傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用思考

黃敬泉

福建省地信數(shù)據(jù)科技有限公司 福建 福州 350001

目前，傾斜攝影測量和GIS技術(shù)已經(jīng)被廣泛運用于建筑設(shè)計、城市規(guī)劃、地質(zhì)勘探等方面。例如，在建筑設(shè)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(shè)計師更好地了解建筑物的空間布局；而在城市規(guī)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(guī)劃等工作。此外，傾斜攝影測量還可以用于地質(zhì)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(shù)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(jié)合的測量方法，通過對目標(biāo)物進(jìn)行拍攝并計算其位置坐標(biāo)來獲取三維空間數(shù)據(jù)。該方法具有較高的精度和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如建筑測繪、地質(zhì)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(dāng)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(wěn)定平臺上，然后從不同的視角拍攝目標(biāo)物，記錄下每個照片的位置信息（如經(jīng)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(biāo)物的坐標(biāo)，從而獲得三維空間數(shù)據(jù)。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(shù)、大光圈值的相機能夠提供更精確的數(shù)據(jù)，但是也更加昂貴[1]。因此，在實際工作中需要根據(jù)具體情況選擇合適的設(shè)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(nèi)的地面進(jìn)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(xiàn)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(shù)據(jù)，并且能夠快速準(zhǔn)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(diào)性強。傾斜攝影測量可以通過調(diào)整相機的高度來改變所拍區(qū)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(nèi)得到高質(zhì)量的圖像數(shù)據(jù)，因此可以用于大規(guī)模地形測量；3. 精度較高。由于采用的是高分辨率的數(shù)字相機，傾斜攝影測量具有較高的精度，能夠達(dá)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(yè)相機和相關(guān)設(shè)備，但是操作簡單，不需要太多的專業(yè)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(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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(zhǔn)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(jìn)行精準(zhǔn)的精度分析。首先，我們可以采用一些基本的數(shù)學(xué)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(shù)求解出所拍攝的圖像的位置和方向。然后，將這些數(shù)據(jù)與其他已知的數(shù)據(jù)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(shù)在工程測量中的應(yīng)用分析

2.1 應(yīng)用方法

工程測量是一項非常重要的工作，它需要準(zhǔn)確地記錄建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施的尺寸、位置和其他相關(guān)數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的方法包括手繪圖紙、手動測量以及使用三角儀進(jìn)行測量。這些方法雖然可以提供基本的數(shù)據(jù)，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(xiàn)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(zhì)量和效率，人們開始探索新的方法來替代傳統(tǒng)方法。傾斜攝影測量是一種新興的技術(shù)，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(shè)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(shù)據(jù)，而且可以在不影響現(xiàn)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(shù)字化技術(shù)相結(jié)合，如計算機視覺、虛擬現(xiàn)實等等，進(jìn)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(shù)也是一種重要的工具，它是地理信息技術(shù)系統(tǒng)的縮寫，用于處理、存儲、分析和展示各種地理數(shù)據(jù)。在工程測量中，GIS技術(shù)可以用于創(chuàng)建地圖、導(dǎo)入數(shù)據(jù)、生成報表等多種任務(wù)。此外，GIS技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化呈現(xiàn)，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(shù)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(fā)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(jié)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(huán)境條件、操作人員素質(zhì)等因素都會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)一定的誤差。因此，對于工程測量數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確性評估是非常重要的。首先，我們需要對測量過程中出現(xiàn)的誤差進(jìn)行分類和分析。常見的誤差包括：儀器誤差、人為誤差、環(huán)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(chǎn)生的原因主要是儀器本身的質(zhì)量問題或者使用不當(dāng)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(huán)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(fā)生率。比如，可以加強設(shè)備維護工作，提高儀器質(zhì)量；也可以通過培訓(xùn)和考核來保證操作員的專業(yè)性和技能水平；還可以采取措施降低環(huán)境干擾的因素，以減小環(huán)境誤差的影響。除了上述的方法外，還有一些先進(jìn)的技術(shù)手段可以用于精確度的提升。例如，利用激光測距儀進(jìn)行測量時，可以通過激光束的反射回波來獲取目標(biāo)點的位置坐標(biāo)，從而實現(xiàn)高精度的測量。另外，利用遙感影像處理技術(shù)，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(jìn)行處理，得到高度精確的數(shù)據(jù)成果。

3 傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)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(yè)綜合體項目，占地面積約為20萬平方米。該項目需要進(jìn)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(yán)重，施工期間需要對道路進(jìn)行封閉性保護措施，因此需要及時掌握現(xiàn)場實際情況并制定相應(yīng)的方案。為了保證工程質(zhì)量和進(jìn)度，本項目采用了傾斜攝影測量和GIS 技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行測量。通過采用傾斜攝影測量的方式，可以快速準(zhǔn)確地獲取建筑物的三維模型，從而實現(xiàn)對建筑物的高度、面積等方面的數(shù)據(jù)采集；而利用 GIS 技術(shù)，則能夠更好地處理這些數(shù)據(jù)，并將其整合到一個統(tǒng)一的信息平臺中，方便后續(xù)的工作開展[4]。此外，還可以結(jié)合地形學(xué)知識，對場地進(jìn)行分析和規(guī)劃，為后續(xù)的設(shè)計和建設(shè)提供參考依據(jù)

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(lǐng)域和學(xué)科。在進(jìn)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(zhì)構(gòu)造等等。為了保證測量的準(zhǔn)確性和可靠性，必須采用一系列有效的方法來完成任務(wù)。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(jìn)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(shè)、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(shè)備進(jìn)行測量。2.三維坐標(biāo)系測量法。三維坐標(biāo)系測量法是指將物體的位置和大小轉(zhuǎn)換為三維坐標(biāo)系的形式，以便于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。該方法可以用于建筑物、橋梁、隧道等大型結(jié)構(gòu)的測量工作。在進(jìn)行三維坐標(biāo)系測量時，需要使用高精度的儀器，例如數(shù)字水準(zhǔn)儀或者掃描機等。3.GPS測量法。全球定位系統(tǒng)簡稱GPS，是一種基于衛(wèi)星導(dǎo)航的技術(shù)。在工程測量中，可以通過GPS獲取物體的位置數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)精確度更高的測量結(jié)果。相比之下，傳統(tǒng)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(shù)也可以用于測量一些難以到達(dá)的地方；雷達(dá)測深技術(shù)可以在水下進(jìn)行測量；無人機技術(shù)則可用于空中測量等。這些方法各有優(yōu)缺點，應(yīng)根據(jù)具體情況選用合適的方法。

4 傾斜攝影測量與GIS技術(shù)在工程測量中的應(yīng)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(nèi)容之一。傳統(tǒng)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(shù)可以大大提高工作效率，同時具有更高的準(zhǔn)確度。在實際應(yīng)用過程中，我們采用了一種基于傾斜攝影測量的技術(shù)方案。首先，通過對現(xiàn)場進(jìn)行實地勘察和數(shù)據(jù)采集，獲取了所需要的信息。然后，使用專業(yè)的軟件進(jìn)行圖像處理和分析，提取出地形信息并生成相應(yīng)的地圖文件。最后，將地圖文件導(dǎo)入到GIS平臺上，進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)管理和分析操作。該方案的優(yōu)勢在于能夠快速地獲得高質(zhì)量的地形信息，并且可以通過GIS平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作。此外，由于傾斜攝影測量技術(shù)具有較高的精度和可靠性，因此可以在工程設(shè)計階段就可為項目提供可靠的基礎(chǔ)資料支持[5]。

4.2 基于GIS技術(shù)的線路走向控制

在實際工作中，由于地形地貌復(fù)雜多變和施工條件限制等因素的影響，往往導(dǎo)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(shù)對線路走向進(jìn)行控制是一種有效的解決方案。首先，我們需要收集相關(guān)的地理數(shù)據(jù)，包括地面物點坐標(biāo)、地標(biāo)點坐標(biāo)以及相關(guān)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(gòu)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(yīng)的數(shù)據(jù)庫，并將其與其他相關(guān)數(shù)據(jù)整合在一起。在此基礎(chǔ)上，我們可以運用各種算法和工具，如路徑規(guī)劃、曲面擬合等方法，對線路走向進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，以保證線路的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。具體來說，我們可以采用多種手段來實現(xiàn)路線控制：一是通過對地形圖紙上的地形特征進(jìn)行分析，確定最佳的道路位置；二是通過對周邊環(huán)境的觀測和調(diào)查，了解道路周圍存在的障礙物和地質(zhì)情況，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行規(guī)避；三是結(jié)合實際情況，合理選擇路面材料和路基結(jié)構(gòu)，確保公路的質(zhì)量和安全性。此外，還可以借助遙感影像和其他傳感器的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高路線控制的效果和精度?？傊肎IS技術(shù)對線路走向進(jìn)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(xiàn)的問題，提升工作效率和質(zhì)量水平。

4.3 基于GIS技術(shù)的平面控制網(wǎng)平差

隨著工程測量技術(shù)的發(fā)展，平面控制網(wǎng)平差已經(jīng)成為了工程測量中不可或缺的一部分。傳統(tǒng)的平面控制網(wǎng)平差方法需要進(jìn)行大量的手動計算和數(shù)據(jù)處理工作，不僅耗時長，而且容易出現(xiàn)誤差。因此，利用GIS技術(shù)對平面控制網(wǎng)平差進(jìn)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(wǎng)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(xiàn)。然而，這些方法存在著一定的局限性，如精度不高、操作復(fù)雜等問題。而使用GIS技術(shù)可以有效地解決這些問題。具體來說，利用GIS技術(shù)對平面控制網(wǎng)平差進(jìn)行優(yōu)化，可以通過建立三維模型并加入相關(guān)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(wǎng)平差結(jié)果導(dǎo)入到CAD軟件中，方便工程師進(jìn)行設(shè)計圖繪制和修改。此外，由于GIS技術(shù)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(wǎng)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(wǎng)平差

高程控制網(wǎng)是用于進(jìn)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(zhì)量。因此，高程控制網(wǎng)的平差工作是非常重要的一環(huán)。傳統(tǒng)的高程控制網(wǎng)平差方法主要是通過手動計算來實現(xiàn)，這種方法雖然簡單易行，但是容易出現(xiàn)誤差，且需要大量的人力物力投入。而利用GIS技術(shù)進(jìn)行高程控制網(wǎng)平差則可以大大提高效率，減少人工操作次數(shù)，降低成本。具體而言，采用GIS技術(shù)進(jìn)行高程控制網(wǎng)平差的方法主要包括以下幾個方面：首先，使用數(shù)字化地形圖作為參考資料，對高程控制網(wǎng)的位置進(jìn)行了精確定位；其次，結(jié)合高程控制網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集器，獲取高程控制網(wǎng)的測點數(shù)據(jù)；最后，運用GIS軟件對測點數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到最終的結(jié)果。在實際應(yīng)用中，我們采用了該方法對某高速公路建設(shè)項目進(jìn)行了高程控制網(wǎng)平差。經(jīng)過多次測試驗證，結(jié)果表明所使用的傾斜攝影測量技術(shù)能夠有效地提高高程控制網(wǎng)的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，并且縮短了平差時間，提高了施工進(jìn)度。同時，由于使用了數(shù)字化的地形圖和先進(jìn)的GIS技術(shù)，也使得高程控制網(wǎng)的維護更加方便快捷。

5 結(jié)束語

綜上所述，以傾斜攝影測量與GIS技術(shù)代表的典型測量方法，推動了我國測繪工程的科學(xué)發(fā)展。準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和測繪圖像通過系統(tǒng)的數(shù)字化處理，便于工作人員從其中獲取所需信息，為后續(xù)的工程提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，這是數(shù)字化測繪技術(shù)與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比最具優(yōu)勢的特點，也是其得以推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。