倾斜摄影测量与GIS技术在工程测量中的应用思考

2023-10-29黄敬泉

城市建设理论研究（电子版） 2023年28期

黄敬泉

福建省地信数据科技有限公司福建福州 350001

目前，倾斜摄影测量和GIS技术已经被广泛运用于建筑设计、城市规划、地质勘探等方面。例如，在建筑设计方面，倾斜摄影测量可以用于绘制建筑物平面图，从而帮助设计师更好地了解建筑物的空间布局；而在城市规划方面，倾斜摄影测量则可用于城市地形地貌的研究以及土地利用规划等工作。此外，倾斜摄影测量还可以用于地质勘探，以获得地下资源的信息。这些都表明倾斜摄影测量和GIS技术对于工程测量的重要性不言自明。

1 倾斜摄影测量原理及其精度分析

1.1 基本原理

倾斜摄影测量是一种利用相机和三角仪相结合的测量方法，通过对目标物进行拍摄并计算其位置坐标来获取三维空间数据。该方法具有较高的精度和广泛的应用领域，例如建筑测绘、地质勘探、地形地貌研究等等。倾斜摄影测量的基本原理是基于三元线定理：当两个点之间的距离已知时，可以得到它们之间的角度和夹角。在倾斜摄影测量中，我们需要将相机固定在一个稳定平台上，然后从不同的视角拍摄目标物，记录下每个照片的位置信息（如经度、纬度）以及相机的角度。接着，我们可以使用三角仪或计算机软件来计算出目标物的坐标，从而获得三维空间数据。倾斜摄影测量的精度主要取决于相机的分辨率、镜头焦距、光圈大小等因素。一般来说，高像素数、大光圈值的相机能够提供更精确的数据，但是也更加昂贵[1]。因此，在实际工作中需要根据具体情况选择合适的设备。此外，为了提高测量精度，还需要注意相机的水平平移误差和其他因素的影响。

1.2 主要特点

倾斜摄影测量是一种通过拍摄角度为一定范围内的地面进行测绘的方法。其基本原理是利用相机的角度来获取地面上的三维空间信息，从而实现对地面的精确测量。倾斜摄影测量的特点在于它可以获得高分辨率的图像数据，并且能够快速准确地完成地形测量工作。倾斜摄影测量的主要特点是：1.高度可调性强。倾斜摄影测量可以通过调整相机的高度来改变所拍区域的大小和形状，以满足不同需求的要求；2.测量范围广。倾斜摄影测量可以在较宽的距离内得到高质量的图像数据，因此可以用于大规模地形测量；3. 精度较高。由于采用的是高分辨率的数字相机，倾斜摄影测量具有较高的精度，能够达到厘米级或更低级别的精度要求；4. 操作简便。倾斜摄影测量需要使用专业相机和相关设备，但是操作简单，不需要太多的专业知识，适合广大群众参与[2]。总之，倾斜摄影测量是一种高效便捷的地形测量方式，具有广泛的应用前景和发展潜力。

1.3 精度分析

斜坡摄影测量是一种常用的测绘方法，其主要特点是能够通过拍摄角度的变化来获取不同位置的图像。这种方法具有较高的准确性和可靠性，因此被广泛用于各种地形地貌和建筑物的测量中。然而，由于倾斜摄影测量需要考虑多种因素的影响，例如相机的角度、光源强度等因素，所以它的精度也受到一定的影响。在实际工作中，为了保证倾斜摄影测量的精确度，我们需要对该方法进行精准的精度分析。首先，我们可以采用一些基本的数学公式计算出倾斜摄影测量的误差范围。例如，对于一个固定的视角下，可以利用三角函数求解出所拍摄的图像的位置和方向。然后，将这些数据与其他已知的数据相比较，就可以得到倾斜摄影测量的误差范围。

2 倾斜摄影测量与GIS技术在工程测量中的应用分析

2.1 应用方法

工程测量是一项非常重要的工作，它需要准确地记录建筑物和基础设施的尺寸、位置和其他相关数据。传统的方法包括手绘图纸、手动测量以及使用三角仪进行测量。这些方法虽然可以提供基本的数据，但是它们都存在一定的局限性。例如，手工绘制图纸可能出现误差，手动测量则需要耗费大量的时间和人力资源。因此，为了提高工程测量的质量和效率，人们开始探索新的方法来替代传统方法。倾斜摄影测量是一种新兴的技术，其主要特点是通过拍摄角度不同的照片，从而获得建筑物或设施的三维模型。这种方法不仅能够快速获取大量高精度的数据，而且可以在不影响现场工作的情况下完成工作。同时，倾斜摄影测量还可以与其他数字化技术相结合，如计算机视觉、虚拟现实等等，进一步提升了它的实用性和可靠性。除了倾斜摄影测量外，GIS技术也是一种重要的工具，它是地理信息技术系统的缩写，用于处理、存储、分析和展示各种地理数据。在工程测量中，GIS技术可以用于创建地图、导入数据、生成报表等多种任务。此外，GIS技术还能够实现空间数据的可视化呈现，使得工程师们更加直观地了解所测点的位置、大小、形状等方面的信息。因此，倾斜摄影测量和GIS技术都是非常有用的工具，它们都可以为工程测量带来更多的便利和发展机遇。然而，由于它们的各自的特点和限制条件不同，所以在实际工作中还需要结合实际情况选择合适的方法[3]。

2.2 误差分析

在工程测量中，由于各种因素的影响，如仪器精度、环境条件、操作人员素质等因素都会导致测量结果出现一定的误差。因此，对于工程测量数据进行准确性评估是非常重要的。首先，我们需要对测量过程中出现的误差进行分类和分析。常见的误差包括：仪器误差、人为误差、环境误差以及其他误差。其中，仪器误差是最主要的一种误差类型，其产生的原因主要是仪器本身的质量问题或者使用不当引起的。而人为误差则主要包括操作员的疏忽或错误造成的误差。环境误差则是指由于气象、地形等因素所带来的影响。此外还有其他的误差类型，例如测量工具磨损等等。为了有效地控制这些误差，我们可以采用一些方法来减少它们的发生率。比如，可以加强设备维护工作，提高仪器质量；也可以通过培训和考核来保证操作员的专业性和技能水平；还可以采取措施降低环境干扰的因素，以减小环境误差的影响。除了上述的方法外，还有一些先进的技术手段可以用于精确度的提升。例如，利用激光测距仪进行测量时，可以通过激光束的反射回波来获取目标点的位置坐标，从而实现高精度的测量。另外，利用遥感影像处理技术，可以在地面上采集大量的图像资料后，通过计算机算法对其进行处理，得到高度精确的数据成果。

3 倾斜摄影测量与GIS技术在工程测量中的应用案例

3.1 工程概况

该工程位于某城市中心地带，是一座大型商业综合体项目，占地面积约为20万平方米。该项目需要进行大量的平面测量工作，包括建筑尺寸、地面坡度、地下管线位置等多个方面。同时，由于该项目地处市中心繁华地段，周边交通拥堵严重，施工期间需要对道路进行封闭性保护措施，因此需要及时掌握现场实际情况并制定相应的方案。为了保证工程质量和进度，本项目采用了倾斜摄影测量和GIS 技术相结合的方法进行测量。通过采用倾斜摄影测量的方式，可以快速准确地获取建筑物的三维模型，从而实现对建筑物的高度、面积等方面的数据采集；而利用 GIS 技术，则能够更好地处理这些数据，并将其整合到一个统一的信息平台中，方便后续的工作开展[4]。此外，还可以结合地形学知识，对场地进行分析和规划，为后续的设计和建设提供参考依据

3.2 测量方法

工程测量是一项非常重要的工作，它涉及到许多不同的领域和学科。在进行工程测量时，需要考虑很多因素，如地形地貌、气候条件、地质构造等等。为了保证测量的准确性和可靠性，必须采用一系列有效的方法来完成任务。1.平面测距法。平面测距法是一种常用的测量方法，它是指通过对物体表面进行测量来确定其位置和尺寸的一种方式。这种方法可以适用于各种类型的测量工作，包括建筑工地、道路建设、水利工程等方面。在平面测距法中，通常使用三角仪或激光器等设备进行测量。2.三维坐标系测量法。三维坐标系测量法是指将物体的位置和大小转换为三维坐标系的形式，以便于后续的数据处理和分析。该方法可以用于建筑物、桥梁、隧道等大型结构的测量工作。在进行三维坐标系测量时，需要使用高精度的仪器，例如数字水准仪或者扫描机等。3.GPS测量法。全球定位系统简称GPS，是一种基于卫星导航的技术。在工程测量中，可以通过GPS获取物体的位置数据，从而实现精确度更高的测量结果。相比之下，传统的地面测量方法具有较高的误差率，而利用GPS可以大大降低误差率并提高测量效率。4.其他测量方法。除了上述几种常见的测量方法外，还有一些其他的方法可供选择。比如，遥感技术也可以用于测量一些难以到达的地方；雷达测深技术可以在水下进行测量；无人机技术则可用于空中测量等。这些方法各有优缺点，应根据具体情况选用合适的方法。

4 倾斜摄影测量与GIS技术在工程测量中的应用策略

4.1 基于倾斜摄影测量的地形图制作

在工程测量中，地形图是一项非常重要的工作内容之一。传统的地面测绘方法需要大量的时间和人力资源投入，而且精度也难以保证。而采用倾斜摄影测量技术可以大大提高工作效率，同时具有更高的准确度。在实际应用过程中，我们采用了一种基于倾斜摄影测量的技术方案。首先，通过对现场进行实地勘察和数据采集，获取了所需要的信息。然后，使用专业的软件进行图像处理和分析，提取出地形信息并生成相应的地图文件。最后，将地图文件导入到GIS平台上，进行进一步的数据管理和分析操作。该方案的优势在于能够快速地获得高质量的地形信息，并且可以通过GIS平台实现数据共享和协同工作。此外，由于倾斜摄影测量技术具有较高的精度和可靠性，因此可以在工程设计阶段就可为项目提供可靠的基础资料支持[5]。

4.2 基于GIS技术的线路走向控制

在实际工作中，由于地形地貌复杂多变和施工条件限制等因素的影响，往往导致直线或曲线线形难以保持一致，从而影响了线路的精度和可靠性。因此，采用GIS技术对线路走向进行控制是一种有效的解决方案。首先，我们需要收集相关的地理数据，包括地面物点坐标、地标点坐标以及相关地形图纸等资料。这些资料可以从国家测绘局或者其他机构获取，也可以通过野外勘察的方式采集。然后，我们可以使用GIS软件来建立相应的数据库，并将其与其他相关数据整合在一起。在此基础上，我们可以运用各种算法和工具，如路径规划、曲面拟合等方法，对线路走向进行优化调整，以保证线路的准确性和稳定性。具体来说，我们可以采用多种手段来实现路线控制：一是通过对地形图纸上的地形特征进行分析，确定最佳的道路位置；二是通过对周边环境的观测和调查，了解道路周围存在的障碍物和地质情况，并采取相应措施进行规避；三是结合实际情况，合理选择路面材料和路基结构，确保公路的质量和安全性。此外，还可以借助遥感影像和其他传感器的数据，进一步提高路线控制的效果和精度。总之，利用GIS技术对线路走向进行控制是一个高效且实用的方法，能够有效地解决工程测量过程中出现的问题，提升工作效率和质量水平。

4.3 基于GIS技术的平面控制网平差

随着工程测量技术的发展，平面控制网平差已经成为了工程测量中不可或缺的一部分。传统的平面控制网平差方法需要进行大量的手动计算和数据处理工作，不仅耗时长，而且容易出现误差。因此，利用GIS技术对平面控制网平差进行了研究，取得了较好的效果。在实际工程测量中，平面控制网平差是指通过地面点位观测来确定建筑物平面位置的方法。该方法通常采用三角法或者高程法来实现。然而，这些方法存在着一定的局限性，如精度不高、操作复杂等问题。而使用GIS技术可以有效地解决这些问题。具体来说，利用GIS技术对平面控制网平差进行优化，可以通过建立三维模型并加入相关地理信息，从而提高其精度和效率。同时，还可以将平面控制网平差结果导入到CAD软件中，方便工程师进行设计图绘制和修改。此外，由于GIS技术具有可视化特点，也可以为用户提供直观的图形界面，使得平面控制网平差更加易于理解和操作。

4.4 基于倾斜摄影测量的高程控制网平差

高程控制网是用于进行地面高程测量的重要工具，其精度和可靠性直接影响着整个测量项目的质量。因此，高程控制网的平差工作是非常重要的一环。传统的高程控制网平差方法主要是通过手动计算来实现，这种方法虽然简单易行，但是容易出现误差，且需要大量的人力物力投入。而利用GIS技术进行高程控制网平差则可以大大提高效率，减少人工操作次数，降低成本。具体而言，采用GIS技术进行高程控制网平差的方法主要包括以下几个方面：首先，使用数字化地形图作为参考资料，对高程控制网的位置进行了精确定位；其次，结合高程控制网的数据采集器，获取高程控制网的测点数据；最后，运用GIS软件对测点数据进行处理，得到最终的结果。在实际应用中，我们采用了该方法对某高速公路建设项目进行了高程控制网平差。经过多次测试验证，结果表明所使用的倾斜摄影测量技术能够有效地提高高程控制网的准确度和稳定性，并且缩短了平差时间，提高了施工进度。同时，由于使用了数字化的地形图和先进的GIS技术，也使得高程控制网的维护更加方便快捷。