测绘工程中三维城市测量技术的应用探究

前言：三维城市测量技术的应用方法、深入研究和创新性应用成为了工程测绘科学领域内的一项关键课题。研究者和技术专家们正不断探索这些先进技术的新特性、新方法，以及它们在实际工程中可能带来的新机遇。从详细的城市规划到复杂工程项目的精确测绘，这些现代测绘技术确保了项目规划的高效性和准确性，同时也为未来城市的智能化和数字化发展铺平了道路。

一、测绘工程中三维城市测量技术的应用价值

（一）提高测绘精度

在城市建设、桥梁隧道以及公路铁路的工程施工中，项目的顺畅推进依赖于一套完整和精准的测绘数据。这就要求工程测量工作必须达到非常高的精度水平。随着三维城市测量技术的快速发展及其在实际工程中的广泛应用，成功克服了传统测绘方法在精度上的不足。尤其是三维激光扫描技术，该技术通过逆向工程的手段，收集目标物体的三维坐标信息和数码图像，迅速而精确地捕捉到被扫描对象的立体信息。随后，这些数据被用来在计算机上构建出精确的三维模型，真实、立体、细致地复现了对象的外形或特征。这种方法不但提高了数据收集的效率，更重要的是极大地增强了测量的准确性。

（二）提高测绘效率

在过去，工程测绘领域大多依赖于手工操作，使用的设备相对基础，导致作业效率不尽人意。这种低效率的作业方式不仅拖延了工程的建设周期，还因此推高了建设成本。随着城市建设、道路、桥梁等基础设施建设步入新的发展阶段，工程的规模和涉及范围不断扩大，测绘作业的需求量也随之激增。如果不能有效提高传统测绘作业的效率，工程进度无疑会受到影响。在当前的发展背景下，三维城市测量等现代技术能够更加有效地回应工程测绘的需求。

二、测绘工程中三维城市测量技术的应用要点

（一）三维激光扫描技术

1. 绘制地形图

在工程测绘领域，制作地形图是一项基础而关键的任务，使用传统方法进行测绘时，通常需要大量的人力参与，且在遇到某些复杂地貌时，这种方法往往会遭遇勘查的难题，导致效率降低且准确性有所欠缺。而三维激光扫描技术，以其独特的优势，突破了这些限制，不仅提升了地形图绘制的精确度，还显著优化了作业效率。三维激光扫描技术避免了因环境变化引发的实时动态差分法（PTK）的失效问题，从而提升了测量的连续性和准确性。不同于传统方法在确定测量点时存在的难题，三维激光扫描技术通过非接触式的高速点云数据采集，极大地简化了数据收集过程，尤其是在复杂地貌或危险区域的测绘中显示出了明显的优势。具体来说，采用三维激光扫描技术制作地形图的流程包括以下几个关键步骤：数据采集完毕后，通过互联网技术快速传输数据至处理中心应用专业软件，如莱卡公司的Cyclone8.03 等，进行数据的拼接和点云数据简化等处理，以提高处理效率；进行去噪处理，以清除扫描过程中无关的移动物体，如行人和车辆，的影响；在软件平台上为选定区域创建三角形高程网格，并对其进行必要的功能赋予；基于具体的测绘需求，设置合适的抽稀比例，进行数据抽稀，以减少处理量；根据地形的特点生成等高线等特征线以及其他重要的特征点，最后据此绘出准确的地形图。通过上述步骤，利用三维激光扫描技术绘制的地形图不仅精度高，而且大幅度提高了作业效率，展现了相比传统测绘方法更强大的处理能力和应用潜力，为复杂工程测绘项目提供了一种更高效、安全的技术方案。

2. 土方与体积测量

在工程项目的施工过程中，土方和体积的测量是测绘任务的核心环节。与传统的测量方法相比，三维激光扫描技术在计算的效率和精确度方面展现出了显著的优势。尽管在数据收集初期，传统方法和三维激光扫描技术表现出相近的能力，但三维激光扫描技术在耗时和人力成本上具有明显的优势。这主要得益于该技术的面向数据收集方式，其能够捕捉到地面的每一个可视点，实现了数据覆盖的全面性以及操作的自动化，提升了数据收集的效率。进一步地，尽管三维激光扫描在环境干扰或植被遮盖情况下可能会遭遇精确度的降低，通过对数据进行专业的去噪处理还是能够有效提高结果的精确度。而在传统的测量方式中，漏测关键特征点的情况较为常见，这不仅会导致精度上的损失，而且一旦需要提升精度，就必须重新进行测量与绘制，这不仅耗时但同时也影响工作效率。三维激光扫描技术革新了传统的工程测绘作业，以其高效、自动化和精确性的特点，大大提升了测量作业的效率和精确度，为工程项目的顺利进行提供了有力的技术支持。

（二）卫星定位测量技术

1. 控制测量

全站仪主要承担着控制测量的核心任务，它的设置需遵循特定的导线布置规则，适合于线路工程、带状项目及一些视线不畅的区域，如城市测绘、线路延伸控制或水利引导工程等。这种仪器因其布设的导线网和边角网具有较高的灵活性、测量精度高、操作方便及可与卫星定位系统协同工作的能力，而备受青睐。进行控制测量时，操作者须依据测量工作的级别标准来执行观测和计算，避免仅依赖坐标测量的方式。通过全站仪实施测量工作，可以同时执行高程和平面的控制测量，其精确度足以取代传统的四等水准测量工作；放置全站仪于两观测点之间并保持相应棱镜的高度对等，将大幅提升测量结果的精准度。简而言之，全站仪凭借其操作的便捷性、配合多种测量技术的能力以及高效的控制测量精度，在多个领域发挥着不可替代的作用。

2. 地形测量

在进行地形测量工作时，利用全站仪实施如前方交会、后方交会及三维坐标等多种测量方法，不仅大幅提高了作业的效率，同时也保证了较高的测量精准度。这类仪器的操作流程具有相对的简便性，进一步助力于任务的顺利完成。在整个测量操作中，通过将全站仪与计算机、绘图机通过网络连接，可以有效地搭建起一个完善的测绘系统。这个系统的建立，极大地优化了测绘的工作流程，不仅提升了测绘的效率，同时也提高了成图的质量。通过这样一个高效而精确的系统，可以轻松产出符合规范要求的地形图表，为后续工作的顺利展开提供了有力的技术支撑，显示了现代测绘技术对提升工作效能与成果的重要贡献。

3. 变形监测

在施工过程中，利用全站仪进行动态监控，这项技术能够精准追踪建筑物的结构变化及地质动态。通过实时收集数据，施工团队能及时进行分析，准确掌握结构的变形趋势，并在必要时刻发布预警。这种做法对确保工程结构的稳定性和安全性起到了关键作用。通过这种先进的监测方法，项目团队可以实时了解工程进展中的各种潜在风险，从而采取有效的预防措施，避免可能的安全事故。这不仅保护了施工现场人员的安全，还保证了工程质量，对于提高工程项目的整体安全管理水平具有显著影响。

结语：目前，在工程测绘的领域中，三维激光扫描测量技术和全站仪测量技术等高级三维城市测量技术扮演着至关重要的角色。它们在多个方面展现出卓越性能，如地形图的精细绘制、精确的土方及体积测算、实时的变形监测、严谨的控制测量以及三维坐标的精确定位等，为工程测绘提供了强有力的技术支撑。鉴于三维城市测量技术在应用过程中的广泛性和有效性，展望未来，它必将沿着智能化、自动化和一体化的道路快速发展。随着技术的不断进步和创新，其在工程测绘领域的应用范围也将会不断拓展，涵盖更广泛的工程和测绘任务。

参考文献：

[1]蔡石. 移动三维激光扫描技术在城市测量中的应用研究 [J]. 测绘与空间地理信息, 2024, 47 (S1): 279-281+284.

[2]张海南. 测绘工程中三维城市测量技术的应用探究 [J]. 工程建设与设计, 2022, (18): 88-90.