建筑物立面測量的研究

別建曉

(武漢市政工程設(shè)計研究院有限責任公司，湖北武漢 430015)

建筑物立面測量的研究

別建曉?

(武漢市政工程設(shè)計研究院有限責任公司，湖北武漢 430015)

在實際測量工作中，往往需要測繪出原有建筑物的立面圖，立面上的點都是處在一個豎直面上。但常用的測繪成圖軟件都是基于平面圖測繪而開發(fā)出來的，無法直接用于立面圖測繪。本文重點闡述了立面與平面的相互關(guān)系、立面測量的基本原理和作業(yè)流程，再通過編程的方法對測量數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)導入到測繪軟件中，就可以實現(xiàn)立面圖的繪制。

建筑物；立面；平面；坐標文件；格式轉(zhuǎn)換

1 前 言

在城市建設(shè)中，為了使臨街建筑與街道的景觀協(xié)調(diào)起來，往往需要對舊有建筑物的立面進行整治，這就要求作業(yè)人員測繪出建筑物的立面圖；一些原有的建筑根據(jù)需要進行改建或擴建，也要求測繪出立面圖。但是目前常見的測繪軟件都是基于平面圖測繪而開發(fā)出來的，無法直接用于立面圖測繪。要進行立面測量，就顯得非常繁瑣，甚至有些無法下手。其實只要我們知道了立面測量的基本原理，通過編程的方法對測量數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)導入到測繪軟件中，就可以輕松實現(xiàn)立面圖的繪制。

2 立面的基礎(chǔ)知識

立面圖是將建筑物不同的立面投影到鉛直的、與立面平行的投影面上而得到的正投影圖，稱為建筑立面圖，簡稱立面圖。它主要表現(xiàn)建筑物的外貌形狀，反映屋面、門窗、陽臺、雨篷、臺階等的形式和位置、建筑垂直方向各部分高度、建筑的藝術(shù)造型和外部裝飾等。根據(jù)建筑形體的復雜程度，建筑立面圖的數(shù)量也有所不同。一般分為正立面、背立面和側(cè)立面，也可按建筑的朝向分為南立面、北立面、東立面、西立面。有時也按軸線編號來命名立面圖名稱(如圖1所示)，如①～⑨立面圖或A～E立面圖，這對平面形狀復雜的建筑尤為適宜。在施工中，建筑立面圖主要是作建筑外部裝修的依據(jù)。建筑立面圖應包括以下內(nèi)容:

(1)建筑兩端或分段的軸線及編號。

(2)畫出室外地面線及房屋的勒腳、臺階、花臺、門、窗、雨篷、陽臺；室外樓梯、墻、柱；外墻的預留孔洞、檐口、屋頂(女兒墻或隔熱層)、雨水管，墻面分格線或其他裝飾構(gòu)件等。

(3)注出外墻各主要部位的標高。如室外地面、臺階、窗臺、門窗頂、陽臺、雨篷、檐口標高、屋頂?shù)忍幫瓿擅娴臉烁摺Ｒ话懔⒚鎴D上可不注高度方向尺寸。但對于外墻留洞除注出標高外，還應注出其大小尺寸及定位尺寸。

(4)各部分構(gòu)造、裝飾節(jié)點詳圖索引，用料名稱或符號。

圖1 立面圖示例

3 立面與平面的關(guān)系

從圖1中可以看出，這個視圖只能反映建筑物的長度和高度，還不能反映它的寬度。因此，在一般情況下，一個視圖不能完全確定建筑物的形狀和大小。所以我們可以設(shè)立三個投影面(通常是三個投影面，也有可能是六個或更多)，然后從三個方向進行觀察，這樣就可以在三個投影面上畫出三個視圖，用以表達建筑物的形狀和大小。

圖2 三視圖

如圖2所示，從建筑物的前方向后觀察，在V面上所得的視圖，稱為主視圖，它反映了長度和高度。從左方向右觀察，在W面上所得到的視圖，稱為左視圖，它反映了高度和寬度。從上方向下觀察，在H面上所得的視圖，稱為俯視圖，它反映了長度和寬度，其實也就是我們熟悉的平面圖。為了將三個視圖畫在同一個平面上，規(guī)定V面保持不動，將其他兩個投影面旋轉(zhuǎn)和V面處于同一平面上，這樣就得到如圖3所示的三視圖。在實際畫圖中，投影面的邊框不必畫出。

如圖3所示，俯視圖相當于建筑物的平面圖，主視圖相當于正立面圖，左視圖相當于側(cè)立面圖。三者間的聯(lián)系規(guī)律也就是三視圖的投影規(guī)律:長對正、高平齊、寬相等。它們對于建筑物的整體或局部以致建筑物上任何兩點之間的位置都是適用的。

圖3 各投影面的關(guān)系

4 立面測量的原理

如圖4所示，在立面測量過程中，選定建筑物前一開闊地方P2架設(shè)全站儀，照準P1點后將儀器置零，P1點和P2點為平面坐標系XOY中的點，其坐標和高程為已知。A、B、C、D為建筑物正立面上的四個點，我們假定以面ABCD為投影面，該面與A點所處水平面的交線為AB。現(xiàn)建立以A為坐標原點，以AD方向為X軸，以AB方向為Y軸的立面坐標系XOY。

假定點P是建筑物上的某一點，它在投影面上的投影點為E，立面測量的關(guān)鍵就是求E點在XOY坐標系中的坐標。

圖4 立面測量示意圖

其中P1點和P2點的平面坐標和高程為已知。儀器照準A點時根據(jù)極坐標原理可以得到A點的平面坐標(XA、YA)和高程HA，同理可得到B點和P點的平面坐標和高程。如圖4所示，假設(shè)P點在A點所處水平面上的投影點為P′，其平面坐標與P的平面坐標相同。P′在投影面上的投影點為F，可以看到F點也是P′在AB線上的垂足。假定E點在XOY坐標系中的坐標為XE、YE，根據(jù)幾何關(guān)系可得:

因為A、B的平面坐標已知，可以反算得到AB的坐標方位角，假定為α。

根據(jù)式(2)可以求得α，因為P′F與AB相垂直，所以假定P′F的方位角為β，則β＝α＋90。

由圖4可知，P′與P的平面坐標相同，假設(shè)F點的平面坐標為(XF、YF)，那么:

則求得F點的坐標如下:

根據(jù)式(3)即可求出F點的平面坐標，再代入式(1)即可求得YE了，XE可根據(jù)P點和A點的高程求得，這樣我們就求出P點在投影面上的坐標了。

5 立面測量的實施

知道了立面測量的原理后，就可以利用現(xiàn)有的測繪成圖軟件進行立面圖的測繪和成圖。野外測量與平時的平面圖測繪沒什么兩樣，都是使用全站儀進行測記法采集立面上某些特征點的三維坐標，即北坐標、東坐標、高程，這些點的坐標都是平面坐標系中的坐標，它們都存在全站儀中的指定文件里。內(nèi)業(yè)處理時首先將這些點坐標通過電纜線傳輸?shù)接嬎銠C中，再通過編程的方法對測量的坐標數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，得到在立面坐標系中的坐標；轉(zhuǎn)換的同時將坐標數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成繪圖軟件所要求的格式。然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)導入到測繪軟件中，再經(jīng)過連線處理就可實現(xiàn)立面圖的繪制，如圖5所示。

立面圖測繪的作業(yè)流程如圖5所示。

圖5 立面圖測繪作業(yè)流程圖

在開發(fā)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序時，利用VB6進行，程序界面如圖6所示。其中基準點也就是圖6中的A點，它的坐標必須是三維的，即XA、YA和HA。基準方向點也就是圖4中的B點，它與A點可以不在同一水平面上，也就是說它們的高程可以不相等。通過基準點和基準方向點的豎直面也就是投影面了。

圖6 程序界面圖

6 結(jié) 語

本文重點闡述了立面測量的基本原理和作業(yè)流程，由不同品牌的全站儀導出的測量數(shù)據(jù)格式不同，繪圖軟件EPS 2005或CASS 7.0所要求的坐標文件格式也不同，這就要求首先掌握坐標文件的數(shù)據(jù)格式，針對所使用的全站儀和繪圖軟件編制出相應的轉(zhuǎn)換程序，從而保證立面圖測繪工作的順利完成。

[1] 陳大釗.房屋建筑學[M].北京:高等教育出版社，2001

[2] 武漢測繪科技大學《測量學》編寫組.測量學[M].北京:測繪出版社，2004

[3] 李青岳，陳永奇.工程測量學[M].北京:測繪出版社，1995

Research of Surveying the Vertical side of Building

Bie JianXiao
(Wuhan Municipal Engineering Design＆Research Institute Co.，Ltd.Wuhan 430015，China)

Almost all the surveying software programs are developed on drawing planimetric maps，they can’t be used in drawing vertical maps directly.This paper mainly explains the fundamental principle and the production process. If you transform the format of the surveying data by means of compile programme，transfer the data to surveying software，then you can draw planimetric maps with ease.

building；vertical side；plane；coordinate file；format transform

1672－8262(2010)03－141－03

P258

B

2010—09—22

別建曉(1975—)，男，高級工程師，主要從事城市測繪技術(shù)與研究工作。