談建筑工程規(guī)劃竣工測(cè)量技術(shù)方法

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摘要:隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市規(guī)劃愈發(fā)重要。規(guī)劃竣工測(cè)量是城市建設(shè)對(duì)城市規(guī)劃意圖落實(shí)的體現(xiàn)。規(guī)劃竣工測(cè)量的結(jié)果直接影響規(guī)劃竣工驗(yàn)收的結(jié)論，能夠保證規(guī)劃竣工測(cè)量高精度、高效率地進(jìn)行的方法和技術(shù)非常重要。本文介紹了規(guī)劃竣工測(cè)量常用的方法以及有待推廣的幾種測(cè)量技術(shù)方法的特點(diǎn)，以期能夠?qū)σ?guī)劃竣工測(cè)量工作有所幫助。

關(guān)鍵詞:規(guī)劃竣工測(cè)量;單基站RTK技術(shù);CORS技術(shù);三維激光掃描技術(shù);無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)

引言

目前我國(guó)的城市化進(jìn)程正在處于一個(gè)穩(wěn)定推進(jìn)的狀態(tài)，繼續(xù)大力穩(wěn)妥地推進(jìn)我國(guó)的城市化進(jìn)程，是我國(guó)現(xiàn)階段的主要任務(wù)。城市化過(guò)程中制訂科學(xué)合理的城市規(guī)劃越來(lái)越重要?？茖W(xué)合理的城市規(guī)劃能夠保證資源充分有效利用，保證城市空間更加高效科學(xué)的利用，從而產(chǎn)生更加明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。建設(shè)工程需要嚴(yán)格執(zhí)行城市規(guī)劃意圖，這樣才能保證科學(xué)合理的城市規(guī)劃落實(shí)到實(shí)處。建筑工程規(guī)劃竣工驗(yàn)收是城市建設(shè)過(guò)程中科學(xué)合理的城市規(guī)劃意圖落實(shí)到實(shí)處的真實(shí)記錄。建筑工程規(guī)劃測(cè)量是建筑工程規(guī)劃竣工驗(yàn)收的具體手段。建筑工程完成主體建設(shè)之后即可進(jìn)行規(guī)劃竣工驗(yàn)收。建設(shè)工程規(guī)劃竣工驗(yàn)收主要是對(duì)工業(yè)建筑、民用建筑、建筑的附屬設(shè)施、地下管線、地下建(構(gòu))筑物等的紅線范圍、高度、綠化范圍，停車場(chǎng)面積等是否符合規(guī)劃條件進(jìn)行驗(yàn)收，是工程驗(yàn)收的先決條件，是建筑工程落實(shí)了規(guī)劃意圖的體現(xiàn)［1］。精確而又高效地進(jìn)行建筑工程規(guī)劃竣工測(cè)量是規(guī)劃竣工驗(yàn)收的前提。

1規(guī)劃竣工測(cè)量的老方法

建筑工程規(guī)劃竣工測(cè)量分為兩個(gè)步驟:一是對(duì)控制點(diǎn)坐標(biāo)高程進(jìn)行測(cè)量;二是對(duì)細(xì)部點(diǎn)坐標(biāo)高程測(cè)量［2］。建筑工程規(guī)劃竣工測(cè)量?jī)?nèi)容主要分為:1)對(duì)建筑物及其附屬建筑物在水平面的投影面積包括建筑的基底面積，建筑工程附屬建筑的基底面積，附屬的泵房、機(jī)房等功能建筑的基底占地面積，建筑的陽(yáng)臺(tái)面積等進(jìn)行測(cè)量;2)建筑在鉛垂面的高程包括建筑的外立面高度、建筑的層高、附屬建筑的高度、功能性建筑的高度等進(jìn)行測(cè)量。在測(cè)量過(guò)程中遵循先控制測(cè)量、后細(xì)部點(diǎn)測(cè)量的順序。

1．1控制測(cè)量

建筑工程規(guī)劃竣工測(cè)量的控制測(cè)量是對(duì)已完建筑工程包含民用建筑、工業(yè)建筑及其配套附屬設(shè)施、功能設(shè)施的控制點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。目前常用的平面控制測(cè)量的方法主要有:1)導(dǎo)線測(cè)量的方法;2)靜態(tài)GPS測(cè)量的方法;3)單基站RTK測(cè)量的方法。導(dǎo)線測(cè)量需要大量的測(cè)繪工作人員攜帶平板儀、經(jīng)緯儀進(jìn)行操作，測(cè)繪過(guò)程中要求測(cè)站之間通視，測(cè)站之間距離不能過(guò)大，測(cè)站點(diǎn)數(shù)量不能過(guò)多等。同樣，靜態(tài)GPS測(cè)量也需要大量的作業(yè)人員攜帶大量?jī)x器布設(shè)足夠多的測(cè)站點(diǎn)，這兩種方式作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)量結(jié)果誤差大，人工器材費(fèi)用高，因此，目前傳統(tǒng)方法多采用單基站RTK測(cè)量的方法。RTK(Real－timekinematic，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài))實(shí)質(zhì)是載波相位差分技術(shù)，是一種新型常用衛(wèi)星定位測(cè)量，可以應(yīng)用GPS衛(wèi)星或者北斗衛(wèi)星，能夠做到實(shí)時(shí)地得到厘米級(jí)定位精度的定位結(jié)果［3］。相比于傳統(tǒng)導(dǎo)線測(cè)量方法、靜態(tài)GPS測(cè)量方法費(fèi)工費(fèi)時(shí)、要求點(diǎn)間通視、精度分布不均勻、不能實(shí)時(shí)知道定位精度等劣勢(shì)，采用單基站RTK測(cè)量方法來(lái)進(jìn)行控制測(cè)量，能夠做到節(jié)省人工和測(cè)繪時(shí)間，提高測(cè)繪效率，不需要站點(diǎn)之間通視，流動(dòng)站位置靈活，可以架設(shè)在任何需要知道坐標(biāo)的位置，對(duì)于規(guī)劃竣工測(cè)量這種在城市建筑工程施工場(chǎng)地內(nèi)的開闊地帶的測(cè)量來(lái)講，測(cè)量精度能夠始終保持在厘米級(jí)精度，數(shù)據(jù)穩(wěn)定精確。測(cè)一個(gè)控制點(diǎn)在幾分鐘甚至幾秒鐘內(nèi)就可完成，大大提高了作業(yè)效率，減輕了工作強(qiáng)度、節(jié)省了費(fèi)用。RTK測(cè)量分為單基站RTK和網(wǎng)絡(luò)RTK兩種測(cè)量方式。網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)需要做基站網(wǎng)配合使用，有一定的局限性，本文主要介紹單基站RTK技術(shù)。單基站RTK測(cè)量采用一個(gè)基準(zhǔn)站和一個(gè)流動(dòng)站組合完成測(cè)量。基準(zhǔn)站配有GPS接收機(jī)、主機(jī)、電臺(tái)。GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星數(shù)據(jù)，并將其接收到的GPS數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)主機(jī)差分解算后通過(guò)電臺(tái)，發(fā)送給觀測(cè)站，在觀測(cè)站的GPS接收機(jī)能夠同時(shí)接收到基準(zhǔn)站發(fā)送的觀測(cè)數(shù)據(jù)以及流動(dòng)站接收到的GPS信號(hào)，然后得到流動(dòng)站觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。三維空間坐標(biāo)理論上需要3顆衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)，但是實(shí)際上由于技術(shù)原因，使用RTK測(cè)定坐標(biāo)時(shí)需要5顆衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)［4］。并且要求衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送穩(wěn)定［5］。

1．2高度測(cè)量

建筑物的高度測(cè)量、建筑物的層高測(cè)量、建筑物門窗高度測(cè)量、建筑物的日照測(cè)量、建筑物與周圍建筑的關(guān)系等都需要測(cè)量高度。建筑物高度的測(cè)量方法有三角測(cè)量法和前方交會(huì)法?？梢圆捎娩摮摺y(cè)距儀直接測(cè)量、采用全站儀測(cè)量高度。測(cè)量門窗高度測(cè)量建筑物層高等室內(nèi)測(cè)量是采用鋼尺或者激光測(cè)距儀，靈活方便、快捷;測(cè)量建筑物高度，測(cè)量建筑物與周邊建筑物的位置關(guān)系等室外高度測(cè)量時(shí)宜采用全站儀，測(cè)量數(shù)據(jù)精度高、測(cè)量作業(yè)效率高。進(jìn)行測(cè)量作業(yè)時(shí)，每組測(cè)量需要采集兩次測(cè)量數(shù)據(jù)，取兩次測(cè)量數(shù)據(jù)的平均值。采集測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，需要在多個(gè)測(cè)站進(jìn)行多組重復(fù)測(cè)量，消除偶然誤差和系統(tǒng)誤差。

1．3面積測(cè)量

房屋建筑面積指房屋外墻(含外凸柱)勒腳以上各層的外圍水平投影面積，包括陽(yáng)臺(tái)、挑廊、地下室、室外樓梯等。除此之外建筑物附屬的停車位(場(chǎng))面積、建筑物附屬功能房面積、建筑物配套綠地面積、按要求建設(shè)的市政公共設(shè)施占地面積等都需要進(jìn)行面積測(cè)量。面積測(cè)量可以采用幾何法，即采用鋼尺測(cè)距儀等丈量出投影幾何圖形的邊長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。幾何法精度差，效率低，現(xiàn)代測(cè)量基本不采用此方法?，F(xiàn)行面積測(cè)量的常用方法主要為坐標(biāo)法。坐標(biāo)法是指在建筑物及其附屬設(shè)施的邊界、拐點(diǎn)等采用RTK或全站儀測(cè)量相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)。利用測(cè)得相對(duì)應(yīng)的邊界、拐點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算面積。用上述兩種技術(shù)手段測(cè)得的坐標(biāo)可以導(dǎo)入到系統(tǒng)中或者相對(duì)應(yīng)的軟件中，進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理，面積計(jì)算自動(dòng)化程度高、誤差小、精度高、效率高。

2新技術(shù)在規(guī)劃竣工測(cè)量中的應(yīng)用

城市化進(jìn)程加快，城市建設(shè)發(fā)展速度加快，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，全國(guó)各地地標(biāo)建筑不斷涌現(xiàn)，曲面異形建筑、薄殼建筑、多桁架建筑等具有非常規(guī)建筑輪廓、復(fù)雜建筑形式、非常規(guī)建筑工藝的異形建筑不斷增多。此類打破傳統(tǒng)的建筑形式，突破傳統(tǒng)建筑工藝的建筑，在進(jìn)行規(guī)劃竣工測(cè)量時(shí)，需要測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確可靠。只依靠傳統(tǒng)測(cè)量模式很難順利快速有效地完成竣工測(cè)量工作，給測(cè)繪工作帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)。與此同時(shí)伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)手段也日新月異，測(cè)繪技術(shù)、測(cè)繪方法更加信息化、智能化?？萍嫉倪M(jìn)步、測(cè)繪新技術(shù)的應(yīng)用，為測(cè)量工作貢獻(xiàn)了新手段、新方法，使建筑工程規(guī)劃竣工數(shù)據(jù)獲取的方向朝著高精度、更便捷、可視化、更安全的方向發(fā)展。本文主要介紹近幾年發(fā)展勢(shì)頭相對(duì)迅猛的3種高新測(cè)繪技術(shù)。

2．1CORS技術(shù)在規(guī)劃竣工測(cè)量中的應(yīng)用研究

CORS系統(tǒng)是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星服務(wù)系統(tǒng)。CORS具有實(shí)時(shí)化、定位規(guī)?；蛣?dòng)態(tài)化趨勢(shì)，CORS基站的建設(shè)和連續(xù)運(yùn)行，在城市中形成了一個(gè)永久控制點(diǎn)的RTK基站網(wǎng)絡(luò)。CORS基站取代測(cè)量標(biāo)志，從而省去了標(biāo)志的修建和維護(hù)。CORS網(wǎng)絡(luò)的建立改變了傳統(tǒng)RTK測(cè)量作業(yè)方式，無(wú)須架設(shè)參考站，單機(jī)作業(yè)、作業(yè)范圍大、操作靈活、數(shù)據(jù)誤差小，為數(shù)字化城市建設(shè)提供了測(cè)量基礎(chǔ)。應(yīng)用CORS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃竣工測(cè)量的原理是通過(guò)城市內(nèi)大量的CORS基準(zhǔn)站構(gòu)成的基準(zhǔn)站網(wǎng)實(shí)現(xiàn)短距離網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量，獲得高精度的定位結(jié)果。

2．2三維激光掃描技術(shù)在規(guī)劃竣工測(cè)量中的應(yīng)用研究

三維激光掃描技術(shù)又稱實(shí)景復(fù)制技術(shù)。三維激光掃描儀的本質(zhì)是基于激光測(cè)距原理。只是激光的發(fā)射方式、內(nèi)置棱鏡個(gè)數(shù)、計(jì)時(shí)方式、數(shù)據(jù)處理軟件方面各有差 異。激光掃描儀的主要構(gòu)造是由一臺(tái)高速精確的激光測(cè)距儀，配備一組用來(lái)引導(dǎo)激光束且以均勻角速度掃描的反射棱鏡。被引導(dǎo)激光束的激光測(cè)距儀可以測(cè)得每一個(gè)掃描點(diǎn)的測(cè)站至掃描點(diǎn)的斜距，激光掃描儀內(nèi)置的羅盤可以測(cè)得掃描的水平角和鉛錘方向角，經(jīng)過(guò)內(nèi)置軟件的計(jì)算從而得到掃描點(diǎn)與測(cè)站的三維空間坐標(biāo)。由于已知測(cè)站的空間坐標(biāo)，所以每一個(gè)掃描點(diǎn)的三維坐標(biāo)均可以確定［6］。利用三維激光掃描儀做地形測(cè)量，能夠高效快速準(zhǔn)確地為測(cè)量工作人員提供被測(cè)量物體的三維真彩點(diǎn)云數(shù)據(jù)。從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理及地形圖的繪制，在工作效率及工作安全性上都得到了很大的提高，為地形測(cè)量工作帶來(lái)了新的起點(diǎn)和突破。三維激光掃描技術(shù)的測(cè)繪數(shù)據(jù)需簡(jiǎn)單處理即可使用，導(dǎo)入制圖軟件自動(dòng)成圖，提高了測(cè)圖效率。且接觸式的測(cè)量方式，使得相當(dāng)多的行業(yè)和領(lǐng)域以及環(huán)境均可以使用此項(xiàng)技術(shù)。若與空間空位技術(shù)結(jié)合將有更多可能性。目前，三維激光掃描技術(shù)作為發(fā)展迅猛的新技術(shù)，必定會(huì)在諸多領(lǐng)域得到更深入而廣泛的應(yīng)用。

2．3無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)在規(guī)劃竣工測(cè)量中的應(yīng)用研究

無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)是結(jié)合無(wú)人機(jī)飛行平臺(tái)搭載的GPS/IM系統(tǒng)，獲取地面物體較為完整準(zhǔn)確的信息，包括SPO數(shù)據(jù)和像控點(diǎn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)相關(guān)軟件處理獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)、數(shù)字正攝影像和三維模型［7］。無(wú)人機(jī)可以預(yù)設(shè)航線，在作業(yè)區(qū)域上空自動(dòng)作業(yè)采集數(shù)據(jù)，采集完數(shù)據(jù)后可導(dǎo)入GIS系統(tǒng)，一鍵生成點(diǎn)云及三維模型數(shù)據(jù)，并據(jù)此進(jìn)行空間距離、體積的測(cè)量，以及進(jìn)行斜面等不規(guī)則堆體面積的測(cè)量。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量系統(tǒng)具有升空準(zhǔn)備時(shí)間短、操作控制較容易、不要求專用起降場(chǎng)地、運(yùn)行成本低、影像分辨率高、受云霧等天氣條件影響較小等特點(diǎn)［8］。無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)的優(yōu)勢(shì)明顯，首先，無(wú)人機(jī)體積小、重量輕，便于攜帶、操作、維修，中國(guó)是無(wú)人機(jī)生產(chǎn)大國(guó)，無(wú)人機(jī)零件均為標(biāo)準(zhǔn)件，維修更換方便，成本低;其次，無(wú)人機(jī)飛行區(qū)域可以預(yù)設(shè)，測(cè)量過(guò)程高度自動(dòng)化，人工操作簡(jiǎn)單;最后，無(wú)人機(jī)攝影測(cè)量技術(shù)分辨率高、精度高、效率高，可節(jié)省人工、時(shí)間、費(fèi)用。

3結(jié)束語(yǔ)

建筑工程規(guī)劃竣工驗(yàn)收是考察建筑工程落實(shí)規(guī)劃意圖的成果，規(guī)劃竣工測(cè)量的測(cè)量結(jié)果完全影響著驗(yàn)收結(jié)論?？焖贉?zhǔn)確地得到真實(shí)的規(guī)劃竣工測(cè)量數(shù)據(jù)是測(cè)繪工作者的工作內(nèi)容之一。測(cè)量的手段和方法尤其重要，測(cè)繪工作也需要伴隨著科技的進(jìn)步取得發(fā)展。本文介紹了RTK技術(shù)、CORS網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)、無(wú)人機(jī)傾斜攝影技術(shù)。幾種技術(shù)共同點(diǎn)就是方便、快捷、數(shù)據(jù)精度高、不需要投入大量的人力和物力。這也是測(cè)繪工作發(fā)展的必然趨勢(shì)。

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作者：陶旭 鄭賢澤 張國(guó)峰 單位：寧波市阿拉圖數(shù)字科技中心