全站儀在城市地下空間地籍表達(dá)中的應(yīng)用研究

【摘要】近年來，我國測量技術(shù)飛速發(fā)展，全站儀技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于地籍測量，且取得了不斐的成績，這為城市地下空間的地籍測量提供了一種可能。本文選取張掖市甘州區(qū)某地下建筑，利用全站儀采集地下空間建筑物的三維數(shù)據(jù)，通過后期的數(shù)據(jù)處理構(gòu)建地下空間的三維實體模型，結(jié)合數(shù)字化成圖軟件繪制地下空間地籍圖，進(jìn)行誤差分析并評定其精度。

【關(guān)鍵詞】城市地下空間；地籍測量；地籍表達(dá)；誤差分析

1、引言

近些年，隨著我國測量技術(shù)的不斷發(fā)展，全站儀測量精度日益提高，已被廣泛應(yīng)用于地籍測量，且取得了相當(dāng)不錯的成績。但是這些研究大都傾向于地面上層空間，地下空間由于其結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性，建筑物三維輪廓坐標(biāo)很難準(zhǔn)確獲取，再加上法律、法規(guī)方面對于地下空間的開發(fā)利用還沒有系統(tǒng)、成文的規(guī)定，我們采集地下空間建筑物的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)就遇到了難題，應(yīng)該采用哪種技術(shù)、如何去做，以及該如何對地下空間地籍進(jìn)行正確的表達(dá)都無從而知?；诖吮尘?，本項目以張掖市區(qū)的地下空間為例，將全站儀技術(shù)應(yīng)用于城市地下空間的地籍表達(dá)研究。

2、地下空間地籍測量

地下空間的權(quán)屬界線可謂“上至天、下至地”，所以其地籍測量不同于二維平面地籍測量，它所獲取的應(yīng)該是界址點的三維坐標(biāo)（x，y，H）。按照施測步驟，可分為地面及上層空間控制測量、地上地下聯(lián)系測量、地下空間控制測量、地下空間碎部測量等，地下碎部測量又可分為地下空間內(nèi)部結(jié)構(gòu)測量及地下建筑物外部輪廓測量。

2.1控制測量

對于地面地籍測量，我們常用的方法有傳統(tǒng)的常規(guī)測量法、近景攝影測量法、遙感、GPS、三維激光掃描技術(shù)等，而城市地下空間由于其環(huán)境本身的復(fù)雜性和立體性，采用這些技術(shù)往往無法獲取精確的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，或者所獲取的坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度不高。因此，我們采用傳統(tǒng)的全站儀導(dǎo)線法進(jìn)行控制測量。

2.2碎部測量

地下空間內(nèi)部結(jié)構(gòu)界址點三維坐標(biāo)的獲取，我們可用免棱鏡功能的全站儀利用三維空間極坐標(biāo)法獲取，而對于地下建筑物外部輪廓的三維坐標(biāo)，由于其看不見、摸不著，我們可根據(jù)設(shè)計、施工資料來確定圍護(hù)墻體厚度、地下建筑物墻體厚度等，或者采用物探技術(shù)來獲取。

3、地籍表達(dá)

二維平面地籍表達(dá)的內(nèi)容主要有界址點、界址線的平面位置及其屬性信息，而對于地下空間，由于其垂直方向上的三維立體特性，其地籍表達(dá)的內(nèi)容還應(yīng)該包括界址面。將我們所獲取的地下停車場三維地理坐標(biāo)導(dǎo)入到Auto-CAD軟件中，即可繪制其三維實體模型，進(jìn)行“宗地”面積及體積量算。

4、誤差分析

全站儀極坐標(biāo)法是以測站為中心，以測站上的已知方位角為起算數(shù)據(jù)，通過測量待定點與測站點之間的角度和水平距離，從而來間接地計算待求點三維坐標(biāo)的。所以，本次數(shù)據(jù)采集過程中產(chǎn)生的點位中誤差主要為測量角度引起的測角誤差mα以及測量水平距離引起的測距誤差md。這兩項誤差對建筑物真實空間位置的影響可用公式1-1來進(jìn)行計算：

公式1-1中，S為儀器架設(shè)點與被觀測對象之間的水平距離，md為全站儀的標(biāo)稱距離中誤差， ma為測角中誤差。南方NTS-362R全站儀的儀器標(biāo)稱測距精度有棱鏡模式下為2+2ppm，免棱鏡模式下為5+3ppm，測角精度為2\"。

從公式1-1可知，隨著待求點距離測站點的距離不同，會產(chǎn)生不同的全站儀數(shù)據(jù)采集誤差，我們可提取個別點進(jìn)行誤差計算，具體的誤差值見下面表格1-1及1-2：

不考慮起始邊的方位角中誤差，并忽略系統(tǒng)誤差對距離測量的影響，我們不難從表中得出，不管是有棱鏡模式還是免棱鏡模式下，隨著目標(biāo)點到測站點距離的增加，待求點的點位中誤差也相應(yīng)的會增大（但都處于mm級），說明待求點的三維坐標(biāo)測量精度與待測距離成正比例。

由表1-3可知，地籍測量中界址點的精度要求，其允許誤差都在cm級，而由免棱鏡功能的全站儀獲取的界址點，其點位誤差由表1-1及表1-2知最大為3mm，說明全站儀技術(shù)用于城市地下空間地籍測量滿足地籍測量的一般精度要求，具有可行性。

結(jié)語：

三維地籍是未來地籍發(fā)展的主要趨勢，為了更好的對城市地下空間進(jìn)行充分開發(fā)利用，運用測繪高新技術(shù)，對地下空間權(quán)屬的法律研究是急需解決的一大難題。

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河西學(xué)院第七批大學(xué)生科技創(chuàng)新項目

項目編號：自然科學(xué)類104