接触式与非接触式测量技术在工程测量中的融合

接触式与非接触式测量技术在工程测量中的融合

王志杰

612429198601162651

摘要：接触式与非接触式测量技术在工程测量中的融合是一种综合利用两种技术的方法，以提高测量效率、精度和多样性。接触式测量技术主要包括全站仪、测距仪等，需要物理接触目标表面；而非接触式测量技术主要包括激光扫描仪、摄影测量等，可以无需与目标直接接触进行测量。通过将这两种技术融合使用，可以充分发挥各自的优势，实现更全面、精确和高效的工程测量。

关键词：接触式测量技术；非接触式测量技术；工程测量

一、引言

工程测量是一项重要的任务，它在建设、设计和监测领域起着关键作用。为了提高测量效率、精度和多样性，工程测量中逐渐崛起了接触式测量技术和非接触式测量技术。接触式测量技术需要物理接触目标表面，拥有较高的测量精度，而非接触式测量技术则可以无需接触目标表面进行快速测量。为了充分发挥两者的优势，工程测量中逐渐将接触式与非接触式测量技术相融合，实现更全面、精确和高效的测量。本文将探讨接触式与非接触式测量技术的融合在工程测量中的应用和优势。

二、接触式与非接触式测量技术的概述

接触式测量技术和非接触式测量技术是工程测量中两种常见的测量方法。接触式测量技术需要物理接触目标表面，通过测量仪器与目标之间的接触来获取数据。这种测量方式适用于需要高精度、准确度的测量任务，如建筑物立面测量、道路线路测量等。常见的接触式测量仪器包括全站仪、测距仪、测角仪等。

相比之下，非接触式测量技术可以在不直接接触目标表面的情况下进行测量。它通过激光扫描仪、摄影测量等方式，获取目标表面的图像、点云数据或其他形式的测量数据。非接触式测量技术具有快速、自动化和大范围测量的优势，适用于对复杂、大型或危险目标进行测量，如地形测量、建筑物三维模型生成等。

两种测量技术各有优势和局限性。接触式测量技术能够提供高精度的测量结果，且对于某些特定的测量任务来说，物理接触是必要的。但它在处理复杂几何形状或危险环境时可能存在困难，且测量效率较低。

非接触式测量技术则可以快速获取大量的测量数据，无需物理接触目标表面，具有高效性和安全性。然而，在某些情况下，由于光线条件、遮挡物或反射特性等因素的影响，非接触式测量技术可能存在一定的测量精度问题。

因此，将接触式测量技术和非接触式测量技术相融合，可以充分利用两者的优势，弥补各自的局限性。通过综合使用接触式和非接触式测量技术，可以实现更全面、精确和高效的工程测量。比如，在道路建设中，可以利用接触式测量技术获取道路中心线的精确位置，再利用非接触式测量技术获取整个道路断面的形状和高程信息，以实现全面的道路测量。在建筑物测量中，可以结合接触式和非接触式测量技术，获取建筑物关键点的坐标和建筑物立面的全局形貌，以实现全面的建筑物测量。

三、接触式与非接触式测量技术的融合

（一）接触式与非接触式测量技术的融合方法

常见的融合方法是数据配准与融合。由于接触式测量技术和非接触式测量技术采集的数据具有不同的坐标系统和精度，需要将它们进行配准和融合，以实现数据的一致性和无缝连接。通过使用配准算法和技术，可以将不同测量技术获取的数据进行统一的坐标转换和精度修正，使其能够在同一坐标系统下进行比较和分析。

另一个融合方法是一体化测量系统的开发与应用。一体化测量系统将接触式测量仪器和非接触式测量仪器集成在一个测量系统中，实现了多种测量技术的无缝切换和数据集成。这样的系统可以根据具体的测量需求，选择合适的测量技术进行测量，从而提供更全面、准确和高效的测量解决方案。

数据处理与分析也是接触式与非接触式测量技术融合的重要环节。通过合适的算法和方法，对接触式测量技术和非接触式测量技术获取的数据进行配准、拟合和模型构建，实现数据的统一处理和综合分析。这样可以充分利用不同测量技术的优势，提取更全面和准确的信息，为工程设计和决策提供更可靠的依据。

（二）数据融合和一体化处理技术

在数据融合方面，可以将来自接触式和非接触式测量技术的数据进行集成，形成一个更全面的数据集。例如，在建筑物测量中，可以使用接触式测量技术获取建筑物关键点的坐标和尺寸数据，同时利用非接触式测量技术获取建筑物立面的三维点云数据。将这些数据进行融合，可以得到一个包含丰富信息的建筑物模型，其中既包括准确的尺寸数据，又包括真实的立体形貌信息。

在一体化处理方面，可以对融合后的数据进行统一的处理和分析。通过选择合适的算法和模型，可以从综合数据中提取出更多有价值的信息。例如，在道路测量中，可以利用一体化处理技术，综合利用接触式测量技术获取的道路中心线数据和非接触式测量技术获取的道路断面数据，通过曲线拟合和数据插值等方法，得到一条光滑且完整的道路形状。

数据融合和一体化处理技术的应用可以提高测量结果的准确性和可靠性。通过将不同测量方法的数据进行融合，可以弥补各自方法的局限性，充分利用各种测量技术的优势。同时，通过对融合后的数据进行一体化处理，可以更全面地分析和解读数据，从中提取出更多有用的信息。这些信息对于工程设计、决策制定和问题解决具有重要意义。

四、融合技术的优势和挑战

接触式测量技术通常提供更精确的测量结果，适用于需要高精度测量的场景，如机械制造、工程结构等。非接触式测量技术则能够快速获取大量数据，适用于复杂、大范围或危险的测量任务，如地理测绘、遥感等。通过融合这两种技术，可以充分发挥它们各自的优势，提供更全面、准确的测量结果。

接触式测量技术受限于物理接触条件，对于某些表面特殊或难以触及的对象无法有效应用。而非接触式测量技术可以在不接触物体的情况下进行测量，适用于各种形状、材质的对象。通过融合技术，可以扩展测量的范围和覆盖面，实现对更多类型的对象进行准确测量。

有些场景下，单一的测量技术可能无法获取完整的数据或存在数据缺失的问题。例如，在建筑物测量中，使用接触式测量技术难以获取到建筑物外墙的形貌数据。而融合非接触式测量技术可以弥补这一不足，获取完整的建筑物数据。同时，通过多种技术的数据交叉验证和校准，可以提高测量结果的可靠性和准确性。

融合技术不仅仅是简单地将接触式和非接触式测量数据进行拼接，更重要的是通过综合分析和一体化处理，从中提取有用的信息。一体化处理技术能够将不同测量方法的数据进行关联和融合，发现数据之间的内在联系和相关性，进而提高数据的可信度和准确度。这使得融合技术具备更强大的分析和处理能力，为决策支持和问题解决提供更多有益的信息。

五、结论

接触式与非接触式测量技术的融合能够在工程测量中发挥更大的作用。它可以提供更全面、高精度且高效的测量数据，满足复杂工程测量任务的需求，推动工程测量领域的技术进步和应用发展。

参考文献

[1]朱德华.接触式测量技术和非接触式测量技术的融合[J].技术与市场,2012,19(05):171.

[2]廖奕鸥,冯辉,张重远.接触式与非接触式测量粗糙度方法探讨[J].物理测试,2023,41(02):32-37.

[3]何玲.测绘新技术与工程测量的内在联系[J].中国地名,2010(07):71+73.