数字测绘技术在建筑工程测量中的应用

时间：2022-05-20 09:12:32 所属分类：建筑科学 浏览量:

在建筑工程行业，工程测量一直都是一项重要的基础性工作，任何施工环节的展开都必须要在放线测绘建立的工程网格中进行。随着电子全站仪等新型数字测绘技术的普及应用，工程测量成图方式正逐渐由白纸成图法向数字化成图发展，不仅可以有效解决传统测量技术中成图周期长

　　在建筑工程行业，工程测量一直都是一项重要的基础性工作，任何施工环节的展开都必须要在放线测绘建立的工程网格中进行。随着电子全站仪等新型数字测绘技术的普及应用，工程测量成图方式正逐渐由白纸成图法向数字化成图发展，不仅可以有效解决传统测量技术中成图周期长、产品单一的问题，还可以进一步提高工程测绘作业的数据精度。因此对于建设单位，无论是从成本效益方面，还是从工程质量方面考量，数字测绘技术都具有传统测绘技术无法比拟的应用优势。

　　1数字测绘技术

　　数字测绘技术是一种相对于传统模拟测绘技术的说法，它主要是指在数字化测绘仪器、计算机处理与测绘软件的支持下，将传统测绘技术中复杂的野外作业与手绘图作业工序，以数字化信息采集与输出来替代的一种新型计算机辅助测绘出图技术。在建筑工程中主要采用以下两种技术形式。

　　1.1数字化全站仪

　　它是一种集光学测距、高差测量、垂直角测量等测绘功能于一身的测绘仪器，其主要构成有电子经纬仪、光电测距仪、微处理器与电子手簿。读数盘设计采用了光电扫描装置，来替代传统的光学度盘，不仅可以极大地提高工程测绘作业在采集读数信息上的工作效率，且由这种扫描装置替代人工读数，在测微读数上也可以进一步避免读数误差问题。数字化全站仪在建筑工程中应用最大的优势是测角计算，导线法、三角高程法等外业测量中包括了大量的测角作业内容，传统测量技术往往存在周期较长的问题。这种数字化测绘仪器的水平度盘与竖直度盘，均是由电子编码盘或者光栅度盘与配套的读数传感器构成的，按照不同的建筑工程测站需求，测角作业精度被分为0.5”、1”、2”、3”、5”、7”多个档位[1]。按照各个电子构件的实际功能，全站仪主要是由两部分系统构成的：一是测量数据采集系统，分为电子测角系统、电子测距系统、自动补偿装置与物理存储介质几部分。在测量人员的操作下，完成角度、距离、高程等测量工程数据信息的采集与存储。另一部分是过程控制系统，主要是依靠一个集成安装的微处理器，依照一定的编程逻辑，将上述测绘作业任务收集的信息数据进行计算处理，最后输出测绘数据结果。通过设备外部接口，也能够实现与外围数字化测绘设备之间进行信息共享传输，例如通过计算机软件生成测绘图纸。

　　1.2GPS测量技术

　　GPS(GlobalPositioningSystem)也称全球卫星定位系统，在工程测量中的应用主要是测距，GPS测量技术的原理并不复杂，主要依靠计算测定卫星向测点接收机发射测距信号，通过回传的时间，与电磁波的传播速度相乘得到伪测距离，而这样的通信测定卫星，通常在4颗以上，这样通过不同卫星的测距电文得到多个接受点的伪测距离，再从卫星导航中调出不同测定卫星的瞬时坐标，以距离交会法推算出流动接收站天线在“经纬度-高度”空间坐标系中的三维坐标。这种测绘技术在建筑工程中实际应用时，具有如下几方面优点：一是外业测量效率极高，GPS测量技术在20km距离以内，相对静态物体的定位时长不超过15min。二是观测精度较高，GPS测量技术在300~1500m2范围内进行精密定位作业，静态观测市场1h以上可以将误差修正至≤1mm，基本满足所有大、中、小型建筑工程测绘需求[2]。三是施测条件宽松，自动化程度较高。以往建筑工程的测量作业中，经常会出现仪器测线内存在不可清除的视野遮挡物问题，导致测站布置工作难度较大。而利用GPS流动接收机进行测距时，仅需要将接收天线精准安置在测站测点，再用配套的通信线缆与天线进行连接后，就可以进行野外测量数据采集工作，极大地减轻了建筑工程测量的工作量与难度。

　　2数字测绘技术在建筑工程测量中的应用

　　2.1工程概况

　　某市于2017年在当地建设一大型商业办公楼，工程性质为超高层建筑，层数为32层，其中地上30层，地下2层，总建筑面积约为38337.40m2，总高度为96.058m。工程整体为预制装配钢筋混凝土剪力墙结构，工程测量作业主要有两方面：一是施工前对规划用地及周边1.5km范围以内的地形进行测绘出图;二是根据设计图纸以及甲方标定交桩的基准点位，对该建筑工程进行放线定位，并建立起施工控制网。

　　2.2地形图测绘

　　2.2.1精度设计。根据该工程性质与测区特点，将首级控制网设置为城市工程二级GPS网，测区内平均边长定义为不大于1.5km，其中最弱测量边的对中误差精度为不大于1/10000。地形图比例误差系数要求不高于20×10。选择的设备为一款用于工程静态观测的Leica1200型单频GPS接收机，这种GPS接收机标称误差a不大于2.5mm，满足该工程地形图测绘需求。2.2.2测量基准与网形设计。在整个测区内共计规划12处基准控制点，其中4处为高程控制点，2处为联测得到的已知控制点，各个控制点之间采用导线测量法的网形进行侧边连接，构成互相之间可以有效联系的环形平差图像。为了最大程度避免GPS测量结果受到电离层、负荷潮影响，实际施测前，根据卫星可见预报图进行最佳外业测量时间规划[3]。基本依据是测定卫星的PDOP空间位置因子值，当可用于测定卫星数目超过6颗，空间位置因子值PDOP值不大于6，且处于负荷低谷期时，开始外业测量作业。采用3个同型号GPS接收器，依照测量环形导线，分别到达10个未知基准控制点的设置测站进行观测，观测时长不小于60min。2.2.3坐标测量。在利用GPS接收机进行外业测量时，由于卫星的观测坐标是既定已知的，而GPS接收机的所处位置得到的观测数据，也可作为单独的已知控制点。那么单一测点的位置坐标，可以采用后方交会法利用如下公式进行计算：(2−1)2+(2−1)2式中：(X1,Y1)与(X2,Y2)分别代表了与wGs-84测点关联的后方控制点与测站控制点的位置坐标。2.2.4GPS测量注意事项。首先，在控制点选取时，应当考虑到周边环境因素，在GPS接收机测点400m以内的空间距离中不能出现任何高功率发射源，例如广播天线、高压输电塔、通信基站等。其次，测点周边不应存在高度角大于15°以上的障碍物，尽可能地保障测点视野开阔。最后，GPS测点的固定标记应当是永久有效的，地形图成图后，需将GPS测站环视图与控制点网状图一同整理作为地形图的选点测量资料。

　　2.3利用全站仪进行施工控制网测绘

　　2.3.1平面控制网布设。根据设计单位的交桩图纸，以2个已知测点为控制基准，建立矩形平面控制网的轴线，应当注意在选取平面控制点位时，也要设置为固定可靠的定位标记。在水准点与对应标高找齐后，引测至建筑物外围墙上以醒目的涂漆记号进行标注。各个控制点的上层对应位置预留出20mm×20mm的孔洞，作为建筑物控制网传递轴线备用。平面控制网规划测点为22个，其中8处为非水准控制点，14处为水准控制点2.3.2测角测距。利用全站仪分别对被测点进行测角测距，在全站仪上按下角度测量键使其切换至角度测量模式，将全站仪照准被测点后，将在测点方向的水平盘设置为0°0’0”。然后向另一处测点进行偏转，当照准第二处测点标识时，通过手簿记录水平盘的偏转读数，即为两个测点方向之间的夹角。全站仪测距也是按下测距键切换模式，输入测点的气温、气压条件，让全站仪自动计算生成大气改正值，目标照准至棱镜中央约2.5s后，通过手簿记录测点的斜距、平距与高差。2.3.3高程测量利用数字全站仪进行高程测量时，根据测点地理环境与仪器架设需求，在确保仪器架设点后视方向无遮挡障碍的前提下，满足所有测点均在水准点上施测的要求。所以，在该工程施工控制网建立时，利用全站仪进行高程测量主要分为如下两种情况：(1)全站仪架设在水准点上，高程的计算公式为H=h1+i+h2-I。其中：h1表示为观测站的标高;i为全站仪架设高度;h2为测点的高差;I为测点棱镜高。(2)全站仪未架设在水准点上，此时高程计算公式为H=h1-h2+h3+i-I。其中：h1表示为全站仪后视水准点的高程;h2表示为后视点高差;h3表示为前视高差;i表示为后棱镜高;I表示为前棱镜高。

　　2.4原图数字化技术测量

　　工程测量中的大多地图资料虽然其都以图文结合的方式加以展现，但依旧有很多重要细节并不直观，传统依靠人力寻找的方法又会极为耗费时间，因此对于这些隐藏的有价值的信息，就可以通过数字化测绘技术，对原图进行处理，通过数字化技术来筛选出重要信息，并呈现其中各项图形信息，提取出有价值的信息，让其能够直接被应用。数字化测绘技术可以通过矢量扫描、手扶跟踪等方式对工程原图进行扫描，并通过对比扫描信息，来加强信息筛选的精准度，大幅度提升工作效率。但由于矢量扫描与原图对比时，精准度较低，因此也经常作为工程测量的相关补救措施，很少直接主动使用。为了弥补矢量扫描的误差，就需要结合修测与补测，展现原图地形，提升原图中的各项细节[4-5]。数字化测绘技术还可以依靠其测量方式，应用于结构变形问题，如测量变形结构的角度、高度等，降低工程的不稳定性。传统中依靠人力难以测量的变形结构，都可以依靠数字测绘进行修补，将变形区域通过二维图像进行呈现，进而上传并分析，而工作人员也可以通过数字化测量系统提取到这些数据，并与工程原图进行对比，加强数据的精准性，并应用数字化测绘数据进行修复，弥补工程漏洞，大幅度提高建筑工程的稳定性与安全性。

　　3结语

　　综上所述，当前建筑工程中主要采用的数字测绘技术有全站仪测量与GPS测量，利用数字化测绘仪器设备进行外业测量数据采集与绘图技术，不仅可以降低测量人员的实际工作量，提高建筑工程测量的效率并降低施测成本，同时还能显著地提高测量精度。因此，在建筑工程测量工作中，相关技术人员应当改进测绘技术方案，根据实际工程性质与测区需求来选择合适的数字化测绘技术，进一步提高工程测量作业的数据可靠性。

　　参考文献

　　[1]郭元勋.建筑工程测量中的数字测绘技术应用[J].江西建材，2021(7)：75，78.

　　[2]刘兴胜.建筑工程测量中现代测绘技术的应用分析[J].居舍，2020(23)：32-33.

　　[3]王龙洋.数字化测绘技术在建筑工程测量中的应用分析[J].住宅与房地产，2019(31)：157.

　　[4]吕超迪.现阶段数字化测绘技术在工程测量中的研究[J].科学技术创新，2019(22)：155-156.

　　[5]孟炜浩.数字化测绘技术在工程测量中的应用探析[J].建材与装饰，2019(24)：237-238.

　　《数字测绘技术在建筑工程测量中的应用》来源：《江西建材》，作者:秦祖军

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