍結構的三維點云，從而構建出三維實體，并根據實物形狀，自動形成三維模型。在后期的施工環節中，為實現工程項目建設活動的有效監測，工程建設人員可在GPS、GIS技術的支撐下，準確獲取建筑物傾斜、地基沉降、墻體裂縫等信息，然后結合施工實際對這些問題進行處理，確保項目建設活動的有效開展，準確消除項目建設質量問題。

4.2 地質勘測應用

地質勘察是一項系統性的工作，其不僅具有工作任務量大的特點，而且整個測量工作的難度較高。利用數字化測繪技術可快速、準確地完成地質勘測工作。如在現代工程項目建設中，人們可使用RTK技術來開展工程勘測工作，該技術能將參考站和GPS相關的資料傳送到流動站，然后建立一個相位分差的分觀察點，并進行觀測數據的同步快速處理，最終可為測量人員提供較為精準的三維最表信息。新時期，人們對于地質勘測的精度提出了更高的要求，利用數字化測繪技術進行地質勘測時，還需要對原圖進行數字化處理。在原始圖像數字化處理中，測量人員可在手工追蹤的基礎上，配合掃描矢量化數據，這樣能實現地形數據和數字技術的結合，對原始測量的數據圖進行修改和完善，這不僅滿足了地形圖坐標校正的要求，而且有效地提升了地圖的準確性。

4.3 數字地球應用

數字地球在現代社會生產中發揮著重要作用，其將計算機作為基礎的載體平臺，通過綜合社會經濟、地理信息等層面的內容，構建了一個完整的信息系統，該信息系統集合了地理坐標和社會資料片等諸多信息，能為現代工程項目建設活動的開展提供有效的數據支撐。在數字地球建設應用中，科學使用數字化測繪技術，可實現數字地球上地理坐標信息的持續跟心和補充完善，這確保了信息資源的豐富性和形式多樣性，在后期的數字地球應用中，通過計算機網絡和其他技術的支撐，用戶可方便地獲取對應的數據資料，滿足了具體生產及建設活動的現實需要。

5 GIS和數字化測繪技術在工程測量中的應用要點

5.1 建設數字化測繪技術體系

在全新的工程建設模式下，相關部門需要推動測繪技術攻關，依托現代科學技術的支撐下，建成航空、地面、平流層等多層次的綜合對地觀測平臺，并動態化、高效化、精準化的進行工程測繪，實現多維信息的傳輸和存儲，為空間無縫快速測圖控制創造良好條件。在一定程度上，這一理念為數字化測繪技術體系的建設提供了理論支撐。在工程項目測量初期階段，測繪人員需要系統建設GIS和數字化測繪技術應用的框架體系，該體系下，應將基本的靜態測繪技術作為基礎，深化計算機、互聯網、大數據等技術融合，構建數字化的測繪技術平臺和數據庫系統，隨后通過3S、數字測圖等技術進行功能城項目測量，并完成數據存儲、分析和共享利用。在此過程中，要求建立符合數字化測繪的技術體系和數據處理標準，結合這些標準高效化、精準化地進行數據傳輸和分層利用，助力項目建設活動的有序開展。

5.2 重視測量技術應用過程控制

要進一步提升GIS等數字化測試技術應用水平，還需要重視數字化測量技術具體應用過程的控制管理。其一，在使用數字化測技術時，測繪人員需要將基礎數據的收集放在重要位置，該環節中，除規范選擇現代高精度測量設備外，還需要結合測區的實際情況來設計測繪方案，最大限度地保證測量數據的全面性、準確性。其二，在工程項目測量中，測繪人員需要中視協特殊地形的有效測量。譬如利用GIS等數字化測繪技術進行工程項目測量時，如果遇到林木茂盛區、泥濘灘涂區等特殊地形時，則容易因林木密度較大、顏色相對統一等因素的影響，造成測量數據不清晰、界限劃分不準確的問題。新時期，在數字化測繪技術應用中，測繪人員還需要重視導引式截面測量技術的應用，以此來實現這些特殊地形區域坐標的準確定位，確保項目測量的全面性和準確性。其三，在數字化測繪技術應用中，除規范設置目標參考點外，人們還需要規范化地進行圖像信息采集，并依次進行圖像預處理、圖像拼接融合、邊緣矯正和前景圖形分析處理，以此來保證圖像數據完整性，提升測量及結果的精準程度。在數字化測繪技術下的圖像精度控制中，人們還需要通過數學模型和算法來完成測量數據的矯正處理，譬如在實際測量中，不論是平地、丘陵地，還是山地和高山地，其在數字化測繪中均需要對地面傾斜角和高差進行控制，這樣才能這些地形區測量的準確性（如表1）。

表1 數字化測繪技術應用指標

5.3 數字轉換和制圖

依托GIS等數字化測繪手段完成工程項目測量后，還需要系統化地進行數據的轉換和制圖處理。一方面，在測量數據轉換中，測繪人員需要在現代信息技術的支撐下，通過CORELDRAW軟件與需要轉換的數據建立可靠聯系，隨后對各類數據的信息結構和格式類型進行轉換，并使得數據最終呈現為MIF類型，為工程項目后期的數據應用奠定良好基礎。另一方面，完成數據轉化后，工程測繪人員還需要利用這些數據規范化地制成地形圖和工程圖，并通過三維地形圖將這些數據地形圖直觀地展示出來，這樣才能準確指導后期建設活動開展，最大程度地發揮測量數據的應用價值。

6 結語

信息化、數字化是測繪工程現代化發展的重要趨勢，在此背景下，我國對測繪工程的發展也提出了全新要求。新時期，人們只有充分認識到GIS技術和數字化測繪技術的應用價值，結合工程實際，深化其在項目建設活動中的深入應用，才能有效提升數字化測繪技術應用水平，保證工程項目測量精準程度，繼而推動測繪工程的信息化、數字化和智慧化發展。