工程测量与三维测绘技术发展探析

摘要：工程测量涵盖的领域非常广泛，囊括了现场施工、工程竣工等方面的测量技术以及形态变化监控和数字图纸测绘等很多环节。文章结合三维测绘技术的主要构成和未来走向，对其在工程测量中的科学、合理利用进行了阐述。

关键词：工程测量；三维测绘技术；现场施工；工程竣工；形态变化监控；数字图纸测绘 文献标识码：A

中图分类号：P258 文章编号：1009-2374（2016）03-0149-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.03.076

1 概述

工程测量技术作为应用科学的重要组成部分，涵盖了工程项目从环境勘测到图纸设计、现场作业、日常管理和竣工验收等各个环节的所有测量事项，涉及经济社会建设和国防科技发展等各个领域，在服务经济发展、社会建设和民生改善等方面承担了重要职责，也发挥了重要作用。

2 工程测量概述

工程测量是伴随着经济社会发展而出现的重要产物，历史积淀丰富，涉足空间广阔。特别是在科学技术发展日新月异的今天，随着工程施工项目建设数量的不断增多和建设规模的持续增强，也使得工程测量技术在实践中越来越规范和完善，在经济社会发展和基础设施建设中的地位与作用也越来越重要和彰显。通常情况下，工程测量主要承担着这样三个职责：一是依据固定程序和比例尺要求，对工程施工环境的地理特征、地质条件以及施工现场各种物体的空间部位、几何图形等进行描绘，对工程项目施工相关的各种数据资料以数字化的形式准确、具体地表述出来，也就是按照建设项目的要求绘制规划图和提供有关数据资料；二是依据设计图纸的规范标准，将预计施工建设的工程项目所处区域和建设大小，在施工现场进行标记，供现场施工参照，同时在现场作业的时候，结合施工设计规范标准和实际要求，做好所需内容的现场测量，工程结束以后做好竣工测量，确保工程建设项目后续扩建维修和日常管理有据可查；三是工程建设项目施工和投入使用过程中，重要的建筑物体还要做变形观测，以熟悉和把握发生形态改变的相关资料，便于日后建设项目主管部门或者科研部门分析、研究工程项目的有关情况。

3 三维测绘技术的主要构成

3.1 电子经纬仪

这种仪器是1980年之后研发生产出来的，可以进行信息数据自动化显示、记载和传输的设备。与传统的光学仪器相比，该仪器采用了光电手段，利用传输端口的数据显示功能，将工程测量的情况直接反映出来，实现了工程测量的数字化、自动化管理目标。

3.2 全站仪

这是一种非常规范的三维测量工具，能够对测量对象的角度和距离精准地反馈出来。与常规的二维测量仪器相比，这种仪器具有明显的优越性，可以完全自动显示倾斜角、水平角、垂直角、标高、坐标等测量处理的数据，而且记载和存储方面也具有良好的多样化特征，可以完善测量导线、设置坐标、测量标高等环节的程序内容，同时能够依据工程测量需求升级所需的软件系统，确保测量的准确性和及时性，避免受到外界环境的影响。

3.3 摄影仪

通过摄影仪对位于300米之内的相关物体进行近景立体取像，利用数字化成像方法和自动化控制手段实现测量需求，是一种现代化的工程测量技术。这种测量技术通常能够按照测量目标的要求，在排除外界制约的前提下，非常快速、可靠、精确地得到测量数据。而且这种近景摄影测量技术近年来广泛地应用到了经济、国防和科技领域，尤其是在重要建筑物形态变化监测环节、弹体运行轨道等人体不能直接碰触的物体测量上，更是发挥了重要作用。

3.4 三维扫描仪

这是一种利用激光进行三维扫描的测量仪器，是近几年出现的测量技术，主要是经由速度很快的激光发射设施，迅速地扫描测量三维坐标数值，通常扫描速度快、测距长、操作便利、数据精准，而且受到大地水准准确度制约非常小。

4 三维测绘技术的未来走向及其在工程测量中的科学利用

4.1 三维测绘技术的未来走向

在近年来网络信息手段持续发展的背景下，工程测绘技术也在日益向着信息化、自动化的方向发展，而且从以往的单纯绘制地图发展到了地理信息数据的综合服务。三维测绘技术这种现代化的测绘手段，通过运用空间地理布局和信息反馈方法，及时、准确、迅速地将地理信息数据提供给了需求者，有着及时获得测量数据、自动处理信息等明显的优势，未来将会向着数字化、科技化、网络化等方向迈进。

卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、遥感系统（RS）等3S系统是三维测绘技术的典型代表，不仅确保了测量技术由静态向动态方向的转化，而且带动了测量的内容和范畴的明显变化。特别是在工程测量环节，三维测绘技术的优越性更是得到了完美的展现和广泛的利用，在经济社会发展中的作用也越来越突出。

一是对三维地理信息系统进行深入分析。三维测绘技术产生的信息数据，是实现三维地理信息分析、研究的关键环节，所以对三维地理信息系统进行科学分析、研究，设计出测绘所需的必要软件设施。同时按照工程测量和三维测绘发展的客观实际，改进完善现有不合时宜的软件，也是三维测绘今后的发展趋势。二是对三维测绘理论进行深入分析。传统的2+1维技术手段发展到三维系统，构建起多方位、多角度的立体三维空间，并建立了三维测绘的理论体系，所以对这种理论进行深入分析，正是研究空间对象的测量、存储、检索、查询、输出等技术手段，并且把这种研究结论在工程测量工作中得到很好运用。三是对三维测绘软件进行研发生产。三维测绘软件是在传统的2+1维技术上发展起来的，为了满足三维测绘的工程测量需求，要对三维软件进行研发制作，以得到及时、安全、准确的测量标准。

4.2 三维测绘技术在工程测量中的科学利用

正是基于三维测绘技术是利用三维形态和位置，对需要测量的工程建设项目的三维空间坐标进行立体构建和准确定位，在电脑设备上直观地动态展示，所以目前在工程测量领域应用得非常广泛，尤其是我国近年来在工程测绘方面普遍使用的都是这种三维测量的基本架构体系，而且主要是利用一维模式定位测量工程标高，运用二维模式定位测量工程平面布局。很多工程建设项目在进行施工设计的时候，目前一般都推广使用了三维测量技术，比如很多技术人员都在探索应用了CAD三维系统软件。由于在进行工程施工设计测量的时候，需要结合工程现状规划图来进行操作，而这种规划图实际上就是三维立体图形，因此，利用三维测绘技术实现工程测量所要达到的目标就成为了工程设计中不可或缺的重要手段。另外，在进行工程现场施工的时候，由于可能会出现的各种不可预见情况和具有的复杂特征，如果仍然沿袭以往的施工方法和程序，由下向上推进，不仅会增加施工成本，而且会拖长施工进度。所以，经常会采用的方式就是通过立体吊装技术来进行现场施工，而这就必须要使用三维测绘技术予以解决。比如，摄影测量就是典型的三维测绘技术的具体体现，而且当前在市政工程和建设项目的现场测绘中已经得到了广泛的利用。特别是随着测量精准度和定位准确率比较高的摄影仪的出现，不用直接接触需要测量的实物，通过现代化的电脑网络设备，就可以非常安全、高效、准确地实现工程项目的三维信息测绘，不仅避免了技术人员在户外的长时间工作，提高了工作效率，而且也保证了工程测量的准确度、完整性和多样化，提高了测绘质量。尤其将这种三维摄影测绘技术应用到比例尺较大的工程项目测量或者是比较精细的地籍测绘和技术含量比较高的电子通讯、电力设施测绘等方面，常规的测绘手段根本无法满足工程测量实际需要，其作用和效果更是非常明显。而且近年来随着数字化摄影测绘新技术的研发，在很多大型工程的现场测量上得到了广泛的应用，成图的速度和质量得到了明显的提升，确保了三维测绘技术在工程测量中日益步入了现代化、数字化发展轨道。

三维测绘技术在工程测量工作中的利用主要包括以下三个方面：一是加强城市总体规划管理。近年来，随着经济社会发展的日益步入快行轨道和城市化建设规模的不断增强，对城市总体规划也提出了更高的要求，特别是改造老旧城区，及时、准确、可靠的工程测量信息越来越重要，所以三维测绘技术的应用空间和领域也将越来越广阔。二是加强工程施工设计管理。对比以往的二维技术手段，三维设计集合了自动化、数字化和网络化的所有特征，所获取的目标资源更为形象具体和立体规范，而且目前随着现代工程设计的不断发展，很多三维软件设施日益推广应用，给三维测绘技术的发展应用提供了良好的平台。三是加强工程现场作业管理。随着工程建设数量的逐步增多，对现场施工的技术要求也逐渐提高，而且很多工程技术都具有一定的复杂性。如果依赖于以往的施工技术手段，就不能适应工程发展的客观实际，比如北京鸟巢工程在施工的时候需要提高立体吊装的方法，常规的施工技术就不能完成，所以三维测绘技术在工程现场作业中就得到了很好的应用。

5 结语

综上所述，在当前经济社会发展速度越来越快和工程建设数量越来越多的前提下，很多工程施工越来越复杂、技术要求越来越严格。为了实现工程测量的目标要求，给三维测绘技术提供了良好的发展舞台，相信在专家学者和业界认识的深入研究探索，三维测绘技术在工程测量过程中，將会向着数字化、网络化、自动化、科学化的轨道健康快速地发展，在工程建设中将会发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] 黄奇峰.现代测绘技术在工程测量中的应用[J].技术与市场，2011，（5）.

[2] 贾正平.工程测量中三维测绘技术的应用现状及发展前景[J].中国新技术新产品，2014，（1）.

作者简介：冯宇华（1982-），女，辽宁大连人，辽宁省第二水文地质工程地质大队测绘工程师，研究方向：大地测量、工程测量、地理信息工程。

（责任编辑：蒋建华）