工程测量与三维测绘技术发展探析

引言

工程测量以及三维测绘技术属于工程建设的主要根基和关键部分，它们的发展情况直接关乎工程建设的品质和效率。过去时，传统的测量技术和方法因为受到仪器条件的限制，很难满足复杂的工程需求。然而现在，伴随着全球数字化变革的大潮滚滚而来，现代工程测量技术依靠“3S”这种先进技术冲破了传统限制，三维测绘技术在硬件设备和软件开发方面也有了一定的进步。当深入探究二者的发展现状、运用情况及其未来走向时，可以从各个方面掌握行业的最新消息，为工程建设的实际操作给予科学的引导作用，进而促使整个工程建设行业做到技术创新并不断向前迈进。

一、工程测量技术发展现状

1.1 从传统到现代的转变

传统的工程测量，只能用经纬仪、水准仪等光机电一体化的测量仪器，测量方法单一，操作复杂，测量精度有限，同时大多是静态、孤立的测量方法，很难满足大规模、复杂工程测量的需求。而现代工程测量则是依靠“3S”技术来实现的。GPS 能及时提供全球任何地方的测量点的三维坐标；GIS 可以存储、管理、分析大量的空间信息，并且可以对这些信息进行可视化表达；遥感（RS）可以通过卫星或航空遥感方式获取大范围的地形地貌信息。测量方式也由静态变为动态、实时监测，如实时动态差分测量（RTK），可以在野外实时获得厘米级精度的测量数据，以满足工程施工实时测量的要求。

1.2 现代工程测量技术的应用领域

现代工程测量被大量应用到很多方面。建筑工程中，从选地开始进行地形测绘，到施工过程中各个步骤的测量，直至最后的竣工变形检测，需确保建筑物所处位置正确无误且结构稳固；水利工程中，用于水利设施的建设规划、施工建造、运行管护等方面，借助地形测量等方式给予工程布局设计以根基，在施工时确保工程尺寸、位置符合标准；交通工程中，道路、桥梁以及铁路的建造均离不开工程测量，从道路线路选定、修建到运营过程中的监测，并确保交通设施的建造和运作顺利。除此以外，在矿山开采、城市规划、土地资源管理等方面也起到重要作用。

二、三维测绘技术解析

2.1 常见三维测绘技术类型

全站仪是集光、机、电一体化的自动化测量仪器，可以同时测量水平角、垂直角、距离，并自动计算显示测点的三维坐标，可以自动采集、存储、传输数据，提高了测量效率，被广泛用于地形测量、工程放样和变形监测。以 GPS为代表的卫星定位系统，通过接收卫星信号来确定地面测点的三维坐标，具有测量范围大、精度高、速度快、无需通视等优点，是获取控制点坐标和进行大面积地形测绘的重要手段，采用多种卫星导航系统的结合使用，也进一步提高了定位的精度和可靠性。三维激光扫描仪可以发射激光束，然后接受到反射回来的时间，从而得到物体表面大量的三维坐标点，形成三维模型，它具有非接触、速度快、精度高、数据量大等特点，可以用于复杂的地形测绘、古建筑的保护以及建筑物变形监测等。而近景摄影测量是利用摄影设备对近距离的目标进行拍摄，随后通过影像分析处理得到三维信息，该技术具有较低的成本、简便的操作流程以及相对较高的精度，一般用来做小范围内的高精度测量。

2.2 三维测绘技术发展现状

目前三维测绘技术在硬件和软件上都有很大的提升。硬件方面，小型化、轻量化、精准化、快速化，新型全站仪携带方便、卫星定位接收机抗干扰、三维激光扫描仪扫描速度快、精度高、便于携带；软件方面，算法优化、数据处理软件功能强大，可以快速准确处理大量数据、完成高效建模。三维测绘技术与物联网、大数据等技术融合的趋势越来越明显，为工程决策提供了更多的有价值的信息。

三、三维测绘技术在工程测量中的应用

3.1 建筑工程领域应用

建筑工程规划设计阶段，三维测绘技术给予高精度的地形和环境信息，帮助改善规划，三维激光扫描所得到的地形模型给予建筑基础选择的依照。施工期间，依靠全站仪和 GPS-RTK 技术，三维激光扫描监督建筑物垂直度，确保施工符合规划要求。建筑完工后，借助三维激光扫描定期检测建筑物变动情形，给安全评判和保护给予数据支撑。因此，在建筑改造和翻新工程项目当中，三维测绘技术能够迅速获取既存建筑的详细信息，包含墙体、梁柱等各个部分的大小和方位，如此一来就能让设计师掌握建筑状况，制订合适的改良计划。

3.2 水利工程领域应用

水利工程规划设计阶段利用三维测绘技术获取地形地貌以及水文地质信息，建立三维模型优化工程设计方案，如水库库容、坝址位置等。在水利工程的施工建设阶段利用三维测绘技术进行施工放样以及质量监督，监测大坝混凝土浇筑情况。在水利工程的运行管理阶段定期对水利设施进行扫描，分析水利设施是否出现变形等现象，分析水利设施是否存在安全隐患等，指导水利设施的维修加固等工作。在水利工程调度上，三维测绘技术与实时监测数据结合可以模拟水流状态及水位状况，动态调度水利工程。

3.3 交通工程领域应用

道路工程方面，选线时用三维测绘技术，搭配不同的技术来改善路线；路基施工时确保路基和路面的施工质量；路面摊铺时依靠三维测绘技术摊铺路面；设施安装时，利用三维测绘技术安装设施。桥梁工程的设计、施工、运行时都要用到三维测绘技术，三维测绘技术可以得到地形地质信息，给设计师设计桥梁结构；施工时可以控制桥梁结构的位置和高度；运行时还能随时监控桥梁的变形情况，确保桥梁安全。铁路工程中的轨道铺设、线路规划、轨道铺设等都要用三维测绘技术，确保铁路运输安全。交通枢纽工程中的各个交通枢纽也可以用三维测绘技术做整体布局，再依照各个交通设施之间的衔接，做到不同交通方式的有效换乘。

四、结束语

综上所述，工程测量与三维测绘技术已获得了较为瞩目的发展成效。工程测量由先前的静态离散测量转至现今的动态即时监测，应用领域逐步扩大；三维测绘技术在种类日益繁杂的情况下，其软硬件水平持续提升，并不断朝着与各类技术相互融合的方向进步。在工程中的应用，二者的互相结合，针对不同领域工程建设整个生命周期赋予更加准确的数据和技术支持。对于工程未来的发展，人工智能、云计算等新的技术的渗透，会使工程测量与三维测绘技术进一步智能化、整合化发展，给工程建设带来更多的新发展变化。

参考文献：

[1] 刘欣悦 , 向玉 , 楚水滔 . 工程测量中三维测绘技术的应用现状及发展前景 [J]. 世界有色金属 ,2024,(09):142-144.

[2] 王世鹏 , 刘江丽 . 三维测绘技术与工程测量技术的应用与发展 [J]. 中国高新科技 ,2023,(20):149-151.