全站儀在城市地下空間地籍表達中的應用研究

【摘要】近年來，我國測量技術飛速發展，全站儀技術已被廣泛應用于地籍測量，且取得了不斐的成績，這為城市地下空間的地籍測量提供了一種可能。本文選取張掖市甘州區某地下建筑，利用全站儀采集地下空間建筑物的三維數據，通過后期的數據處理構建地下空間的三維實體模型，結合數字化成圖軟件繪制地下空間地籍圖，進行誤差分析并評定其精度。

【關鍵詞】城市地下空間；地籍測量；地籍表達；誤差分析

1、引言

近些年，隨著我國測量技術的不斷發展，全站儀測量精度日益提高，已被廣泛應用于地籍測量，且取得了相當不錯的成績。但是這些研究大都傾向于地面上層空間，地下空間由于其結構本身的復雜性，建筑物三維輪廓坐標很難準確獲取，再加上法律、法規方面對于地下空間的開發利用還沒有系統、成文的規定，我們采集地下空間建筑物的三維坐標數據就遇到了難題，應該采用哪種技術、如何去做，以及該如何對地下空間地籍進行正確的表達都無從而知。基于此背景，本項目以張掖市區的地下空間為例，將全站儀技術應用于城市地下空間的地籍表達研究。

2、地下空間地籍測量

地下空間的權屬界線可謂“上至天、下至地”，所以其地籍測量不同于二維平面地籍測量，它所獲取的應該是界址點的三維坐標（x，y，H）。按照施測步驟，可分為地面及上層空間控制測量、地上地下聯系測量、地下空間控制測量、地下空間碎部測量等，地下碎部測量又可分為地下空間內部結構測量及地下建筑物外部輪廓測量。

2.1控制測量

對于地面地籍測量，我們常用的方法有傳統的常規測量法、近景攝影測量法、遙感、GPS、三維激光掃描技術等，而城市地下空間由于其環境本身的復雜性和立體性，采用這些技術往往無法獲取精確的坐標數據，或者所獲取的坐標數據精度不高。因此，我們采用傳統的全站儀導線法進行控制測量。

2.2碎部測量

地下空間內部結構界址點三維坐標的獲取，我們可用免棱鏡功能的全站儀利用三維空間極坐標法獲取，而對于地下建筑物外部輪廓的三維坐標，由于其看不見、摸不著，我們可根據設計、施工資料來確定圍護墻體厚度、地下建筑物墻體厚度等，或者采用物探技術來獲取。

3、地籍表達

二維平面地籍表達的內容主要有界址點、界址線的平面位置及其屬性信息，而對于地下空間，由于其垂直方向上的三維立體特性，其地籍表達的內容還應該包括界址面。將我們所獲取的地下停車場三維地理坐標導入到Auto-CAD軟件中，即可繪制其三維實體模型，進行“宗地”面積及體積量算。

4、誤差分析

全站儀極坐標法是以測站為中心，以測站上的已知方位角為起算數據，通過測量待定點與測站點之間的角度和水平距離，從而來間接地計算待求點三維坐標的。所以，本次數據采集過程中產生的點位中誤差主要為測量角度引起的測角誤差mα以及測量水平距離引起的測距誤差md。這兩項誤差對建筑物真實空間位置的影響可用公式1-1來進行計算：

公式1-1中，S為儀器架設點與被觀測對象之間的水平距離，md為全站儀的標稱距離中誤差， ma為測角中誤差。南方NTS-362R全站儀的儀器標稱測距精度有棱鏡模式下為2+2ppm，免棱鏡模式下為5+3ppm，測角精度為2\"。

從公式1-1可知，隨著待求點距離測站點的距離不同，會產生不同的全站儀數據采集誤差，我們可提取個別點進行誤差計算，具體的誤差值見下面表格1-1及1-2：

不考慮起始邊的方位角中誤差，并忽略系統誤差對距離測量的影響，我們不難從表中得出，不管是有棱鏡模式還是免棱鏡模式下，隨著目標點到測站點距離的增加，待求點的點位中誤差也相應的會增大（但都處于mm級），說明待求點的三維坐標測量精度與待測距離成正比例。

由表1-3可知，地籍測量中界址點的精度要求，其允許誤差都在cm級，而由免棱鏡功能的全站儀獲取的界址點，其點位誤差由表1-1及表1-2知最大為3mm，說明全站儀技術用于城市地下空間地籍測量滿足地籍測量的一般精度要求，具有可行性。

結語：

三維地籍是未來地籍發展的主要趨勢，為了更好的對城市地下空間進行充分開發利用，運用測繪高新技術，對地下空間權屬的法律研究是急需解決的一大難題。

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河西學院第七批大學生科技創新項目

項目編號：自然科學類104