淺談測繪技術(shù)在工程建設(shè)中的應(yīng)用

葉成山

伴隨著科技的進步，測繪事業(yè)已經(jīng)呈現(xiàn)出跨越式發(fā)展，成為國家重要的基礎(chǔ)地理信息產(chǎn)業(yè)，其服務(wù)領(lǐng)域也已滲透到社會的方方面面。它為國家建設(shè)和管理提供與地理位置有關(guān)的各種專題性和綜合性的基礎(chǔ)信息，其成果是進行環(huán)境監(jiān)測、農(nóng)業(yè)建設(shè)、交通、水利等大型工程建設(shè)、城鄉(xiāng)規(guī)劃建設(shè)、重大災(zāi)害監(jiān)測預報和科學研究以及國防建設(shè)等必不可少的基礎(chǔ)資料。本文就現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展趨勢展開了探討，并闡述了它在現(xiàn)代社會的應(yīng)用。

1.測繪工程概述

測繪是采集、量測、處理、分析、解釋、描述、利用和評價與地理和空間分布有關(guān)數(shù)據(jù)的一門科學、工藝、技術(shù)和經(jīng)濟實體，具有基礎(chǔ)性、前期性和公益性和特點。測繪產(chǎn)品是反映地表上的自然、人工要素及其在地理空間的位置和屬性信息的，而這些信息是社會發(fā)展和經(jīng)濟建設(shè)的各行各業(yè)需要利用和必須依賴的基礎(chǔ)。而工程測繪是把工程地區(qū)各種地面物體的位置和形狀，以及地面的起伏狀態(tài)，用各種圖例符號，依照規(guī)定的比例尺測繪成地形圖，或者用數(shù)字表示出來，為工程建設(shè)的規(guī)劃設(shè)計提供必要的圖紙和資料。要測繪的地球表面形態(tài)以及地物地貌雖然復雜多樣，但其形狀和大小均可看作是由一些特征點的平面位置和高程所決定的。測繪工程的主要任務(wù)有控制測量，碎部測繪，線路測繪，施工放樣，數(shù)據(jù)處理等工作。

1.1 控制測量。控制測量就是在測區(qū)范圍內(nèi)建立統(tǒng)一的控制網(wǎng)，以便統(tǒng)一各局部的地形測量工作，使所測的地形圖能相互拼接構(gòu)成整體，而且精度均勻?？刂凭W(wǎng)分為平面控制網(wǎng)和高程控制網(wǎng)兩類都遵循從整體到局部、分級布網(wǎng)，逐級加密的原則進行布設(shè)。平面控制網(wǎng)常規(guī)布設(shè)方法有兩種，即GPS測量和導線測量。高程控制網(wǎng)常規(guī)布設(shè)方法有三種，即GPS測量，三角高程測量和水準測量。

平面控制點點位應(yīng)選在土質(zhì)堅實的地方或堅固穩(wěn)定的高建筑物頂面上，便于造標、埋石和觀測，并能永久保存。埋高永久性的標石坑底填以砂石，搗固夯實或澆灌混凝土底層。標志中心應(yīng)具有明顯、耐久的中心點。GPS點宜取村名、山名、地名、單位名作為點名，并應(yīng)向當?shù)卣腿嗣袢罕娺M行仔細調(diào)查后確定。同一測區(qū)有相同的點名應(yīng)加以區(qū)別。

高程控制網(wǎng)布設(shè)范圍應(yīng)與平面控制網(wǎng)相適應(yīng)。測區(qū)內(nèi)只應(yīng)建立一個統(tǒng)一的高程系統(tǒng)，應(yīng)采用1985年國家高程基準或沿用1956年黃海高程系統(tǒng)。首級網(wǎng)應(yīng)布設(shè)成閉合環(huán)線，加密網(wǎng)可布設(shè)成附合路線、結(jié)點網(wǎng)和閉合環(huán)。水準路線直以起止地點的簡稱為線名，起止地名的順序為“起西止東”或“起北止南”。環(huán)線名稱取環(huán)線內(nèi)最大的地名后加“環(huán)”字命名。水準路線的等級，分別以II，III，IV書寫于線名之前表示。水準點編號應(yīng)自路線的起點開始，按1，2，3……順序編定點號。

1.2 碎部測繪。碎部測繪就是在測區(qū)內(nèi)用精密的儀器和方法測量地形地物特征點的三維坐標，然后繪制出圖形來?，F(xiàn)代碎部測繪以數(shù)字測繪為主，即數(shù)據(jù)的采集，存儲，傳輸，計算，繪圖等以計算機為核心，人工干預為輔。數(shù)據(jù)采集過程是一個多源數(shù)據(jù)集成的過程。外業(yè)數(shù)據(jù)的采集與作業(yè)區(qū)的自然環(huán)境、人文環(huán)境、經(jīng)濟發(fā)展狀況有著密切的關(guān)系。地形數(shù)據(jù)的采集遵循“先控制，后碎部”的原則，范圍的劃定應(yīng)盡量以自然線狀地物的中心以及行政界線進行劃分，確保實地的測繪不重不漏，以保證地形圖數(shù)據(jù)的完整性和準確性。

地形圖的繪圖要求：第一、繪制輪廓符號應(yīng)符合下列規(guī)定：依比例繪制的輪廓符號，應(yīng)保持輪廓位置的精度，輪廓內(nèi)的說明符號，應(yīng)按圖式規(guī)定配置。第二、圖面注記的配置，應(yīng)符合下列規(guī)定：文字注記應(yīng)使所指示的地物能明確判讀。一般情況下，字頭應(yīng)朝北。道路河流名稱，可隨線狀彎曲的方向排列。第三、居民地的繪制，應(yīng)符合下列的規(guī)定：城鎮(zhèn)和農(nóng)村的街區(qū)、房屋，均應(yīng)按外輪廓線準確繪制；街區(qū)與道路的銜接處，應(yīng)0.2mm的間隔。第四、水系的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：水系應(yīng)先繪橋、閘，其次繪雙線河、湖泊、渠、海岸線、單線河，然后繪堤岸、陡岸、沙灘和渡口等；當河流遇橋梁時應(yīng)中斷；單線溝渠與雙線河相交時，應(yīng)將水涯線斷開，彎曲交于一點。第五、道路網(wǎng)的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：當繪制道路時，應(yīng)先繪鐵路，再繪公路及大車路等；當實線道路與虛線道路、虛線道路與虛線道路相交時，應(yīng)實部相交；當公路遇橋梁時，公路與橋梁應(yīng)0.2mm的間隔。第六、等高線的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：必須保證精度，不得跑線變形。當單色圖上的等高線遇雙線河、渠和不依比例繪制的符號時，應(yīng)中斷；當多色圖上的等高線遇雙線河、渠時，應(yīng)中斷，遇其他地物時，不得中斷。第七、境界線的繪制，應(yīng)符合下列規(guī)定：凡繪制有國界線的圖，必須符合國務(wù)院批準的有關(guān)國境界線的繪制規(guī)定；境界線的轉(zhuǎn)角處，不得有間斷，并應(yīng)在轉(zhuǎn)角上繪出點或曲折線。

1.3 線路測繪?！熬€路”是管道、道路、渠道及輸電線路等的總稱。線路測量包括兩方面的任務(wù)：一是為線路工程設(shè)計提供地形圖和斷面圖；二是進行線路工程施工測量。具體內(nèi)容有：中線測量，根據(jù)規(guī)劃設(shè)計的平面位置，將線路工程的中線包括起點、轉(zhuǎn)折點和終點標定于實地，并測定其轉(zhuǎn)向角，設(shè)置里程樁，有的還要測設(shè)曲線；縱橫斷面圖，以了解其縱向及橫向的地面起伏情況；測繪線路沿線一定寬度的帶狀地形圖，供設(shè)計和施工用；施工測量，根據(jù)施工要求，為不同的施工階段提供各種測量定位標志；測繪竣工圖，供日后管理和維修用。

1.4 施工放樣。施工放樣是把圖紙上己設(shè)計好的建筑物等按設(shè)計要求在現(xiàn)場標定出來，作為施工的依據(jù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理包括控制測量的觀測數(shù)據(jù)的整理，計算，平差等；碎部測繪的原始數(shù)據(jù)的整理，計算，修改等；屬性數(shù)據(jù)采集后的整理等。

2.數(shù)字化繪圖

2.1數(shù)字化繪圖的特點

大比例尺地形圖和工程圖的測繪是傳統(tǒng)工程測量的重要內(nèi)容，數(shù)字化繪圖克服了手工繪圖存在的許多弊端，如工作量大，作業(yè)艱苦，作業(yè)程序復雜，煩瑣的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和繪圖工作，成圖周期長，產(chǎn)品單一等缺點，符合現(xiàn)代飛速發(fā)展的工程需要。目前，數(shù)字化成圖技術(shù)主要有內(nèi)外業(yè)一體化和電子平板兩種模式。內(nèi)外業(yè)一體化是一種外業(yè)數(shù)據(jù)采集方法，主要設(shè)備是全站儀、電子手簿等，其特點是精度高、內(nèi)外業(yè)分工明確、便于人員分配，從而具有較高的成圖效率。

具有以下的特點：

（1）一測多用：如在一些綜合性較強的工程中需要對同一地形圖繪制不同比例尺的地形圖，過去的平板測圖方法則需要重復工作，而數(shù)字化測圖則可以同時根據(jù)完成的地形圖繪制不同比例尺的多個地形圖，因為往往小比例尺包含了大比例尺地形圖測圖范圍。僅需先測大比例尺圖范圍，再補充小比例尺測圖范圍即可滿足各不同專業(yè)人員對不同比例尺的地形圖的需要。

（2）精度高：數(shù)字化成圖系統(tǒng)在外業(yè)采集數(shù)據(jù)時，利用全站儀現(xiàn)場自動采集地形地物點的三維坐標，并自動存儲，在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理時，完全保持了外業(yè)測量的精度，消除了人為的錯誤及誤差來源，而且外業(yè)工作省略了讀數(shù)、計算、展點繪圖等外業(yè)工序，減少了作業(yè)人員，外業(yè)工效大大提高，時間縮短，直接生產(chǎn)成本大幅度下降。

（3）勞動強度：小數(shù)字化成圖的過程，減輕了作業(yè)人員的勞動強度，使生產(chǎn)周期大大縮短，能及時滿足用戶的要求。

（4）便于保存管理及更新方便：數(shù)字化產(chǎn)品既可以存儲在軟盤上，也可以通過繪圖儀繪在所需的圖紙上，線條、線劃粗細均勻，注記、字體工整，圖面整齊、美觀。且便于修改，能更好地保證圖形的現(xiàn)勢性和不變形性，避免重復測繪造成的浪費，增加地形圖的實用性和用戶的廣泛性。

2.2外業(yè)數(shù)據(jù)的采集

在采集數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)采集人員要準確應(yīng)用地物代碼，以免在內(nèi)業(yè)成圖時出現(xiàn)錯誤；在觀測開始時，相關(guān)工作人員需嚴格按照要求應(yīng)對測站點進行檢查，跑尺人員應(yīng)嚴格按照自動成圖的要求作業(yè)，確保能完整地描述地形地貌的特征點，必須通過繪制草圖來表明各個地物碎部點的屬性及相互關(guān)系，測量坎子時，要量取坎子比高，坎下也要進行地形點采集。當一個測區(qū)完成后，如果有必要可把數(shù)據(jù)備份。

2.3繪制內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

無論是工程進程各階段的測量工作，還是不同工程的測量工作，都需要根據(jù)誤差分析和測量平差理論選擇適當?shù)臏y量手段，并對測量成果進行處理和分析。

3.測繪工程的特點及發(fā)展趨勢

3.1 現(xiàn)代測繪工程的特點?，F(xiàn)代測繪工程的主要特點概括起來就是“六化”和“十六字”?！傲奔礈y量內(nèi)外業(yè)作業(yè)的一體化、數(shù)據(jù)獲取及處理的自動化、測量過程控制和系統(tǒng)行為的智能化、測量成果和產(chǎn)品的數(shù)字化、測量信息管理的可視化、信息共享和傳播的網(wǎng)絡(luò)化?！笆帧笔蔷_、快速、可靠、實時（動態(tài)）、遙測（遙控、遙傳）、集成、簡便、安全。組織測繪工作應(yīng)遵循的原則是“從整體到局部”、“先控制后碎部”，這樣可以減少誤差的累積，保證測圖的精度，可以分幅或分區(qū)測繪，加快測圖進度。

3.2 現(xiàn)代測繪工程的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)代測繪工程的發(fā)展趨勢：

1）以測量機器人為代表的智能和自動化系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用；2）基于知識和數(shù)據(jù)挖掘的工程信息系統(tǒng)；3）從土木工程測量和三維工業(yè)測量到人體醫(yī)學測量；4）多傳感器的集成和混合系統(tǒng)；5）GPS、GIS、RS，TPS和激光掃描系統(tǒng)等多S技術(shù)集成與融合；6）大面積空間數(shù)據(jù)的快速采集和處理；7）精密數(shù)據(jù)處理和海量數(shù)據(jù)處理方面的數(shù)學物理建模；8）信息服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化和可視化。

傳統(tǒng)工程測量技術(shù)的服務(wù)領(lǐng)域主要包括水利、交通、建筑等行業(yè)，隨著計算機、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展、測量儀器的智能化，數(shù)字化測繪技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，而全球定位系統(tǒng)（GPS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、攝影測量與遙感（RS）以及數(shù)字化測繪和地面測量先進技術(shù)的發(fā)展，測量數(shù)據(jù)采集和處理的逐漸自動化、實時化和數(shù)字化，工程測量的服務(wù)領(lǐng)域也應(yīng)進一步延伸，以滿足不斷提高的社會需要。

4.工程測量中的數(shù)字攝影測量技術(shù)

數(shù)字攝影測量是基于數(shù)字影像與攝影測量的基本原理，應(yīng)用計算機技術(shù)、數(shù)字影像處理、影像匹配、模式識別等多學科的理論與方法。就攝影測量本身而言，從測繪的角度上來看數(shù)字攝影測量還是利用影像來進行測繪的科學與技術(shù)；而從信息科學和計算機視覺科學的角度來看，它是利用影像來重建三維表面模型的科學與技術(shù)，也就是在“室內(nèi)”重建地形的三維表面模型，然后在模型上進行測繪，從本質(zhì)上來說，它與原來的攝影測量沒有區(qū)別。因而，在數(shù)字攝影測量系統(tǒng)中，整個的生產(chǎn)流程與作業(yè)方式，和傳統(tǒng)的攝影測量差別似乎不大，但是它給傳統(tǒng)的攝影測量帶來了重大的變革。

目前通過在空中利用數(shù)字攝影機所獲得的數(shù)字影像，內(nèi)業(yè)使用專門的航測軟件處理，進行的航空攝影測量是大面積、大比例尺地形測圖、地籍測量的重要手段與方法，在計算機上對數(shù)字影像進行像對匹配，建立地面的數(shù)字模型，再通過專用的軟件來獲得數(shù)字地圖。該方法的特點是可將大量的外業(yè)測量工作移到室內(nèi)完成，它具有成圖速度快、精度高而均勻、成本低，不受氣候及季節(jié)的限制等優(yōu)點。特別適合于城市密集地區(qū)的大面積成圖。但是該方法的初期投入較大，如果一個測區(qū)較小，它的成本就顯得較高。但可以說是今后數(shù)字測圖的一個重要發(fā)展方向，未來社會要求的是可以提供數(shù)字的、影像的、線劃的等多種形式的地圖產(chǎn)品。并且隨著全數(shù)字攝影工作站的出現(xiàn)，加上GPS 技術(shù)在攝影測量中的應(yīng)用，使得攝影測量向自動化、數(shù)字化方向邁進。

5.結(jié)語

隨著數(shù)字化測繪技術(shù)的提高，GIS技術(shù)的不斷成熟、GPS技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代工程測量必將朝著測量數(shù)字工程化的方向發(fā)展。大力開展數(shù)字化測繪技術(shù)的應(yīng)用與研究將是測繪單位提升自身競爭實力和創(chuàng)造經(jīng)濟效益的首要任務(wù)。