测绘工程中三维城市测量技术的应用探究

测绘工程中三维城市测量技术的应用探究

李斌

身份证号码：610302197804262554

摘要：21世纪来，随着我国综合实力和科学技术水平的提高，基础设施投资持续增加，铁路、公路、建筑、水利等工程领域迅速发展，但由于工程量大、施工难度大、精度要求高等因素，对工程测绘精度和效率要求更高，如何提升工程测绘质量、精度、效率以及安全性成为工程测绘领域面临的主要问题。

关键词：测绘工程；三维城市；测量技术；应用

引言

三维激光扫描技术、卫星定位测量技术以及全站仪测量技术作为基于现代科技手段发展起来的测绘技术，具有精度高、效率高、环境适应性强以及安全性高等优势，在数字城市、基础测绘、建筑、铁路、公路以及水利工程测绘领域得到了广泛应用。与此同时，关于三维城市测量技术的作业方式、深度开发与应用也成为工程测绘领域研究的重要课题。

1.三维城市测量技术的应用价值

1.1.有助于提升工程测绘效率

传统的工程测绘多依赖于人工作业，所采用的测绘设备相对简单，因此，整体效率不高，在很大程度上延长了工程建设周期，增加了工程建设成本。目前，无论是城市建筑，还是道路、桥梁等基础设施的建设，都进入了新的发展阶段，最为突出的特点就是工程规模大、涉及范围广，使工程测绘作业量大幅增加，若无法解决传统测绘作业效率低的问题，无疑会延缓工程进度。相较于传统依赖于人工作业的测绘手段，三维城市测量技术可以更好地满足当前工程测绘领域的需求。以三维激光扫描测量技术为例，其可以实现可视化、全面、精准的测量，减少了测绘作业过程中野外采集数据的时间以及工作量，并且可以避免数据失真的情况，缩短了工程测绘作业周期，有助于提高工程建设效率。

1.2.有助于提升工程测绘精度

在城市建筑、隧道桥梁、公路铁路等工程建设过程中，要确保工程项目顺利实施，必须建立在具备全面、准确地测绘数据的前提下，这就意味着工程测绘作业必须满足高精度的要求。而三维城市测量技术的发展以及广泛应用有效解决了传统测绘作业精度不足的问题。以三维激光扫描技术为例，其采用逆向三维数据采集与模型重构技术，通过获取扫描对象的三维坐标数据与数码照片的方式准确、快速地获取扫描对象的三维立体信息，然后利用计算机搭建三维模型，全面、客观、准确地再现扫描对象的真实形态或者特性，可以有效确保测绘精度。

2.测绘工程中常见的三维城市测量技术

2.1.三维激光扫描技术

三维激光扫描技术可以突破传统测绘手段的局限性，能够在不接触测量区域的条件下获取相关数据信息，有效解决了工程测绘中的实际难题。下面对三维激光扫描技术的应用进行具体分析研究。

2.1.1.绘制地形图

绘制地形图是工程测绘的重要内容，采用传统测绘手段绘制地形图需要大量的作业人员，并且部分复杂地形无法勘测，但三维激光扫描技术并无这方面的限制，并且绘制的地形图精度更高，作业效率也明显优于传统测绘手段。利用传统测绘手段时，受环境因素的影响，易导致实时动态差分法（PTK）手段失效，因此，测量效率不高，需要反复选择测量点，并且如何合理控制测量点的数量也是主要难点之一，若控制不当易影响后期地形图的生成。而三维激光扫描技术具备非接触扫描以及快速采集点云数据等优势，针对一些复杂地形不需要架设测绘仪器，测绘人员也不需要进入危险区域采集数据。

利用三维激光扫描技术绘制地形图的步骤如下：一是数据采集完成后，利用互联网完成数据传输工作；二是利用软件程序完成数据拼接、点云数据缩减等工作，目前比较常用的软件是莱卡公司的Cyclone8.03，该软件处理数据效率较高；三是去噪处理，由于扫描过程中可能会出现行人、车辆等，因此，必须对采集的基础信息做去噪处理；四是对选择的区域进行部分功能赋予，在软件中建立三角高程网格。

2.1.2.土方与体积测量

在工程项目施工中，土方与体积测量也是测绘作业的重要内容之一，相较于传统的计算方法，三维激光扫描技术的计算效率更高且更为精确。传统的测量与计算手段在数据采集方面与三维激光扫描技术相差不大，但三维激光扫描技术的优势在于耗费时间更短，需要的人力更少。这主要是由于三维激光扫描技术采用的是面试数据采集，能够获取地表全部可视点信息，覆盖更加全面，并且是自动化作业，数据采集效率更高。

2.2.卫星定位测量技术

卫星定位测量技术具备测量时间短、定位精度高、操作简单、测点间无须通视、全天候作业、能够提供三维坐标以及自动化程度高等优势，因此，其在工程测绘领域中被广泛应用。卫星定位测量技术的基本原理是结合数学与物理学科的原理，利用卫星进行遥感测量，然后将测量数据信息传输至地面接收设备，并由接收设备对测量数据进行处理，最终得到需要的测绘数据信息。

外业测绘。进行外业测绘时，关键在于选点，这是确保测绘结果准确性的基础前提，因此，在进行选点工作前必须做好必要的准备工作，包括采集测绘区域地理位置信息、标架、标型完好情况等相关信息。此外，采用卫星定位测量技术还要做好无线安全与开机观测等工作，这与传统测绘手段有明显区别。

布网工作。这主要与工程类型有关，若为线路或者带状工程测绘工作，其多采用边连式或者点连式组成连续发展的三角锁同步图形；若为施工控制网或者变形监测网，则多采用网连式或者边连式布设。

3.三维城市测量技术的未来发展前景

3.1.智能化、自动化

目前，三维激光扫描测量技术、卫星定位测量技术以及全站仪测量技术已经成为工程测绘领域的主要手段，并且在实践中表现出了各自的优越性，在作业方式、操作流程等方面已经形成了相对完备的体系。以当前的发展趋势来看，包括三维激光扫描测量技术、卫星定位测量技术以及全站仪测量技术在内的三维城市测量技术，未来将向自动化、智能化、高精度、高效率方向发展。以全站仪测量技术为例，其经历了组合式全站仪、经典型全站仪、可扩展全站仪以及电脑型全站仪4个阶段，自动化与智能化程度越来越高，虽然三维激光扫描技术与卫星定位测量技术发展迅速，但是其以价格低、选点灵活、体积小以及实用性强等优势仍被广泛应用。同时随着计算机软件的应用，全站仪的工作效率以及测量精度也大幅提升，能够适用于更多领域。

3.2.一体化

以三维激光扫描测量技术、卫星定位测量技术以及全站仪测量技术为代表的三维城市测量技术未来将向一体化趋势发展，在工程测绘领域，三维激光扫描测量技术、卫星定位测量技术以及全站仪测量技术具备一定的优势，同时也存在某些缺陷，因此，在很多情况下需要多种测绘手段配合使用。随着工程建设领域的不断发展，对于工程测绘的要求必要越来越高，因此，一体化将成为三维城市测量技术的重要发展趋势。

4.结束语

综上所述，以三维激光扫描测量技术、卫星定位测量技术为代表的三维城市测量技术是当前工程测绘领域的重要手段，在地形图绘制、土方与体积测量、变形监测、控制测量、三维坐标测量等方面具有明显优势。结合当前三维城市测量技术的应用与发展情况，其未来必然向智能化、自动化以及一体化发展，其应用范围也将进一步扩大。

参考文献

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