規(guī)劃監(jiān)督測(cè)繪幾種新技術(shù)的綜合利用

劉志輝，萬麗娟，劉群

(1.廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060； 2.浙江省地理信息中心，浙江 杭州 310012)

1 引 言

城市規(guī)劃監(jiān)督測(cè)繪包括現(xiàn)狀地形圖測(cè)繪，放線測(cè)量和竣工驗(yàn)收測(cè)量等幾種工程測(cè)量種類。隨著地理信息技術(shù)和測(cè)繪新技術(shù)的發(fā)展，越來越多的技術(shù)手段不斷應(yīng)用到城市規(guī)劃監(jiān)督測(cè)繪領(lǐng)域。新技術(shù)的應(yīng)用，不僅能提高工作效率，又可以提供多元化的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和資料，為規(guī)劃監(jiān)督?jīng)Q策提供多方面的技術(shù)支持，有利于提高城市規(guī)劃的合理性、有效性和科學(xué)性。

2 三維數(shù)字建模技術(shù)服務(wù)規(guī)劃報(bào)建審批

隨著“數(shù)字城市”的發(fā)展，建筑物的規(guī)劃報(bào)建也朝著三維信息化方向發(fā)展，其核心技術(shù)在于三維數(shù)字建模。三維數(shù)字建模有基于幾何形體的建模、基于三維掃描的建模、基于圖像建模等技術(shù)方法，目前以工程測(cè)量成果、設(shè)計(jì)資料、現(xiàn)實(shí)照片為數(shù)據(jù)源進(jìn)行三維數(shù)字建模，采用基于幾何形體建模的技術(shù)方法可以得到精確度高，細(xì)膩逼真的效果。

三維數(shù)字建模技術(shù)嚴(yán)格采用廣州市平面坐標(biāo)系統(tǒng)和廣州高程系統(tǒng)建模，相比于傳統(tǒng)的規(guī)劃報(bào)建審批中出現(xiàn)的放線測(cè)量平面位置關(guān)系圖、建筑場(chǎng)地地形圖，其具有三維可視化、全方位、時(shí)變性的特點(diǎn)，除了表現(xiàn)報(bào)建建筑物的退縮間距，還可以直觀地體現(xiàn)建筑物的高度，隨時(shí)間變化的日照情況及對(duì)相鄰建筑的采光影響，提高了規(guī)劃管理技術(shù)審查的科學(xué)性和效率。

2.1 三維數(shù)字建模技術(shù)的工作流程

針對(duì)三維數(shù)字建模輔助規(guī)劃報(bào)建審批工作，制訂三維建模的總體框架和具體的技術(shù)流程?？傮w框架包括三部分，即數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、三維建模和三維發(fā)布，如圖1所示；其中，具體的三維建模技術(shù)流程包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取、模型造型、模型烘焙、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及最終入庫。

圖1 三維數(shù)字建模技術(shù)的總體框架

2.2 三維數(shù)字建模數(shù)據(jù)處理

三維數(shù)字建模數(shù)據(jù)處理包括了獲取建筑立面、最簡(jiǎn)體量模型及模型烘焙。根據(jù)報(bào)建平立面圖建立所有結(jié)構(gòu)建筑模型，根據(jù)設(shè)計(jì)說明賦材質(zhì)渲染立面獲取建筑表面紋理；對(duì)工程紅線范圍內(nèi)全要素建模；對(duì)于建筑，基于 3 m以上凹凸用模型體現(xiàn)、其他用紋理表現(xiàn)的形式建立體量模型，其過程如圖2所示。

圖2 三維數(shù)字建模的數(shù)據(jù)處理

2.3 三維數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換及入庫

基礎(chǔ)建模完成后還需要把模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到仿真平臺(tái)所支持的格式，在轉(zhuǎn)換前需要根據(jù)平臺(tái)數(shù)據(jù)組織方式的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的重整，最后壓縮打包為二進(jìn)制的運(yùn)行格式，導(dǎo)入仿真平臺(tái)。三維數(shù)字模型應(yīng)用于廣州市三維規(guī)劃數(shù)字平臺(tái)，目前使用的是Skyline工程平臺(tái)。

三維數(shù)據(jù)成果需導(dǎo)入到廣州市三維規(guī)劃平臺(tái)中，進(jìn)行入庫處理。獨(dú)棟建筑規(guī)劃報(bào)建審批準(zhǔn)現(xiàn)狀數(shù)字模型效果及琶洲城中村改造項(xiàng)目數(shù)字三維模型導(dǎo)入廣州市三維規(guī)劃平臺(tái)后效果如圖3、圖4所示：

圖3 獨(dú)棟建筑規(guī)劃報(bào)建審批三維數(shù)字模型效果

圖4 融入廣州市城市三維規(guī)劃管理平臺(tái)效果

3 雙星GZCORS系統(tǒng)的三維動(dòng)態(tài)框架基準(zhǔn)體系

采用GZCORS系統(tǒng)布設(shè)RTK圖根控制點(diǎn)具有靈活、快捷、高精度等優(yōu)勢(shì)，且通過在線坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件和似大地水準(zhǔn)面精化軟件可以同時(shí)獲取RTK控制點(diǎn)的廣州市平面坐標(biāo)和廣州高程，而無須再進(jìn)行幾何水準(zhǔn)測(cè)量，節(jié)約了大量控制點(diǎn)布測(cè)時(shí)間，提高了外業(yè)數(shù)據(jù)采集效率。GZCORS系統(tǒng)外符合精度平面優(yōu)于 1.6 cm，高程精度優(yōu)于 3.0 cm，有效保障圖根控制測(cè)量的起算精度，并專門制定了《GZCORS RTK城市測(cè)量技術(shù)規(guī)程》規(guī)范RTK圖根控制點(diǎn)的測(cè)量和檢測(cè)工作。

2014年對(duì)GZCORS系統(tǒng)進(jìn)行了全面升級(jí)，由單星系統(tǒng)升級(jí)為雙星系統(tǒng)，可播發(fā)GPS和GLONASS衛(wèi)星差分信號(hào)，新GZCORS系統(tǒng)采用了國家測(cè)繪與地理信息局最新規(guī)定的CGCS2000大地坐標(biāo)。由于新系統(tǒng)可觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)大大增加，在困難地區(qū)、困難時(shí)段都能高效、穩(wěn)定、快速獲得RTK固定解，成果的精度和可靠性大大提高。

4 放線和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

經(jīng)過技術(shù)革新，開發(fā)了用于放線測(cè)量和數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)軟件(如圖5所示)，內(nèi)置到Wince系統(tǒng)的全站儀中，從而替代了以往加載在全站儀外的PDA，簡(jiǎn)化了外業(yè)設(shè)備，保證野外采集數(shù)據(jù)的安全性，提高了數(shù)據(jù)采集效率。

圖5 放線測(cè)量和數(shù)據(jù)采集軟件

該軟件采用極坐標(biāo)法放樣，根據(jù)放樣點(diǎn)坐標(biāo)和圖根控制點(diǎn)坐標(biāo)自動(dòng)反算放樣元素，放樣結(jié)束后可以立即檢測(cè)樁點(diǎn)坐標(biāo)并保存檢測(cè)結(jié)果，效率、質(zhì)量均可提高。該軟件不僅能便捷地放樁，同時(shí)能進(jìn)行全野外數(shù)據(jù)采集，記錄碎步點(diǎn)的屬性代碼、棱鏡高、水平角度、垂直角度和斜距。其中統(tǒng)一規(guī)定每個(gè)屬性代碼代表的地形地物信息，節(jié)約了繪制地形草圖的時(shí)間，提高了內(nèi)業(yè)數(shù)字化制圖效率，保證了地形圖內(nèi)容的準(zhǔn)確性。

5 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理全程自動(dòng)化推進(jìn)

基于廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)工程測(cè)繪版(EPS2008)進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理全程自動(dòng)化推進(jìn)，主要包括：放線測(cè)量?jī)?nèi)業(yè)資料的自動(dòng)輸出功能，規(guī)劃驗(yàn)收自動(dòng)化面積計(jì)算和匯總表輸出功能，放線測(cè)量平面位置關(guān)系圖、建筑場(chǎng)地地形圖和剖面圖的“三圖合一”功能。

數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化推進(jìn)，極大地減輕了內(nèi)業(yè)工作的強(qiáng)度，加快了規(guī)劃監(jiān)督測(cè)繪工作的效率，為建筑物規(guī)劃驗(yàn)收提供了技術(shù)支持，有效地服務(wù)規(guī)劃管理部門的審批工作。

5.1 放樁資料自動(dòng)輸出

通過對(duì)廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)的二次開發(fā)提高了內(nèi)業(yè)的自動(dòng)化水平，運(yùn)行“外業(yè)數(shù)據(jù)處理”模塊將放線原始觀測(cè)記錄、檢測(cè)數(shù)據(jù)和圖根導(dǎo)線控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入到廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)(如圖6所示)，通過外業(yè)報(bào)表輸出模塊(如圖7所示)生成坐標(biāo)反算表、放樣示意圖和放樣檢測(cè)表，實(shí)現(xiàn)了放樁資料的自動(dòng)輸出。

圖6 外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算

圖7 外業(yè)檢查報(bào)表

5.2 面積半自動(dòng)計(jì)算

針對(duì)規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量中建筑面積的計(jì)算研發(fā)了一套自動(dòng)化面積計(jì)算程序，在廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)工程測(cè)繪版中選擇“竣工面積計(jì)算”工具欄下的“項(xiàng)目屬性信息錄入”腳本，填寫好規(guī)劃驗(yàn)收項(xiàng)目的基本信息，然后單擊“增加”放到工程編號(hào)列表內(nèi)如圖8所示。

選擇“房屋屬性信息”腳本，將建筑項(xiàng)目名稱、分層分組和報(bào)建驗(yàn)收的基本信息錄入。根據(jù)外業(yè)碎步點(diǎn)連好建筑物外圍輪廓后選擇“面積屬性錄入”腳本，依次輸入“工程編號(hào)”、“建筑項(xiàng)目名稱”及其層名稱、使用功能、面積名稱，在封閉的面積塊內(nèi)單擊，系統(tǒng)自動(dòng)將面積信息錄入。完成各分層的面積屬性錄入后運(yùn)行房屋面積自動(dòng)構(gòu)面腳本，實(shí)現(xiàn)各個(gè)面積塊自動(dòng)面積計(jì)算，并提取面積信息到所加入屬性點(diǎn)內(nèi)，且不同面積功能的面顯示不同的顏色，完成面積計(jì)算過程。如果覺得面積塊顏色影響閱讀效果，或者檢查無誤，可以運(yùn)行“刪除所有房屋面積計(jì)算面”，進(jìn)行面刪除操作。運(yùn)行“生成分層圖表格與圖廓”腳本將自動(dòng)生成各分層的面積略圖，此外還具有自動(dòng)標(biāo)注邊長、計(jì)算裝飾面面積、生成面積匯總表和成果概況表等功能。

圖8 規(guī)劃驗(yàn)收面積計(jì)算工程信息錄入

5.3 “三圖合一”

在EPS2008平臺(tái)進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了放線測(cè)量平面位置關(guān)系圖、建筑場(chǎng)地地形圖和剖面圖的“三圖合一”，提高了工作效率，避免了人為誤差的出現(xiàn)。

將測(cè)繪平臺(tái)中的數(shù)據(jù)劃分為6層，它們是：“B-BASE”、“BS_AUX”、“SD_MARK”、“B_TEXT”、“B_CTRL”和“TPG”。通過規(guī)劃工程放線工具欄中的打印地形圖前預(yù)處理、打印平面位置關(guān)系圖前預(yù)處理2個(gè)腳本，實(shí)現(xiàn)二者之間的自由轉(zhuǎn)換，其中剖面圖放置于建筑場(chǎng)地現(xiàn)狀地形圖中。

6 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格網(wǎng)式動(dòng)態(tài)入庫更新

為了更好地對(duì)廣州市基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行動(dòng)態(tài)更新，保證其現(xiàn)勢(shì)性，創(chuàng)新了動(dòng)態(tài)更新模式，將廣州市范圍內(nèi)的地形圖按照路網(wǎng)、河流分隔成塊，并給予唯一編號(hào)，作業(yè)小組接到工程委托后就負(fù)責(zé)該工程所在格網(wǎng)地塊的基礎(chǔ)地形圖巡圖、修測(cè)或新測(cè)工作?；诰W(wǎng)格的動(dòng)態(tài)更新工作涉及4種區(qū)域，如圖9所示。

圖9 動(dòng)態(tài)入庫區(qū)域關(guān)系

(1)網(wǎng)格單元：此區(qū)域主要用于控制下載數(shù)據(jù)范圍和接邊界限，用戶不直接操作。

(2)工程作業(yè)范圍：用于標(biāo)識(shí)工程要求的作業(yè)范圍，輔助檢查和統(tǒng)計(jì)工作量。

(3)地形變化范圍：用于標(biāo)識(shí)外業(yè)或內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)地形有變化的范圍。

(4)更新區(qū)域：用于下載數(shù)據(jù)及更新入庫，由信息中心授權(quán)后系統(tǒng)通過腳本自動(dòng)上傳數(shù)據(jù)庫。

采用格網(wǎng)化的動(dòng)態(tài)更新模式可以節(jié)省動(dòng)態(tài)更新入庫時(shí)的接邊時(shí)間，避免了更新區(qū)域與非更新區(qū)域交界處的房屋錯(cuò)位、結(jié)構(gòu)層數(shù)不一致等矛盾；同時(shí)格網(wǎng)化后明確了格網(wǎng)區(qū)域的修測(cè)或新測(cè)責(zé)任人，保證了基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)更新措施的落實(shí)；基礎(chǔ)地形圖動(dòng)態(tài)更新對(duì)內(nèi)促進(jìn)了日常工程中充分利用基礎(chǔ)地形圖的數(shù)據(jù)，減少重復(fù)測(cè)繪，提高作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；以 1∶500地形圖數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌考慮 1∶2 000粗編及地圖數(shù)據(jù)庫更新，提高了對(duì)外提供地理信息產(chǎn)品的服務(wù)水平。

7 結(jié) 語

在城市規(guī)劃監(jiān)督測(cè)繪中，采用先進(jìn)技術(shù)，不斷把新技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)過程中，大大提高了工作效率，并創(chuàng)新模式提供多元化的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為決策提供更好更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。具體表現(xiàn)為：一體化采集外業(yè)數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)平臺(tái)二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了工作強(qiáng)度，經(jīng)濟(jì)效益顯著；應(yīng)用了三維可視化技術(shù)，創(chuàng)造性地利用放線成果進(jìn)行三維報(bào)建，對(duì)規(guī)劃審批提供了更為直觀的參考依據(jù)；應(yīng)用“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)格網(wǎng)式動(dòng)態(tài)更新”理念和技術(shù)，為廣州市城市建設(shè)、規(guī)劃部門提供了高精度、現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的GIS現(xiàn)狀地形數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)，為今后城市規(guī)劃、建設(shè)提供強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。