現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)在城市建筑竣工測(cè)量中的應(yīng)用

馮海勇

（上海東一土地規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司，上海 201206）

隨著當(dāng)前我國(guó)特色社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速健康穩(wěn)定發(fā)展，我國(guó)新型城鎮(zhèn)化和國(guó)家現(xiàn)代新型工業(yè)化體系建設(shè)的大進(jìn)程不斷穩(wěn)步推進(jìn)，越來(lái)越多的不規(guī)則建筑、異形建筑和大型建筑正在建設(shè)中，以求更好地滿足人民生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。等待建筑結(jié)構(gòu)逐漸出現(xiàn)在城市建設(shè)中，這直接增加了衡量建筑完整性的難度。當(dāng)所有建筑物都完工后，必須完成測(cè)量，主要是根據(jù)現(xiàn)有的測(cè)量規(guī)范對(duì)建筑物進(jìn)行審查和測(cè)量，這是建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃審批的基本依據(jù)。城市建筑竣工調(diào)查包括財(cái)產(chǎn)調(diào)查、建筑物高度調(diào)查、高程調(diào)查、完成地形圖等多個(gè)方面，但由于在具體調(diào)查過(guò)程中容易受到各種因素的影響，最終的測(cè)量結(jié)果不合理。因此，通過(guò)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高建筑竣工測(cè)量的準(zhǔn)確性和效率，幫助城市建筑竣工測(cè)量更加順利地完成。

1 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的概況

隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，許多大型建筑設(shè)施選擇不規(guī)則的設(shè)計(jì)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。不規(guī)則大型建筑物的測(cè)繪要求精度高，難度大，需要采用新的先進(jìn)測(cè)繪技術(shù)和設(shè)備、儀器，可以更好更快地完成測(cè)量。回溯源頭，中國(guó)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)有著很深的淵源和很深的潛力。許多工程結(jié)構(gòu)都包含現(xiàn)代測(cè)量和制圖技術(shù)的古老思想，以及精益求精、工匠精神和克服困難的精神。在眾多中國(guó)人的努力下，21 世紀(jì)中國(guó)測(cè)繪技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。在很多專業(yè)上，其深度都不遜于世界強(qiáng)國(guó)的行列。其中遙感技術(shù)、攝影技術(shù)、GPS 定位系統(tǒng)、地理空間技術(shù)等諸多專業(yè)均處于行業(yè)前沿。

遙感技術(shù)領(lǐng)域的核心設(shè)備是無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星設(shè)施和飛行器，通過(guò)安裝在設(shè)備上的各種傳感器，可以采集地面相關(guān)數(shù)據(jù)，提供高精度數(shù)據(jù)反饋。應(yīng)用這種遙感技術(shù)后，對(duì)各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域都有很大的幫助，可以克服過(guò)去科技無(wú)法解決的問(wèn)題。它不僅可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)設(shè)備進(jìn)行高精度的測(cè)量，還可以避免許多影響測(cè)量操作的自然因素，如地震、山體滑坡等許多影響較大的因素，也可以對(duì)測(cè)量技術(shù)人員的人身安全有很好的保障，還可以避免陰雨天等諸多不適宜的天氣造成的測(cè)量問(wèn)題，大大提高了測(cè)量工作的及時(shí)性[1]。

地理信息系統(tǒng)是一個(gè)偉大的工程。地球表面非常復(fù)雜，其廣度和深度難以想象。所以，如果想對(duì)地球進(jìn)行全面準(zhǔn)確的研究和討論，就必須對(duì)地球表面進(jìn)行更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析。這使得建立全球可接受的、準(zhǔn)確的數(shù)字地球模型變得更加困難，因?yàn)閲?guó)家多、主題多。然后，隨著這項(xiàng)技術(shù)的起源應(yīng)用于18 世紀(jì)的探險(xiǎn)，特別是歐洲霍亂，人們逐漸意識(shí)到這些龐大而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)于分析關(guān)鍵事件和分析規(guī)律的重要性。

2 現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用特征

2.1 快速的數(shù)據(jù)采集

在現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，信息化、智能化的特征越來(lái)越明顯?？⒐y(cè)量是建筑工程的重要組成部分。使用測(cè)量設(shè)備時(shí)，高精度和靈活性更為重要。此外，還要注意可操作性，才能更簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)大面積建設(shè)，降低出錯(cuò)率，在短時(shí)間內(nèi)高效完成數(shù)據(jù)采集和分類。對(duì)于項(xiàng)目的整體結(jié)構(gòu)而言，快速數(shù)據(jù)收集是一個(gè)關(guān)鍵的應(yīng)用功能[2]。

2.2 直觀的測(cè)繪成果

現(xiàn)代工業(yè)測(cè)繪處理技術(shù)相對(duì)于其他傳統(tǒng)工業(yè)測(cè)繪處理技術(shù)更具有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代工業(yè)測(cè)繪處理技術(shù)不同于其他傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)，它可以用大量數(shù)據(jù)、表格、模型等多種表現(xiàn)方式準(zhǔn)確表示工業(yè)信息，讓工業(yè)人們更好地掌握理解工業(yè)信息，幫助工業(yè)人們及時(shí)獲得更直觀的信息數(shù)據(jù)，為工業(yè)行政主管部門的信息管理工作提供良好的基礎(chǔ)條件。

3 目前在城市建筑竣工測(cè)量中存在的問(wèn)題

3.1 CORS 在竣工測(cè)量中的應(yīng)用

CORS 是GNSS 細(xì)分技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、現(xiàn)代通信技術(shù)高度集成的產(chǎn)物，由基期站網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理中心、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)、客戶終端設(shè)備五個(gè)部分組成。其中基期站網(wǎng)連續(xù)對(duì)于衛(wèi)星展開觀測(cè)，觀測(cè)數(shù)據(jù)通過(guò)專用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳輸至數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心解算妥善處理之后通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，數(shù)據(jù)播發(fā)系統(tǒng)實(shí)時(shí)將經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的不同類別的GNSs 觀測(cè)系數(shù)（信道相位，偽距）、各種改過(guò)數(shù)、狀態(tài)信息內(nèi)容等等傳送給用戶終端設(shè)備，用戶終端設(shè)備依據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及傳送到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)解算，獲得三維坐標(biāo)?，F(xiàn)階段，CORS 已在測(cè)繪工程項(xiàng)目、車船導(dǎo)航、氣象預(yù)報(bào)、城鄉(xiāng)規(guī)劃等等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用[3]。

對(duì)迎合CORS 測(cè)量要求的完工測(cè)量區(qū)域間，可以直接選用CORS-RTK 展開完工地形圖測(cè)繪，建筑密集等等不能迎合CORS 測(cè)量要求的區(qū)域間，采納CORSRTK 與全站儀相結(jié)合的辦法展開測(cè)量。

3.2 地面三維激光掃描在竣工測(cè)量中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，城市建筑設(shè)計(jì)框架結(jié)構(gòu)豐富多樣，以教育觀獨(dú)特、體量厚、空間大為主要特性的異型建筑設(shè)計(jì)愈來(lái)愈多，很多博物館、音樂(lè)廳以及體育場(chǎng)館采納異型建筑設(shè)計(jì)的構(gòu)造模式。但是，異形建筑設(shè)計(jì)在美化城市景觀設(shè)計(jì)、體現(xiàn)城市個(gè)性化的同時(shí)，還給測(cè)繪工作人員帶來(lái)了不小的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)式的單點(diǎn)測(cè)量形式（即一次測(cè)量只能獲得一個(gè)點(diǎn)數(shù)據(jù)）非常容易準(zhǔn)確地獲得不規(guī)則異形建筑的圖形和數(shù)據(jù)，因此如何展開完工測(cè)量是一個(gè)亟待解決的難題。

三維紅外線掃描技術(shù)又稱“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”，是一種全自動(dòng)高精度立體掃描技術(shù)，可以深入到任何復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)壞境中進(jìn)行掃描操作，可大面積、高分辨率地快速獲得被測(cè)對(duì)象表層的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)式測(cè)量方法相比，地面三維紅外線讀取技術(shù)設(shè)備可快速、精確地獲得目的體數(shù)據(jù)，具備強(qiáng)度低、精確度高等特性，適合大面積或表面繁雜的磁場(chǎng)測(cè)量及磁場(chǎng)局部細(xì)節(jié)測(cè)量，計(jì)算目的體表面積、圍巖、配筋等等，為測(cè)繪工作人員突破傳統(tǒng)式觀測(cè)技術(shù)設(shè)備提供了一種全新的數(shù)據(jù)獲得途徑[4]。

利用地面三維激光掃描技術(shù)設(shè)備展開完工測(cè)量可以分成控制測(cè)量、郊外三維激光掃描、三維完工測(cè)量數(shù)據(jù)處理等等業(yè)務(wù)流程。其中布設(shè)的控制點(diǎn)可以當(dāng)作地面三維激光掃描小區(qū)，以控制點(diǎn)為根底，將地面三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)歸入到正確坐標(biāo)系之下；郊外掃描時(shí)應(yīng)該做好掃描時(shí)間表，防止三維紅外線信號(hào)源被遮擋或者存有掃描破綻；數(shù)據(jù)處理主要包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理、點(diǎn)云配準(zhǔn)、分析模型構(gòu)建、設(shè)計(jì)圖及立面圖繪制、距離以及總面積量算等等。

地面三維紅外線掃描技術(shù)設(shè)備數(shù)據(jù)的獲得速度可以達(dá)到300000 點(diǎn)/秒，點(diǎn)云數(shù)據(jù)可以真實(shí)的反映繁雜建筑的每一個(gè)細(xì)節(jié)，在異形電力工程完工觀測(cè)中資源優(yōu)勢(shì)顯著，極大地延長(zhǎng)了外業(yè)工作時(shí)間，提升外業(yè)管理效率。以傳統(tǒng)式觀測(cè)形式采集點(diǎn)位、矩形、標(biāo)高與三維紅外線讀取科研成果進(jìn)行對(duì)比，其精確度低于技術(shù)設(shè)備設(shè)計(jì)的要求。地面三維紅外線掃描技術(shù)設(shè)備在顏色不規(guī)則、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、超大規(guī)模建筑完工觀測(cè)中具備較好的應(yīng)用價(jià)值[5]。

4 在城市建筑竣工測(cè)量中對(duì)現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)的應(yīng)用

4.1 三維激光掃描技術(shù)

無(wú)論建筑物的結(jié)構(gòu)多么復(fù)雜，都可以使用3D 激光掃描技術(shù)進(jìn)行全面測(cè)量，并且不會(huì)與建筑物直接接觸，不會(huì)對(duì)建筑物造成任何損壞，我們就可以獲得建筑表面的3D 坐標(biāo)數(shù)據(jù)。該測(cè)量技術(shù)不僅適用高分辨率和適用大面積，還同時(shí)具有高測(cè)量精度和耐用高密度的多種優(yōu)點(diǎn)。如果我們可以直接利用3D 級(jí)的激光材料掃描測(cè)量技術(shù)對(duì)目前城市現(xiàn)有建筑的主體竣工材料進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，就可以有效保證測(cè)量細(xì)節(jié)，根據(jù)目前現(xiàn)有的建筑竣工材料測(cè)量，對(duì)城市建筑的一個(gè)整體內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)量分析，對(duì)目前城市主體建筑的結(jié)構(gòu)完整性以及測(cè)量的主要內(nèi)容可以進(jìn)行比較詳細(xì)的分析，使城市建筑得到進(jìn)一步改善。具體說(shuō)其應(yīng)用工作流程主要包括竣工測(cè)量處理控制、現(xiàn)場(chǎng)直線激光作業(yè)掃描、竣工數(shù)據(jù)處理三個(gè)方面。在竣工測(cè)量處理控制中，3D 直線激光現(xiàn)場(chǎng)掃描這一點(diǎn)通常是測(cè)量控制點(diǎn)，3D 直線激光現(xiàn)場(chǎng)掃描的竣工數(shù)據(jù)以此一點(diǎn)為主要基礎(chǔ)精確度地標(biāo)記在一個(gè)坐標(biāo)系上[6]。避免掃描過(guò)程中省略竣工數(shù)據(jù)處理，包括云數(shù)據(jù)預(yù)處理、面積和距離計(jì)算、繪圖和3D 圖形、建筑模型、點(diǎn)云配準(zhǔn)等許多內(nèi)容示例。將3D 激光掃描技術(shù)應(yīng)用于城市建筑的完整性測(cè)量，不僅可以獲得海量云端數(shù)據(jù)，而且速度快，更能真實(shí)反映建筑的每一個(gè)細(xì)節(jié)，測(cè)量時(shí)間可以大大減少，工作效率大大提高[7]。

4.2 三維建模技術(shù)

應(yīng)用三維建模技術(shù)可以更好地更新三維模型，支持驗(yàn)收測(cè)量，拓展測(cè)繪行業(yè)領(lǐng)域。通過(guò)3D 建模技術(shù)的應(yīng)用，可以大大提高測(cè)量工作效率，避免除了人為因素對(duì)物體測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果影響造成的巨大誤差，同時(shí)該檢測(cè)技術(shù)中還可以對(duì)物體測(cè)量中的數(shù)據(jù)模型進(jìn)行矢量建模和數(shù)據(jù)分析，建模過(guò)程主要包括：使用圖像處理軟件，將紋理采集、外景拍攝等結(jié)合現(xiàn)實(shí)世界的地形完成建筑模型。3D 建模技術(shù)充分利用計(jì)算機(jī)設(shè)備及其視頻設(shè)備來(lái)準(zhǔn)確快速地定位幾乎任何區(qū)域。模型構(gòu)建基本上是一個(gè)數(shù)值模擬過(guò)程，相關(guān)人員可以將其與建筑模型結(jié)合起來(lái)，對(duì)整個(gè)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行綜合分析和綜合評(píng)價(jià)。此外，可以有效地應(yīng)用3D 建模技術(shù)來(lái)測(cè)量具有獨(dú)特造型、大空間、寬處理范圍等非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)的完整性。

4.3 衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)

衛(wèi)星空間定位數(shù)據(jù)綜合信息業(yè)務(wù)通信系統(tǒng)主要是利用現(xiàn)代衛(wèi)星通信信息技術(shù)、定位處理技術(shù)和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，由衛(wèi)星數(shù)據(jù)信息傳輸通信網(wǎng)絡(luò)、用戶移動(dòng)終端裝置設(shè)備、參考儀基站通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信廣播系統(tǒng)和衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理控制中心五個(gè)部分共同組成。這種用戶移動(dòng)終端裝置設(shè)備主要用于接收數(shù)據(jù)并以三維或右左圖像的形式準(zhǔn)確表達(dá)定位數(shù)據(jù)，參考站網(wǎng)絡(luò)主要觀測(cè)衛(wèi)星并將觀測(cè)信息傳送到數(shù)據(jù)處理中心。數(shù)據(jù)終端廣播系統(tǒng)本身是一條用戶信息終端傳輸數(shù)據(jù)通道，是連接用戶數(shù)據(jù)終端廣播設(shè)備與用戶數(shù)據(jù)處理控制中心之間的有效信息連接上的橋梁：數(shù)據(jù)處理中心主要是對(duì)接收到的信息進(jìn)行分析處理，然后將分析后的信息傳輸給用戶終端設(shè)備[8]。測(cè)量人員在使用衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)合理選擇參考點(diǎn)的位置，確保滿足技術(shù)測(cè)量條件和完成的測(cè)量要求，一般情況下，參考點(diǎn)的位置是確定的。遠(yuǎn)離高層建筑和地磁場(chǎng)的開闊區(qū)域，如果滿足測(cè)量要求，則可以直接測(cè)量建筑物；如果不滿足測(cè)量要求，必須配合全站儀進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量。確定控制點(diǎn)后，建立接收機(jī)手冊(cè)，用參數(shù)表示計(jì)算，并對(duì)照獲得的相關(guān)參數(shù)檢查精度。其中，平面夾角誤差一般控制在2cm 以內(nèi)，高度夾角誤差一般控制在5cm 以內(nèi)，測(cè)量要準(zhǔn)確。另外，在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，必須嚴(yán)格按照規(guī)范操作，在每個(gè)控制點(diǎn)觀測(cè)完成后，及時(shí)記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，最后經(jīng)過(guò)分析取平均值[9]。

5 結(jié)語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，將現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用到城市建筑的完整性測(cè)量中，可以很好地解決傳統(tǒng)竣工測(cè)量存在的各種缺陷和不足，也能有效滿足各種竣工測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)和要求?？傮w而言，還存在計(jì)量結(jié)果分析不直觀、不規(guī)則建筑計(jì)量困難、建設(shè)項(xiàng)目計(jì)量困難、控制點(diǎn)不符合城市建設(shè)總體完成度計(jì)量要求等問(wèn)題，嚴(yán)重影響建設(shè)工程質(zhì)量。因此，有必要將各種現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)充分運(yùn)用到城市建設(shè)測(cè)量的完成中，以保證施工檢查質(zhì)量，提高整體水平，更好地發(fā)揮施工檢查的有效作用。