三維仿真技術在竣工測量中的應用

廖 佳，張苗亞，汪小楠

(寧波市測繪設計研究院,浙江 寧波 315042)

三維仿真技術在竣工測量中的應用

廖 佳，張苗亞，汪小楠

(寧波市測繪設計研究院,浙江 寧波 315042)

傳統竣工測量成果表達方式的不直觀和判讀性差等問題，已不能滿足城鄉規劃批后管理的要求。針對這一現狀，探討三維仿真技術在竣工測量中的應用，分析三維竣工測量的特點，提出三維竣工測量的具體實施步驟。通過在寧波市推行三維竣工測量，使建設工程規劃批后管理的科學性得到提高。

三維仿真；竣工測量；三維數字地圖

竣工測量是指建設工程竣工后所實施的測量工作，它包括竣工區域地形測量、地下管線跟蹤測量和規劃復核測量。其目的是對實際完成的各項工程進行一次全面的量測工作，作為城市竣工測量來講, 它的任務是提供城鄉規劃、城市建設和城市管理所需的基礎地形圖及相關信息。

目前，傳統的竣工測量仍采用二維竣工圖作為成果資料，不論是成果的表達方式還是顯示效果都不直觀，判讀性差。隨著計算機三維可視化技術的快速發展，城鄉規劃行政審批效率及規劃管理精細化要求的不斷提高，傳統竣工測量已不能滿足城鄉規劃批后管理的要求。三維竣工測量做為一種新興的技術手段，在傳統竣工測量的基礎上，利用三維仿真技術，進行三維數據采集﹑模型紋理制作﹑建立三維可視化模型，有利于提高表現效果、技術水平和工作效率，為城鄉規劃審批﹑監督管理與項目竣工驗收提供更為科學的服務。

1 三維竣工測量的技術路線

三維竣工測量是指建設工程竣工后所實施的測量工作，它包括竣工區域地形測量、地下管線跟蹤測量、三維數字地圖測量和規劃復核測量。

三維數字地圖測量是指通過工程測量、攝影測量、計算機輔助等手段測制竣工區域三維數字地圖，建立三維數字地理信息數據庫。

三維數字地圖測量內容包括測區高程模型測量、表面攝影測量、三維數字地圖編制3部分。圖1為三維竣工測量流程圖。

圖1 三維竣工測量流程

2 三維竣工測量的方法和要求

2.1 高程模型測量

根據竣工區域地形測量和規劃復核測量成果，提取地物、地貌三維位置信息數據，借助3ds Max、SketchUp等軟件進行數據處理，制作三維幾何體。按高程模型成圖的要求，將已有的測量、調查資料輸入計算機生成數據文件，再對該數據文件進行精處理，生成高程模型信息數據文件。最終利用高程模型信息數據文件制作高程模型，并使得模型的輪廓與現狀地理要素一致。

1)建筑物高程模型應以二維基礎地形圖、各層的平面圖和立面圖為基礎，結合建筑物標高數據和細部點的三維坐標成果繪制。

2)建筑物高程模型應由建筑的主體、特征和附屬物3部分組成。

主體部分：表達建筑物的主體輪廓，主體部分包括建筑外墻、地下室、檐廊、水箱間、陽臺等起結構作用的部分。

特征部分：表達建筑表面細節部分，特征部分包括勒腳、附墻柱、裝飾性幕墻等起裝飾作用的部分。

建筑附屬設施部分：表達不屬于建筑物，但依附建筑而存在的部分，附屬設施包括空氣調節設備、房頂的天線、衛星接收器、墻壁的懸掛物等。

3)建筑物高程模型繪制時按精細建筑物高程模型要求制作，高程模型的表達應符合表1規定。

2.2 表面攝影測量

采用近景攝影測量方法對地物、地貌表面進行攝影和量測，并通過獲取的影像對拍攝對象的位置、形狀、大小、性質等進行量測和解譯，然后將表面影像繪制成正攝影像圖，并正確反映地物、地貌表面的主要結構和特征。正攝影像圖采用JPG文件格式進行保存。

表1 不同級別的建筑物高程模型的表達要求

1)應現場采集地物的表面影像，記錄地物各表面的結構特點；

2)應選擇采集測區的概要影像，記錄區域的整體情況和地物的相對關系等；

3)三維數字地圖的地理要素表面攝影可設單站或多站拍攝，單個地理要素表面攝影宜采用單站拍攝，對于長條形目標、圓柱形目標、曲面目標等復雜表面可采用多站拍攝；

4) 多站拍攝時應使多重像片對被攝物體多次覆蓋，多張像片間重疊率應不小于30%；

5)三維數字地圖的地理要素各表面均宜采用正射攝影方式攝影，也可采用等傾攝影方式攝影，但相機視角與拍攝面的夾角不應小于50°；

6)應測繪建(構)筑物各立面的正攝影像，以表現各立面的門、窗、結構裝飾條等立面結構的特征，正攝影像通過對實地拍攝影像進行糾正、裁切、拼接等手段處理后形成。

2.3 三維數字地圖編制

三維數字地圖編制是采用ArcGIS、Photoshop、3dsMax等計算機軟件，將正攝影像圖賦予高程模型的每個可見的對應表面，制作三維數字地圖。

1)模型的所有表面均應賦予對應的正攝影像；

2) 必須保持模型各表面及正攝影像的可編輯性，不得進行塌陷、烘焙等不可逆操作；

3)模型測量應完整覆蓋測量區域，模型各表面結合要緊密，并做好與相鄰區域的接邊工作；

4)模型文件、正攝影像文件應有唯一的命名或者編號。

2.4 成果資料

三維竣工測量成果一般應包括下列內容：

1)原始資料：平面定位資料(區域地形圖或總平面圖)、高程定位資料、外業觀測記錄和計算文件、現場數字影像；

2)成果文件：三維竣工測量報告、高程模型數據及對應的正攝影像、區域概要影像、元數據等。

上述成果應提交和歸檔電子數據。

2.5 質量控制

三維竣工測量成果實行二級檢查一級驗收的質量控制措施，各級檢驗工作應獨立進行，不應省略或代替。

主要檢查內容如下：

1)三維模型所采用的坐標框架的正確性、一致性；

2)模型與各種制圖資料提取的地圖要素是否保持其位置的準確性、一致性；

3)成果種類、內容和范圍是否完整，是否存在多余或遺漏的內容；

4)模型外觀特征、體量大小、貼圖制作和顯示情況的正確性、合理性。各種命名、數據格式的正確性等；

5)模型形狀、外表紋理、色彩等的仿真程度是否符合要求；

6)各類附件的完整性、準確性。

3 三維竣工測量應用實例

寧波市從2009年開始實施三維竣工測量，到目前為止已完成項目500余個。傳統竣工驗收采用二維竣工圖作為成果資料, 不論從成果的表達方式和顯示效果都較為專業, 判讀性差。三維竣工測量在規劃驗收領域的推廣和應用, 改變了傳統竣工驗收工作方式, 有助于提高城市規劃審批、監督管理與項目驗收的科學水平和工作效率。三維竣工測量通過三維竣工圖和三維地理信息系統為竣工驗收部門提供驗收服務及各類功能, 如面積統計查詢、批前批后指標核對、項目資料查詢及圖紙管理等，輔助規劃驗收部門的項目管理與審核，大大提高了表現效果和工作效率。圖2為傳統二維竣工圖和三維竣工圖對比。

圖2 傳統竣工總平面圖與三維頂視圖

三維鳥瞰圖(見圖3)和三維透視圖(見圖4)能較好地表現建筑和道路之間立體空間關系，為城鄉規劃管理者提供多視角、多方位的查看方式，更好地為規劃審批服務。

圖3 三維鳥瞰圖(建筑竣工)

圖4 三維透視圖(道路竣工)

三維立面圖(見圖5)能夠完整表現建筑的立面特征，包括樓房層數、陽臺、窗戶、屋頂結構等，并能在各個位置準確標注高程信息，為竣工驗收提供更為準確的基礎資料。

4 結束語

竣工測量是建設項目規劃審批的最終環節之一，隨著計算機三維可視化技術的快速發展和三維數字城市建設的全面推動，本文結合傳統竣工測量的業務特點，提出了三維竣工測量的概念，詳細介紹其特點、工作流程及作業方法，為三維竣工測量的進一步研究和發展提供參考和借鑒。

圖5 三維立面圖(m)

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[3]楊建思，杜志強，彭正洪，等．數字城市三維景觀模型的建模技術[J]．武漢大學學報：工學版，2003，36(3)：37-40．

[4]李華瑋，朱宜萱，朱慶．三維城市模型數據生產的全面質量控制[J]．測繪通報, 2004(2)：57-59．

[5]周艷，朱慶，黃鐸．三維城市模型中建筑物LOD模型研究[J]．測繪科學，2006，31(5)：74-77．

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[8]周寧，張軍．CityGML的城市三維模型的描述方法[J]．測繪工程，2010，19(4)：50-55．

[責任編輯：張德福]

Applicationofthree-dimensionalsimulationtechnologytocompletionsurvey

LIAO Jia，ZHANG Miao-ya，WANG Xiao-nan

(Ningbo Design Institute of Surveying and Mapping，Ningbo 315042, China)

Because of nonintuitive and poor interpretation of the results,traditional final surveying method can’t meet the requirements of after-plan-approval administration. For this situation,discussion is made on the application and characteristics of three-dimensional simulation technology in completion surveying,and proposed the specific implementation steps of three-dimensional surveying. The scientific nature of the project after-plan-approval administration is improved through the practice in Ningbo.

three-dimensional simulation; completion survey; three-dimensional digital map

2013-06-14

廖 佳(1980-)，男，高級工程師.

TP391

：A

：1006-7949(2014)01-0053-04