攝影測量與遙感技術(shù)在工程測量中應(yīng)用

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摘要：測繪技術(shù)對建筑工程施工質(zhì)量具有重要的影響，它涉及施工前期的勘探設(shè)計、中期的施工定位以及后續(xù)的竣工檢測等工作。傳統(tǒng)的測繪技術(shù)存在效率低、誤差大等問題，而攝像測量和遙感技術(shù)能夠有效提高施工效率及施工質(zhì)量。基于此，本文分析了攝影測量與遙感技術(shù)在工程測量中的意義，提出了這兩種測繪技術(shù)在建筑面積核算、土方測量等建筑工程領(lǐng)域的應(yīng)用要求，以期為建筑行業(yè)相關(guān)工作人員提供參考。

關(guān)鍵詞：攝影測量；遙感；工程測量；無人機遙感

測量需要借助無人機或衛(wèi)星，它能夠在遠(yuǎn)離目標(biāo)單位的情況下完成高精度、高效率的測繪工作。攝影測量是借助無人機攝錄圖像開展測繪工作的重要技術(shù)，它能夠通過技術(shù)手段來快速處理圖像數(shù)據(jù)，它對建筑工程測量具有積極意義。在測繪技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，攝影測量和遙感技術(shù)的測量精度及測量范圍都得到了顯著提高和擴(kuò)大。與傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比，攝影測量與遙感技術(shù)具有更大優(yōu)勢，它們是提高建筑施工效率和質(zhì)量的重要技術(shù)手段。

1攝影測量與遙感技術(shù)在工程測量中的意義

在應(yīng)用遙感、攝影測量這類測繪新技術(shù)的過程中，工作人員不僅能夠借助傳感器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，還能夠借助地面控制臺將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以測量計算的電腦模型。遙感和攝影測量技術(shù)具有存儲容量大、測量精度高、范圍廣以及效率高等性能優(yōu)勢，它們能夠有效縮短建筑工程施工周期，對于加快工程進(jìn)度、減少施工成本具有積極意義。[1]在攝影測量與遙感技術(shù)的支持下，測繪人員無須攜帶設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場，并且能夠在不影響周邊環(huán)境的情況下完成快速測量工作。另外，攝影測量與遙感技術(shù)在施工區(qū)域監(jiān)控方面也具有一定作用。在一些建筑工程的施工區(qū)域相對惡劣的環(huán)境中，攝影測量與遙感技術(shù)能夠借助無人機完成人力難以完成的各項高精度測繪任務(wù)，從而解決了建筑工程在惡劣工況中的測繪難題。

2無人機攝影測量技術(shù)在規(guī)劃竣工測量中的應(yīng)用

2.1無人機攝影測量的作業(yè)流程

2.1.1航線規(guī)劃設(shè)計。在攝影測量之前，工作人員需要做好無人機航線的規(guī)劃工作，工作內(nèi)容主要涉及航攝分區(qū)劃分、比例尺確定、航速航高控制等方面。在分區(qū)劃分方面，工作人員需要結(jié)合建筑工程現(xiàn)場地形做好區(qū)域劃分工作，以確保地形起伏不會影響攝錄影像的精度。[2]在比例尺確定方面，工作人員需要綜合考慮成本、周期、精度等因素，避免因比例尺過大而影響工作效率或因比例尺過低而影響測量精度。在航高設(shè)計方面，工作人員需要考慮相機參數(shù)、地面分辨率等因素，并且結(jié)合重疊度、比例尺等相關(guān)要求來控制航高。在航速控制方面，工作人員需要結(jié)合影像清晰度要求來合理設(shè)計航速，同時做好其他建筑遮擋物的規(guī)避工作。在航攝時間方面，工作人員應(yīng)該盡可能在大氣透明度好的晴天開展作業(yè)，避免在惡劣天氣以及正午前后2小時開展作業(yè)。在實際操作時，航線設(shè)計人員需要基于分辨率、重疊度以及高程標(biāo)準(zhǔn)來做好相機選型、航高計算、攝影基線測量等工作，以確保建筑工程被測區(qū)域得到整體覆蓋。2.1.2外業(yè)數(shù)據(jù)采集。在數(shù)據(jù)采集期間，工作人員需要提前通過試飛、試攝來做好動力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)等設(shè)備參數(shù)的調(diào)整確認(rèn)工作，并且將航線相關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制系統(tǒng)中，以確保無人機按要求航攝。在實際工作期間，工作人員需要確保起降場地平坦無異物，并且做好航拍無人機順序和架次的安排工作。同時，工作人員需要嚴(yán)格監(jiān)測無人機的軌跡、速度和高度，并且結(jié)合攝像質(zhì)量和數(shù)量進(jìn)行調(diào)整，必要時可以更改飛行計劃。[3]2.1.3像控點布設(shè)與施測。在像控點布設(shè)期間，工作人員需要聯(lián)測相同位置的高程、平面點；在測區(qū)，工作人員可以擺脫單個圖幅限制，結(jié)合航線做好像控點統(tǒng)一布設(shè)工作；在困難區(qū)域，工作人員需要設(shè)置相應(yīng)的標(biāo)記，通過提高刺點精度來保證控制點的可靠性；像控點需要避免布置在低于相片邊緣1cm的區(qū)域，避免因邊緣畸變而影響刺點精度；為保證控制點位置的標(biāo)志性，像控點需要盡可能設(shè)置在與旁向、三片重疊的中間部位。在相片上，像控點應(yīng)盡可能設(shè)置在方位線與像主點的垂直線附近。2.1.4空中三角測量空三加密作業(yè)流程極具系統(tǒng)化特征，該作業(yè)需要結(jié)合控制點坐標(biāo)來完成影像的外方位、未知點坐標(biāo)的求解工作，實現(xiàn)模型的定向，并為后續(xù)的測繪工作提供支持。該項作業(yè)的精度直接關(guān)系到測繪結(jié)果的質(zhì)量。因此，工作人員需要借助相關(guān)軟件來開展相關(guān)工作。

2.2無人機攝影測量在建筑面積核算測量中的應(yīng)用

2.2.1高度測量。在建筑工程測繪期間，工作人員通常配合應(yīng)用多種測繪技術(shù)。在建筑高度測量期間，本文將攝影測量技術(shù)與全站儀、激光測距儀、鋼尺等相結(jié)合來完成對邊測量、三角高程測量、水準(zhǔn)測量等各項工作。[4]穹頂高度是建筑工程高度測量中的難點，為了驗證無人機攝影測量的測繪精度，工作人員需要將無人機測繪結(jié)果與全站儀的對邊測量結(jié)果以及電磁波測距儀的三角高程測量結(jié)果進(jìn)行對比。為了確保穹頂高度測量結(jié)果的可靠性，在測量結(jié)果不超過100mm的情況下，工作人員可以借助覘標(biāo)高法和變換儀器高兩種方式來完成三角高程測量工作，將這兩種方式的測量結(jié)果平均值作為測量結(jié)果。在對邊測量期間，工作人員應(yīng)做好全站儀觀測角度的調(diào)整工作。為了避免與目標(biāo)存在較大高差，工作人員需要將全站儀設(shè)置在建筑周邊，從而進(jìn)一步增強測量結(jié)果的可靠性。在無人機攝影測量期間，工作人員需要通過空間后方交會模型來完成相近參數(shù)的校驗工作，利用空三加密軟件進(jìn)行無人機航空影像區(qū)域網(wǎng)平差，根據(jù)無人機建立的數(shù)據(jù)模型來完成高度精準(zhǔn)測量工作。三種方法的測量結(jié)果如表1所示。2.2.2輪廓測量與面積核算。在建筑工程面積核算期間，工作人員需要做好分層、分棟計算和功能保證工作。另外，工作人員需要核驗相關(guān)尺寸參數(shù)，避免各尺寸參數(shù)之間存在矛盾，以確保套內(nèi)軸線以及外框等邊長能夠有效閉合。在實際測量時，工作人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測量作業(yè)。結(jié)合輪廓模型計算的建筑面積如表2所示。我們通過對比可以發(fā)現(xiàn)，無人機攝影測量的精度結(jié)果介于三維激光測量和全站儀測量之間。無人機攝影測量在保持較高測量精度的同時，無須耗費過多的人力資源，工作效率更高。

3基于無人機低空遙感技術(shù)的土方測量

無人機遙感測量技術(shù)在建筑工程測量中具有重要作用，筆者重點論述了土方測量的技術(shù)要點。土方測量的工作任務(wù)是，計算設(shè)計標(biāo)高與地面之間的體積。一般來說，工作人員首先需要將測量區(qū)域劃分成塊狀，然后借助數(shù)學(xué)模型來模擬現(xiàn)場地形情況，最后完成土方量的計算求解工作。在無人機遙感技術(shù)的支持下，工作人員能夠借助影像數(shù)據(jù)來生產(chǎn)大量點云數(shù)據(jù)，然后結(jié)合測量邊界和標(biāo)高來精確計算土方量。

3.1點云數(shù)據(jù)的獲取

為了得到點云數(shù)據(jù)，工作人員需要從像控點布設(shè)、遙感影像拍攝以及數(shù)據(jù)處理三個方面入手。在像控點布設(shè)方面，工作人員需要確保土方測量區(qū)域能夠覆蓋像控點，同時避免在成像反差大、高程落差大的區(qū)域設(shè)置像控點。工作人員可以采取9點法，借助GNSS-RTK來完成像控點坐標(biāo)的精準(zhǔn)測量工作。在此基礎(chǔ)上，工作人員需要規(guī)劃無人機航線，攝錄遙感影像，確保影像具有較高的重疊度。在數(shù)據(jù)處理方面，工作人員需要借助計算機軟件來求解點云數(shù)據(jù)。

3.2點云數(shù)據(jù)的預(yù)處理

在預(yù)處理階段，工作人員需要網(wǎng)格化點云數(shù)據(jù)，通過平滑濾波的方式來處理高程異常的數(shù)據(jù)，并且對測區(qū)邊界進(jìn)行規(guī)則編碼。3.2.1點云網(wǎng)格化。工作人員需要對點云數(shù)據(jù)坐標(biāo)最值進(jìn)行取整處理，根據(jù)網(wǎng)格間距完成對網(wǎng)格行列數(shù)的計算，具體公式如下:3.2.2邊界線凸多邊形化。邊界線凸多邊形化如圖1所示。測區(qū)邊界形狀可以借助邊界識別算法轉(zhuǎn)化為凸多邊形。各頂點的相應(yīng)標(biāo)注，有助于工作人員借助相應(yīng)算法來完成測量計算工作。3.2.3邊界線統(tǒng)一編碼。為了準(zhǔn)確表述P1、P2等頂點的相鄰?fù)負(fù)潢P(guān)系，工作人員需要基于點號、坐標(biāo)、凸多邊形變化進(jìn)行編碼處理，以便于后續(xù)分析計算工作的開展。

3.3測量結(jié)果分析

借助RTK和無人機遙感技術(shù)進(jìn)行土方測量的結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明，無人機遙感技術(shù)能夠更高效地獲取點云數(shù)據(jù)，其不僅具有較高的測量效率，還能夠節(jié)約工程建設(shè)成本。隨著土方量的增加，無人機點云數(shù)據(jù)結(jié)果的精度和測量效率將大幅度提升。

4結(jié)語

綜上所述，攝影測量和遙感技術(shù)有助于提高建筑工程測量的效率和精度。在應(yīng)用兩種技術(shù)時，工作人員需要做好像控點布設(shè)、空三加密計算等工作，這對工作人員的技能水平的要求較高。在工程建設(shè)期間，建筑單位需要積極引進(jìn)相關(guān)技術(shù)、設(shè)備和人才，推動工程測量技術(shù)升級，使建筑施工朝著智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡華俊,唐濤.探究攝影測量與遙感技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用[J].四川水泥,2021(8).

[2]羅士成.工程測量中攝影測量和遙感技術(shù)的運用[J].科技資訊,2021,19(20).

[3]賈子誼.基于多源遙感數(shù)據(jù)的城市建筑垃圾堆積體三維變化檢測研究[D].北京:北京建筑大學(xué),2021.

[4]武利平.基于攝影測量與遙感技術(shù)的建筑工程測量[J].中國建筑裝飾裝修,2021(2).

作者:汪雪娟 單位:江蘇蘇北土地房地產(chǎn)資產(chǎn)評估測繪咨詢有限公司