攝影測(cè)量與遙感技術(shù)在工程測(cè)量中應(yīng)用
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摘要：測(cè)繪技術(shù)對(duì)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(jì)、中期的施工定位以及后續(xù)的竣工檢測(cè)等工作。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)存在效率低、誤差大等問(wèn)題，而攝像測(cè)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(cè)量與遙感技術(shù)在工程測(cè)量中的意義，提出了這兩種測(cè)繪技術(shù)在建筑面積核算、土方測(cè)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(cè)量；遙感；工程測(cè)量；無(wú)人機(jī)遙感
測(cè)量需要借助無(wú)人機(jī)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(cè)繪工作。攝影測(cè)量是借助無(wú)人機(jī)攝錄圖像開(kāi)展測(cè)繪工作的重要技術(shù)，它能夠通過(guò)技術(shù)手段來(lái)快速處理圖像數(shù)據(jù)，它對(duì)建筑工程測(cè)量具有積極意義。在測(cè)繪技術(shù)不斷發(fā)展的過(guò)程中，攝影測(cè)量和遙感技術(shù)的測(cè)量精度及測(cè)量范圍都得到了顯著提高和擴(kuò)大。與傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)相比，攝影測(cè)量與遙感技術(shù)具有更大優(yōu)勢(shì)，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(cè)量與遙感技術(shù)在工程測(cè)量中的意義
在應(yīng)用遙感、攝影測(cè)量這類測(cè)繪新技術(shù)的過(guò)程中，工作人員不僅能夠借助傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和傳輸，還能夠借助地面控制臺(tái)將圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以測(cè)量計(jì)算的電腦模型。遙感和攝影測(cè)量技術(shù)具有存儲(chǔ)容量大、測(cè)量精度高、范圍廣以及效率高等性能優(yōu)勢(shì)，它們能夠有效縮短建筑工程施工周期，對(duì)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(cè)量與遙感技術(shù)的支持下，測(cè)繪人員無(wú)須攜帶設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，并且能夠在不影響周邊環(huán)境的情況下完成快速測(cè)量工作。另外，攝影測(cè)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(duì)惡劣的環(huán)境中，攝影測(cè)量與遙感技術(shù)能夠借助無(wú)人機(jī)完成人力難以完成的各項(xiàng)高精度測(cè)繪任務(wù)，從而解決了建筑工程在惡劣工況中的測(cè)繪難題。
2無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)在規(guī)劃竣工測(cè)量中的應(yīng)用
2.1無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的作業(yè)流程
2.1.1航線規(guī)劃設(shè)計(jì)。在攝影測(cè)量之前，工作人員需要做好無(wú)人機(jī)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(chǎng)地形做好區(qū)域劃分工作，以確保地形起伏不會(huì)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(guò)大而影響工作效率或因比例尺過(guò)低而影響測(cè)量精度。在航高設(shè)計(jì)方面，工作人員需要考慮相機(jī)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(lái)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(lái)合理設(shè)計(jì)航速，同時(shí)做好其他建筑遮擋物的規(guī)避工作。在航攝時(shí)間方面，工作人員應(yīng)該盡可能在大氣透明度好的晴天開(kāi)展作業(yè)，避免在惡劣天氣以及正午前后2小時(shí)開(kāi)展作業(yè)。在實(shí)際操作時(shí)，航線設(shè)計(jì)人員需要基于分辨率、重疊度以及高程標(biāo)準(zhǔn)來(lái)做好相機(jī)選型、航高計(jì)算、攝影基線測(cè)量等工作，以確保建筑工程被測(cè)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(guò)試飛、試攝來(lái)做好動(dòng)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(wú)人機(jī)按要求航攝。在實(shí)際工作期間，工作人員需要確保起降場(chǎng)地平坦無(wú)異物，并且做好航拍無(wú)人機(jī)順序和架次的安排工作。同時(shí)，工作人員需要嚴(yán)格監(jiān)測(cè)無(wú)人機(jī)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(shí)可以更改飛行計(jì)劃。[3]2.1.3像控點(diǎn)布設(shè)與施測(cè)。在像控點(diǎn)布設(shè)期間，工作人員需要聯(lián)測(cè)相同位置的高程、平面點(diǎn)；在測(cè)區(qū)，工作人員可以擺脫單個(gè)圖幅限制，結(jié)合航線做好像控點(diǎn)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(guò)提高刺點(diǎn)精度來(lái)保證控制點(diǎn)的可靠性；像控點(diǎn)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(diǎn)精度；為保證控制點(diǎn)位置的標(biāo)志性，像控點(diǎn)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(diǎn)應(yīng)盡可能設(shè)置在方位線與像主點(diǎn)的垂直線附近。2.1.4空中三角測(cè)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(diǎn)坐標(biāo)來(lái)完成影像的外方位、未知點(diǎn)坐標(biāo)的求解工作，實(shí)現(xiàn)模型的定向，并為后續(xù)的測(cè)繪工作提供支持。該項(xiàng)作業(yè)的精度直接關(guān)系到測(cè)繪結(jié)果的質(zhì)量。因此，工作人員需要借助相關(guān)軟件來(lái)開(kāi)展相關(guān)工作。
2.2無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量在建筑面積核算測(cè)量中的應(yīng)用
2.2.1高度測(cè)量。在建筑工程測(cè)繪期間，工作人員通常配合應(yīng)用多種測(cè)繪技術(shù)。在建筑高度測(cè)量期間，本文將攝影測(cè)量技術(shù)與全站儀、激光測(cè)距儀、鋼尺等相結(jié)合來(lái)完成對(duì)邊測(cè)量、三角高程測(cè)量、水準(zhǔn)測(cè)量等各項(xiàng)工作。[4]穹頂高度是建筑工程高度測(cè)量中的難點(diǎn)，為了驗(yàn)證無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的測(cè)繪精度，工作人員需要將無(wú)人機(jī)測(cè)繪結(jié)果與全站儀的對(duì)邊測(cè)量結(jié)果以及電磁波測(cè)距儀的三角高程測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。為了確保穹頂高度測(cè)量結(jié)果的可靠性，在測(cè)量結(jié)果不超過(guò)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(lái)完成三角高程測(cè)量工作，將這兩種方式的測(cè)量結(jié)果平均值作為測(cè)量結(jié)果。在對(duì)邊測(cè)量期間，工作人員應(yīng)做好全站儀觀測(cè)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(qiáng)測(cè)量結(jié)果的可靠性。在無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量期間，工作人員需要通過(guò)空間后方交會(huì)模型來(lái)完成相近參數(shù)的校驗(yàn)工作，利用空三加密軟件進(jìn)行無(wú)人機(jī)航空影像區(qū)域網(wǎng)平差，根據(jù)無(wú)人機(jī)建立的數(shù)據(jù)模型來(lái)完成高度精準(zhǔn)測(cè)量工作。三種方法的測(cè)量結(jié)果如表1所示。2.2.2輪廓測(cè)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(jì)算和功能保證工作。另外，工作人員需要核驗(yàn)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(zhǎng)能夠有效閉合。在實(shí)際測(cè)量時(shí)，工作人員必須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量作業(yè)。結(jié)合輪廓模型計(jì)算的建筑面積如表2所示。我們通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量的精度結(jié)果介于三維激光測(cè)量和全站儀測(cè)量之間。無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量在保持較高測(cè)量精度的同時(shí)，無(wú)須耗費(fèi)過(guò)多的人力資源，工作效率更高。
3基于無(wú)人機(jī)低空遙感技術(shù)的土方測(cè)量
無(wú)人機(jī)遙感測(cè)量技術(shù)在建筑工程測(cè)量中具有重要作用，筆者重點(diǎn)論述了土方測(cè)量的技術(shù)要點(diǎn)。土方測(cè)量的工作任務(wù)是，計(jì)算設(shè)計(jì)標(biāo)高與地面之間的體積。一般來(lái)說(shuō)，工作人員首先需要將測(cè)量區(qū)域劃分成塊狀，然后借助數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬現(xiàn)場(chǎng)地形情況，最后完成土方量的計(jì)算求解工作。在無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)的支持下，工作人員能夠借助影像數(shù)據(jù)來(lái)生產(chǎn)大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后結(jié)合測(cè)量邊界和標(biāo)高來(lái)精確計(jì)算土方量。
3.1點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取
為了得到點(diǎn)云數(shù)據(jù)，工作人員需要從像控點(diǎn)布設(shè)、遙感影像拍攝以及數(shù)據(jù)處理三個(gè)方面入手。在像控點(diǎn)布設(shè)方面，工作人員需要確保土方測(cè)量區(qū)域能夠覆蓋像控點(diǎn)，同時(shí)避免在成像反差大、高程落差大的區(qū)域設(shè)置像控點(diǎn)。工作人員可以采取9點(diǎn)法，借助GNSS-RTK來(lái)完成像控點(diǎn)坐標(biāo)的精準(zhǔn)測(cè)量工作。在此基礎(chǔ)上，工作人員需要規(guī)劃無(wú)人機(jī)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(jì)算機(jī)軟件來(lái)求解點(diǎn)云數(shù)據(jù)。
3.2點(diǎn)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(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)平滑濾波的方式來(lái)處理高程異常的數(shù)據(jù)，并且對(duì)測(cè)區(qū)邊界進(jìn)行規(guī)則編碼。3.2.1點(diǎn)云網(wǎng)格化。工作人員需要對(duì)點(diǎn)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(duì)網(wǎng)格行列數(shù)的計(jì)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(cè)區(qū)邊界形狀可以借助邊界識(shí)別算法轉(zhuǎn)化為凸多邊形。各頂點(diǎn)的相應(yīng)標(biāo)注，有助于工作人員借助相應(yīng)算法來(lái)完成測(cè)量計(jì)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(diǎn)的相鄰?fù)負(fù)潢P(guān)系，工作人員需要基于點(diǎn)號(hào)、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(jì)算工作的開(kāi)展。
3.3測(cè)量結(jié)果分析
借助RTK和無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)進(jìn)行土方測(cè)量的結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明，無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)能夠更高效地獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)，其不僅具有較高的測(cè)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(wú)人機(jī)點(diǎn)云數(shù)據(jù)結(jié)果的精度和測(cè)量效率將大幅度提升。
4結(jié)語(yǔ)
綜上所述，攝影測(cè)量和遙感技術(shù)有助于提高建筑工程測(cè)量的效率和精度。在應(yīng)用兩種技術(shù)時(shí)，工作人員需要做好像控點(diǎn)布設(shè)、空三加密計(jì)算等工作，這對(duì)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(dòng)工程測(cè)量技術(shù)升級(jí)，使建筑施工朝著智能化、數(shù)字化方向發(fā)展。
參考文獻(xiàn)：
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作者:汪雪娟 單位:江蘇蘇北土地房地產(chǎn)資產(chǎn)評(píng)估測(cè)繪咨詢有限公司
