工程测量中GIS技术和数字化测绘技术的应用探讨

期刊: 建筑砌块与砌块建筑 DOI: PDF下载

时顺

安徽省水利水电勘测设计研究总院有限公司勘测分院,安徽 合肥 230000

摘要

在技术的持续发展下,我国正式进入科技时代,各行各业面临新的挑战与机遇,尤其是推动了工程建设的智能化与数字化发展。在工程建设中应用GIS技术与数字化测绘技术可提升数据勘测质量及效率,可在最大程度缩短工程周期。项目建设过程中测量技术作为核心环节,是保证工程顺利开展的基础,可为后续施工提供良好的促进作用。基于此,本文研究了工程测量中GIS技术和数字化测绘技术的应用方式,结合实际案例分析数字化测绘的部署要点及流程,为同类工程提供参考借鉴。


关键词

GIS技术;数字化测绘;测绘工程

正文

工程项目建设阶段依赖于测量工程的数据信息,测绘工程质量决定着工程方案设计是否合理与后续施工是否有序。如果缺乏测绘数据信息,将导致设计工作及施工无法开展。由于传统人力测绘效率较低,且测绘质量影响因素较多,数据人工建模难度较大。对此,为推动测量技术的持续发展,需结合工程实际将新技术与新理念融入其中,结合数字化测绘与GIS技术对数据进行建模处理,一方面提升测绘工作效率,另一方面保证测量工作的顺利开展。

1 GIS技术与数字化测绘技术

1.1 GIS技术

所谓GIS技术就是地理信息系统,GIS是测绘工程中应用十分广泛的技术。随着技术的持续发展,该技术融入了数字化技术、地理信息技术,进一步提升了测量工作的质量,同时丰富GIS技术功能,实现了测量作业的可视化与空间化发展,可对地理信息进行及时采集与管理。GIS技术适用于数形转化,数据修改与编译等领域。在无人机的支持下,GIS技术可向系统内部输入数据,并对数据进行处理,包括存储与编译等,将处理后的数据输出出来。近些年,测绘工程中GIS技术的优势愈加凸显。其一,该技术可直接处理数据和信息。其二,该技术可和其他技术集成使用,具有良好的拓展性。比方说,GIS技术与地理信息技术和模拟技术结合,可让测量的数据转化为直观的图像,让测绘工程可以和数据信息相结合,促进了测绘工程的现代化发展。

1.2 数字测绘技术

工程测量过程中,工程图和地形图属于最为基本的测量任务,为了最大限度提升测量精度,可结合测绘任务的具体要求,借助先进的测绘技术让测量工程有序且高效的完成。相比传统测绘技术,数字化测绘技术可利用计算机将数据解析,让测绘工作更加便捷与高效,可为工程提供精准的设计参数与施工参数。总体而言,数字化测绘技术的应用是建筑领域现代化发展的必然趋势,技术优势体现在数字的自动化采集、自动化处理。数字化测绘技术中融入了大量的现代技术,可对工程图和地形图进行自动操控,借助RTK技术,可确保测绘工作顺利开展。数字化测绘技术中融入了编辑功能,并且系统本身带有数据处理功能,可为数字化测绘提供技术保障。数字化测绘技术作为新型的测绘技术,市面上流动的测绘技术大多渗透着数字化测绘技术的影子。从工程应用角度分析,数字化测绘技术的优势体现在三点。一是该技术具有自动化处理的特征,可对数据进行自动模拟,并且对信息按照特定算法进行筛选与归类。数字化测绘技术是基于计算机技术的,可实现自动绘图与制度,精度比人力操作要高。二是数字化测绘技术具有图形编辑功能,可确保数据与图像完整的前提下对其中参数进行更改。三是具有动态化处理的功能,该技术可和RTK技术相结合,在测绘数据的动态化处理下,进一步增强了测绘工程的质量,推动了建筑工程的现代化发展。

2 工程测量中GIS技术的应用

GIS技术通常与数字化系统联合使用,对收集到的数据进行分析与处理,以工程数据为参考,实现对工程测量的目的。

2.1 GIS技术的应用的必要性

GIS技术适用于多个领域,具有极为广阔的应用前景。该技术在工程测量中应用的主要优势是可对施工地环境变化进行动态跟踪,降低工程测量实际数据与理论数据的误差,同时降低工程测量的难度。GIS技术和地理信息系统的联合应用可以得到更加精准的施工数据,让施工方案更加合理。

2.2 工程测量工作中GIS技术的具体应用

GIS技术在测绘工程的应用可对施工现场进行动态监控,所以该技术在测量环节的应用需从监控与模拟功能入手。当施工现场遭遇突发情况时,可利用GIS技术的模拟功能快速选取最为科学的解决办法,可在该技术的辅助下找寻最合理的行动方案。与此同时GIS技术的应用可建立信息数据库,为测绘工程的高效运作提供保障。GI技术与各类技术的融合可获得精准的数据信息,可从GIS信号发起到结束后收集地理范围内的各类空间信息,可为施工相关工作者提供精准参考,有效改变了传统测量方案。测绘工程中,利用GIS技术可对相关数据进行筛选和核查,可对河流、地貌、建筑、道路等的位置与分布进行确定,在GIS技术确定后,可利用数据库筛选功能,设置对应筛选选项,可对数据进行分类存储。经过分类的数据可进入深处理环节,当发现不符合要求的结果时,可自动将信息列示出来,确保筛选后的数据符合测绘标准。

工程测量过程中,GIS技术可获取精准的地理坐标信息,此类数据可在存储前对数据进行处理与分析。比如,依托投影变换的方式对数据进行统一处理。制图过程中,测量人员需进行大区域的绘制工作,如此才能保证设定要素符合规定要求。在传统测绘工作中,定性分析优势较为明显,但随着技术的持续发展,工程测绘技术取得创新式发展,工程测量过程中需借助先进的测绘技术完成测量工作。GIS技术可在测量工作中发挥数据规划能力,为后续数据数据与预测提供保障。在工程规划方面,利用GIS技术的辅助统计和分析功能,可让测量对象的线面空间更加精准。GIS技术实践工作中设计了大量的操作环节,工作者需做好节点的细节处理,GIS技术的应用流程见图1。

图片2.png 

1 GIS数据库集成功能示意图

GIS技术还可应用在制图系统中。在计算机绘图阶段,不仅需要对各类数据进行分析与处理,还需在实际工作中对环境条件进行统计,并考察自然因素。GIS技术应用过程中,制图系统有关的统计信息可以和GIS技术串联,让制图工作更加便捷。数字制度阶段,GIS技术与3D技术结合,提升制图质量。

3 数字测绘技术在测绘工程的应用

确定测绘技术后,测绘人员以测绘技术的实现要求为基础,进行技术规划与应用涉及,确保数字化测绘技术发挥原有功能。其一,测绘工作中,考虑到工程测量编码难度较大的问题,可在平板电脑与全站仪等设备的辅助下完成测绘,确保成图质量。其二,在户外数据收集过程中,可借助全站仪等设备确保数据采集的有效性。在此环境下,测绘人员需对测量数据进行编码处理,绘制测量草图,利用有关设备对采集到的信息进行综合存储与处理。相对内业数据,盈借助数据读取设备,将数据和户外草图比对,对比对结果进行处理。当差异较大时,应借助正确的比例尺再次绘图。其三,数字化测绘技术中,RS技术属于应用频次较高的技术,该技术在数据传输方面具有极为明显的优势。在此功能的辅助下,RS技术具有一部分传感器的功能。遥感技术应用阶段,既可以对测量对象进行全天候监测, 还可在数据采集与存储等阶段还原信息特征。RS技术和光谱技术结合使用,对测绘工程进行动态评估。其四,工程测量阶段,利为了消除比例尺精度不足的影响,利用GPS技术完成对应测量工作。测量中,应明确物理坐标,为测量精度的控制提供保障。

4 数字化测量技术在测绘工程的应用案例

4.1 工程概况

本工程为某地古建筑修缮施工,由于建筑体量较大且结构复杂,需对工程现场进行详细勘测,对施工现场数据进行采集与细致分析。传统测绘主要以人工测绘为主,采集的建筑集合信息的完整性与全面性不足。对此,利用数字化测绘技术对建筑数据进行高效且完成的采集。

4.2 数字化空地结合测绘数据采集技术

利用近年新兴的三维激光扫描技术对古建筑数据进行残疾,获取建筑三维空间数据信息。采集流程见图2.

图片3.png 

2 数据采集流程图

数据采集中,存在如下几个难点。首先,本工程设计的古建筑群体量较大,且西北方位置有高度较高的灯塔,三维激光扫描难度较大,无法精准捕捉建筑全貌。其二,建筑构件与精细程度存在差别,采用单一的三维扫描技术无法对所有构件进行直观造像,为具体施工埋下安全隐患。其三,建筑连接部位存在遮挡问题,扫描过程中存在死角。为解决上述问题,本工程在扫描设备选择中考虑精度和规模要求,利用脉冲式地面三维扫描设备对视野开阔的建筑群进行扫描。由于建筑群造型形态存在差别,地面扫描设备精度欠佳,因此采用手持扫描设备辅助地面扫描,获取建筑群整体形貌参数,具体参数见表1

1 扫描技术参数

项目

数值范围

扫描距离

0~500m

扫描精度

2mm

激光发射频率

300000/

扫描视场范围

1000×3600(垂直×水平)

尺寸与质量

308mmx108mm/9.8kg

温度

0℃~40℃(使用)-10℃~50℃(存放)

输入与输出功率

11-32 V DC/60W

 

测量过程中,所有节点云数据坐标不同,可利用想用靶作为标志,在相邻侧设置测站。不同测站点位之间的名称相同靶点坐在坐标系下的坐标计算标间的相互转换参数,确保相邻测站重叠区域最少有三个标靶点确保测站云数据有效拼接。结合全站仪测定的连接点空间坐标,将点云数据归算在同类坐标系中,确保数据的完整性,同时减少测站点的个数及多测站点累计误差。

扫描过程中,扫描作业应做好前期准备工作,依照建筑整体布局科学规划扫描线路。站点布置过程中需最大限度减少数量。在实际扫描作业时,扫描目标机构复杂性明显,通视难度较大,需在拐角位置增加扫描站。与此同时,扫描线路需设计为闭环,保持视野处于开阔状态,减少多测站点配准的累积误差,同时提高点云配准精度。

古建筑群二维影响主要利用照相机采集数据,将数据以数码形式记录下来,将其存储在计算机中,负责检索与交流。纹理影响数据采集过程中需凸显主体突出与背景干净的特点,被拍摄建筑需满足画面质量要求。依照工程提议,现场摄影采用Canon 5D相机拍摄,拍摄前对拍摄点位进行合理划分,相机最大分辨率为5760-3840

4.3 空地数据结合

利用三维激光扫描技术可得到精度较高的点云数据,在低空近景测量的辅助下可获得三维坐标,将两种技术融合,可获得完整的三维模型,解决了三维激光扫描存在死角的问题,同时也解决了单一摄像测绘精度较低的问题。在空地数据融合的基础上还原古建筑真实的空间场景,为建筑修复提供保障。三维场景构建中应依照建筑与周围景观的辅助程度对其进行分类建模,包括精细部分、较精细部分、粗略部分。空地数据融合过程中需依照建筑精度需求进行分类建模,比如建筑纹理为较精细部分,内外结构与纹理为精细部分。

4.4 精度控制及分析

考虑到测绘存在误差的问题,需最大限度控制误差。在测量与处理过程中判断测绘数据误差形成因素,相对独立测量的节点尺寸误差数值可分配到各段结构中。假定误差过大应重新测量。手段测量的节点和仪器测量的阶段的误差可均匀分布,差异过大的节点需重新测绘。与此同时,建筑测绘建模阶段也存在误差,因此测绘时需遵循一定原则,比如后换构件服从原始构件,测绘时尽可能寻找原始构件作为典型构件。

结束语:

综上,GIS技术和数字化测绘技术在测绘工程的应用十分广泛,GIS技术和数字化测绘技术的出现,改善了传统测绘技术的不足,同时也创新了工程测量方式,让测量数据更加准确且有效,避免了传统测量工作中的测量难点,有效推动了工程测量水平的提高,促进了建筑行业的现代化与智能化发展。

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