测绘技术在高层建筑工程竣工测量中的综合应用分析

测绘技术在高层建筑工程竣工测量中的综合应用分析

李杰

北京城建集团有限责任公司 100089

摘    要：以某高层建筑竣工测量为例，采用CORS技术、三维激光扫描技术以及无人机倾斜摄影测量技术等测绘新技术相结合的方式，对该建筑进行了工程规划竣工测量，并对不同测绘技术的测量效果和测量精度进行了对比分析，结果表明：CORS技术应用于控制点测量效果良好，精度较高，三维激光扫描技术和无人机倾斜摄影测量技术应用于建筑高度和面积测量，误差均较小且在规范要求之内，但无人机技术的工作量小，测量效率更高，更值得在大型复杂工程竣工测量中予以应用。

关键词：连续运行卫星定位服务参考站(CORS); 三维激光扫描技术; 无人机倾斜摄影测量技术; 工程竣工测量;

引言：在城市化快速发展的时代背景下，加大了城市化建设工作量，对勘测精度提出了更高要求，传统的工程测量技术已经满足不了城市规划需求。为了精确计算房屋、道路等地形数据，需要更加直观的勘测结果，并附带一些影像等信息，作为地质工程规划参考依据。互联网及科学技术的推进，打破了传统地质勘测模式，形成了新的测绘技术，如何充分发挥这些技术在地质过程测量应用中的作用成为当前重点研究内容。

1. 测绘技术的应用意义

科学技术测绘技术可以有效地应用各种技术对城市总体规划进行准确的勘测,其次充分发挥自然地理信息收集者的作用,主要包括以下方面:通过综合应用现代测绘工作获得的全面数据和信息的内容具有许多优势,其次,测绘技术在城市规划中的应用也可以起到监督和控制的作用。测绘技术中的各种技术都有着独特而很好的兼容性问题,可以结合许多现代和先进的数字技术,如先进的网络计算机技术的实现、大数据的充分挖掘等技术和云计算技术。除了实现测绘技术中的各种技术外,还可以将都市空间分析和连续运行功能模块集成到行业分析和决策模型结构中,为了在城市获得更大的空间,分析和建立与大产业决策过程的关联性,借助三维空间成像,反映出大城市未来规划测量方法中工作和城市发展的基本规律,极大地促进了城市的智能化和快速化发展。

2. 主要测绘技术

   1. 全球定位系统

随着航天技术和定位技术的不断发展，全球定位技术不断被应用在土地资源的勘测过程中，使得测绘勘测效率和质量取得了巨大的发展。这种技术主要是在卫星的辅助之下来搜集和处理地籍的相关数据信息，这种测量方式主要是通过掌握测量的控制量，来递进式地完成地籍测量任务[1]。在实际开展地籍工作测量过程中，可以将测试网络、三角网络、地籍导线网与GPS技术有机结合起来，从而完成最终的测量任务。全球定位系统在很多方面具有巨大的优势，能够进行实时测量，而且测量面积大，全天候测量，能够实时获得测量数据。全球定位系统技术基本能够实现全天候、多地点的数据采集和监视，通过利用精准定位技术和RTK技术，对于测绘地点进行精准定位，同时利用数据融合技术和物联网技术，将各个地点搜集的信息有机融合起来进行分析和计算，从而得到相应的测量结果。另外，在开展这些技术的应用过程中，可以避免复杂地势环境和恶劣气候环境对于测量的影响，能够有效开展观测测量和分析任务，这样就能够大大提高测量的效率。但是在使用全球定位系统的过程中，存在着一定的安全隐患，容易造成数据的丢失，如何加强数据的安全性也是未来测绘技术发展需要重点考虑的问题。

2.2遥感技术

遥感技术已经被广泛应用到测绘工程中，这种技术能够对于地域很大的地区进行实时同步测量，而且测量的精度和效果都是十分优良的。它最大的特点就是能够通过中小比例尺度的数据进行十分有效的收集和处理，从而将这种信息有效扩展到大比例尺度的信息上，保障测量过程中的数据能够真实有效，从而保障在大区域测量过程中，测量的精度和有效性。遥感数据采集的精度与接收装置的放置位置有很大的关系，位置放置合理才能够保障传感器搜集数据的准确性。另外，操作人员在实际开展测绘过程中，需要遵循相关规范，才能保障搜集数据的可靠性。我国的地势环境十分复杂，很多遥感装置在传输数据过程中会受到障碍物的干扰，导致信息搜集存在着很多问题。比如，一些地方有强电磁波的干扰，或是地势条件比较恶劣，那么在遥感信息的传递过程中就会受到干扰，影响接收到的遥感数据，使得数据收集存在误差，降低了遥感数据的质量。因此，在使用遥感技术过程中还需要注重对数据的接收和处理技术。

2.3 数字化测绘技术

近年来，我国数字化测绘技术也取得了很大的进步和发展。数字化测绘技术和传统测绘相比，测量精度有明显提升。传统测绘技术受到测绘仪器、测量方法以及测量人员的经验限制，使得最终测量的精度有限，不能满足测绘工程的实际需要。数字化测绘技术能够将数据的采集以及数控测绘仪进行有效的融合，从而使得数据的采集精度更加高效。传统的数据采集都是通过人工完成的，测量结果的精度取决于操作人员的经验。数字化测绘技术的应用能够有效解决这个问题，显著提高数据采集的准确性和效率。

2.4 综合应用测绘技术

地籍测绘工程是一项复杂的工作，在操作过程中应当根据地籍测绘的实际需要采用综合测绘方法。目前，现有的测绘技术在地籍测绘工作中都不具备完全的独立性，还要在测绘操作时保证相关技术的搭配使用，能够运用取长补短的思想，提高地籍测绘操作的科学性和有效性。地籍测绘工作应当基于现实工作目标与掌握的资料情况选择多种测绘技术，实现传统的测绘手段与现代测绘技术手段互补。根据具体的测绘任务灵活地选择测绘手段，基于现代信息技术的优点发挥测绘技术的长处，这样才能引导我国地籍测绘技术不断向系统化和科学化方向发展。

2.5三维激光扫描技术

三维激光扫描技术相较于传统的逐点单独测量方法,实现了由点到面的技术突破。它利用激光测距的应用原理将原先少量单一的二维测绘数据坐标点拓展成大量集合的三维测绘数据信息点阵,从而复建出测绘目标对象的三维点阵模型和以线、面、体为表现形式的数据图件。三维激光扫描技术包含点云、建模、空间点阵扫描这三大技术层次,其中空间点阵扫描是最为重要的中心层。

3. 工程概况

某新建汽车工业中心由12栋单体建筑组成，中心总建筑面积达到158 000m2，其中汽车研发中心大楼位于汽车工业中心的东部区域，总设计高度为173.3m，设计占地面积1 887.93m2，采用弧线三角形轮廓设计，曲率半径由标准层向上依次减小，其平面位置及设计结构示意见图。由于该楼属于超高层建筑，且属于复杂不规则建筑，对竣工测量带来极大难度和挑战，故决定采用目前最先进的测绘新技术对其进行竣工测量和复核，测绘新技术包括：采用CORS技术进行控制测量，采用电磁波测距仪、全站仪和无人机进行高度测量，采用全站仪、三维激光扫描仪以及无人机进行建筑轮廓和面积测量。

研发中心平面位置及结构示意图

1. 1. 控制测量

根据研究中心现场情况，共布设13个控制点，每个控制点的观测回数均不少于3次，每次测回的观测时间均大于60s，观测的历元数大于30个，RTK的PDOP设置值为4.42，观测卫星数为8颗，采样间隔时间为1s。采用固定解法对采集数据进行解算，在完成控制点布设测量后，再利用全站仪进行距离和坐标的检测，结果见表1。从表中可以看到：采用CORS技术进行控制测量后，其平面坐标分量较差、高程较差以及边长较差均远小于规范要求，可见，CORS技术具有较高的控制测量精度。

1. 2. 高度测量

分别采用电磁波测距仪中的三角高程测量方法、全站仪中的对边高程测量方法以及无人机倾斜摄影法对研发中心的竣工高程进行测量，结果见表2。从表中数据可以看到：在三种方当中，采用全站仪对边测量法的测量精度最高，且在进行竣工测量过程中的设站较为自由，其次为采用电磁波测距仪中的三角高程测量方法，该方法的测量高度误差仅为0.08m，精度也较高，无人机倾斜摄影技术得到的竣工测量高度误差为0.21m，在三种方法中最大，但其整体的误差比仅为0.12%，且无人机的测量效率远高于其他两种方法，工作量大大减小，因此，是一种较为可行的测绘新方法。

3.3 轮廓及面积测量

针对研发中心独特的轮廓设计和玻璃幕墙、金属幕墙反光效果较差等问题，在进行大楼面积测量时分别采用全站仪激光免棱镜打点法、三维激光扫描测量法以及无人机倾斜摄影测量方法进行研发中心的轮廓和面积测量。全站仪免棱镜法对建筑物的轮廓描述最为全面，因此得到了较高的面积测量精度，其面积误差仅为13.64m2，但其缺点是需要大规模逐一打点，耗时长、工作量大；三维激光扫描测量对建筑轮廓描述较为清晰，但其测量误差最大，达到17.79m2，这是因为在点云处理和图像分层处理过程中，积累了较大误差，这种方法不仅工作量较大，而且精度相对较差；无人机倾斜摄影法得到的建筑轮廓最为简单，但是其直接通过实景三维模型计算得到的面积值反而较高，误差仅为15.21m2，最重要的是该方法工作量大大减小，能够节省大量的人力物力。对比三种测绘方法，认为无人机倾斜摄影技术测量效果最佳，在高层建筑面积核算中将具有较为广阔的应用前景。

结语：测绘技术可以获取可靠精确的信息数据,为后续城市的科学化合理化建设提供有力的数据支持,而现在我国城市进一步智能化发展过程中,信息处理加工能力难以满足现代化需求,因而需要应用现代化的测绘技术。

参考文献

[1]徐思奇,黄先锋,张帆,等.倾斜摄影测量技术在大比例尺地形图测绘中的应用[J].测绘通报,2018(2):111-115.

[2]钟华君.测绘工程技术在地籍测量中的应用[J].四川水泥,2020(4):148.

[3]张瑞.测绘工程技术在地籍测量中的实践应用分析[J].科技风,2020(10):111.