数字化工程测量系统在土木工程中的应用

摘要：本文对数字工程测量系统在土木工程中的应用进行了较为深入的研究。首先，介绍了数字工程测量技术在土木工程中的应用背景及重要性，指出了其对传统测量方法的革新，实现高精度高效测量的重要性。综合分析了其在土木建筑领域的应用，可显著提高测量精度，提高工作效率，方便管理等优点。最后，对数字工程测量系统在土木工程施工及运营管理中的具体应用进行了研究，以期为土木工程领域的技术创新和实际操作提供一定的理论和实际依据。

关键词：数字化工程测量系统；土木工程；测量应用

引言

在土木工程中，精确的测量工作是保证工程质量、进度和安全的重要基础。常规的测量方式依靠手工读数获得高差，经纬度计采用测角方式进行定点定位，虽然可以实现基础测量工作，但有很多缺点。例如，在复杂的地貌环境中，观测的速度非常慢，例如在山地地区，需要经常换点，耗时费力。在信息化快速发展的背景下，建立了一套基于数字的工程测量体系，具有自动化，智能化，高精度等优点。它可以快速准确地获得各种施工场地的各种资料，为土木工程的规划设计、施工和运行保养等工作提供全面的数据支撑。这对于我国土木建筑工程的信息化改造和发展具有重大的理论和现实意义。

一、数字化工程测量系统在土木工程中的优势

（一）测量精度高

在现代测试手段与测试仪器的支持下，数字工程测试系统的设计与实现已有很大的改进。例如， GNSS的差分定位可以有效地抵消卫星在传输中的偏差，配合高精度的观测设备，可以实现毫米量级的位置。在桥梁建设中，对于高精度的墩柱，采用常规的量测手段很难达到，而采用 GPS与全站仪相结合的数字工程测量技术，可以准确地获取墩柱的准确位置，保证了桥梁的安全性与稳定性。同时，由于其高精密的检测功能，使得其能够获得精细的曲面信息，从而获得高精度的3D建模，从而给土木工程领域带来了全新的变化。

（二）作业效率提升显著

数字化工程测量系统实现了数据的自动化与智能化，极大地提高了生产的工作效率。在常规测量中，不仅耗时长，而且易产生人工误差。而数字化工程测量系统中的激光扫描仪，一次扫描即可获得海量点云数据，具有覆盖率高、快速等特点。在大范围的地貌调查中，采用激光扫描技术，可以在很短的时间内，就可以实现常规方法所需的大量工作。另外，数据处理软件具有自动处理功能，可以迅速地对所收集的数据进行处理、分析，并形成各类的测量结果报表，从而大大降低了手工处理数据的工作量。在项目施工过程中，如规划设计和施工监控等，高效率的数字工程测量系统可以为项目的顺利进行提供强有力的保证。

（三）数据管理便捷

数字化工程测量系统采集的数据采用数字格式储存，方便了管理与分享。可以将全部的测试数据存入数据库，实现了数据的查询、检索、更新和备份等功能。在工程建设的整个寿命期内，实现了对各施工环节的观测数据的有效存储与管理，并对其进行维护与更新提供数据支撑。比如，通过对施工过程中的监测资料的查阅，可以掌握施工过程中结构的变化情况，并能对施工过程中存在的隐患进行预警。此外，为了方便各单位及人员间的信息交流，设计人员、施工人员及监造人员均可利用网络即时获得所需要的资料，提升工作协作的效能，降低由于资料交流不通而造成的工程难题。

二、数字化工程测量系统在土木工程中的应用

（一）工程规划与设计

在城市建设的总体规划和设计中，数字工程测量系统为城市建设提供了全面而精确的地形及地形资料。利用高精度的3D地形建模，可以让设计者更好地理解地形特点，从而更好地进行地形分析，并对场址进行最优的设计。如在公路施工中，根据地质资料确定最佳的施工路线，可节省土方、降低施工费用。采用数字测量技术进行土方开挖，土方工程量可降低15%～25%。在此基础上，利用 GIS技术，全面地研究了该地区的地质、水文、交通等情况，为该地区的建设项目的实施提供了理论基础。在城市规划领域，利用数字工程测量技术获得的城市3D建模数据，可以帮助规划者对城市空间布局、建筑高度与密度的调控，提升城市规划的科学性。以下是数字化工程测量系统在工程规划与设计阶段的数据应用对比表格：

（二）施工过程监测

在土木工程建设中，数字化工程测量技术具有十分关键的作用，综合保证了对该项目的整体变形监控和施工过程的控制。采用全站仪与全球卫星定位系统组成的观测系统，实现了对重要建筑位置的周期性定位。以一座高层建筑为实例，利用该方法可以准确地掌握建筑结构在建造过程中的沉降和倾角的改变。沉降监测精度可达±1mm-±3mm，倾斜监测精度可达±0.1°-±0.3°，为建筑工程建设筑起一道防御屏障，当出现不正常的情况时，及时采取相应的调节措施。激光扫描为工程质量检验提供了一条新途径，它通过构建工程区域的3D模型和精确匹配的方法，可以有效地检测出工程中的工程误差。在桥梁建设过程中，采用这种方法可以仔细地检验各构件的几何形状、定位，并能保证其尺寸误差达到±5 mm-±10 mm，从而保证了工程的精确性，保证了工程的质量。以下是详细的数据比较：

（三）工程运营维护

在土建运维过程中，采用数字工程测量技术对其进行长周期的健康监控具有重要意义。针对一些重大工程，如大桥、水坝等，可以通过周期性监测与资料分析，及时地检测出可能出现的隐患。比如，采用了与数字测试技术相结合的应变、位移传感器，对桥梁的应力、应变及位移进行实时监控。应力监测精度可达±5MPa-±10MPa，位移监测精度可达±1mm-±3mm，基于监测结果，对桥梁结构的健康状态进行评价，对可能发生的病害进行预警，并提出相应的养护方案。在养护过程中，通过对变形进行检测，并对其进行结构测试，从而能够对诸如墙体裂缝、基础沉降等存在的安全隐患进行检测，并对其进行适当的维修，以保证桥梁安全使用。以下是数字化工程测量系统在工程运营维护阶段的监测项目与传统方式对比表格：

三、总结

数字工程测量系统在土木工程中显示出了极大的优越性和广泛的应用前景。拟采用多台高精度测量仪器的协同工作，高效的数据采集和传输，并进行专门的数据处理和分析，从而达到高精度和高效率的目标。该系统具有测量精度高，操作效率高，数据管理方便等优点，在工程建设的每个阶段都有着无可替代的地位。随着感知技术、人工智能和通信技术的不断进步，数字化工程测量必将向智能化和自动化方向发展，并深入优化到工程规划、施工、运营等各个方面的应用。

参考文献

[1]宋亮.工程测量在土木工程中的应用[J].江西建材，2020，（11）：80+82.

[2]杨旭.浅述数字图像相关方法在土木工程测量中的应用[J].居舍，2019，（27）：194.

[3]武晴晴.论工程测量在土木工程中的应用[J].河南建材，2019，（01）：194-195.DOI：10.16053/j.cnki.hnjc.2019.01.109.