建筑物立平面一體化測量方法研究

仵振東, 王瑞云,張文鵬

1.池州學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，池州，247000；2.宿州學(xué)院環(huán)境與測繪工程學(xué)院，宿州，234000；3.合肥市測繪設(shè)計研究院，合肥，230061

建筑物立平面一體化測量方法研究

仵振東1, 王瑞云2,張文鵬3

1.池州學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，池州，247000；2.宿州學(xué)院環(huán)境與測繪工程學(xué)院，宿州，234000；3.合肥市測繪設(shè)計研究院，合肥，230061

隨著城市建設(shè)速度的加快，很多建筑物需要整治改造，以進(jìn)一步改善城市的市容景觀。建筑平面圖和立面圖能為城市景觀整治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但在實(shí)際測繪工作中，建筑物的平面圖和立面圖需要分開測繪，這不僅增加了成本，也影響測繪進(jìn)度。在簡述建筑物立面測量原理的基礎(chǔ)上，對建筑物立面測量和平面測量的基本關(guān)系進(jìn)行了闡述，利用Auto LISP語言編寫點(diǎn)坐標(biāo)提取轉(zhuǎn)換程序，研究了全站儀結(jié)合GPS-RTK在建筑物立平面一體化測量的方法，并通過工程實(shí)例來驗(yàn)證該方法的可行性，以此幫助測繪單位以較低的成本實(shí)現(xiàn)建筑物立平面一體化的測量。

立平面一體化；LISP語言；全站儀；GPS-RTK

在城市建設(shè)中，在美化整頓建筑物的立面時，要求測繪建筑物立面圖作為有關(guān)工作的基礎(chǔ)[1]。在實(shí)際測繪中，有時也希望得到建筑物的平面圖，以便為城市景觀整治提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[2]。但是，建筑物立面實(shí)際上是正立面，所測繪的是建筑物平面圖，但建筑物的立面投影不可能都正對測繪人員，因此建筑物平面圖和立面圖常常需要分開測繪，這樣，既增加了成本，也影響了測繪進(jìn)度。為此，本文研究建筑物立平面一體化測量方法，希望幫助測繪人員在較低的成本下實(shí)現(xiàn)對建筑物立平面一體化的測量。

1 建筑物立面測量原理

建筑物立面測量的基本原理如圖1所示。在K點(diǎn)架設(shè)全站儀，采用全站儀免棱鏡方式采集立面上的窗戶、陽臺、透氣孔等碎部點(diǎn)，由于一般的測繪軟件都是在水平投影面上進(jìn)行操作的，因而將采集的所有的信息展繪到測圖軟件中時，均位于一條投影直線A1A4上，這條投影線一般不會與坐標(biāo)橫軸(Y軸)平行，因此，需要旋轉(zhuǎn)這條投影線，使其與坐標(biāo)橫軸(Y軸)平行；同時注意旋轉(zhuǎn)投影線的基點(diǎn)是當(dāng)立面正對觀測者時建筑物立面的左下角點(diǎn)，如圖1以A1點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)基點(diǎn)順時針旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)投影線與坐標(biāo)橫軸(Y軸)平行后，重新提取旋轉(zhuǎn)后的三維點(diǎn)坐標(biāo)，并且構(gòu)造立面點(diǎn)坐標(biāo)。這時立面坐標(biāo)為二維數(shù)據(jù)，即將旋轉(zhuǎn)后的觀測點(diǎn)Y坐標(biāo)(東西方向)保留，X坐標(biāo)(南北方向)刪除，H高程值保留，將構(gòu)造好的二維數(shù)據(jù)展繪到繪圖軟件中，結(jié)合外業(yè)草圖和拍攝的照片，繪制建筑物的立面圖。

圖1 建筑物立面測量原理示意圖

2 建筑物立面與平面的關(guān)系

在實(shí)際測繪工作中，建筑物的平面圖和立面圖往往需要分開測繪，這是因?yàn)榻ㄖ锪⒚媸钦⒚鎇3]，如圖2所示。在所測繪的建筑物平面圖中，建筑物的立面可能都不是正立面，為了能正確反映建筑物的高度和長度，需要對建筑物立面所在的投影面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)[4]。因此，建筑物立平面一體化測量并不一定要將立面和平面分開測繪，需要解決的主要問題是如何對測得的平面數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，以得到建筑物的立面圖。

圖2 建筑物立面與平面

3 建筑物立平面一體化測量方法

本文基于建筑物立面測量的基本原理，利用Auto LISP語言進(jìn)行坐標(biāo)的提取轉(zhuǎn)換程序編程，采用全站儀結(jié)合GPS-RTK測量方法，采集控制點(diǎn)和建筑物碎部點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)建筑物立平面一體化測量。

具體操作：首先利用GPS-RTK在整個測區(qū)內(nèi)布設(shè)圖根控制點(diǎn)，為測繪建筑物的平面和立面圖提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其次采用全站儀免棱鏡方式對建筑物進(jìn)行觀測，同時采集建筑物的平面和立面點(diǎn)數(shù)據(jù)；然后結(jié)合編寫的Auto LISP程序?qū)崿F(xiàn)坐標(biāo)的提取轉(zhuǎn)換，用于構(gòu)造建筑物的二維立面坐標(biāo)；最后根據(jù)采集到的建筑物點(diǎn)位數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換得到的二維立面坐標(biāo)，在測繪軟件中繪制建筑物的平面圖和立面圖。鑒于篇幅有限，本文只給出部分LISP代碼：

(defunc:plxy(/entity_list)

(setqentity_listnil)

(setqfinil)

(while(=finil)

(setqaw(getstring" 追加A\新建〈W〉:"))

(if(or(=aw"a")(=aw"A"))(setqfi(getfiled"打開DAT文件"http://"""6)f(openfi"a")))

(if(or(=aw"w")(=aw"W")(=aw""))(setqfi(getfiled"新建DAT文件"http://""DAT"7)f(openfi"w")))

(if(=finil)(prompt" 輸入有錯，請重新輸入!!!")));

while

(setqentity(entsel" 選擇對象:"))

(setqentity_name(carentity))

(setqentity_list(entgetentity_name))

(setqi1)

(setqn(lengthentity_list))

(repeatn

(if(=(car(nthientity_list))10)

(write-line(strcat(rtos(cadr(cdr(nthientity_list)))2)""(rtos(car(cdr(nthientity_list)))2))f)

);if

(setqi(+i1))

);repeat

(princ)

(closef)

);defun

4 工程實(shí)例

本文以測繪某個城鎮(zhèn)街道旁的房屋的立面圖和平面圖為例，說明全站儀結(jié)合GPS-RTK在建筑物立平面一體化測量方法的可行性。

4.1 圖根控制測量

在測區(qū)內(nèi)布設(shè)分布均勻的圖根控制點(diǎn)，為測量建筑物的平立面圖提供依據(jù)，利用GPS-RTK采集圖根控制點(diǎn)坐標(biāo)，如表1所示。

表1 圖根控制點(diǎn)坐標(biāo)

4.2 建筑物點(diǎn)位觀測

采用全站儀免棱鏡方式對建筑物進(jìn)行觀測，因本文篇幅有限，只給出部分建筑物點(diǎn)位坐標(biāo)(表2)。

表2 建筑物點(diǎn)位坐標(biāo)

4.3 建筑物平面圖繪制

將建筑物點(diǎn)位坐標(biāo)展繪到繪圖軟件中，結(jié)合外業(yè)草圖繪制建筑物平面圖，圖3所示。

圖3 建筑物平面圖

4.4 基于LISP程序的立面坐標(biāo)構(gòu)造

為了便于構(gòu)造建筑物正立面二維坐標(biāo)，基于LISP語言編寫提取轉(zhuǎn)換點(diǎn)坐標(biāo)程序，通過該程序重構(gòu)的部分建筑物立面二維坐標(biāo)如表3所示。

表3 建筑物立面坐標(biāo)

4.5 建筑物立面圖繪制

將建筑物立面坐標(biāo)展繪到繪圖軟件中，結(jié)合外業(yè)草圖和拍攝的建筑物照片繪制建筑物立面圖，如圖4所示。

圖4 建筑物立面圖

5 結(jié) 論

本文利用全站儀結(jié)合GPS-RTK測量的方法進(jìn)行圖根控制點(diǎn)和建筑物碎部點(diǎn)的測量，運(yùn)用Auto LISP坐標(biāo)提取轉(zhuǎn)換程序，構(gòu)造二維的建筑物立面坐標(biāo)數(shù)據(jù)，然后在相應(yīng)的繪圖軟件中對建筑物立面圖和平面圖進(jìn)行繪制。并以某個城鎮(zhèn)街道旁的房屋為例，驗(yàn)證該方法的可行性。這種方法雖然能夠?qū)⒔ㄖ锏牧⑵矫鏈y量一體化進(jìn)行測繪，但在內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理階段，仍然以繪圖人員操作為主，自動化的程度不高，以后作者會結(jié)合相關(guān)資料繼續(xù)研究，努力實(shí)現(xiàn)建筑物立平面測量的內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理自動化。

[1] 李德龍.平立面一體化測圖模塊設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].城市勘測,2014,2(1): 140-142

[2]張為成,潘筱野,王楊等.全站儀免棱鏡方法測繪建筑物立面圖[J].黑龍江工程學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版,2014,28(5): 8-9

[3] 劉省姣.建筑物立面測量方法的研究與實(shí)踐[J].測繪與空間地理信息,2013,36(10): 220-222

[4] 楊必勝,董震,魏征等.從車載激光掃描數(shù)據(jù)中提取復(fù)雜建筑物立面的方法[J].測繪學(xué)報,2013,42(3):410-417

[5] 劉茂華,盧振雷.基于全站儀的建筑物立面圖測量[J].江西測繪,2014(3): 2-8

[6] 陳伯雄,馮偉.Visual LISP程序設(shè)計—技巧與范例[M].1版.北京:人民郵電出版社,2002: 371-374

(責(zé)任編輯：汪材印)

P258

A

1673-2006(2017)09-0122-03

10.3969/j.issn.1673-2006.2017.09.029

2017-04-15

安徽省高等學(xué)校教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目“測繪工程專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”(2015zy071)；池州學(xué)院教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目“測繪工程專業(yè)綜合改革試點(diǎn)”(2013XZYZG04)；池州學(xué)院自然科學(xué)研究項(xiàng)目“基于Autolisp語言的建筑物三維建?！?2016ZR015)。

仵振東(1987-)，河南周口人，碩士，助教，研究方向：大地測量與測量工程。