陳廣群(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

廣州亞運(yùn)工程規(guī)劃驗(yàn)收竣工測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用研究

陳廣群?
(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,廣東廣州 510060)

摘 要:亞運(yùn)工程場(chǎng)館是近年來(lái)我國(guó)投資較大、配套項(xiàng)目較多,牽涉面較廣的重大代表性工程之一。本文針對(duì)廣州亞運(yùn)場(chǎng)館規(guī)劃竣工驗(yàn)收測(cè)量的項(xiàng)目特點(diǎn),應(yīng)用測(cè)繪新技術(shù)與常規(guī)規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了亞運(yùn)場(chǎng)館工程群體的地空一體化快速測(cè)繪,為超大型建筑設(shè)施的規(guī)劃驗(yàn)收探索了一條新路線(xiàn)。

關(guān)鍵詞:GZGEOID;GZCORS;地面LiDAR;高度測(cè)量;竣工驗(yàn)收測(cè)量

1　項(xiàng)目特點(diǎn)與難度

廣州亞運(yùn)會(huì)作為廣州迄今為止承辦的規(guī)模最大、最具國(guó)際影響力的大型賽事,是向世界展示城市形象、反映城市規(guī)劃建設(shè)和發(fā)展水平的重要窗口,亞運(yùn)體育場(chǎng)館及配套設(shè)施則是承辦城市形象最直觀生動(dòng)的載體。廣州亞運(yùn)工程建設(shè)包括6個(gè)組團(tuán)、78個(gè)子項(xiàng)目,項(xiàng)目分布于花都、越秀、天河、番禺等5個(gè)區(qū)內(nèi),且單體面積巨大。伴隨著廣州亞運(yùn)會(huì)的順利召開(kāi),委托單位對(duì)竣工測(cè)量的時(shí)間要求非常迫切。從2012年2月開(kāi)始,亞運(yùn)工程規(guī)劃驗(yàn)收竣工測(cè)量項(xiàng)目正式開(kāi)展,歷時(shí)10個(gè)月得以順利完成。建筑物規(guī)劃驗(yàn)收竣工測(cè)量項(xiàng)目共64項(xiàng),道路規(guī)劃驗(yàn)收竣工測(cè)量13項(xiàng),河涌規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量1項(xiàng),范圍之廣、面積之多,為歷年來(lái)廣州城市建設(shè)之最。

廣州亞運(yùn)重點(diǎn)打造了一系列特色鮮明、標(biāo)志性強(qiáng)的城市門(mén)戶(hù)景觀,別具特色的建筑外形帶來(lái)視覺(jué)美感的同時(shí),也給規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量帶來(lái)極高的技術(shù)難度,利用傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)方法往往很難實(shí)施。以廣州亞運(yùn)會(huì)重點(diǎn)工程廣州塔為例,總高度為596 m,組合樓面沿整個(gè)塔體高度按功能層分組,共約37個(gè)區(qū)間;由于體形特殊,結(jié)構(gòu)細(xì)長(zhǎng),具有偏、扭等非常規(guī)結(jié)構(gòu)特征。外筒鋼結(jié)構(gòu)體系由24根立柱、斜撐和圓環(huán)交叉構(gòu)成,形成鏤空、開(kāi)放的獨(dú)特結(jié)構(gòu)形式,也造成觀測(cè)條件差、觀測(cè)難度很大。要使建筑物測(cè)量達(dá)到±5 cm的平面及高程精度,必須采用非常規(guī)技術(shù)手段。同時(shí),由于建筑旋轉(zhuǎn)造成塔身外形曲率的不規(guī)則變化,現(xiàn)有測(cè)繪圖式符號(hào)難以真實(shí)反映構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn),必須創(chuàng)新現(xiàn)有地物表示描述方法。

2　項(xiàng)目關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

2.1基于高新技術(shù)平臺(tái)的內(nèi)外業(yè)采集與處理體系

為確保高精度的建筑物測(cè)量、特別是高精度的高程測(cè)量,必須采用等級(jí)較高且便于施測(cè)的測(cè)量基準(zhǔn)。伴隨近年來(lái)廣州市城市的飛速發(fā)展,城市等級(jí)控制點(diǎn)損毀嚴(yán)重,為項(xiàng)目專(zhuān)門(mén)布設(shè)高等級(jí)控制網(wǎng)則費(fèi)時(shí)費(fèi)力,效率和工期不滿(mǎn)足要求。為此,項(xiàng)目積極應(yīng)用了廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院建設(shè)完成的城市空間框架基準(zhǔn)及應(yīng)用服務(wù)體系[1]。該體系包括了廣州市似大地水準(zhǔn)面精化(GZGEOID)、廣州市連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位城市測(cè)量綜合服務(wù)系統(tǒng)(GZCORS),通過(guò)實(shí)現(xiàn)CORS與高精度似大地水準(zhǔn)面的無(wú)縫結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了高精度的實(shí)時(shí)三維定位。

本項(xiàng)目借助城市空間框架基準(zhǔn)服務(wù)體系順利解決了測(cè)量起算點(diǎn)的難題。利用GZCORS對(duì)建筑物現(xiàn)場(chǎng)采集得到的WGS-84坐標(biāo),通過(guò)使用“廣州市三維坐標(biāo)在線(xiàn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)了三維坐標(biāo)的實(shí)時(shí)、快速和精確轉(zhuǎn)換。大大減少了人力物力與時(shí)間消耗,使工作效率提高了30%以上。如圖1所示:

圖1　廣州市三維坐標(biāo)在線(xiàn)轉(zhuǎn)換

針對(duì)異形建筑規(guī)劃竣工測(cè)量技術(shù)特點(diǎn),基于廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了內(nèi)外業(yè)一體化作業(yè)模式,解決了測(cè)量數(shù)據(jù)處理、地形圖繪制及建筑物平、立面圖繪制、建筑物面積計(jì)算等規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量一體化作業(yè)的難題。如圖2所示:

圖2　利用廣州市規(guī)劃基礎(chǔ)信息化測(cè)繪平臺(tái)繪制海心沙竣工地形圖

2.2地空一體化快速測(cè)繪平臺(tái)

亞運(yùn)場(chǎng)館布局新穎,形狀獨(dú)特,采用傳統(tǒng)測(cè)繪無(wú)法準(zhǔn)確反映場(chǎng)館風(fēng)貌與建設(shè)情況。項(xiàng)目集成地面LiDAR和低空無(wú)人機(jī)航攝技術(shù)等測(cè)繪新技術(shù)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)地面、空中一體化快速測(cè)繪,通過(guò)多角度、全方位精細(xì)化立體測(cè)量,為亞運(yùn)場(chǎng)館工程群規(guī)劃竣工驗(yàn)收提供二、三維一體化支持,為類(lèi)似項(xiàng)目開(kāi)展測(cè)繪新技術(shù)應(yīng)用提供豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

項(xiàng)目采用了廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院引進(jìn)的瑞士senseFly公司eBee低空無(wú)人機(jī)系統(tǒng),外業(yè)僅用了2個(gè)小時(shí)完成了一個(gè)場(chǎng)館的快速測(cè)量,并以地面Li-DAR數(shù)據(jù)為基準(zhǔn),對(duì)無(wú)人機(jī)航攝數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正和轉(zhuǎn)換,使得無(wú)人機(jī)航攝數(shù)據(jù)統(tǒng)一到廣州市測(cè)繪基準(zhǔn)框架下,實(shí)現(xiàn)了兩種數(shù)據(jù)的完美結(jié)合。如圖3所示:

圖3　天地空一體化數(shù)據(jù)快速生產(chǎn)

項(xiàng)目將測(cè)繪新技術(shù)與現(xiàn)有測(cè)繪手段相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)規(guī)劃竣工驗(yàn)收測(cè)繪新途徑、新方法,豐富測(cè)繪信息表達(dá)內(nèi)容與形式,為規(guī)劃決策提供新型智力支持。測(cè)繪資料在原有現(xiàn)狀地形圖基礎(chǔ)上,加入正射影像圖、三維點(diǎn)云、數(shù)字高程模型、建筑平立面圖、三維場(chǎng)景、三維漫游視頻等資料,豐富測(cè)繪數(shù)據(jù)表達(dá)內(nèi)容,內(nèi)容更直觀,受到業(yè)主單位及規(guī)劃決策部門(mén)歡迎。如圖4所示:

圖4　海心沙亞運(yùn)開(kāi)幕式場(chǎng)館掃描

2.3超高層建筑物的高度測(cè)量技術(shù)

廣州塔位于廣州新城市中軸線(xiàn)和珠江景觀軸的交匯處,是一座兼具廣播電視發(fā)射、觀光旅游、文化娛樂(lè)為一體的大型公共綜合性設(shè)施,也是全市重要的地標(biāo)性建筑。超高層建筑物的特點(diǎn)之一是因絕對(duì)高度太高,受日照、地球自轉(zhuǎn)、風(fēng)力、溫差等多種動(dòng)態(tài)因素的影響,將處于不斷運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。廣州塔高度近600 m,受到上述多種動(dòng)態(tài)因素的影響更為顯著,塔體的平面和高程不規(guī)則運(yùn)動(dòng)振幅較大,這種高動(dòng)態(tài)特性給竣工測(cè)量工作帶來(lái)極大影響。

圖5　廣州塔標(biāo)高測(cè)量位置圖

針對(duì)廣州塔的動(dòng)態(tài)特性和現(xiàn)場(chǎng)施工條件,必須采用嚴(yán)密的技術(shù)方案和特殊儀器設(shè)備,才能有效避免不利因素的影響。為此,廣州塔測(cè)量在周邊按照“十”字形布點(diǎn)(如圖5所示),同時(shí)采用測(cè)量機(jī)器人施測(cè),每個(gè)點(diǎn)位觀測(cè)垂直角6個(gè)測(cè)回取中數(shù),最終求取塔頂高程的加權(quán)平均值。通過(guò)這種嚴(yán)密的技術(shù)方案、先進(jìn)的技術(shù)手段,高質(zhì)量、高水平完成了廣州塔的高度測(cè)量任務(wù)。測(cè)量機(jī)器人和GNNS應(yīng)用于超高層建筑物的高度測(cè)量,對(duì)類(lèi)似的工程具有示范作用。

2.4針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn),完善規(guī)劃驗(yàn)收竣工測(cè)量的地形圖

圖式

對(duì)于規(guī)劃驗(yàn)收竣工測(cè)量這種專(zhuān)題測(cè)量成果圖,既要滿(mǎn)足規(guī)劃驗(yàn)收部門(mén)對(duì)建筑物及周邊地形表示的完整性,又要避免由于信息較多導(dǎo)致圖面負(fù)荷太重,圖面的綜合取舍是非常重要的。項(xiàng)目體育場(chǎng)館很多,構(gòu)型千姿百態(tài),線(xiàn)條復(fù)雜,需要使圖面表達(dá)與外觀嚴(yán)格吻合,還要求把內(nèi)部層數(shù)逐一區(qū)分表示,使規(guī)劃部門(mén)能具體確定分層位置和面積。

仍以廣州塔為例,全塔是由上小下大的兩個(gè)橢圓,圓心相錯(cuò)、逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)135°,自然形成塔身中部“纖纖細(xì)腰”的形體。為反映建筑物流線(xiàn)形狀和立體效果,通過(guò)反復(fù)制作研究,項(xiàng)目最終采取了優(yōu)化表示方法,塔樓線(xiàn)表示到17.6 m層以及天面層,另外對(duì)核心筒范圍線(xiàn)做了簡(jiǎn)化,僅疊加86層和頂層位置(如圖6所示)。項(xiàng)目的作業(yè)使我院進(jìn)一步完善了大型、復(fù)雜型建筑物地形圖圖式上的運(yùn)用方法。

圖6　廣州塔地形圖表示

3　結(jié) 語(yǔ)

規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量是建筑物建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源,更是規(guī)劃部門(mén)規(guī)劃決策重要數(shù)據(jù)。針對(duì)廣州亞運(yùn)建筑群規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量中建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地分布廣、精度要求高、工期要求緊等技術(shù)特點(diǎn),本項(xiàng)目積極將測(cè)繪新技術(shù)與常規(guī)測(cè)量技術(shù)手段相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了亞運(yùn)場(chǎng)館工程群體地空一體化快速測(cè)繪。特別是,規(guī)范了數(shù)據(jù)處理流程,完善了規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量相關(guān)地形圖圖式與三維景觀表達(dá)內(nèi)容,增強(qiáng)了地圖語(yǔ)言描述形式,全面反映了構(gòu)筑物實(shí)際結(jié)構(gòu)形態(tài),為大型場(chǎng)館設(shè)施規(guī)劃驗(yàn)收探索了一條技術(shù)路線(xiàn),也為行業(yè)內(nèi)相關(guān)工作的開(kāi)展提供了有益借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊光.基于CORS平臺(tái)的三維坐標(biāo)在線(xiàn)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)[J].測(cè)繪通報(bào),2008(11):10～13.

[2] 王磊.廣州地鐵竣工驗(yàn)收測(cè)量系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].地理空間信息,2008,6(2):15～18.

[3] 葉菲,朱桂方,張鳳梅.利用竣工測(cè)量資料更新城市矢量地形圖的方法探討[J].現(xiàn)代測(cè)繪,2005,28(2):33～34.

[4] 周英華,李杰.竣工測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[J].城市勘測(cè), 2006(4):45～46.

[5] 李青岳,陳永奇.工程測(cè)量學(xué)[M].北京:測(cè)繪出版社, 1995.

[6] 孔祥元,梅是義.控制測(cè)量學(xué)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,1996.

The Technology Research of Guangzhou Asian Games Building Planning Acceptance Final Surveying

Chen Guangqun
(Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute,Guangzhou 510060,China)

Abstract:The construction of Guangzhou Asian Games venues is a large project with great influence.According to the characteristics of sports venues and facilities,some of the new technologies have been applied,which realized fast and comprehensive surveying and mapping,and also guided a route for planning acceptance surveying of large facilities.

Key words:GZGEOID;GZCORS;the Ground LiDAR;Height measurement;planning acceptance surveying

文章編號(hào):1672-8262(2015)01-126-04中圖分類(lèi)號(hào):P258

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

收稿日期:?2014—12—04

作者簡(jiǎn)介:陳廣群(1963—),女,工程師,主要從事工程測(cè)量技術(shù)工作。