工程测量中GIS技术和数字化测绘技术的应用

文／时华彬 江西省地质局地理信息工程大队 江西南昌 330001

江西空间地信工程集团有限公司 江西南昌 330001

引言：

随着现代化技术以及信息化手段的飞速发展，社会已经全面进入到了科技时代当中，这也为各大行业的发展起到了良好的促进作用，特别是在工程项目的开展过程当中，如果能够科学合理的运用各类高科技成果，就能够稳步提升工程效率以及工程质量，在最大程度上缩短整体工程的施工期限，而在具体的工程项目施工建设阶段中，工程测量属于其中的基础工作环节，不仅能够为整体施工过程提供必要的数据信息，对于后续工作的开展也起到了良好的促进作用。因此，文章首先对工程测量数据的重要性加以明确；其次，对GIS 技术在工程测量工作当中的应用展开深入分析；在此基础上，提出数字化测绘技术在工程测量中的应用措施[1]。

1、GIS 技术和数字化测绘技术的应用价值

1．1 保证数据完整

从我国以往的工程测量工作来看，虽然我国建筑工程取得了十足的发展，但是在相关的数据上，往往受到测量工作的限制而无法获得更好的数据，最终使建筑工程的整体数据受到一定影响，无法为其他行业提供更加有价值的参考数据。因此加强对数字化测绘技术的使用，首先是能够大大提高收集数据信息的效率性，方便在进行建筑工程建设时，能够随时进行测量。其次在工作价值上，能够有效弥补传统测绘技术上的不足，从而增强工程数据的使用价值。最后从整体效果来看，加强对数字化测绘技术上的使用，能够为多方面建筑工作提供有效且最有价值的数据信息，对推动我国建筑工程行业的发展有着极大的促进作用[2]。

1．2 确保测量结果精准

在实际的测量工作过程中，利用数字化测绘技术，能够将建筑工程的网络技术以及图像处理技术进行有效结合，通过这两种处理技术的结合能够大大提高工程测量的准确度，帮助测量人员收集更加有效的数据信息。另外，在传统的建筑工程测绘活动中，各类测量结果很容易受到人为因素的影响，若相关人员在测量时存在测量工具操作不当、手动测量读数不准、测量角度有所偏差等问题，都会导致测量精度的降低。相比之下，数字化测绘技术以预设的操作程序和可观的数据信息作为实践支持，在采集建筑工程相关数据时可表现出很强的抗干扰能力，从而在根本上保证测量结果的精度。在此基础上，相关数据上传至计算机系统后，便可实现平面、立体、整体、细节等多种形式图像与模型的呈现。这种技术功能也在很大程度上避免了人工绘制工程图纸可能出现的偏误问题，进一步确保测量结果的精准性。

1．3 自动化程度较高

施工人员要想获得最后的数字化成图，就必须对RTK 测量图的根点、全站仪测量碎部点以及RTK 测量碎部点进行控制，通过以上数字化测图作业流程可以得出，加强对数字化测绘技术上的使用，能够提高工程测量的自动化程度，始终保持着高度的自动化水平。

加强对测量工作的总结与评价施工团队在进行工程测量的工作过程中，不光是要提高对测量工作的准确性，还需要对测量工作实行工作总结。而加强对数字化测绘技术上的使用，能够为测量人员提供准确的施工数据，快速帮助施工人员对工作进行总结，同时测量人员根据数字化测绘技术所提供的数据信息进行快速分析，找到测量工作所遇到的问题以及阻碍，并实行有效的解决措施，最终有效提高测量工作的工作效率，确保建筑工程施工能够顺利开展[3]。

2、工程测量的特点

2．1 较强的政策性

根据我国相关的工程政策来看，需要施工单位建立起相关的测量检测机构，同时在国家建筑政策的指导下，对建筑工程的市场起到一定的影响作用。其次在调整结构上，需要测量单位的测量资质能够得到政府部门的认可，同时在政府相关政策的引导下进行有效调整，最后在测量工作的质量上，根据测量市场上的规模进而受到政府质量控制政策的决定。因此从上述内容来看，我国建筑行业的工程测量工作具有较强的政策性，开放的程度受到政府部门一定的限制。

2．2 较强的地域性

虽然现如今测量工作的具体流程大致相同，但是在不同地区由于受到气候地形因素等影响，导致相关的测量工作内容也就有很大的差异性。根据不同地区的差异性，具体的解决方法如下：首先在管理上，测量单位需要根据各个地区的地形气候实际进行出发，深入进行调查，保证整个测量工作能够深入实际，有效提高安全性，同时制定出科学合理的测量管理计划。其次在考试资格的制度上，相关的管理部门需要建立起规范的资格考试制度，以保证测量工作流程的规范性。最后在对大型设备的使用上进行格外的重视，确保测量效果能够显著提升，加强测量效果的准确性。

2．3 技术门槛较低

当前我国建筑行业的测量技术，整体呈较低的趋势，一方面是由于长期受到政府的限制，使得测量技术不能够有效地提升发展，同时在市场环境中没有得到大规模的广泛使用，最终使得我国测量行业中的技术门槛较低。另一方面在测量技术的路程上，没有建立起一套先进的技术体系，另外在测量考核的管理制度上以及测量工作的经验上，与国外进行技术相比仍然有着较大的差异性。从上述的原因来看，由于受到各种因素的阻碍，使得我国测量行业中的测量技术长期得不到发展，相关的培训较少，最终造成了现在这种现象。

2．4 较强的单一性

单一性指的是测量行业中的经济体制，存在一定程度上的单一性。造成这种情况是由于政府本身的属性特点，使得测量工作行业一般在国有企业或者政府单位中，而根据国有企业单一的经济特点来看，使得测量行业的经济体制同样存在着较强的单一性[4]。

3、案例分析

3．1 工程概况

某市于2017年在当地建设一大型商业办公楼，工程性质为超高层建筑，层数为32 层，其中地上30 层，地下2 层，总建筑面积约为38337．40m2，总高度为96．058m。工程整体为预制装配钢筋混凝土剪力墙结构，工程测量作业主要有两方面：一是施工前对规划用地及周边1．5km 范围以内的地形进行测绘出图；二是根据设计图纸以及甲方标定交桩的基准点位，对该建筑工程进行放线定位，并建立起施工控制网。

3．2 地形图测绘

3．2．1 精度设计

根据该工程性质与测区特点，将首级控制网设置为城市工程二级GPS 网，测区内平均边长定义为不大于1．5km，其中最弱测量边的对中误差精度为不大于1/10000。地形图比例误差系数要求不高于20×10。选择的设备为一款用于工程静态观测的Leica 1200 型单频GPS 接收机，这种GPS 接收机标称误差a 不大于2．5mm，满足该工程地形图测绘需求。

3．2．2 测量基准与网形设计

在整个测区内共计规划12 处基准控制点，其中4 处为高程控制点，2 处为联测得到的已知控制点，各个控制点之间采用导线测量法的网形进行侧边连接，构成互相之间可以有效联系的环形平差图像。为了最大程度避免GPS 测量结果受到电离层、负荷潮影响，实际施测前，根据卫星可见预报图进行最佳外业测量时间规划。基本依据是测定卫星的PDOP 空间位置因子值，当可用于测定卫星数目超过6 颗，空间位置因子值PDOP 值不大于6，且处于负荷低谷期时，开始外业测量作业。采用3 个同型号GPS 接收器，依照测量环形导线，分别到达10个未知基准控制点的设置测站进行观测，观测时长不小于60min。

3．2．3 坐标测量

在利用GPS 接收机进行外业测量时，由于卫星的观测坐标是既定已知的，而GPS 接收机的所处位置得到的观测数据，也可作为单独的已知控制点。那么单一测点的位置坐标，可以采用后方交会法利用如下公式进行计算：K= 2（2-1）-（2-1）+ 12-21（2-1）2+（2-1）2 式中:（X1,Y1）与（X2,Y2）分别代表了与 wGs-84 测点关联的后方控制点与测站控制点的位置坐标。

3．2．4 GIS 测量注意事项

首先，在控制点选取时，应当考虑到周边环境因素，在GIS 接收机测点400m 以内的空间距离中不能出现任何高功率发射源，例如广播天线、高压输电塔、通信基站等。其次，测点周边不应存在高度角大于15°以上的障碍物，尽可能地保障测点视野开阔。最后，GPS 测点的固定标记应当是永久有效的，地形图成图后，需将GPS测站环视图与控制点网状图一同整理作为地形图的选点测量资料。

3．3 利用全站仪进行施工控制网测绘

3．3．1 平面控制网布设

根据设计单位的交桩图纸，以2 个已知测点为控制基准，建立矩形平面控制网的轴线，应当注意在选取平面控制点位时，也要设置为固定可靠的定位标记。在水准点与对应标高找齐后，引测至建筑物外围墙上以醒目的涂漆记号进行标注。各个控制点的上层对应位置预留出20mm×20mm 的孔洞，作为建筑物控制网传递轴线备用。平面控制网规划测点为22 个，其中8 处为非水准控制点，14 处为水准控制点[5]。

3．3．2 测角测距

利用全站仪分别对被测点进行测角测距，在全站仪上按下角度测量键使其切换至角度测量模式，将全站仪照准被测点后，将在测点方向的水平盘设置为0°0’0”。然后向另一处测点进行偏转，当照准第二处测点标识时，通过手簿记录水平盘的偏转读数，即为两个测点方向之间的夹角。全站仪测距也是按下测距键切换模式，输入测点的气温、气压条件，让全站仪自动计算生成大气改正值，目标照准至棱镜中央约2．5s 后，通过手簿记录测点的斜距、平距与高差。

3．3．3 高程测量

利用数字全站仪进行高程测量时，根据测点地理环境与仪器架设需求，在确保仪器架设点后视方向无遮挡障碍的前提下，满足所有测点均在水准点上施测的要求。所以，在该工程施工控制网建立时，利用全站仪进行高程测量主要分为如下两种情况：（1）全站仪架设在水准点上，高程的计算公式为H=h1+i+ h2-I。其中：h1 表示为观测站的标高；i 为全站仪架设高度；h2 为测点的高差；I 为测点棱镜高。（2）全站仪未架设在水准点上，此时高程计算公式为 H=h1- h2+h3+i-I。其中：h1 表示为全站仪后视水准点的高程；h2 表示为后视点高差；h3 表示为前视高差；i 表示为后棱镜高；I 表示为前棱镜高[6]。

3．4 原图数字化技术

测量工程测量中的大多地图资料虽然其都以图文结合的方式加以展现，但依旧有很多重要细节并不直观，传统依靠人力寻找的方法又会极为耗费时间，因此对于这些隐藏的有价值的信息，就可以通过数字化测绘技术，对原图进行处理，通过数字化技术来筛选出重要信息，并呈现其中各项图形信息，提取出有价值的信息，让其能够直接被应用。数字化测绘技术可以通过矢量扫描、手扶跟踪等方式对工程原图进行扫描，并通过对比扫描信息，来加强信息筛选的精准度，大幅度提升工作效率。但由于矢量扫描与原图对比时，精准度较低，因此也经常作为工程测量的相关补救措施，很少直接主动使用。为了弥补矢量扫描的误差，就需要结合修测与补测，展现原图地形，提升原图中的各项细节。数字化测绘技术还可以依靠其测量方式，应用于结构变形问题，如测量变形结构的角度、高度等，降低工程的不稳定性。传统中依靠人力难以测量的变形结构，都可以依靠数字测绘进行修补，将变形区域通过二维图像进行呈现，进而上传并分析，而工作人员也可以通过数字化测量系统提取到这些数据，并与工程原图进行对比，加强数据的精准性，并应用数字化测绘数据进行修复，弥补工程漏洞，大幅度提高建筑工程的稳定性与安全性。

4、强化GIS 技术和数字化测绘技术的应用措施

4．1 数据信息采集的应用

自进入21世纪以来，随着互联网技术的不断发展，使得我国在建筑工程的过程中，越来越注重对数据信息采集的应用。同时为了提高建筑工程的整体安全性和保证数据信息的准确性，需要对数字化测绘技术不断地应用，利用相关的数字化测绘技术，首先在信息采集工作的准备上，能够使相关的测量工作人员，加强对信息数据采集的效率性，同时利用相关的计算机技术以及结合现有的数据进行分析，最后为整体建筑物建立起一个完善的模型，为之后的施工工作提供了最有效的施工基础。其次在建筑墙体信息的采集上，测量人员需要进行仔细地分析研究，加强对建筑墙体的数据检查，为建筑物整体的安全性提供一份合理的保证。最后在吊板的数据采集上，测量工作人员需要加强对建筑物天花板的数据分析，注重对吊板信息的确认，同时促进建筑工程能够顺利开展。

4．2 加强原图数字化的应用

加强对原图数字化的应用，主要分为三个步骤。首先在实际的测量工作中，通过图片扫描等处理方法，将数字化测绘技术所提供的原图进行处理，同时将其中的地形图进行有效结合，通过对原图中的信息数据以及图像效果进行提取分析，最终将数字化地图一种清晰的效果展现出来。一方面可以提升数字化地图的准确可靠性，另一方面能够提高测量工作单位的工作效率，大大提升测量工作的效率性。其次在成本的控制上，利用数字化测绘技术上的能力，将测量工作中的图片处理技术以及信息数据进行有效结合，通过高科技技术手段，能够将其中不确定的图像进行修复，使其变得完整起来，最终通过对测绘效率的提升，能够有效减少相关的测量成本，提高经济效益。最后加强对图层划分方式上的使用，一方面能够增加测绘工作的效率，同时提升对信息数据的采集，通过对测量信息数据的储存，能够为以后的测量工作形成较好的铺垫。

4．3 加强对变形测量中的应用

变形中的测量应用，主要依据的是数字化测绘技术的不断应用，以及范围上的不断扩大化。尤其是变形测量中的数字成像技术，在实际的建筑变形测量中，有着极其巨大的发挥作用。另外由于传统的测量方法具有一定的局限性，使得无法对建筑测量有着更好的效果，这个时候就需要加强对GIS 数字化测绘技术方面的应用，不仅能够有效提高测量数据的精准度，同时在数据信息上，进行及时的更新，大大提高了测量工作人员的工作效率。因此从整体来看，加强对变形测量中的应用，不仅能够为数字成像技术进行顶力的支持，同时在互联网信息技术的应用上，进行及时的补强，在保证测量人员工作效率的同时，大大提高建筑工程整体的安全质量，促进整个建筑行业的发展。

结语：

综上所述，无论何种工程项目的施工建设，其都十分依赖工程测量工作所得出的数据信息，一旦缺乏这部分数据信息，就很难确保后续工作的正常开展。同时，在工程测量中所获取的数据信息，如果采用人工处理的方式不仅整体工作效率比较低，也会影响对数据信息的处理质量，这就使得数据人工建模成为了其中的难点所在。因此，为了更好的促进工程测量技术的开展，就应当在实际工作过程当中科学合理的引入数字化测绘技术以及GIS 技术，通过计算机设备来对数据信息进行处理建模，从而更好的提升工程测量工作的开展效率。