摄影测量与遥感技术在建筑工程测量中的应用

一、摄影测量与遥感技术在工程测量中的应用

1.1 地籍测量

地籍测量是土地管理的基础工作，旨在准确测定土地的权属界址、位置、面积等信息，为土地登记、发证、规划、统计等工作提供可靠依据。在传统的地籍测量中，主要依靠人工实地测量界址点坐标，这种方法不仅工作量大、效率低，而且在复杂地形条件下，测量精度难以保证。摄影测量与遥感技术的引入为地籍测量带来了革命性的变化。通过航空摄影或卫星遥感获取大范围的地表影像，利用专业的摄影测量软件对影像进行处理和分析，能够快速准确地提取地籍要素信息，如界址点、地物边界等。例如，利用高分辨率卫星影像，可以清晰地识别土地上的建筑物、道路、围墙等地物，通过影像解译和测量技术，确定界址点的位置和土地的边界，进而计算出土地的面积。与传统方法相比，摄影测量与遥感技术具有作业效率高、覆盖范围广、不受地形限制等优势。它可以在短时间内完成大面积的地籍测量任务，大大缩短了测量周期，减少了人力物力的投入。

1.2 地图修测

地图是工程建设、城市规划、资源管理等领域的重要基础资料，但随着城市建设的快速发展，地表地物不断发生变化，地图信息需要及时更新和修测，以保持其现势性和准确性。传统的地图修测方法通常需要大量的人力进行外业调查和测量，工作周期长、成本高，且难以保证修测的及时性。摄影测量与遥感技术为地图修测提供了便捷、高效的手段。利用高分辨率的遥感影像，能够清晰地识别地表地物的变化情况，如新建建筑物、道路拓宽、桥梁拆除等。通过影像对比和分析，可以快速确定需要修测的地图区域和内容。然后利用摄影测量技术对变化区域进行精确测量和更新，将新的地物信息准确地标注在地图上。例如，在城市新区建设中，通过定期获取航空遥感影像，对比上一期地图，可以及时发现新出现的建筑物和道路，利用摄影测量软件对其进行测量和定位，快速完成地图的修测工作。这种方法避免了传统地图修测方法中繁琐的外业调查和测量工作，大大提高了地图修测的效率和准确性，确保地图信息的现势性和可靠性。

1.3 优化设计

在建筑工程设计阶段，合理的设计方案不仅要满足建筑功能和使用要求，还要充分考虑与周边环境的协调性以及工程的经济性。摄影测量与遥感技术能够提供丰富的地形、地貌和地物信息，为设计方案的科学性和合理性提供有力保障。通过航空摄影或卫星遥感获取项目区域的三维地形数据，利用数字高程模型（DEM）和数字正射影像图（DOM）等成果，设计师可以直观地了解项目区域的地形起伏、地貌特征以及周边环境情况。例如，在一个山地建筑项目中，通过 DEM 可以清晰地看到地形的坡度、高程变化等信息，设计师可以根据这些信息合理规划建筑物的布局，选择合适的建筑场地，避免在地质条件不稳定或地形复杂的地段进行建设，从而降低工程风险和成本。

1.4 施工监测

在建筑工程施工过程中，施工监测是确保工程质量和安全的重要环节。由于建筑工程施工周期长、涉及环节多、影响因素复杂，施工过程中可能会出现各种质量问题或安全隐患，如建筑物变形、沉降、裂缝等，以及施工对周边环境的影响，如地表沉降、植被破坏等。因此，实时、动态地监测施工进度、质量以及周边环境的变化情况至关重要。摄影测量与遥感技术能够为施工监测提供全面、准确的数据支持。利用无人机搭载高分辨率相机或激光雷达等设备，定期对施工现场进行航拍或扫描，获取施工区域的影像和点云数据。通过对这些数据的处理和分析，可以实时掌握建筑物的施工高度、外形尺寸、结构变形等关键信息。例如，利用三维激光扫描技术可以获取建筑物表面的精确三维坐标，通过与不同施工阶段的扫描数据进行对比，可以及时发现建筑物的变形情况，如墙体的倾斜、楼板的沉降等，为施工人员采取相应的措施进行调整和加固提供依据。

1.5 竣工检测

建筑工程竣工后，需要进行全面的检测和验收，以确保工程质量符合设计要求和相关规范标准。传统的竣工检测方法通常采用人工测量和抽样检测的方式，这种方法不仅效率低，而且难以全面、准确地检测建筑物的所有部位和各项指标。摄影测量与遥感技术为竣工检测提供了一种高效、准确的检测手段。利用三维激光扫描技术对建筑物进行全方位扫描，获取建筑物的精确三维模型和点云数据。通过与设计模型进行对比分析，可以快速准确地检测建筑物的尺寸偏差、形状误差等质量问题。例如，在检测建筑物的墙体厚度、门窗尺寸等指标时，通过三维激光扫描获取的实际数据与设计数据进行对比，能够精确地发现尺寸偏差是否在允许范围内。

二、高精度无人机遥感技术在工程测量中的应用要点

2.1 系统合理配置

高精度无人机遥感系统的合理配置是确保测量数据质量和精度的关键。在选择无人机平台时，应根据测量任务的要求和项目区域的特点，综合考虑无人机的飞行性能、续航能力、载荷能力等因素。例如，对于大面积的工程测量项目，如城市地形测绘、大型基础设施建设项目的测量等，应选择续航时间长、飞行速度快的固定翼无人机。固定翼无人机具有飞行稳定性好、航程远、覆盖范围大等优点，能够在较短时间内完成大面积区域的测量任务。而对于复杂地形或小范围的精细测量项目，如建筑物立面测量、古建筑保护测量等，多旋翼无人机则更为合适。多旋翼无人机具有灵活性强、悬停稳定性好、能够垂直起降等特点，可以在狭窄空间和复杂地形条件下进行低空飞行测量，获取高分辨率的影像数据。

2.2 获取遥感影像

获取高质量的遥感影像是后续数据处理和分析的基础。在进行无人机遥感影像获取时，首先要根据测量区域的范围和精度要求，合理规划飞行航线和航高。飞行航线的规划应确保影像覆盖完整、重叠度适中，以满足摄影测量的要求。一般来说，航向重叠度应控制在 60%- 80% 之间，旁向重叠度应控制在 30%- 50% 之间。航高的选择则要综合考虑无人机的性能、传感器参数以及地面分辨率等因素，在保证安全的前提下获取高分辨率的遥感影像。例如，如果使用高分辨率相机进行测量，为了获取更高精度的影像数据，可以适当降低航高，但要注意避免无人机与地面障碍物发生碰撞。其次，要选择合适的飞行时间和气象条件，避免在恶劣天气或光照条件不佳的情况下进行飞行作业，以减少影像质量受到的影响。一般来说，应选择在晴朗、无云的天气条件下进行飞行，此时光照充足，影像对比度高，能够清晰地显示地物的细节。同时，要避免在中午阳光直射时进行飞行，因为此时地物会产生较强的阴影，影响影像的解译和测量精度。

2.3 遥感影像处理

（一）遥感影像预处理

遥感影像预处理是提高影像质量、消除影像畸变的重要环节。主要包括影像辐射校正和几何校正两个方面。辐射校正的目的是消除影像中由于传感器性能、大气条件等因素引起的辐射失真，恢复影像的真实辐射值。传感器在获取影像过程中，会受到自身性能和环境因素的影响，导致影像的亮度值与实际地物的辐射值存在偏差。例如，大气中的气体、气溶胶等会对太阳辐射产生吸收和散射作用，使影像的亮度值降低。通过辐射校正，可以消除这些因素的影响，提高影像的质量和可用性。

几何校正则是消除影像的几何畸变，使影像的几何形状与实际地物相符。由于无人机的飞行姿态不稳定、传感器安装误差等因素，会导致获取的影像存在几何畸变，如倾斜、扭曲等。通过建立影像与地面坐标之间的映射关系，对影像进行重采样和变换，实现影像的几何校正。常用的几何校正方法有基于控制点的多项式校正法和基于物理模型的严格校正法等。基于控制点的多项式校正法是通过在影像上选取一定数量的控制点，并已知这些控制点在地面坐标系中的坐标，利用多项式函数建立影像坐标与地面坐标之间的转换关系，对影像进行校正。这种方法操作简单、计算量小，适用于小范围、地形起伏较小的区域。基于物理模型的严格校正法则是考虑了无人机的飞行姿态、传感器参数、地球曲率等因素，建立更加精确的物理模型来进行几何校正，适用于大范围、地形复杂的区域。

（二）空中三角测量

空中三角测量是利用少量地面控制点和摄影测量原理，求解影像的外方位元素，从而确定影像在地面坐标系中的准确位置和姿态。通过空中三角测量，可以减少外业控制点的布设数量，提高测量效率和精度。目前，常用的空中三角测量方法有光束法区域网平差、独立模型法区域网平差等。光束法区域网平差是以每张影像为一束光线，以共线条件方程式作为数学模型，通过整体平差同时解算所有影像的外方位元素和加密点的地面坐标。这种方法精度高、理论严密，是目前空中三角测量中最常用的方法之一。独立模型法区域网平差则是将每个模型看作一个独立的单元，先在各自模型内解算出其相对定向元素和模型坐标，然后根据相邻模型间的公共点和控制点，将所有模型纳入统一的坐标系中进行整体平差，解算出各模型的外方位元素和加密点的地面坐标。

在进行空中三角测量时，要选择合适的数学模型和算法，合理布设地面控制点。地面控制点的布设应均匀分布在测量区域内，且具有一定的数量和精度要求。同时，要对测量结果进行质量检验和评估，确保测量结果的准确性和可靠性。

（三）影像综合处理

影像综合处理包括影像融合、分类、特征提取等多个环节。影像融合是将不同传感器获取的影像信息进行融合处理，充分发挥各种传感器的优势，提高影像的信息量和质量。例如，将高分辨率光学影像与多光谱影像进行融合，可以获得既具有高空间分辨率又具有丰富光谱信息的融合影像。高分辨率光学影像能够清晰地显示地物的细节和形态，而多光谱影像则能够提供地物的光谱特征信息，通过融合可以将两者的优势结合起来，提高影像的分类精度和目标识别能力。

影像分类是根据影像中地物的光谱特征和空间特征，将影像划分为不同的类别，如建筑物、道路、植被等。常用的影像分类方法有监督分类和非监督分类。监督分类是在已知类别样本的基础上，通过建立分类模型对影像进行分类；非监督分类则是不依赖已知类别样本，根据影像中地物的光谱特征自动聚类进行分类。

三、结语

摄影测量与遥感技术在建筑工程测量中的应用具有广阔的前景和巨大的潜力。通过在地籍测量、地图修测、优化设计、施工监测和竣工检测等方面的广泛应用，这些技术为建筑工程测量提供了高效、精确、全面的解决方案，有效提高了工程质量和效率，降低了工程成本和风险。高精度无人机遥感技术作为摄影测量与遥感技术的重要组成部分，以其灵活、高效、精准等优势，在工程测量中发挥着越来越重要的作用。随着科技的不断进步，摄影测量与遥感技术将不断创新和完善，数据处理算法将更加先进，测量精度将进一步提高，应用领域也将不断拓展。

参考文献：

[1] 摄影测量与遥感技术在多领域的应用研究. 黄晓. 工程建设与设计,2024(11)

[2] 摄影测量与遥感技术在建筑工程中的实践探讨. 王汇阳. 西部探矿工程,2024(04)

[3] 遥感技术及在国土空间规划中的应用分析. 何章政. 地产,2019(11)

作者简介：李路，男（1995），汉族，亳州人，硕士研究生，目前职称：助理工程师，研究方向：工程测量、遥感监测等技术研究