朱德才，蘭澤英，劉 洋，金兵兵

(1.廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060；2.廣東工業(yè)大學 管理學院，廣東 廣州 510060)

天河區(qū)岑村機場周邊突破理論控高建筑物普查

朱德才1，蘭澤英2，劉 洋1，金兵兵1

(1.廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060；2.廣東工業(yè)大學 管理學院，廣東 廣州 510060)

依照國家一級機場標準，充分利用規(guī)劃審批數(shù)據(jù)及已有的ADS40航測成果，內外業(yè)相結合，綜合采用GIS空間分析、ADS40立體測高技術、野外數(shù)字化測高技術以及二、三維可視化技術,全面地對天河區(qū)岑村機場凈空控制范圍(約123 600 hm2)內的約18萬幢建筑物進行高程普查，明確"超高"建筑的數(shù)量及空間分布，對于檢查機場控高和規(guī)劃管理工作，指導天河區(qū)智慧城控規(guī)劃編制具有重要意義。

機場凈空管理；理論控高；ADS40立體測高技術；DEM；普查

隨著廣州市“東進”戰(zhàn)略的實施，天河作為建設中的國家中心城市核心區(qū)，其城區(qū)范圍不斷向東北部郊區(qū)延伸，此前位于偏遠位置的岑村機場也開始逐漸城區(qū)化，保證機場飛行安全的控高條件成為規(guī)劃管理所要考慮的重要因素，而由于種種原因造成部分建筑物超高的現(xiàn)象，對飛行安全帶來隱患。

在此背景下，本文依照國家一級機場標準及2001年廣空提出的《岑村機場凈空控制范圍和高度控制方案》，充分利用規(guī)劃審批數(shù)據(jù)及已有的ADS40航測成果，內外業(yè)相結合，綜合采用GIS空間分析、ADS40測高技術、野外數(shù)字化測高技術以及二、三維可視化技術系統(tǒng)、全面地對天河區(qū)岑村機場凈空控制范圍(約123 600 hm2)內的約18萬幢建筑物進行高程普查，明確“超高”建筑的數(shù)量、空間分布、突破規(guī)律及其歷史原因，一方面加強超高建筑的動態(tài)監(jiān)管，對規(guī)劃管理工作進行反思、檢討，積極尋求解決飛行安全隱患的辦法；另一方面為智慧城市控制性詳細規(guī)劃編制提供基礎支撐數(shù)據(jù)。

此外，本文中所提“超高”建筑指的是在岑村機場凈空管理范圍內，經(jīng)廣空后勤部同意并審批的建筑物最高點高程(建筑物±00處的廣州高程加上建筑物最高凈高，而建筑物最高凈高包括建筑物報建設計圖中的天面層、梯屋、水池、裝飾架、避雷針等附屬物)，超過依據(jù)岑村機場控高方案所規(guī)定的理論控制高程(依據(jù)廣空發(fā)布的岑村機場凈空控制方案規(guī)定的理論上最高限制高程，根據(jù)相關數(shù)學模型計算得到)的建筑物。

1 研究范圍及基礎數(shù)據(jù)

廣空依據(jù)國家一級機場標準提出岑村機場控高區(qū)域方案，該控高區(qū)域由升降帶、端凈空區(qū)、側凈空區(qū)、過渡面、內水平面、錐形面等部分組成，如圖1、圖2所示。

圖1 岑村機場控高區(qū)三維圖

圖2 岑村機場控高區(qū)域區(qū)位圖

依據(jù)此方案，岑村機場凈空控制區(qū)域范圍長30 km，寬13 km，控制面積達39 000 hm2，就天河區(qū)而言，除北部鳳凰山區(qū)域外，90%以上的區(qū)域均納入此控制范圍，總面積約123 600 hm2，涉及建筑物約18萬幢建筑物。

本文充分利用規(guī)劃審批數(shù)據(jù)及已有的ADS40航測成果，綜合采用多種技術手段和軟件平臺，采用內外業(yè)相結合的作業(yè)方式，具體的基礎數(shù)據(jù)包括：①2005年構建的新一代廣州市高精度動態(tài)三維城市空間測繪基準(包括廣州市連續(xù)運行衛(wèi)星定位城市測量綜合服務系統(tǒng)以及廣州市似大地水準面精化成果)；②天河區(qū)“三規(guī)合一”決策支持平臺以及截止2013年年底的規(guī)劃審批信息數(shù)據(jù)庫；③廣州市2008年ADS40航測數(shù)據(jù)(覆蓋全市域約740 000 hm2，分辨率為0.2 m)，2008年廣州市全市域5 m×5 m精度DEM數(shù)據(jù)以及2013年現(xiàn)勢性最好的1∶2000電子地形圖。

2 關鍵技術

2.1 借鑒“等高線”思想構建建筑物理論控高計算模型

為了簡化建筑物理論控制高程的計算，筆者借鑒“等高線”思想，設定曲線間距為100 m，并以此為單元分別對過渡面、錐形面、端凈空、側凈空面分別按照1/10、1/20、1/50、 1/75進行內插加密生成“控高線”(見圖3)，即這些面基本控高距分別為10 m、5 m、2 m、4/3 m。建筑物控制高程的計算類似于基于等高線模型內插計算高程，具體步驟如下：①首先獲取建筑物基底圖形；②根據(jù)空間坐標將建筑物基底配準到控高計算模型中；③獲取建筑物基底圖形中最接近內水平面的角點；④內插計算該角點在控高計算模型的控高值，即作為此建筑物的控制高程。如圖4所示，該建筑物處于1/20錐形面上，可以得出該建筑物的理論控高為102 m。

圖3 構建建筑物理論控高計算模型

2.2 基于天河區(qū)“三規(guī)合一”決策支持平臺縮小建筑物普查范圍

為了縮小“超高”建筑普查的范圍，基于天河區(qū)現(xiàn)有的規(guī)劃審批信息篩選出疑似“超高”建筑。具體步驟如下：

1)將“岑村機場區(qū)域控制紅線”導入平臺，與平臺數(shù)據(jù)庫中的“電子政務地圖”、“天河行政區(qū)劃圖”進行疊加分析，根據(jù)辦案時間、發(fā)文類型以及是否位于控高范圍等查詢條件，從平臺數(shù)據(jù)庫中初步篩選出符合條件的“建筑工程規(guī)劃許可證”、“驗收合格證”及有調整規(guī)劃許可證審批信息的“函”等相關案件。

2)報建高度計算。通過查閱建筑物的報建圖，將其建筑物最大高度加上總平面中標識出的±00的高程即可得到此建筑物最高點的規(guī)劃報建高程。

3)獲取建筑物基底圖并進行核查。從下載的報建圖上找到總平面圖，通過坐標縮小1/1000的方式轉為實際坐標的建筑物基底圖。

4)基于理論控高計算模型，根據(jù)建筑物基底圖獲取其理論控高值，與建筑物規(guī)劃審批高程及空軍批文進行比對，獲取“疑似超高”案件及建筑物。

2.3 綜合采用ADS40測高技術及野外數(shù)字化測量技術明確“超高”建筑物的數(shù)量及分布

為了實測獲取疑似超高建筑物的高程信息,本文采用兩種方式：對截止2008年年底審批的案件，基于2008年ADS40航測成果，采用立體測量方式獲取建筑物的高程信息；對于2008年以后審批的案件，采用全數(shù)字野外實測方式(GPS+全站儀)獲取其高程信息。

2.3.1 采用ADS40立體測量方法獲取建筑物高度

基于ADS40立體測高技術獲取建筑物高程信息的總體技術路線為：①進行ADS40數(shù)據(jù)處理，包括空中攝影、像片外業(yè)控制測量、空中三角測量、L1級影像生成、立體模型建立，采用自動化的立體像對測高技術獲取建筑物高度信息；②采用半自動化的DEM生成、高程異常改正及DEM更新方法，獲取最新的DEM數(shù)據(jù)；③疊加DEM數(shù)據(jù)和建筑物高度信息可得到每幢建筑物的高程數(shù)據(jù)。

綜合考慮數(shù)據(jù)源和精度要求，采用以立體測量方法來獲取建筑物高度，主要步驟為：

1)采用Leica Photogrammetry Suite的PRO600模塊，添加已轉換到utm84坐標下的2D GIS房屋面數(shù)據(jù)，并打開對應航帶L1級前、后影像，在立體環(huán)境下進行測量。

2)為了獲取建筑樓高，需要分別測量建筑頂部及基底高程值，在地面可見度低的區(qū)域，可采取一對多的測量模式，即首先測量一系列使用同一個建筑基底高程點的建筑頂部高程點，然后測量建筑基底高程點。

3)構建自動化處理流程消除人工誤差。具體方法是：①通過影像匹配算法提取密集同名點并求取視差,自動化構建同名點視差數(shù)據(jù)庫；②在單幅影像中,在建筑物頂部和底部選取一點,計算機分別以這兩點為中心,以N*N (N視情況選取)模板查找最近且灰度相似的數(shù)據(jù)庫中的點作為所選取點并獲取該點視差；③利用公式批量求取建筑物高度。對于房屋或樹木遮擋而無法測量的建筑物，可采取野外方式補測。

2.3.2 DEM生成與更新

在已獲得L1級影像的前提下，通過利用影像匹配技術，自動在前、后、下視影像上提取同名點，并根據(jù)每條掃描線的外方位元素，計算出該點的地理坐標值，根據(jù)這些同名點的地理坐標，內插出需要提取的DEM的格網(wǎng)點高程。但在實際操作中，由于存在著房屋、樹木等高于地面的地物，因此，還需要將格網(wǎng)點的高程調整到地面來生成DEM。作業(yè)可采用Inpho MATCH-T進行DTM的自動提取，然后，基于LPS軟件平臺進行DTM數(shù)據(jù)編輯來生成DEM，具體流程見文獻[1]，對于近期發(fā)生變化的區(qū)域，還需要基于最新的大比例尺地形圖進行DEM數(shù)據(jù)的更新和精化處理[1]。

3 研究結果分析

就天河區(qū)而言，除北部鳳凰山部分區(qū)域外，90%以上的區(qū)域均納入岑村機場凈空控制區(qū)域，總面積約123 600 hm2，涉及建筑物約18萬幢。通過天河區(qū)“三規(guī)合一”決策支持平臺篩選出有控高要求的待查規(guī)劃案件1190宗。最終確定并實測高程的“超高”建筑物379幢。其中，基于ADS40立體測量技術測量337幢建筑物高程信息，精度可以達到0.5 m，GPS結合全站儀測量42幢建筑物高程，精度為±15 cm。本文采用二、三維可視化技術，對“超高”建筑物的數(shù)量分布、空間分布、突破規(guī)律和原因進行分析。

3.1 “超高”建筑物數(shù)量分布

如圖5、圖6所示，由數(shù)量分析可知，突破比例<10%的數(shù)量最大，約占30%；突破比例<20%的“超高”建筑物則約占50%；突破比例<60%的“超高”建筑物則約占94%?？梢?，近一半的“超高”建筑物突破比例較小(<20%)，絕大多數(shù)“超高”建筑物突破比例<60%。有約60%的“超高”建筑物位于40～80 m(包括80 m內水平面)的理論控高范圍內，約30%的“超高”建筑物位于80～230 m的理論控高范圍內，只有約10%的“超高”建筑物位于40 m理論控高范圍內。

圖5 “超高”建筑突破比例統(tǒng)計

如圖7所示，除因歷史原因造成有13宗案(13.7%)、36幢建筑物(9.5%)的建筑物報建高程超過空軍發(fā)文批準高程，其余82宗(86.3%)、343幢(90.5%)“超高”建筑物的報建高程都介于“機場理論控高”和“空軍批準高程”之間。

圖6 “超高”建筑在理論控高模型中的分布統(tǒng)計

圖7 超高建筑物理論控高、空軍批準高程以及實際高程的比較情況

3.2 “超高”建筑物空間分布

如圖8所示圓點即為超高建筑位置，從淺到深建筑物超高幅度逐漸增大。從空間上看，“超高”建筑主要分布在珠江新城、匯景新城、棠下小區(qū)、天河體育中心、天河公園及岑村附近的建筑，主要集中在天河區(qū)的南部、西南部及東南部。其中珠江新城及匯景新城為“超高”建筑的主要聚集區(qū)，且超高程度較大，這主要由歷史原因造成。

圖8 超高建筑物二維空間分布圖

3.3 對天河區(qū)智慧城控規(guī)編制的參考意義

如圖9所示，智慧城絕大部分區(qū)域(超過70%的面積)位于80 m理論控高內水平面上，即機場控高為40～80 m，從而造成智慧城核心區(qū)內的地塊開發(fā)強度普遍偏低,導致土地出讓收益偏少。

圖9 智慧城核心區(qū)控規(guī)建筑限高與機場理論控高對比情況

現(xiàn)假設智慧城全區(qū)域理論控高均為80 m，若與廣空充分協(xié)商且得到相互諒解的前提下，并結合本文研究成果(現(xiàn)狀岑村機場周邊已有若干建筑突破岑村機場限高要求，如匯景新城、 世紀綠洲花園、 華景新城等，突破幅度大多在30%～40%)，故如按允許突破理論控高的40%進行測算，則理論控高(高程值)可增加80×40%=32 m?，F(xiàn)有的智慧城最新控規(guī)方案考慮了理論控高的限制，且按編制地塊面積加權平均測算，智慧城核心區(qū)建筑物高度的限高平均約為60 m，現(xiàn)假設建筑物平均高度隨著理論控高均增加32 m(仍滿足理論控高的限制條件)，則根據(jù)假設理論上可增加的建設規(guī)模比例約為32/60=53.3%，即總建筑面積達2 065.7萬m2。從天河區(qū)作為廣州市的城市發(fā)展引擎這一重要地位來考慮，這無疑是有利于進一步促進天河區(qū)土地集約節(jié)約利用，實現(xiàn)土地產出、經(jīng)濟效益和社會效益的綜合提升。

4 結束語

對天河區(qū)岑村機場控高區(qū)域內“超高”建筑進行普查，對其數(shù)量、空間分布、突破規(guī)律及其形成原因進行分析，對控高標準放寬或機場搬遷可能對智慧城建設規(guī)劃帶來的影響進行定量化預測。這不僅對檢討機場控高及建設工程規(guī)劃管理工作，妥善解決飛行隱患具有重要意義，同時為天河區(qū)智慧城控規(guī)劃編制提供準確的基礎數(shù)據(jù)。

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[責任編輯：張德福]

Surveying of tall buildings breaking the height theory in Cencun Airport of Tianhe District

ZHU De-cai1, LAN Ze-ying2, LIU Yang1, JIN Bing-bing1

(1.Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute, Guangzhou 510060, China; 2.School of Management, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510060, China)

According to the National Airport standards, it has looked over the height of 180 000 buildings in the airfield height control region of Cencun Airport (about 123.6 sq.km) for the first time. Based on the planning & approving data and ADS40 aerial survey data, GIS spatial analysis，ADS40 stereo-altimetry technology，field digital measurement and 2D/3D visualization are used synthetically to achieve the above result. Further more, the quantity and space distribution of extra tall buildings are clarified, which is significant to review the airfield height management and to guide the regulatory plan of Tianhe Intelligence Business District.

airfield height control;height theory ;ADS40 stereo-altimetry;DEM;census

2014-06-19

國家自然科學基金青年科學基金項目(41301377)

朱德才(1968-)，男，工程師.

P208

：A

：1006-7949(2014)11-0038-05