（山西三元煤業(yè)股份有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

工程測(cè)量中三維測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

賈正平

（山西三元煤業(yè)股份有限公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，測(cè)繪技術(shù)以及工程測(cè)量技術(shù)都得到較快發(fā)展。工程測(cè)量的水平直接關(guān)系著我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)，隨著工程建設(shè)不斷增多，對(duì)工程測(cè)量的要求越來(lái)越高。三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將大大提高了工程測(cè)量的水平，為工程建設(shè)提供精確的數(shù)據(jù)和精準(zhǔn)的地圖，保證工程建設(shè)合理選址，促進(jìn)工程建設(shè)的有序進(jìn)行。本文將主要分析三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了幾種三維測(cè)量技術(shù)在工程測(cè)量中的重要作用，并預(yù)測(cè)了三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

工程測(cè)量；三維測(cè)繪技術(shù)；發(fā)展

工程測(cè)量是指在工程建設(shè)設(shè)計(jì)、施工和管理階段所進(jìn)行的各種測(cè)量活動(dòng)，在我國(guó)的礦山建設(shè)和采礦過(guò)程中也進(jìn)行著各種各樣的測(cè)繪活動(dòng)，尤其是在煤礦的測(cè)量中。礦山建設(shè)中的主要任務(wù)是建立礦區(qū)測(cè)繪地形圖；進(jìn)行礦區(qū)地面和井下的施工測(cè)量；編制采掘工程圖；進(jìn)行巖層和地表移動(dòng)的觀測(cè)等。在礦山測(cè)量過(guò)程中會(huì)遇到很多復(fù)雜的問(wèn)題，將直接影響工程測(cè)量的水平和精確度。三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用為工程測(cè)量提供了重要保證，確保了工程測(cè)量的精度和工程建設(shè)的質(zhì)量和安全。

一、三維測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

三維測(cè)繪是指運(yùn)用一定的技術(shù)手段測(cè)量目標(biāo)的三維坐標(biāo)，根據(jù)三維坐標(biāo)確定目標(biāo)的形狀、位置、空間姿態(tài)，在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行三維重建并盡可能的真實(shí)還原目標(biāo)。當(dāng)前的三維測(cè)繪都是基于2+1維理論建立起的三維測(cè)繪體系；具體是兩維確定目標(biāo)的平面位置，一維確定目標(biāo)的高程。

2+1維測(cè)繪技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，技術(shù)發(fā)展比較完善，但是，隨著科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，2+1維測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足當(dāng)前的測(cè)繪需要。第一，2+1維建立起的三維地圖與人們的生活環(huán)境不符，2+1維地圖主要是從空中進(jìn)行俯瞰，不符合人們從地面上看到的三維景象，如：房屋的室內(nèi)情況；第二，人們所進(jìn)行的各種復(fù)雜工程活動(dòng)對(duì)三維測(cè)繪技術(shù)提出了更高的要求，近幾年出現(xiàn)的新三維技術(shù)顯示出了更好的作用，如：三維激光掃描儀。

二、幾種三維測(cè)繪技術(shù)

（一）電子經(jīng)緯儀

電子經(jīng)緯儀出現(xiàn)于19世紀(jì)80年代，它能夠自動(dòng)顯示、記錄和傳輸數(shù)據(jù)，。它的出現(xiàn)標(biāo)志著工程測(cè)量中的測(cè)角工作前進(jìn)了一大步。電子經(jīng)緯儀和光學(xué)經(jīng)緯儀相比，光學(xué)經(jīng)緯儀應(yīng)用了光電技術(shù)，數(shù)字顯示，輸出端口可以直接輸出測(cè)量結(jié)果。

（二）全站儀

全站儀是一個(gè)比較標(biāo)準(zhǔn)的三維測(cè)量?jī)x器，能夠同時(shí)測(cè)量距離和角度，全站儀有以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，自動(dòng)顯示和計(jì)算數(shù)據(jù)；第二，多種數(shù)據(jù)記錄和存儲(chǔ)方式；第三，自動(dòng)補(bǔ)償水平角和垂直角；第四，氣象改正和儀器常數(shù)改正；第五，激光對(duì)點(diǎn)器；第六，應(yīng)用程序豐富，如：導(dǎo)線測(cè)量、懸高測(cè)量、后方交會(huì)等；第七，無(wú)合作目標(biāo)測(cè)距。但是，在2+1維測(cè)量中，基準(zhǔn)面是水準(zhǔn)面，測(cè)量結(jié)果會(huì)受到大地水準(zhǔn)面精度的影響。

（三）近景攝影測(cè)量

近景攝影測(cè)量?jī)x器主要有量測(cè)攝影機(jī)、半量測(cè)攝影機(jī)、格網(wǎng)量測(cè)攝影機(jī)等，攝像的儀器有電視攝像機(jī)、CCD相機(jī)等。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)，第一，瞬間獲取大量信息；第二，適用于惡劣環(huán)境下的測(cè)量；第三，適用于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的測(cè)量。

（四）三維激光掃描儀

三維激光掃描儀是一種新型的三維測(cè)量?jī)x器，它的工作是根據(jù)激光測(cè)距原理，利用高速激光發(fā)射器瞬間測(cè)得目標(biāo)的三維坐標(biāo)值。它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)，第一，高速掃描；第二，便于攜帶，簡(jiǎn)單易用；第三，測(cè)量距離長(zhǎng)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；第四，掃描控制選項(xiàng)多樣；第五，激光掃描儀不受大地水準(zhǔn)面的精度制約。

三、三維測(cè)繪技術(shù)的發(fā)展前景

在21世紀(jì)，工程測(cè)量不再是簡(jiǎn)單的提供地圖服務(wù)，而主要是為工程測(cè)量提供地理信息服務(wù)，即進(jìn)入了信息化測(cè)繪發(fā)展階段。信息化測(cè)繪是指依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，利用信息技術(shù)和空間技術(shù)，為社會(huì)發(fā)展提供地理信息服務(wù)的現(xiàn)代三維測(cè)繪技術(shù)。它具有實(shí)時(shí)獲取和自動(dòng)處理數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)化的信息服務(wù)以及信息應(yīng)用社會(huì)化等特點(diǎn)。可以說(shuō)，現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)正朝著數(shù)字化和高科技的方向發(fā)展，目前，三維測(cè)繪技術(shù)的代表是“3S”技術(shù)。“3S”技術(shù)就是指GPS、GIS和RS。

在礦山測(cè)量中，“3S”技術(shù)更是得到了充分的應(yīng)用。GPS技術(shù)主要是提供目標(biāo)的空間位置，便于礦山尋找者更好的定位礦山位置。在礦區(qū)地面控制測(cè)量中，在新的礦區(qū)建立新的控制網(wǎng)；對(duì)已有的控制網(wǎng)進(jìn)行改善和檢核；對(duì)舊的控制網(wǎng)進(jìn)行加密。GIS技術(shù)主要是便于建立一個(gè)多源數(shù)據(jù)找礦模型，建立礦山管理信息系統(tǒng)，綜合管理礦山的設(shè)計(jì)、開(kāi)采、沉降監(jiān)測(cè)、礦區(qū)土地復(fù)墾以及環(huán)境評(píng)估等，對(duì)多種來(lái)源的時(shí)空數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理、動(dòng)態(tài)管理和集成管理。RS技術(shù)主要是進(jìn)行礦區(qū)地形圖測(cè)繪工作，開(kāi)展土地資源調(diào)查、礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，快速提供礦區(qū)信息。

“3S”技術(shù)是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外工程測(cè)量技術(shù)發(fā)展的重要趨勢(shì)，在應(yīng)用過(guò)程中，GPS主要是確定目標(biāo)的空間位置，RS主要是快速提供目標(biāo)信息，GIS主要是對(duì)多種數(shù)據(jù)進(jìn)行集成處理。三種技術(shù)在功能上相互補(bǔ)充，只有建立一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)，讓他們充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，才能實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量的精準(zhǔn)性。

結(jié)語(yǔ)

隨著三維測(cè)繪技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，“數(shù)字礦山”的提出和建設(shè)不是一個(gè)空想，而是一個(gè)切切實(shí)實(shí)的目標(biāo)。依托先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，“數(shù)字礦山”的建設(shè)需要較長(zhǎng)時(shí)間的建設(shè)和完善。并且隨著三維技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用，工程測(cè)量的進(jìn)步會(huì)越來(lái)越大，將不斷實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量的數(shù)字化、自動(dòng)化和信息化。但是，工程測(cè)量涉及的領(lǐng)域非常廣泛，在發(fā)展中還會(huì)不斷出現(xiàn)新的問(wèn)題，涉及新的領(lǐng)域，因此，需要不斷加強(qiáng)對(duì)工程測(cè)量技術(shù)的研究，努力實(shí)現(xiàn)工程測(cè)量的技術(shù)的進(jìn)步。

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