GIS技术和数字化测绘技术的发展及其在工程测量中的应用

陈俞佐

广西华绘勘察设计有限公司 广西 南宁 530000

测量工作是现代工程项目建设中的基础性内容，其能为工程项目后期的建设提供数据支撑。在信息时代下，工程测绘技术获得了快速发展，其静态测量的基础上，实现了光电学、机械学与计算机科学的有效融合，由此催生了一系列的数字化测绘技术，科学使用这些技术，能有效地完成地物目标信息的采集、分析和利用，为工程项目高效设计提供了数据参考。

1 GIS与数字化测绘技术内涵

1.1 GIS技术

作为一种依托现代系统技术发展起来的测绘手段，GIS技术（地理信息系统）在工程测量中融合了地理学、环境学和空间学等专业学科内容，能有效地实现地理信息的测量与处理应用。在实际的测绘项目中，人们也习惯性地将GIS技术称为资源与环境信息系统，其能对全球范围内的地物目标进行数字化解析和整合应用，由此形成信息图像，具有精确性、高效性的特征，同时标准化的优势极为明显[1]。

1.2 数字化测绘技术

该技术在工程图和地形图测量中具有广泛应用，其能工程测量标准的约束下，高效化地完成特定地物目标的测量。对比传统的测量手段，数字化测绘技术不仅具有高效性、灵活性的优势，而且测量结果准确性、实用性前的价值极为突出。目前，随着先进理念与技术的融合，数字化测绘技术的类型和应用范围不断增加，在工程项目测量应用中，数字化测绘技术具有自动化处理、图形编辑、动态化处理的显著特征[2]。

2 GIS技术与数字化测绘技术发展

2.1 GIS技术发展

GIS技术不仅能实现海量数据的储存、分析，而且能实现这些数据的精准呈现和共享利用。分析工程项目测量实际可知，GIS技术在硬件层面多采用服务器结构，在软件层面使用了分布式网络的GIS系统。在长期的测量与技术发展中，GIS技术秉持深化开放的理念，通过对测量重点要素的标准化控制，有效地实现了资源共享和数据共享，为具体工程项目建设活动的开展提供了数据支撑。数据管理是GIS技术应用中的关键，在现代科学技术的支撑下，GIS技术努力建成了全新的数据库管理系统，实现了数据管理系统的创新升级。值得注意的是，在全新的测量体系下，人们对于GIS技术的应用提出了更好的质量要求，在这些要求下，GIS技术与GPS技术、RS技术的联系增强，并由此形成了“3S”技术体系，这实现了GIS技术从基本信息管理向更多元复杂整合功能区域的转变，为工程测量提供了空间概念上的全新应用模式。

2.2 数字化测绘技术发展

数字化测绘技术是一个整体性的概念，其是在现代科技支撑下多种先进测绘技术的统称。在一定程度上，GPS技术、RS技术、数字化成图技术均可划归到数字化测绘技术的范畴。

GPS技术系统不仅包含了地面监控终端，而且涉及卫星群和接收设备，在实际测量过程中，通过卫星发射信号持续发射导航电文，GPS技术可准确的完成测距导航工作。在工程项目测量中，依托GPS技术快速精准的定位能力，人们能快速地发现工程项目的结构变动和变形隐患，并且在一定程度上，其能将建筑变形监控的精度控制在1.0ppm，借助GPS快速定位变形位置，并提醒工程建设人员进行处理，能有效地保证工程项目施工维修的效率，并且在一定程度上，其有效地保证了项目结构的安全性。

RS技术包含了摄影、扫描、传输和分析、处理等作业流程，其能在接收各类地理电磁波信号的基础上，通过远程识别和测控的方式，准确地发现地物目标的实际情况。在信息技术的支撑下，RS技术正朝着智能化、高效化和动态化的方向发展，并且在技术发展与创新中，RS技术影像的分辨率和光谱分辨率不断增加，其在光谱特征地表物质的分辨和呈现中有突出作用。目前除土地地图、交通线路测图外，水文分布绘图中均大量使用了RS技术，有效地满足了工程测量的实际需要。

数字化成图技术是数字化测绘技术应用典型代表，其能通过野外绘图测量与内业数据整理的方式来绘制全新的数字第一，大大提升了数字成图的效率。一般在数字化成图技术应用中，通过全站仪、平板等智能工具的使用，人们可将野外分散的各点联系起来，并绘制成图，并且在成图过程中，该技术化具有数据采集与图形编辑同步进行的能力，切实保证了数字成图的精确性[3]。

3 GIS技术在工程测量中的应用

3.1 地理资源调查

国土资源管理中，规范化地使用GIS技术，能实现采集城市周围的地质环境数据，更好地了解这些资源的分布情况，这不仅满足了国土资源调查分析的现实需要，而且为城市规划及建设工作的开展指明了方向。譬如，我国山西、内蒙古等地区的煤炭资源较为丰富，但是经过长期的开采，这些区域的地表环境变得极为脆弱，发生塌陷等灾害的概括大大增加。在新时期，这些地区可通过GIS技术对矿区开采情况进行调查，这样不论是国土资源调查还是城市规划开发，工作人员均能对邻近矿区的地方有一个直观的认识，这不仅满足了国土资源调查和城市规划的需要，而且对资源与生态环境的平衡提供了有效支撑。

在GIS技术应用中，工程测绘人员还需要重视高精度测绘法、电线图像处理等要点环节的把控。GIS能实现工程项目的高精度测量中，在实际测量中，工作人员可借助定点调频设备自动化地进行数据采集，并完成大体量、高精度数据的处理。在GIS技术应用中，借助集成装置上的自动读取模块，可将记录的数据快速地显示出来，为后期的数据高效应用创造了有利条件。点线图像处理是GIS技术下图像处理的一种重要方式，其能通过点线相连接的方式，系统化地输出和现实传感器所获取的数据，通过线路交叉，能更好地显示特定目标物的坐标点，为具体工程项目的规划提供参考。

3.2 野外测绘

传统过程测量模式下，野外测绘多是利用人工测量的方式进行的，这对测量人员的专业要求较高，只有严格按照测量标准设计的内容开展野外测绘工作，才能保证项目测量数据的准确性。但是受多种因素影响，人工测量在效率和精度等层面均难以得到保证。基于此，GIS技术在工程项目野外测量中得到了广泛应用，在GIS技术应用中，通过卫星和一体化模块的应用，能更好地解决地面测量中存在的问题，这大大提升了工程项目测量的效率，保证了工程项目测量的准确性。目前，GIS时候在野外测绘中的应用范围不断扩大，除普通的底面与海拔信息外，还能对底面一定深度进行探测和反馈，满足了工程项目测量的现实需要[4]。

4 数字化测绘技术在工程测量中的应用

4.1 建筑工程测量应用

在工程项目建设的初期阶段，数字化测绘技术，能准确地掌握工程建设区域的基础性信息，这对于项目后期建设质量控制和安全管理具有积极作用。目前，除3S技术外，测绘人员还可通过无人机倾斜摄影测量等数字化测绘技术进行工程测量，这样能在降低工程测量难度的基础上，提升测量的效率和准确性。譬如，工程建设人员可通过数字化测量技术来获取建筑物的数据，在实际测量中，测量人员可在3D扫描技术的支撑下，准确圈定建筑外围结构的三维点云，从而构建出三维实体，并根据实物形状，自动形成三维模型。在后期的施工环节中，为实现工程项目建设活动的有效监测，工程建设人员可在GPS、GIS技术的支撑下，准确获取建筑物倾斜、地基沉降、墙体裂缝等信息，然后结合施工实际对这些问题进行处理，确保项目建设活动的有效开展，准确消除项目建设质量问题。

4.2 地质勘测应用

地质勘察是一项系统性的工作，其不仅具有工作任务量大的特点，而且整个测量工作的难度较高。利用数字化测绘技术可快速、准确地完成地质勘测工作。如在现代工程项目建设中，人们可使用RTK技术来开展工程勘测工作，该技术能将参考站和GPS相关的资料传送到流动站，然后建立一个相位分差的分观察点，并进行观测数据的同步快速处理，最终可为测量人员提供较为精准的三维最表信息。新时期，人们对于地质勘测的精度提出了更高的要求，利用数字化测绘技术进行地质勘测时，还需要对原图进行数字化处理。在原始图像数字化处理中，测量人员可在手工追踪的基础上，配合扫描矢量化数据，这样能实现地形数据和数字技术的结合，对原始测量的数据图进行修改和完善，这不仅满足了地形图坐标校正的要求，而且有效地提升了地图的准确性。

4.3 数字地球应用

数字地球在现代社会生产中发挥着重要作用，其将计算机作为基础的载体平台，通过综合社会经济、地理信息等层面的内容，构建了一个完整的信息系统，该信息系统集合了地理坐标和社会资料片等诸多信息，能为现代工程项目建设活动的开展提供有效的数据支撑。在数字地球建设应用中，科学使用数字化测绘技术，可实现数字地球上地理坐标信息的持续跟心和补充完善，这确保了信息资源的丰富性和形式多样性，在后期的数字地球应用中，通过计算机网络和其他技术的支撑，用户可方便地获取对应的数据资料，满足了具体生产及建设活动的现实需要。

5 GIS和数字化测绘技术在工程测量中的应用要点

5.1 建设数字化测绘技术体系

在全新的工程建设模式下，相关部门需要推动测绘技术攻关，依托现代科学技术的支撑下，建成航空、地面、平流层等多层次的综合对地观测平台，并动态化、高效化、精准化的进行工程测绘，实现多维信息的传输和存储，为空间无缝快速测图控制创造良好条件。在一定程度上，这一理念为数字化测绘技术体系的建设提供了理论支撑。在工程项目测量初期阶段，测绘人员需要系统建设GIS和数字化测绘技术应用的框架体系，该体系下，应将基本的静态测绘技术作为基础，深化计算机、互联网、大数据等技术融合，构建数字化的测绘技术平台和数据库系统，随后通过3S、数字测图等技术进行功能城项目测量，并完成数据存储、分析和共享利用。在此过程中，要求建立符合数字化测绘的技术体系和数据处理标准，结合这些标准高效化、精准化地进行数据传输和分层利用，助力项目建设活动的有序开展。

5.2 重视测量技术应用过程控制

要进一步提升GIS等数字化测试技术应用水平，还需要重视数字化测量技术具体应用过程的控制管理。其一，在使用数字化测技术时，测绘人员需要将基础数据的收集放在重要位置，该环节中，除规范选择现代高精度测量设备外，还需要结合测区的实际情况来设计测绘方案，最大限度地保证测量数据的全面性、准确性。其二，在工程项目测量中，测绘人员需要中视协特殊地形的有效测量。譬如利用GIS等数字化测绘技术进行工程项目测量时，如果遇到林木茂盛区、泥泞滩涂区等特殊地形时，则容易因林木密度较大、颜色相对统一等因素的影响，造成测量数据不清晰、界限划分不准确的问题。新时期，在数字化测绘技术应用中，测绘人员还需要重视导引式截面测量技术的应用，以此来实现这些特殊地形区域坐标的准确定位，确保项目测量的全面性和准确性。其三，在数字化测绘技术应用中，除规范设置目标参考点外，人们还需要规范化地进行图像信息采集，并依次进行图像预处理、图像拼接融合、边缘矫正和前景图形分析处理，以此来保证图像数据完整性，提升测量及结果的精准程度。在数字化测绘技术下的图像精度控制中，人们还需要通过数学模型和算法来完成测量数据的矫正处理，譬如在实际测量中，不论是平地、丘陵地，还是山地和高山地，其在数字化测绘中均需要对地面倾斜角和高差进行控制，这样才能这些地形区测量的准确性（如表1）。

表1 数字化测绘技术应用指标

5.3 数字转换和制图

依托GIS等数字化测绘手段完成工程项目测量后，还需要系统化地进行数据的转换和制图处理。一方面，在测量数据转换中，测绘人员需要在现代信息技术的支撑下，通过CORELDRAW软件与需要转换的数据建立可靠联系，随后对各类数据的信息结构和格式类型进行转换，并使得数据最终呈现为MIF类型，为工程项目后期的数据应用奠定良好基础。另一方面，完成数据转化后，工程测绘人员还需要利用这些数据规范化地制成地形图和工程图，并通过三维地形图将这些数据地形图直观地展示出来，这样才能准确指导后期建设活动开展，最大程度地发挥测量数据的应用价值。

6 结语

信息化、数字化是测绘工程现代化发展的重要趋势，在此背景下，我国对测绘工程的发展也提出了全新要求。新时期，人们只有充分认识到GIS技术和数字化测绘技术的应用价值，结合工程实际，深化其在项目建设活动中的深入应用，才能有效提升数字化测绘技术应用水平，保证工程项目测量精准程度，继而推动测绘工程的信息化、数字化和智慧化发展。