現代測繪技術在城市建筑竣工測量中的應用

馮海勇

（上海東一土地規劃勘測設計有限公司，上海 201206）

隨著當前我國特色社會主義市場經濟的快速健康穩定發展，我國新型城鎮化和國家現代新型工業化體系建設的大進程不斷穩步推進，越來越多的不規則建筑、異形建筑和大型建筑正在建設中，以求更好地滿足人民生活和經濟發展的需要。等待建筑結構逐漸出現在城市建設中，這直接增加了衡量建筑完整性的難度。當所有建筑物都完工后，必須完成測量，主要是根據現有的測量規范對建筑物進行審查和測量，這是建設項目規劃審批的基本依據。城市建筑竣工調查包括財產調查、建筑物高度調查、高程調查、完成地形圖等多個方面，但由于在具體調查過程中容易受到各種因素的影響，最終的測量結果不合理。因此，通過現代測繪技術的應用，可以進一步提高建筑竣工測量的準確性和效率，幫助城市建筑竣工測量更加順利地完成。

1 現代測繪技術的概況

隨著現代社會的發展，許多大型建筑設施選擇不規則的設計，具有一定的現實意義。不規則大型建筑物的測繪要求精度高，難度大，需要采用新的先進測繪技術和設備、儀器，可以更好更快地完成測量。回溯源頭，中國現代測繪技術有著很深的淵源和很深的潛力。許多工程結構都包含現代測量和制圖技術的古老思想，以及精益求精、工匠精神和克服困難的精神。在眾多中國人的努力下，21 世紀中國測繪技術有了質的飛躍。在很多專業上，其深度都不遜于世界強國的行列。其中遙感技術、攝影技術、GPS 定位系統、地理空間技術等諸多專業均處于行業前沿。

遙感技術領域的核心設備是無人機、衛星設施和飛行器，通過安裝在設備上的各種傳感器，可以采集地面相關數據，提供高精度數據反饋。應用這種遙感技術后，對各個行業和領域都有很大的幫助，可以克服過去科技無法解決的問題。它不僅可以在短時間內對設備進行高精度的測量，還可以避免許多影響測量操作的自然因素，如地震、山體滑坡等許多影響較大的因素，也可以對測量技術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量問題，大大提高了測量工作的及時性[1]。

地理信息系統是一個偉大的工程。地球表面非常復雜，其廣度和深度難以想象。所以，如果想對地球進行全面準確的研究和討論，就必須對地球表面進行更準確的數據分析。這使得建立全球可接受的、準確的數字地球模型變得更加困難，因為國家多、主題多。然后，隨著這項技術的起源應用于18 世紀的探險，特別是歐洲霍亂，人們逐漸意識到這些龐大而準確的數據庫對于分析關鍵事件和分析規律的重要性。

2 現代測繪技術的應用特征

2.1 快速的數據采集

在現代測繪技術的實際應用中，信息化、智能化的特征越來越明顯。竣工測量是建筑工程的重要組成部分。使用測量設備時，高精度和靈活性更為重要。此外，還要注意可操作性，才能更簡單地實現大面積建設，降低出錯率，在短時間內高效完成數據采集和分類。對于項目的整體結構而言，快速數據收集是一個關鍵的應用功能[2]。

2.2 直觀的測繪成果

現代工業測繪處理技術相對于其他傳統工業測繪處理技術更具有技術優勢，現代工業測繪處理技術不同于其他傳統測繪技術，它可以用大量數據、表格、模型等多種表現方式準確表示工業信息，讓工業人們更好地掌握理解工業信息，幫助工業人們及時獲得更直觀的信息數據，為工業行政主管部門的信息管理工作提供良好的基礎條件。

3 目前在城市建筑竣工測量中存在的問題

3.1 CORS 在竣工測量中的應用

CORS 是GNSS 細分技術、計算機網絡技術、現代通信技術高度集成的產物，由基期站網、數據處理中心、數據傳輸網絡平臺、數據播發系統、客戶終端設備五個部分組成。其中基期站網連續對于衛星展開觀測，觀測數據通過專用網絡平臺傳輸至數據處理中心，數據處理中心解算妥善處理之后通過數據傳輸網絡平臺，數據播發系統實時將經過檢驗的不同類別的GNSs 觀測系數（信道相位，偽距）、各種改過數、狀態信息內容等等傳送給用戶終端設備，用戶終端設備依據測量數據及傳送到的數據實時解算，獲得三維坐標。現階段，CORS 已在測繪工程項目、車船導航、氣象預報、城鄉規劃等等領域獲得了廣泛的應用[3]。

對迎合CORS 測量要求的完工測量區域間，可以直接選用CORS-RTK 展開完工地形圖測繪，建筑密集等等不能迎合CORS 測量要求的區域間，采納CORSRTK 與全站儀相結合的辦法展開測量。

3.2 地面三維激光掃描在竣工測量中的應用

現階段，城市建筑設計框架結構豐富多樣，以教育觀獨特、體量厚、空間大為主要特性的異型建筑設計愈來愈多，很多博物館、音樂廳以及體育場館采納異型建筑設計的構造模式。但是，異形建筑設計在美化城市景觀設計、體現城市個性化的同時，還給測繪工作人員帶來了不小的挑戰，傳統式的單點測量形式（即一次測量只能獲得一個點數據）非常容易準確地獲得不規則異形建筑的圖形和數據，因此如何展開完工測量是一個亟待解決的難題。

三維紅外線掃描技術又稱“實景復制技術”，是一種全自動高精度立體掃描技術，可以深入到任何復雜的現場壞境中進行掃描操作，可大面積、高分辨率地快速獲得被測對象表層的三維坐標數據。與傳統式測量方法相比，地面三維紅外線讀取技術設備可快速、精確地獲得目的體數據，具備強度低、精確度高等特性，適合大面積或表面繁雜的磁場測量及磁場局部細節測量，計算目的體表面積、圍巖、配筋等等，為測繪工作人員突破傳統式觀測技術設備提供了一種全新的數據獲得途徑[4]。

利用地面三維激光掃描技術設備展開完工測量可以分成控制測量、郊外三維激光掃描、三維完工測量數據處理等等業務流程。其中布設的控制點可以當作地面三維激光掃描小區，以控制點為根底，將地面三維激光掃描點云數據歸入到正確坐標系之下；郊外掃描時應該做好掃描時間表，防止三維紅外線信號源被遮擋或者存有掃描破綻；數據處理主要包括點云數據預處理、點云配準、分析模型構建、設計圖及立面圖繪制、距離以及總面積量算等等。

地面三維紅外線掃描技術設備數據的獲得速度可以達到300000 點/秒，點云數據可以真實的反映繁雜建筑的每一個細節，在異形電力工程完工觀測中資源優勢顯著，極大地延長了外業工作時間，提升外業管理效率。以傳統式觀測形式采集點位、矩形、標高與三維紅外線讀取科研成果進行對比，其精確度低于技術設備設計的要求。地面三維紅外線掃描技術設備在顏色不規則、結構復雜、超大規模建筑完工觀測中具備較好的應用價值[5]。

4 在城市建筑竣工測量中對現代測繪技術的應用

4.1 三維激光掃描技術

無論建筑物的結構多么復雜，都可以使用3D 激光掃描技術進行全面測量，并且不會與建筑物直接接觸，不會對建筑物造成任何損壞，我們就可以獲得建筑表面的3D 坐標數據。該測量技術不僅適用高分辨率和適用大面積，還同時具有高測量精度和耐用高密度的多種優點。如果我們可以直接利用3D 級的激光材料掃描測量技術對目前城市現有建筑的主體竣工材料進行詳細測量，就可以有效保證測量細節，根據目前現有的建筑竣工材料測量，對城市建筑的一個整體內部結構可以進行詳細的測量分析，對目前城市主體建筑的結構完整性以及測量的主要內容可以進行比較詳細的分析，使城市建筑得到進一步改善。具體說其應用工作流程主要包括竣工測量處理控制、現場直線激光作業掃描、竣工數據處理三個方面。在竣工測量處理控制中，3D 直線激光現場掃描這一點通常是測量控制點，3D 直線激光現場掃描的竣工數據以此一點為主要基礎精確度地標記在一個坐標系上[6]。避免掃描過程中省略竣工數據處理，包括云數據預處理、面積和距離計算、繪圖和3D 圖形、建筑模型、點云配準等許多內容示例。將3D 激光掃描技術應用于城市建筑的完整性測量，不僅可以獲得海量云端數據，而且速度快，更能真實反映建筑的每一個細節，測量時間可以大大減少，工作效率大大提高[7]。

4.2 三維建模技術

應用三維建模技術可以更好地更新三維模型，支持驗收測量，拓展測繪行業領域。通過3D 建模技術的應用，可以大大提高測量工作效率，避免除了人為因素對物體測量數據結果影響造成的巨大誤差，同時該檢測技術中還可以對物體測量中的數據模型進行矢量建模和數據分析，建模過程主要包括：使用圖像處理軟件，將紋理采集、外景拍攝等結合現實世界的地形完成建筑模型。3D 建模技術充分利用計算機設備及其視頻設備來準確快速地定位幾乎任何區域。模型構建基本上是一個數值模擬過程，相關人員可以將其與建筑模型結合起來，對整個建設項目進行綜合分析和綜合評價。此外，可以有效地應用3D 建模技術來測量具有獨特造型、大空間、寬處理范圍等非常復雜的結構的完整性。

4.3 衛星定位綜合服務系統

衛星空間定位數據綜合信息業務通信系統主要是利用現代衛星通信信息技術、定位處理技術和現代計算機衛星網絡通信技術的有機結合，由衛星數據信息傳輸通信網絡、用戶移動終端裝置設備、參考儀基站通信網絡、數據通信廣播系統和衛星數據處理控制中心五個部分共同組成。這種用戶移動終端裝置設備主要用于接收數據并以三維或右左圖像的形式準確表達定位數據，參考站網絡主要觀測衛星并將觀測信息傳送到數據處理中心。數據終端廣播系統本身是一條用戶信息終端傳輸數據通道，是連接用戶數據終端廣播設備與用戶數據處理控制中心之間的有效信息連接上的橋梁：數據處理中心主要是對接收到的信息進行分析處理，然后將分析后的信息傳輸給用戶終端設備[8]。測量人員在使用衛星定位綜合服務系統時，應合理選擇參考點的位置，確保滿足技術測量條件和完成的測量要求，一般情況下，參考點的位置是確定的。遠離高層建筑和地磁場的開闊區域，如果滿足測量要求，則可以直接測量建筑物；如果不滿足測量要求，必須配合全站儀進行聯合測量。確定控制點后，建立接收機手冊，用參數表示計算，并對照獲得的相關參數檢查精度。其中，平面夾角誤差一般控制在2cm 以內，高度夾角誤差一般控制在5cm 以內，測量要準確。另外，在整個測量過程中，必須嚴格按照規范操作，在每個控制點觀測完成后，及時記錄測量數據，最后經過分析取平均值[9]。

5 結語

總的來說，將現代測繪技術應用到城市建筑的完整性測量中，可以很好地解決傳統竣工測量存在的各種缺陷和不足，也能有效滿足各種竣工測量標準和要求。總體而言，還存在計量結果分析不直觀、不規則建筑計量困難、建設項目計量困難、控制點不符合城市建設總體完成度計量要求等問題，嚴重影響建設工程質量。因此，有必要將各種現代測繪技術充分運用到城市建設測量的完成中，以保證施工檢查質量，提高整體水平，更好地發揮施工檢查的有效作用。