全站儀在建筑物立面測量中的應用

周卓武　蔡綠慶

摘要：一般在現實測量工作中，大多數的測量項目都是基于平面坐標系及高程坐標系上進行，但如果要求測繪出原有建筑物的立面圖時，所測的立面的點數據將都處在一個豎直面上。并且我們平時常用的測繪成圖軟件大多數基于平面圖測繪開發出來的，不應用能直接用于立面圖測繪。本文簡述如何利用帶有免棱鏡功能的全站儀對建筑物的各個立面進行測量，然后再通過內業處理對測量數據進行格式轉換，并將轉換后的數據導入到測繪成圖軟件中，從而實現立面圖的繪制。

關鍵詞：全站儀；立面測量；免棱鏡；數據轉換

中圖分類號U4 文獻標識碼A 文章編號2095-6363（2016）06-0091-02

位于中山市區大街小巷和老舊小區的一些老舊公共廁所由于年久失修，既給附近上廁所的人帶來不便，而且污染環境、大大降低這座城市的品位。為了方便本市居民的使用，提升城市品位和美觀。根據甲方要求，需對指定的舊公共廁所進行立面測量和平面測量，并且繪制成原狀圖；從而方便甲方對舊公共廁所進行從新改建設計，核算面積，預算費用。因此本文以中山市區舊公共廁所裝修改造工程為工程背景，簡述如何利用帶有免棱鏡功能的全站儀對舊公共廁所的各個立面進行測量，并且繪制現在立面圖。

1.根據具體情況選擇測量方法

由于大部分老舊公共廁所都是位于窄小的巷道里，前后空間距離都比較?。凰钥紤]到如果使用目前最為先進的三維激光掃描儀進行立面測量不但費用較高，并且存在很多盲角點掃描不到，所以不實際。而使用傳統的鋼尺測量法、手持測距儀法對其長寬高以及門窗等要素進行尺度測量，雖然這種測量方法比較簡單，所需要的儀器也較為便宜。但由于廁所的天面房角高度較高，形狀各異，用此方法難于測量到，并且此方法所測出來的累加數據成果誤差比較大，工作效率也比較低。經過一番對比，適合此工程的最佳測量方法是：選擇帶有免棱鏡功能的全站儀和手持測距儀。因為很多公共廁所的外立面的外墻門窗及屋頂裝飾，測量人員是很困難到達的，所以用帶有免棱鏡激光測距功能的全站儀進行此工程的立面測量相比其他方法較為方便，直接用儀器測出建筑物立面的要素點，最后個別遮擋到測不到點的地方，再用手持測距儀進行測量，補回數據，并且登記到草圖。選擇這種測量方法：工作效率高、精度高、成本低。下面將選擇此種測量方法為例進行闡述。

2.建筑物立面測量的基礎

在與建筑物立面平行的鉛垂投影面上所做的投影圖稱為建筑立面圖，簡稱立面圖。建筑物立面測量是對建筑物的外貌形狀的精確反映，是建筑物不同立面正投影的精確測量，它不但反映屋面、門窗、陽臺、雨篷、臺階等的形式和準確位置，同時也反映了建筑垂直方向各部分高度與寬度以及建筑的藝術造型和外部裝飾等等。建筑物立面圖通常可按房屋朝向來命名，如南北立面圖，東西立面圖。建筑立面圖大致包括，南北立面圖，東西立面圖四部分。

3.現場立面測量步驟

1）前往現場時，除了帶齊儀器設備等，還要準備好白紙與筆。到達后先不急于測量，先觀察建筑物的里外結構的復雜程度。判斷建筑物的大概的正北方向，然后把每個立面都在白紙上畫下草圖，并標注好東西南北立面標志。

2）在離建筑物一定距離外設置A，B兩個固定點，這樣可以防止測量時鏡頭仰角不至于過大而產生較大誤差。并且要求兩固定點應選在可以最大程度觀測到整個立面的比較空曠地方。

3）將全站儀架設在A點上，并且進行對中整平；量取儀器高度，然后將兩點坐標值及儀器高度輸進儀器里面，（假設A點坐標為：X=2500000，Y=500000，H=10；B點坐標為：X=2500030，Y=500030，H=10）接著瞄準B點進行坐標定向。

4）將全站儀的免棱鏡功能開啟，瞄準建筑物立面上的要素點進行數據采集，然后在一開始畫好的草圖上對應著標上點號（相對簡單且有把握的立面測量也可以通過自己定義的編碼進行數據采集）。

需注意的是，在測立面時，總會遇到上若干不通視的特征點，可以通過支站后再進行數據采集，有時也會遇到地方窄小無法支站，這時就需要用上手持測距儀對特征點的相對位置距離進行測距，并在草圖標記好。本人建議在各個立面測量數據采集完后，對各個立面進行拍照，對較為復雜的立面更要多拍幾張，方便內業繪圖時可以做參考。有時立面外墻裝飾的瓷磚也存在參考價值，因為一般裝飾的瓷磚形狀大小相同，我們可以用卷尺量出一塊瓷磚的長寬，在內業繪圖時可以參照所拍的相片對相應的瓷磚個數累加算出大致距離長度，從而可以核查所采集數據畫出來的立面圖尺寸是否準確。

4.內業數據處理

由于我們的測繪成圖軟件大多基于平面圖測繪而開發出來的，所以全站儀外業測量出來的坐標數據都是投影到一個平面內的，而全站儀測出來的立面上的數據點都是處在同一個豎直面上，如果將所采集數據通過南方CASS成圖軟件上展點出來，你會發現所有點基本上在一條直線內，無法直接用于立面圖測繪，因此我們需要對測量數據進行轉換處理。

首先將儀器里面的數據導出，并展到南方CASS成圖軟件上，同個立面的數據點都在一條直線上，選擇在同一個面的兩個距離較遠的房角點F1、F2作為基點，并量出兩基點的距離，再畫出一條水平直線CD（直線長度與兩基點的距離相等）。然后通過CASS里面的測站改正，把所有數據通過以F1、F2基點改正到直線CD兩端，并把改正后的數據保存且新命名。然后把新數據分成兩份，南北立面的數據為一份，東西立面的數據為一份。

通過電腦打開Excel軟件，在Excel軟件里面打開測量數據文件（文件格式為：點號，編碼，Y，X，H）。由于測量數據文件類型為（*.dat），所以在Excel軟件里面打時，要選擇文件類型為所有文件，接著選擇分隔符號（Tab鍵、逗號、空格）。南北立面的數據則需將高程H數值代替x數值，原高程數值全改為0。然后重新保存，重新命名并將擴展名改回（*.dat）。而東西立面的數據轉換步驟跟南北立面差不多，不同的只不過是將x數值代替Y數值并且高程H數值代替Y數值。當你要畫南立面圖時，將轉換后的南北立面的數據中分出南立面的數據再展到南方CASG成圖軟件上，這時顯示出可以直接繪制南立面圖的數據（如圖1）。北立面圖畫法跟南立面圖一樣，只不過畫好后將北立面圖鏡像即可。畫東西立面圖時，東立面的畫法步驟與南立面圖一樣，同樣西立面的數據連線畫好后將其鏡像，鏡像后才是其真正的西立面圖（如圖2）。

需注意的是，一般情況下我們按實測數據繪出來的門窗大小和高度不一致，那是因為建筑施工偏差和立面測量誤差產生的，一般建筑物門窗的大小和高低在設計時會存在規律性，因此我們需要在尊重實際測量結果的基礎上進行適當的調整。

5.結論

隨當代社會的不斷發展，我國城市化的不斷推進，現代工程建設項目的不斷劇增，相信未來對建筑物立面測量的需求將越來越大。雖然三維激光掃描儀在建筑物立面測量方面提供了先進測量技術，但其不穩定，費用高，仍存在弊端。而目前全站儀在建筑物立面測量中仍然發揮著重要作用，只要掌握好全站儀在立面測量中的幾個重要步驟，理順數據的轉換原理，就可以輕松實現立面圖的繪制。