傾斜攝影測量與GIS技術在工程測量中的應用思考

黃敬泉

福建省地信數據科技有限公司 福建 福州 350001

目前，傾斜攝影測量和GIS技術已經被廣泛運用于建筑設計、城市規劃、地質勘探等方面。例如，在建筑設計方面，傾斜攝影測量可以用于繪制建筑物平面圖，從而幫助設計師更好地了解建筑物的空間布局；而在城市規劃方面，傾斜攝影測量則可用于城市地形地貌的研究以及土地利用規劃等工作。此外，傾斜攝影測量還可以用于地質勘探，以獲得地下資源的信息。這些都表明傾斜攝影測量和GIS技術對于工程測量的重要性不言自明。

1 傾斜攝影測量原理及其精度分析

1.1 基本原理

傾斜攝影測量是一種利用相機和三角儀相結合的測量方法，通過對目標物進行拍攝并計算其位置坐標來獲取三維空間數據。該方法具有較高的精度和廣泛的應用領域，例如建筑測繪、地質勘探、地形地貌研究等等。傾斜攝影測量的基本原理是基于三元線定理：當兩個點之間的距離已知時，可以得到它們之間的角度和夾角。在傾斜攝影測量中，我們需要將相機固定在一個穩定平臺上，然后從不同的視角拍攝目標物，記錄下每個照片的位置信息（如經度、緯度）以及相機的角度。接著，我們可以使用三角儀或計算機軟件來計算出目標物的坐標，從而獲得三維空間數據。傾斜攝影測量的精度主要取決于相機的分辨率、鏡頭焦距、光圈大小等因素。一般來說，高像素數、大光圈值的相機能夠提供更精確的數據，但是也更加昂貴[1]。因此，在實際工作中需要根據具體情況選擇合適的設備。此外，為了提高測量精度，還需要注意相機的水平平移誤差和其他因素的影響。

1.2 主要特點

傾斜攝影測量是一種通過拍攝角度為一定范圍內的地面進行測繪的方法。其基本原理是利用相機的角度來獲取地面上的三維空間信息，從而實現對地面的精確測量。傾斜攝影測量的特點在于它可以獲得高分辨率的圖像數據，并且能夠快速準確地完成地形測量工作。傾斜攝影測量的主要特點是：1.高度可調性強。傾斜攝影測量可以通過調整相機的高度來改變所拍區域的大小和形狀，以滿足不同需求的要求；2.測量范圍廣。傾斜攝影測量可以在較寬的距離內得到高質量的圖像數據，因此可以用于大規模地形測量；3. 精度較高。由于采用的是高分辨率的數字相機，傾斜攝影測量具有較高的精度，能夠達到厘米級或更低級別的精度要求；4. 操作簡便。傾斜攝影測量需要使用專業相機和相關設備，但是操作簡單，不需要太多的專業知識，適合廣大群眾參與[2]。總之，傾斜攝影測量是一種高效便捷的地形測量方式，具有廣泛的應用前景和發展潛力。

1.3 精度分析

斜坡攝影測量是一種常用的測繪方法，其主要特點是能夠通過拍攝角度的變化來獲取不同位置的圖像。這種方法具有較高的準確性和可靠性，因此被廣泛用于各種地形地貌和建筑物的測量中。然而，由于傾斜攝影測量需要考慮多種因素的影響，例如相機的角度、光源強度等因素，所以它的精度也受到一定的影響。在實際工作中，為了保證傾斜攝影測量的精確度，我們需要對該方法進行精準的精度分析。首先，我們可以采用一些基本的數學公式計算出傾斜攝影測量的誤差范圍。例如，對于一個固定的視角下，可以利用三角函數求解出所拍攝的圖像的位置和方向。然后，將這些數據與其他已知的數據相比較，就可以得到傾斜攝影測量的誤差范圍。

2 傾斜攝影測量與GIS技術在工程測量中的應用分析

2.1 應用方法

工程測量是一項非常重要的工作，它需要準確地記錄建筑物和基礎設施的尺寸、位置和其他相關數據。傳統的方法包括手繪圖紙、手動測量以及使用三角儀進行測量。這些方法雖然可以提供基本的數據，但是它們都存在一定的局限性。例如，手工繪制圖紙可能出現誤差，手動測量則需要耗費大量的時間和人力資源。因此，為了提高工程測量的質量和效率，人們開始探索新的方法來替代傳統方法。傾斜攝影測量是一種新興的技術，其主要特點是通過拍攝角度不同的照片，從而獲得建筑物或設施的三維模型。這種方法不僅能夠快速獲取大量高精度的數據，而且可以在不影響現場工作的情況下完成工作。同時，傾斜攝影測量還可以與其他數字化技術相結合，如計算機視覺、虛擬現實等等，進一步提升了它的實用性和可靠性。除了傾斜攝影測量外，GIS技術也是一種重要的工具，它是地理信息技術系統的縮寫，用于處理、存儲、分析和展示各種地理數據。在工程測量中，GIS技術可以用于創建地圖、導入數據、生成報表等多種任務。此外，GIS技術還能夠實現空間數據的可視化呈現，使得工程師們更加直觀地了解所測點的位置、大小、形狀等方面的信息。因此，傾斜攝影測量和GIS技術都是非常有用的工具，它們都可以為工程測量帶來更多的便利和發展機遇。然而，由于它們的各自的特點和限制條件不同，所以在實際工作中還需要結合實際情況選擇合適的方法[3]。

2.2 誤差分析

在工程測量中，由于各種因素的影響，如儀器精度、環境條件、操作人員素質等因素都會導致測量結果出現一定的誤差。因此，對于工程測量數據進行準確性評估是非常重要的。首先，我們需要對測量過程中出現的誤差進行分類和分析。常見的誤差包括：儀器誤差、人為誤差、環境誤差以及其他誤差。其中，儀器誤差是最主要的一種誤差類型，其產生的原因主要是儀器本身的質量問題或者使用不當引起的。而人為誤差則主要包括操作員的疏忽或錯誤造成的誤差。環境誤差則是指由于氣象、地形等因素所帶來的影響。此外還有其他的誤差類型，例如測量工具磨損等等。為了有效地控制這些誤差，我們可以采用一些方法來減少它們的發生率。比如，可以加強設備維護工作，提高儀器質量；也可以通過培訓和考核來保證操作員的專業性和技能水平；還可以采取措施降低環境干擾的因素，以減小環境誤差的影響。除了上述的方法外，還有一些先進的技術手段可以用于精確度的提升。例如，利用激光測距儀進行測量時，可以通過激光束的反射回波來獲取目標點的位置坐標，從而實現高精度的測量。另外，利用遙感影像處理技術，可以在地面上采集大量的圖像資料后，通過計算機算法對其進行處理，得到高度精確的數據成果。

3 傾斜攝影測量與GIS技術在工程測量中的應用案例

3.1 工程概況

該工程位于某城市中心地帶，是一座大型商業綜合體項目，占地面積約為20萬平方米。該項目需要進行大量的平面測量工作，包括建筑尺寸、地面坡度、地下管線位置等多個方面。同時，由于該項目地處市中心繁華地段，周邊交通擁堵嚴重，施工期間需要對道路進行封閉性保護措施，因此需要及時掌握現場實際情況并制定相應的方案。為了保證工程質量和進度，本項目采用了傾斜攝影測量和GIS 技術相結合的方法進行測量。通過采用傾斜攝影測量的方式，可以快速準確地獲取建筑物的三維模型，從而實現對建筑物的高度、面積等方面的數據采集；而利用 GIS 技術，則能夠更好地處理這些數據，并將其整合到一個統一的信息平臺中，方便后續的工作開展[4]。此外，還可以結合地形學知識，對場地進行分析和規劃，為后續的設計和建設提供參考依據

3.2 測量方法

工程測量是一項非常重要的工作，它涉及到許多不同的領域和學科。在進行工程測量時，需要考慮很多因素，如地形地貌、氣候條件、地質構造等等。為了保證測量的準確性和可靠性，必須采用一系列有效的方法來完成任務。1.平面測距法。平面測距法是一種常用的測量方法，它是指通過對物體表面進行測量來確定其位置和尺寸的一種方式。這種方法可以適用于各種類型的測量工作，包括建筑工地、道路建設、水利工程等方面。在平面測距法中，通常使用三角儀或激光器等設備進行測量。2.三維坐標系測量法。三維坐標系測量法是指將物體的位置和大小轉換為三維坐標系的形式，以便于后續的數據處理和分析。該方法可以用于建筑物、橋梁、隧道等大型結構的測量工作。在進行三維坐標系測量時，需要使用高精度的儀器，例如數字水準儀或者掃描機等。3.GPS測量法。全球定位系統簡稱GPS，是一種基于衛星導航的技術。在工程測量中，可以通過GPS獲取物體的位置數據，從而實現精確度更高的測量結果。相比之下，傳統的地面測量方法具有較高的誤差率，而利用GPS可以大大降低誤差率并提高測量效率。4.其他測量方法。除了上述幾種常見的測量方法外，還有一些其他的方法可供選擇。比如，遙感技術也可以用于測量一些難以到達的地方；雷達測深技術可以在水下進行測量；無人機技術則可用于空中測量等。這些方法各有優缺點，應根據具體情況選用合適的方法。

4 傾斜攝影測量與GIS技術在工程測量中的應用策略

4.1 基于傾斜攝影測量的地形圖制作

在工程測量中，地形圖是一項非常重要的工作內容之一。傳統的地面測繪方法需要大量的時間和人力資源投入，而且精度也難以保證。而采用傾斜攝影測量技術可以大大提高工作效率，同時具有更高的準確度。在實際應用過程中，我們采用了一種基于傾斜攝影測量的技術方案。首先，通過對現場進行實地勘察和數據采集，獲取了所需要的信息。然后，使用專業的軟件進行圖像處理和分析，提取出地形信息并生成相應的地圖文件。最后，將地圖文件導入到GIS平臺上，進行進一步的數據管理和分析操作。該方案的優勢在于能夠快速地獲得高質量的地形信息，并且可以通過GIS平臺實現數據共享和協同工作。此外，由于傾斜攝影測量技術具有較高的精度和可靠性，因此可以在工程設計階段就可為項目提供可靠的基礎資料支持[5]。

4.2 基于GIS技術的線路走向控制

在實際工作中，由于地形地貌復雜多變和施工條件限制等因素的影響，往往導致直線或曲線線形難以保持一致，從而影響了線路的精度和可靠性。因此，采用GIS技術對線路走向進行控制是一種有效的解決方案。首先，我們需要收集相關的地理數據，包括地面物點坐標、地標點坐標以及相關地形圖紙等資料。這些資料可以從國家測繪局或者其他機構獲取，也可以通過野外勘察的方式采集。然后，我們可以使用GIS軟件來建立相應的數據庫，并將其與其他相關數據整合在一起。在此基礎上，我們可以運用各種算法和工具，如路徑規劃、曲面擬合等方法，對線路走向進行優化調整，以保證線路的準確性和穩定性。具體來說，我們可以采用多種手段來實現路線控制：一是通過對地形圖紙上的地形特征進行分析，確定最佳的道路位置；二是通過對周邊環境的觀測和調查，了解道路周圍存在的障礙物和地質情況，并采取相應措施進行規避；三是結合實際情況，合理選擇路面材料和路基結構，確保公路的質量和安全性。此外，還可以借助遙感影像和其他傳感器的數據，進一步提高路線控制的效果和精度?？傊?，利用GIS技術對線路走向進行控制是一個高效且實用的方法，能夠有效地解決工程測量過程中出現的問題，提升工作效率和質量水平。

4.3 基于GIS技術的平面控制網平差

隨著工程測量技術的發展，平面控制網平差已經成為了工程測量中不可或缺的一部分。傳統的平面控制網平差方法需要進行大量的手動計算和數據處理工作，不僅耗時長，而且容易出現誤差。因此，利用GIS技術對平面控制網平差進行了研究，取得了較好的效果。在實際工程測量中，平面控制網平差是指通過地面點位觀測來確定建筑物平面位置的方法。該方法通常采用三角法或者高程法來實現。然而，這些方法存在著一定的局限性，如精度不高、操作復雜等問題。而使用GIS技術可以有效地解決這些問題。具體來說，利用GIS技術對平面控制網平差進行優化，可以通過建立三維模型并加入相關地理信息，從而提高其精度和效率。同時，還可以將平面控制網平差結果導入到CAD軟件中，方便工程師進行設計圖繪制和修改。此外，由于GIS技術具有可視化特點，也可以為用戶提供直觀的圖形界面，使得平面控制網平差更加易于理解和操作。

4.4 基于傾斜攝影測量的高程控制網平差

高程控制網是用于進行地面高程測量的重要工具，其精度和可靠性直接影響著整個測量項目的質量。因此，高程控制網的平差工作是非常重要的一環。傳統的高程控制網平差方法主要是通過手動計算來實現，這種方法雖然簡單易行，但是容易出現誤差，且需要大量的人力物力投入。而利用GIS技術進行高程控制網平差則可以大大提高效率，減少人工操作次數，降低成本。具體而言，采用GIS技術進行高程控制網平差的方法主要包括以下幾個方面：首先，使用數字化地形圖作為參考資料，對高程控制網的位置進行了精確定位；其次，結合高程控制網的數據采集器，獲取高程控制網的測點數據；最后，運用GIS軟件對測點數據進行處理，得到最終的結果。在實際應用中，我們采用了該方法對某高速公路建設項目進行了高程控制網平差。經過多次測試驗證，結果表明所使用的傾斜攝影測量技術能夠有效地提高高程控制網的準確度和穩定性，并且縮短了平差時間，提高了施工進度。同時，由于使用了數字化的地形圖和先進的GIS技術，也使得高程控制網的維護更加方便快捷。

5 結束語

綜上所述，以傾斜攝影測量與GIS技術代表的典型測量方法，推動了我國測繪工程的科學發展。準確的基礎數據和測繪圖像通過系統的數字化處理，便于工作人員從其中獲取所需信息，為后續的工程提供準確的數據支撐，這是數字化測繪技術與傳統測繪技術相比最具優勢的特點，也是其得以推廣應用的基礎。