梁 芳

（聊城衡坤信息科技有限公司，山東 聊城 252000）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)、多媒體、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)開(kāi)啟了數(shù)字化的進(jìn)程：測(cè)繪數(shù)據(jù)的需求、測(cè)繪目標(biāo)的表達(dá)效果、測(cè)繪成果的表現(xiàn)形式均由圖紙等實(shí)物演變?yōu)槎喾N不同的數(shù)字化內(nèi)容，測(cè)繪操作方法和工作效率也隨之產(chǎn)生了巨大的變化。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量中，顯著提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和安全性，全面提升工程測(cè)量的效率和質(zhì)量，降低工程項(xiàng)目的成本，推動(dòng)工程建設(shè)的持續(xù)健康發(fā)展，滿(mǎn)足國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。本文就數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用展開(kāi)論述。

1 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是以先進(jìn)計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀器設(shè)備為依托，借助互聯(lián)網(wǎng)建立的精確、實(shí)時(shí)、高效的大地理信息測(cè)量繪圖綜合服務(wù)系統(tǒng)，能夠?qū)y(cè)量區(qū)域的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高精度的提取和分析處理，并以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)測(cè)量結(jié)果。該技術(shù)具備高測(cè)量精度、高勘測(cè)效率、高自動(dòng)化程度等顯著特征，無(wú)論在外業(yè)數(shù)據(jù)采集還是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方面都有了革命性的進(jìn)步。

2 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的儀器設(shè)備過(guò)度依賴(lài)人力操作，受外部環(huán)境影響較大，極易因人為計(jì)算誤差而影響測(cè)繪結(jié)果的精確度。而數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)相較前者展現(xiàn)出了全方位的優(yōu)越性，其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和安全性，圖像數(shù)據(jù)的完整性和豐富性，工程測(cè)量工作的自動(dòng)化及優(yōu)化等方面。

2.1 確保測(cè)量數(shù)據(jù)的精確性和安全性

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)依賴(lài)編程數(shù)據(jù)和軟件進(jìn)行控制，由高度自動(dòng)化的精密儀器來(lái)完成工程測(cè)量，具備很強(qiáng)的抗干擾能力；有效減少測(cè)量任務(wù)量和操作層次，簡(jiǎn)化操作流程，提高了作業(yè)效率；通過(guò)多次測(cè)量來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的相互驗(yàn)證，確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。根據(jù)實(shí)際作業(yè)情況統(tǒng)計(jì)，在300m以?xún)?nèi)的測(cè)量范圍內(nèi)，采用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)獲取的測(cè)量數(shù)據(jù)誤差一般在2mm 左右，高差誤差約為18mm[1]。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)生成的數(shù)據(jù)以數(shù)字化的形式進(jìn)行傳輸和儲(chǔ)存，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地加工測(cè)量數(shù)據(jù)，多角度地細(xì)致描述工程屬性，全方位呈現(xiàn)測(cè)量對(duì)象的外觀特征，為工程施工、圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等提供準(zhǔn)確完整的數(shù)據(jù)資料。該技術(shù)允許測(cè)繪人員將測(cè)量?jī)x器直接與計(jì)算機(jī)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)相連接，支持在測(cè)量過(guò)程中進(jìn)行實(shí)時(shí)、高速、自動(dòng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的效率和安全性；允許測(cè)繪人員實(shí)時(shí)地檢索和調(diào)用已在計(jì)算機(jī)設(shè)備或云端存儲(chǔ)的測(cè)量數(shù)據(jù)，能夠直接對(duì)某些需要變動(dòng)或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，無(wú)須重新測(cè)繪，大幅降低了工程項(xiàng)目的測(cè)繪成本，最大限度地確保數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 提高圖像數(shù)據(jù)的完整性和豐富性

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)結(jié)合相關(guān)地形等信息，依靠專(zhuān)業(yè)的測(cè)量數(shù)據(jù)分析軟件，精確測(cè)算兩點(diǎn)位移和區(qū)域面積，根據(jù)各測(cè)量點(diǎn)的高程數(shù)據(jù)繪制相對(duì)高差，從而生成高精度的二維或三維地形圖，同時(shí)標(biāo)注部分測(cè)量學(xué)的特殊屬性符號(hào)，將所測(cè)區(qū)域的位置、地貌特征和環(huán)境等狀況進(jìn)行更加準(zhǔn)確的還原。該技術(shù)在解放人力的基礎(chǔ)上，大幅避免了人工繪圖偏誤，保證了圖像數(shù)據(jù)的完整性和豐富性，提高數(shù)據(jù)信息的直觀可視化。

2.3 提升工程測(cè)量工作的自動(dòng)化程度

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)建立在電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)等基礎(chǔ)上，很大程度上實(shí)現(xiàn)了“非接觸測(cè)量”，在操作上更加便捷和智能。該技術(shù)可以由少數(shù)測(cè)繪人員借助無(wú)人機(jī)、高空氣球等設(shè)備進(jìn)行高度自動(dòng)化的遠(yuǎn)程測(cè)量，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)化處理，通過(guò)云儲(chǔ)存等技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)潔的存儲(chǔ)操作，并在需要時(shí)根據(jù)條件分類(lèi)匹配相關(guān)信息，極大地節(jié)省了人力物力成本，確保了數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性；也可以在運(yùn)用CASS以及Auto CAD 等計(jì)算機(jī)繪圖軟件繪圖時(shí)，快速搜索和調(diào)用存儲(chǔ)信息，結(jié)合相關(guān)軟件自動(dòng)標(biāo)注測(cè)量數(shù)據(jù)，提供多種規(guī)格和模式的圖像化信息，顯著提升工程測(cè)量的自動(dòng)化程度和質(zhì)量。

2.4 優(yōu)化工程測(cè)量工作的總結(jié)和評(píng)價(jià)

工程測(cè)量是一項(xiàng)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，不僅強(qiáng)調(diào)測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和安全性，還要求對(duì)測(cè)量工作的進(jìn)展情況及時(shí)總結(jié)與評(píng)價(jià)，以便糾正錯(cuò)誤和調(diào)整工作計(jì)劃。數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)可以快速分析比對(duì)、核查糾正各類(lèi)測(cè)量數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)信息的精確詳實(shí)，在盡可能短的時(shí)間發(fā)現(xiàn)測(cè)量工作的問(wèn)題及阻礙，快速科學(xué)地總結(jié)和評(píng)價(jià)，制定行之有效的解決措施，顯著提升工程測(cè)量的效率，為工程管理制度及發(fā)展計(jì)劃等方案的制定提供更加可靠的參考依據(jù)。

3 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用分析

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)以“數(shù)字化”為特點(diǎn)，以“測(cè)繪”為根本功能，廣泛應(yīng)用于工程測(cè)量的數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出等方面，其核心技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在GPS測(cè)繪技術(shù)、地理信息技術(shù)、遙感技術(shù)和原圖數(shù)字化處理技術(shù)等方面。

3.1 GPS測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用分析

GPS 測(cè)繪技術(shù)借助全球定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)地理環(huán)境，對(duì)勘測(cè)對(duì)象進(jìn)行精準(zhǔn)定位、實(shí)時(shí)追蹤，將測(cè)量數(shù)據(jù)同步到對(duì)應(yīng)的移動(dòng)站進(jìn)行整合與分析，為地質(zhì)、建筑等多種工程測(cè)量提供精確的定位信息。GPS 測(cè)繪技術(shù)對(duì)地理坐標(biāo)點(diǎn)的獲取不受時(shí)空的限制，可以大幅降低測(cè)繪工作強(qiáng)度，確保測(cè)量區(qū)域相關(guān)距離、角度、水平等數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，多用于距離和時(shí)間的測(cè)量，分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種方式。其中實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)載波相位差分技術(shù)（RTK）更是能夠?qū)⒍ㄎ痪忍嵘嚼迕准?jí)，為工程放樣、地形測(cè)圖及各種控制測(cè)量帶來(lái)了新的測(cè)量原理和方法[2]，極大地提高了工程測(cè)量的效率。

3.2 地理信息技術(shù)的應(yīng)用分析

地理信息技術(shù)（GIS）是在計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)支持下，有效融合計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，構(gòu)成功能強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)平臺(tái)，通過(guò)三維空間矢量坐標(biāo)軸對(duì)所測(cè)量的空間目標(biāo)進(jìn)行定位，有效分析和綜合處理地理空間數(shù)據(jù)。該技術(shù)具備可操作性強(qiáng)、可視化和三維仿真等特點(diǎn)，可以全面顯示測(cè)量范圍內(nèi)地理空間分布的各種信息，智能規(guī)避無(wú)關(guān)信息的干擾，科學(xué)自動(dòng)地篩選處理測(cè)量數(shù)據(jù)，對(duì)空間地理信息進(jìn)行矢量分析，并以圖像模式進(jìn)行呈現(xiàn)，提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

3.3 遙感技術(shù)的應(yīng)用分析

遙感技術(shù)（RS）通過(guò)多重傳感器遠(yuǎn)程感知目標(biāo)的電磁波、微波和紅外線(xiàn)等，對(duì)目標(biāo)區(qū)域或物體的空間形態(tài)進(jìn)行精確的遠(yuǎn)程掃描、識(shí)別和測(cè)繪，并借助衛(wèi)星把掃描數(shù)據(jù)發(fā)送至信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為真實(shí)圖像，迅速獲得詳實(shí)精確的數(shù)據(jù)。該技術(shù)分為衛(wèi)星遙感技術(shù)和航天遙感技術(shù)兩種，衛(wèi)星遙感技術(shù)運(yùn)用衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行廣域空間的環(huán)境監(jiān)測(cè)，掃描范圍廣但圖像分辨率較低；航天遙感技術(shù)借助專(zhuān)用飛行器進(jìn)行位置監(jiān)測(cè)，同步搜索多維地理信息，為后續(xù)的繪圖作業(yè)提供可靠依據(jù)。

3.4 原圖數(shù)字化處理技術(shù)的應(yīng)用分析

原圖數(shù)字化處理技術(shù)通過(guò)掃描原圖，提取并分析掃描圖中的圖像內(nèi)容和數(shù)據(jù)信息，并合成清晰準(zhǔn)確的數(shù)字化地圖。其中手扶跟蹤數(shù)字化法較全面的分析整合各測(cè)量數(shù)據(jù)并修正地圖坐標(biāo)以提升原圖的精確性，將誤差控制在5cm 之內(nèi)；掃描矢量化法處理原圖速度快，顯著提升測(cè)量效率，但精確度有所降低，需要通過(guò)修測(cè)、補(bǔ)測(cè)等措施加以彌補(bǔ)。該技術(shù)可以根據(jù)需要對(duì)原圖中不確定圖像內(nèi)容進(jìn)行修復(fù)，對(duì)原圖內(nèi)容和勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)、糾正并加以標(biāo)注，對(duì)成圖的圖像和測(cè)量信息等內(nèi)容進(jìn)行分圖層儲(chǔ)存，有效地控制了測(cè)繪成本。

4 數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)在工程測(cè)量中的有效應(yīng)用

近年來(lái)，隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，工程測(cè)量等領(lǐng)域越發(fā)注重測(cè)量的數(shù)據(jù)信息。為了提升數(shù)據(jù)的采集效率和開(kāi)發(fā)利用率，為整個(gè)工程項(xiàng)目提供更加準(zhǔn)確全面的測(cè)量數(shù)據(jù)，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工程測(cè)量中。

4.1 在工程測(cè)量數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

在數(shù)據(jù)采集中運(yùn)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，測(cè)繪人員需要明確測(cè)繪目標(biāo)，采用無(wú)人機(jī)遙感等技術(shù)對(duì)工程范圍進(jìn)行測(cè)量，借助全站儀獲取各類(lèi)地形的三維坐標(biāo)，并對(duì)具體建筑等測(cè)量對(duì)象進(jìn)行全方位的快速三維掃描，生成具有較高精度的云數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，同步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的數(shù)據(jù)分析，最終通過(guò)專(zhuān)業(yè)軟件將其處理轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息，合成完善的三維測(cè)量模型，為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和繪圖作業(yè)提供可靠依據(jù)。

4.2 在工程測(cè)量數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

在數(shù)據(jù)處理中運(yùn)用數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)，測(cè)繪人員需要借助云計(jì)算等技術(shù)精準(zhǔn)整合測(cè)量數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化處理流程，提高處理精準(zhǔn)度；依靠云儲(chǔ)存系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，允許測(cè)繪人員隨時(shí)中止或繼續(xù)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的處理操作，全面提升數(shù)據(jù)處理的靈活性；使用相應(yīng)編輯器將數(shù)據(jù)加工成CAD 圖像，將MAP 格式文件轉(zhuǎn)化為點(diǎn)線(xiàn)等格式，結(jié)合采集的數(shù)據(jù)資料標(biāo)注圖像內(nèi)的屬性符號(hào)，并參照所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量圖樣的處理，生成二維、三維、整體或局部等多種圖像與模型，直觀呈現(xiàn)測(cè)量對(duì)象的特點(diǎn)信息，滿(mǎn)足制圖一體化的需求，最終根據(jù)需要將圖樣上傳至相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化、智能化，節(jié)省了人力物力成本。

4.3 在工程變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

在工程變形監(jiān)測(cè)中，測(cè)繪人員運(yùn)用數(shù)字化的動(dòng)態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，根據(jù)測(cè)量區(qū)域范圍的大小調(diào)整動(dòng)態(tài)監(jiān)控級(jí)別，有針對(duì)性地開(kāi)展多種測(cè)繪作業(yè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)目標(biāo)對(duì)象的結(jié)構(gòu)、位置角度等變化，確保數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性和時(shí)效性，并及時(shí)比對(duì)處理測(cè)取的數(shù)據(jù)，分析其成因和影響，采取有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。比如，在建筑變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中，測(cè)量人員利用無(wú)人機(jī)遙感、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)檢索比對(duì)等技術(shù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)高層建筑傾斜、墻體裂縫、地基下沉等變形情況，借助計(jì)算機(jī)分析處理采集數(shù)據(jù)，以圖像方式進(jìn)行呈現(xiàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)變形問(wèn)題，確保施工安全和建筑質(zhì)量，推進(jìn)工程項(xiàng)目的順利實(shí)施。

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)是“以確定性的‘規(guī)則-算法-模型’為本質(zhì)，對(duì)現(xiàn)實(shí)地理世界進(jìn)行數(shù)字化采集、表達(dá)、處理與分析”[3]的技術(shù)體系，是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)的革命性突破。目前，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)面對(duì)多維動(dòng)態(tài)的地理場(chǎng)景建模和復(fù)雜空間問(wèn)題求解的需求往往力不從心，但依托于數(shù)字技術(shù)、人工智能技術(shù)等先進(jìn)科技的發(fā)展，未來(lái)的數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)將逐漸迎來(lái)全面的智能化轉(zhuǎn)型。最終，數(shù)字化測(cè)繪技術(shù)將通過(guò)人類(lèi)自然智能、機(jī)器智能與測(cè)繪知識(shí)、算法的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建出以知識(shí)為引導(dǎo)、算法為基礎(chǔ)的智能化測(cè)繪體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)世界的智能感知、認(rèn)知、表達(dá)及行為計(jì)算，為全社會(huì)提供更加豐富、更為精準(zhǔn)的地理空間數(shù)據(jù)、信息及知識(shí)產(chǎn)品[3]。未來(lái)的智能化測(cè)繪技術(shù)也將為我國(guó)的智慧城市建設(shè)提供寶貴的基礎(chǔ)信息和技術(shù)支持，為我國(guó)全面推進(jìn)數(shù)字化發(fā)展和智能化轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)出巨大的力量。