曹介明1 胡策2
1 南县自然资源局测绘队 湖南益阳413200 ；2 常德市方平勘测设计有限公司 湖南常德 415099
[摘要]：随着科技水平的不断发展，我国各个领域都取得了很大的突破。近些年，我国建筑领域的发展势头很猛，工程测量技术也不断的在革新发展。三维测绘技术作为工程测量中重要的技术之一，对于工程测量的发展起着十分重要的作用。该技术能够确保工程测量技术的精确性。但是在实际应用过程中还存在着一些问题。本文主要阐述了三维测绘技术的内容及应用现状，并对三维测绘技术的发展前景进行了展望，旨在能够进一步的推动我国三维测绘技术的发展，继而促进我国建筑领域向前推进。
[关键词]：工程 测量 三维 测绘 现状 发展
一 引言
随着社会的不断发展，国民生活经济水平越来越高。房屋成为了人们茶余饭后的热门话题。这一话题在一定程度上说明了我国建设工程的重要性。随着基建工程的不断增多，质量安全问题也是国家一直强调的重中之重的问题，这就需要我们在基建施工过程中运用高效的技术以及精准的设备确保施工的顺利高效开展。工程测量技术作为施工建筑最关键的标准，在这个科技发达的时代不仅仅在工程建造方面起着引领时代的作用，同时在资源勘探等其他领域发挥着巨大的作用。本文主要分析了三维测量和工程测量技术的概念，重点阐述了三维测绘技术的应用现状，并对三维测绘技术的发展前景进行了展望，旨在能够进一步的推动我国三维测绘技术的发展，继而促进我国建筑领域向前推进。
二 工程测量技术与三维测绘技术概述
2.1工程测量技术
工程测量具体是指在对工程进行建设规划、施工以及管理等环节中所开展的测量工作。在对工程进行设计以及规划的环节中，需要保证所提供地形资料的完整性以及可靠性。在工程施工阶段，需要按照相关的精度标准开展放样的工作。在对工程进行管理的过程中，需要对建筑物的变形程度进行观测，对于建筑物的稳定性做出准确的判断。在确保工程质量及其安全稳定的基础上，也能够对设计方案以及施工方案的合理性展开测试以及验证。工程测量类的工作内容相对比较宽泛，主要涵盖着测量城市、铁路、输电线路等测试环节。
2.2三维测绘技术
三维测绘技术指的是借助对目标空间进行三维测量，来对三维目标的空间中位置、形态以及姿态等进行确定，同时对目标进行三维重建，借助计算机技术将其展示出来，这是一项新型技术。就目前的状况来看，我国的三维测绘技术都是基于相关的理论而建立起来的三维测绘系统，在运用此技术时，需要借助二维技术来确定平面位置，再借助对高度的确定来实现三维测绘的目的。
三 工程测量和三维测绘技术发展现状分析及应用
3.1 三维测绘技术研究现状
从当前的应用情况来看，三维测绘技术是现代工程中应用比较迫切的一种技术，之所以没有打开市场的大门，是因为人们对于这项技术并不是十分的熟悉，甚至可以说存在严重的不平衡情况，在三维测绘技术中，会使用到一些测量仪器，当前最主要的测量仪器无非就是卫星定位系统、三维激光扫描仪、全站仪等，在实际应用的过程中，最常使用的还是摄影测量仪、全站仪以及卫星定位系统，但是因为人们对这三种测量仪器的认识存在一定的局限性，所以在应用方面，其价值还没有得到最大化的发展。
（1）全站仪
全站仪的基本功能，是获得被测物体的距离，角度，经计算后得到三维坐标。和二维测量仪器相比，一方面全站仪能自动显示各项信息，例如水平度，倾斜度，高度，坐标等。另一方面在数据储存上有优势，能对部分程序内容进行优化。结合测量作业的实际情况，可以对系统软件进行升级，保证测量信息的完整性和实效性，以灵活应对外界环境的变化。
（2）卫星定位
以GPS 系统为例，卫星定位能直接得到被测点位的三维坐标。相比于全站仪，卫星定位的优势是①测量操作更加方便，不会受到通视条件的影响。②测量数据的获取效率高，可以减少人员配置。③数据信息的精度高，其中GPＲ － ＲTK 技术的精度能达到厘米级，双频GPS 点差分技术的精度达到亚毫米级。此外，部分测量人员将卫星定位结果转换到大地坐标系上，测量时受到大地水准面的影响，和2 +1维测量结果相比误差较大，这是一种错误的做法。
（3）摄影仪
在300m 以内的距离中，摄影仪可以获得物体的立体影像，该测绘技术的基础，一是数字化成像技术，二是自动化控制技术。在测量作业中，摄影仪既能满足测量需求，又不会受到外界环境的影响，可以提高测量结果的精准度，提高测量作业效率。就目前而言，该技术主要用在军事，经济，科学领域，例如监测弹体的运行状态，观测建筑的形态变化，典型特点是人体不用接触这些物体，因此安全性更高。
（4）三维激光扫描仪
三维激光扫描仪是利用激光进行扫描，是结构光技术，计算机视觉技术，相位测量技术相结合的产物，从而获得物体的三维坐标。该技术的应用，具有精度高，效率高的优势，除了建筑测量，结构测量以外，在工业制造中也有应用。近年来，三维激光扫描仪从固定式向移动式转变，典型代表是车载仪和机载仪。
3.2工程测量技术的发展现状
目前，主要在我国的大型工程项目建设过程中使用工程测量技术，例如:在大型水利水电工程中需要应用测绘技术。传统测绘技术应用过程中需要进行测量和绘制，首先进行测量，然后根据测量数据来绘制图表。近年来，我国的科学技术高速发展，工程测量技术也在不断发展进步和革新，逐渐产生了动静结合的测量技术，使工程项目施工步骤以及设计方向逐渐发生变化，这种工程测绘技术主要在我国的国土资源规划设计领域得到广泛应用。在科学技术生产力的推动下，我国的工程测绘技术不断发展进步，并且衍生而出许多新型测量手段，其中比较具有代表性的有空间地理测绘方式、遥感卫星测绘方式与国际标记测绘方式，通过研发这些新型测绘技术，能够为我国的建筑行业发展提供广阔的方向，使我国的工程项目建设施工质量显著提升。
3.3 工程测量技术的应用分析
目前，在工程测量技术中主要以摄影技术的应用为主，其应用的范围不断扩展，对于摄影技术的应用提出了更高的要求，而且必须确保摄影机以及测量仪具有较高的精度。随着计算机技术与GPS 技术的快速发展革新，通过利用三维摄影技术，不需要接触物体，就能够准确测量物体的三维信息，提高了测量的效率和精度。这样能够减少外部作业工作量所以一般在测量建筑物形态、城市规划地形以及工程地籍测绘中得到普遍应用。
（1）摄影技术的应用
目前，主要在我国的大型工程勘测、测绘地籍图及城市规划中应用摄影技术，利用航空摄影的精准数据来进行比例尺制图。
除此之外，还能够制作影像、线性及数字地图，地图的比例尺数值最大可以达到1∶500。在制作地图的过程中，主要应用模拟测图仪及高精度解析成图的方式，在特定的情况下也能够应用坐标立体测图仪，这种成图方式的效率非常快。随着GPS 技术的普遍推广和应用，使航测的效率和精度不断提高，而且能够达到自动化及数字化测量的要求。
（2）在工程测量企业中的应用
在我国的一些工程测量企业中，需要应用数字测量技术，来准确测量各项工程的规模以及地理信息，对于这些信息数据需要进行分类归纳和整理，并且制作成完整的数据格式，发挥这些数据格式的作用，得到规范的地形图纸，使地形图纸和系统数据之间保持交互式连接的关系。
3.4 三维测量技术的应用分析
（1）三维测绘技术在地籍测量中的相关应用
随着社会经济的不断发展，城市化进程的不断加快，现如今，我国各个城镇的城市化建设不断推进，随着城镇建设的不断扩大，逐渐向着规模化发展。对于当地地籍图的需求也逐渐增加，因此，进行全国范围内的地籍测量是当前社会发展、城市建设的实际需要。
通过全国范围内的地籍测量能够帮助地区管理者更加直观、形象的观察分析到城镇建设的经济价值以及定位方向，以便更好的进行土地管理。对于当前的地籍测量来说，传统的测绘技术已经无法满足当前不断扩大的城镇建设。而三维测绘技术弥补了这一缺点。由于地籍测量需要涉及到比较广泛的面积，在地籍测量中应用三维测绘技术，能够有效提高地籍测量的测量质量以及测量速度。
（2）三维测量技术在城市规划方面的应用
随着城市化进程加快，城市规划发展中，离不开工程测量作业。以老城拆迁，新城改造为例，必须提供精确可靠的数据，才能为土地使用，建筑布局提供支持。三维测绘技术的应用，可以明确已有建筑物的特征，分析道路，绿化的布局，合理划分工业区，商业区，住宅区，既满足城市规划要求，又能提高测绘效率，降低前期规划成本。以3DStampGIS软件为例，是三维城市规划审批辅助决策系统的基础，利用空间信息数据，将ＲS技术，VＲ技术，数据库，GIS技术相结合，提供了三维可视化的综合管理平台。该平台不仅能对规划方案进行审批，管理，调整，还具备统计查询，方案比选，红线分析，日照分析等功能，有利于加强城市规划建设管理工作。
（3）三维测量技术在施工管理方面的应用
从技术管理来看，三维测绘技术相比于二维测绘技术，其适用范围更广，具有精度高，效率高的优势。工程建设施工的专业性强，是多个专业组合而成，不论是顺序施工，还是平行施工，利用三维测绘技术，可以明确不同构件的空间形态，避免专业碰撞引起返工。从现场管理来看，质量，安全，进度是三个重要的控制要素，随着建筑规模扩大，现场管理工作的难度增加。利用三维测绘技术，配合信息管理系统，可以实现施工管理的全程化，全面性，及时发现问题，解决问题，保证现场施工顺利进行。
（4）三维测绘技术在地质工程中的相关应用
在开展地质方面的工程建设中，通常会遇到一些无法预测的情况，碰到一些较为复杂地址情况，在此情况下，这就需要通过三维测绘技术与工程项目相结合，对施工现场的实际情况进行测绘，对不同特征的地址情况进行针对性的测量，然后转化测量数据，保证测量数据的准确性，进而保证工程建设项目的安全性和可行性。比如，对于精准度、定位要求较高的工程测量，通过三维测绘技术中的摄影测量能够有效提高其精准度以及定位要求。除此之外，在施工过程中还可以三维测绘技术中的三维设计计量，与断面法计量相比，其准确率效率更高。通过互联网信息技术进行安全、有效的地质测量，不仅能够有效减少地质工作者的户外测量时间，更是保证了地质工程地质测量工作的完整性以及准确性，进而减少地质工程中对地质形态的破坏，保证了地质工程的正常进行。
四 三维测量技术的发展趋势
4.1 构建三维地理信息系统
三维地理信息系统是一种具有软硬系统支持、可以实时对地球表层空间地理数据加以采集、运算分析与传输的空间信息系统，简称三维GIS 系统，主要用于开展地形测量、工程变形量观测、测量各点位三维空间坐标等作业。同时，三维GIS 系统不仅具有二维GIS 系统的各项使用功能，如数据自动采集、运算分析等，还具有空间信息直观化程度高、空间信息可视化、多维空间信息分析性能优异、测量效率高等诸多优势。从发展角度来看，三维地理信息系统的构建是信息化与数字化时代背景下，三维测绘技术体系主要发展趋势，可以将测量方式由静态测量发展至动态测量，对三维测绘技术的集成化发展起到积极影响，还能够有效集成数据库操作、地图视觉效果以及地理分析功能。
4.2完善三维测量的理论研究
从2+1 维系统进入到三维系统，虽然坐标维数没有增加，但复杂性却大大增加。2+1 维空间实际上是一个鸟瞰空间，只描述了从上往下看地球表面的情况。而真正的三维空间不仅从上往下看，还要从下往上看，从里往外看，从外往里看，从左往右看，从右往左看，从前往后看，从后往前看，也就是要全方位地表达目标。要研究这种系统下对空间目标的测量、存储、管理、查询、传输和表达方法。
4.3完善三维测绘技术体系
虽然三维测绘技术自问世以来便在工程测量领域得到广泛应用，但是作为一种全新的技术体系，在实际应用过程中，面临着技术标准规范模糊、缺乏理论基础等诸多问题，无法为各项具体工程测量作业的开展提供明确参照，工作人员也难以准确判断测量过程规范性、测量结果准确性，无法充分发挥三维测绘技术的应用效能。为此，相关部门机构应结合三维测绘技术的实际应用情况，积极借鉴国外成熟的技术体系与应用标准，并根据我国实际国情、各类工程测量需求，不断完善和补充三维测绘技术的规范标准，如明确各项技术的流程步骤、适用条件、操作要点、测量数据准确度评估依据等。同时，加强对各项三维测绘技术的研发力度，及早克服各项技术难点，进一步推动配套软硬件系统的国产化发展。
五 总结语
本文主要阐述了工程测量与三维测绘技术的概念、研究现状、应用方向以及发展前景。总的来说，三维测绘技术在工程测量中已成为重要的技术手段，因此相关企业要想进一步提升自身在市场竞争中的地位，还需要加强技术水平的研究，而掌握三维测绘技术的发展方向是非常必要的，这可以帮助相关企业加强相关理论的研究，为其日后发展做出指导，推动行业的进步与发展。
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作者简介：1.曹介明，1969年11月生，南县自然资源局测绘队，湖南省益阳市南县；2. 胡策，1982年11月生，常德市方平勘测设计有限公司，湖南省常德市。