测绘地理信息技术在地质工程测绘中的应用探讨

一、引言

（一）研究背景

地质工程作为资源开发、基础设施建设、地质灾害防治等领域的重要基础工作，对测绘成果的准确性、及时性和全面性提出了极高要求。随着我国基础设施建设的快速推进，如高速铁路、跨海大桥、深部矿山开采等重大工程不断开展，地质工程面临的地形条件更加复杂、地质环境更加多变 ，传统测绘技术已难以满足高精度、高效率、智能化的测绘需求。

与此同时，以全球卫星导航系统（GNSS）、遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和三维激光扫描技术为代表的测绘地理信息技术发展迅速。这些技术凭借高精度、高效率、大范围、非接触式等优势，为地质工程测绘带来了新的技术手段和解决方案，在地质工程各环节的应用日益广泛，成为推动地质工程现代化发展的关键力量。

（二）研究意义

研究测绘地理信息技术在地质工程测绘中的应用，有助于提升地质工程测绘的精度和效率，减少人工操作误差和劳动强度，降低测绘成本。通过更准确地获取地质信息，能够为地质工程设计、施工和灾害防治提供更可靠的数据支持，保障工程安全和生态环境可持续发展。此外，推动测绘地理信息技术在地质工程领域的深度应用，还能够促进相关技术的创新与发展，拓展地质工程测绘的技术边界，提升我国地质工程行业的整体技术水平。

二、地质工程测绘需求与传统测绘方法局限性

（一）地质工程测绘需求分析

1. 高精度地形地貌测绘需求

地质工程前期规划和设计阶段，需要详细准确的地形地貌数据，包括地形高程、坡度、坡向、地貌形态等信息。高精度的地形地貌测绘成果能够帮助工程师进行工程选址、线路规划和方案设计，确保工程建设的可行性和安全性 。例如，在山区铁路建设中，精确的地形数据有助于合理规划铁路线路，避免地质灾害隐患区域，降低建设成本和施工风险。

2. 动态地质灾害监测需求

地质灾害如滑坡、崩塌、泥石流等对人民生命财产安全和工程建设构成严重威胁。地质工程中需要对潜在地质灾害区域进行实时动态监测，获取地质体的变形位移、裂缝发育、地下水位变化等信息，及时预警灾害发生，为灾害防治提供科学依据 。

3. 复杂地质结构探测需求

在矿产资源勘查、地下工程建设等地质工程中，需要了解地下地质结构，包括岩层分布、断层位置、矿体形态等。准确的地质结构探测结果能够指导资源开采和地下工程施工，提高资源开采效率，保障地下工程安全

（二）传统测绘方法局限性

1. 测量效率低

传统测绘方法如经纬仪测量、水准测量等，主要依靠人工操作，测量过程繁琐，工作效率低。在大面积地形测绘或复杂地形区域，传统方法需要耗费大量的人力、物力和时间，难以满足现代地质工程快速推进的需求

2. 测量精度有限

人工操作容易受到测量人员技术水平、工作状态和环境因素的影响，导致测量误差较大，难以达到高精度测绘要求。特别是在地形起伏大、通视条件差的区域，传统测量方法的精度会受到更严重的影响 。

传统测绘获取的数据多为离散的点数据或简单的图形数据，数据处理和分析手段有限，难以对地质信息进行全面、深入的分析和展示。无法满足地质工程对多源数据融合、三维可视化和空间分析的需求 。

三、测绘地理信息技术原理与特点

（一）全球卫星导航系统（GNSS）

1. 技术原理

GNSS 是利用多颗卫星发射的无线电信 过接收机测定测站点到卫星的距离，从而计算出测站点三维坐标的技术。目前全球主要 的 的北斗（BDS）、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）和欧洲的伽利略 统为例 ，其通过中圆地球轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星和地球静止轨道卫星组成的星座，实现全球范围内的高精度定位、导航和授时服务 。

GNSS 具有定位精度高、全天候作业、测量范围广、可实现动态测量等特点。在地质工程测绘中，能够快速获取测量点的三维坐标，适用于控制测量、地形测量、变形监测等多个环节 。

（二）遥感技术（RS）

1. 技术原理

遥感技术是通过搭载在卫星、飞机等平台上的传感器，收集地物反射或发射的电磁波信息，经过处理和分析，获取地物的位置、形状、性质等信息的技术 。根据传感器工作方式，可分为主动遥感（如雷达遥感）和被动遥感（如光学遥感）。光学遥感利用地物对可见光、近红外光等的反射特性获取影像，雷达遥感则通过发射电磁波并接收地物回波获取信息，具有不受天气影响、可全天时工作的优势 。

2. 技术特点

遥感技术具有探测范围大、获取信息速度快、信息量大、成本低等特点。能够快速获取大面积的地形地貌、植被覆盖、地质构造等信息，适用于地质工程中的宏观地质调查、地质灾害早期识别等 。

（三）地理信息系统

1. 技术原理

GIS 是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统 。它将地理空间数据与属性数据相结合，通过空间分析、数据建模等功能，实现对地理信息的可视化表达和深度挖掘 。

GIS 具有强大的空间数据管理、分析和可视化功能，能够对地质工程测绘数据进行整合、处理和分析，生成专题地图和分析报告。在地质工程中，可用于地质数据管理、地质灾害风险评估、工程规划设计等 。

（四）三维激光扫描技术

1. 技术原理

三维激光扫描技术是通过激光发射器向目标物体发射激光束，然后接收反射回来的激光信号，根据激光传播时间计算出目标物体到扫描仪的距离，结合扫描仪的角度信息，获取目标物体表面的三维坐标数据，从而构建目标物体的三维模型 。

2. 技术特点

三维激光扫描技术具有测量速度快、精度高、数据全面、非接触式测量等特点。能够快速获取复杂地形、地质体和建筑物的三维信息，适用于地质工程中的地形建模、地质体形态分析、地下工程测量等 。

四、测绘地理信息技术在地质工程测绘中的应用实践

（一）在地形地貌测绘中的应

1. GNSS 与遥感技术结合

在大面积地形测绘中，利用 GNSS 建立高精度控制网，为遥感影像提供地面控制点，提高遥感影像的几何纠正精度。然后通过遥感影像解译和数字摄影测量技术，快速获取地形地貌信息，生成数字高程模型（DEM）、数字正射影像（DOM）等成果 。例如，在某山区公路工程地形测绘中，采用北斗卫星导航系统建立控制网，结合高分辨率光学遥感影像，在短时间内完成了数千平方公里的地形测绘工作，大大提高了测绘效率，且地形数据精度满足工程设计要求 。

2. 三维激光扫描技术应用

对于地形复杂、细节要求高的区域，如悬崖峭壁、峡谷等，三维激光扫描技术能够快速获取高精度的地形数据，构建逼真的三维地形模型。在某地质公园地形测绘中，使用三维激光扫描技术对园内特殊地貌进行扫描，获取了精确的地形数据和三维模型，为公园规划设计和地质科普展示提供了高质量的数据支持 。

（二）在地质灾害监测中的应用

1. GNSS 变形监测

在滑坡、崩塌等地质灾害监测中， 通过在灾害体及周边稳定区域布设 GNSS 监测点，实时获取监测点的三维坐标变化信息，监测灾害体的变形位移情况 。 监测点位移超过设定阈值时，系统自动发出预警信息。例如，在三峡库区滑坡监测中，北斗卫星导航系统的应用实现了对滑坡体毫米级精度的实时监测，为库区安全运行提供了可靠保障 。

2. 遥感与GIS 技术联合应用

利用遥感技术定期获取地质灾害隐患区域的影像数据，通过多时相影像对比分析，识别地质灾害隐患点和变化情况。结合 GIS 技术对地质灾害相关数据进行管理和分析，建立地质灾害风险评估模型，绘制地质灾害风险等级图，为地质灾害防治决策提供科学依据 。

（三）在矿产资源勘查中的应用

1. 遥感地质解译

通过遥感影像的光谱特征和纹理特征分析，识别地层、岩石、构造等地质信息，圈定成矿有利区域 。例如，在新疆某铜矿勘查中，利用遥感影像解译技术，快速识别出区域内的断裂构造和蚀变带，结合地质资料分析，确定了找矿靶区，提高了矿产资源勘查效率 。

2. GIS 矿产资源评价

将地质、地球物理、地球化学等多源数据导入 GIS 系统，通过空间分析和数据挖掘技术，建立矿产资源评价模型，对成矿潜力进行定量评估，为矿产资源勘查和开发规划提供决策支持 。

（四）在地下工程测量中的应

1. 三维激光扫描地下建模

在隧道、矿井等地下工程中，三维激光扫 描技术 三维数据，构建高精度的地下空间模型。通过对模型的分析，能够及时发现 化施工方案，保障施工安全和质量例如，在某地铁隧道施工中，采用三维激光扫 隧 ，实时监测隧道施工进度和质量，有效减少了施工误差和安全隐患 。

2. GIS 地下工程管理

利用 GIS 技术建立地下工程空间数据库，对地下工程的地质信息、施工数据、设备设施等进行统一管理和可视化展示。通过 GIS 的空间分析功能，能够优化地下工程的通风、排水、运输等系统设计，提高地下工程的运营管理效率 。

五、测绘地理信息技术应用存在的问题与优化策略

（一）存在的问题

1. 技术集成度不足

目前，测绘地理信息技术在地质工程中的应用多以单一技术为主，不同技术之间的数据共享和协同应用存在困难。例如，GNSS、RS、GIS 和三维激光扫描技术获取的数据格式和标准不统一，导致数据融合和分析难度较大，无法充分发挥多种技术的综合优势 。

2. 专业人才短缺

测绘地理信息技术涉及多学科知识，对专业人才的要求较高。然而，目前地质工程领域既掌握测绘地理信息技术又熟悉地质工程业务的复合型人才短缺，影响了技术的推广和应用效果 。

3. 数据安全与保密问题

地质工程测绘数据涉及国家地理信息和矿 产资源等敏感信息，随着测绘地理信息技术的广泛应用，数据的采集、存储、传输和使用过程中存在数据泄露风险，数据安全与保密管理面临挑战 。

（二）优化策略

1. 加强技术集成与创新

推动测绘地理信息技术的标准化建设，制定统一的数据格式和接口标准，促进不同技术之间的数据共享和集成应用。研发多技术融合的地质工程测绘解决方案，如 GNSS - RS - GIS - 三维激光扫描集成系统，实现地质信息的快速获取、高效处理和深度分析 。

2. 强化人才培养

高校和职业院校应加强测绘地理信息技术与地质工程相关专业的学科建设，设置跨学科课程，培养复合型人才。同时，加强企业与高校、科研机构的合作，通过产学研联合培养、在职培训等方式，提高从业人员的技术水平和业务能力 。

3. 完善数据安全管理体系

建立健全地质工程测绘数据安全管理制度，加强数据加密、访问控制、备份恢复等技术手段的应用。严格规范数据采集、处理、存储和使用流程，明确数据安全责任，确保地质工程测绘数据的安全与保密 。

六、结论

测绘地理信息技术凭借其高精度、高效率、智能化等优势，在地质工程测绘中发挥着越来越重要的作用。从地形地貌测绘到地质灾害监测， 信息技术的应用显著提升了地质工程测绘的质量和效率，为地质 决策提供了 当前技术应用过程中仍存在技术集成度不足、专业人才短缺和数据安全等问题。未来， 加强技术创新与集成、强化人才培养和完善数据安全管理体系等措施，进一步推动测绘地理信息技术与地质工程的深度融合，促进地质工程行业的高质量发展 。

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作者简介：王伟、汉族、男、南京、、1988 年12月、本科、从事地籍测绘、土地调查等地理信息有关方面的工作，中级工程师