劉志輝，萬麗娟，劉群

(1.廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060； 2.浙江省地理信息中心，浙江 杭州 310012)

1 引 言

城市規(guī)劃監(jiān)督測繪包括現(xiàn)狀地形圖測繪，放線測量和竣工驗收測量等幾種工程測量種類。隨著地理信息技術(shù)和測繪新技術(shù)的發(fā)展，越來越多的技術(shù)手段不斷應用到城市規(guī)劃監(jiān)督測繪領(lǐng)域。新技術(shù)的應用，不僅能提高工作效率，又可以提供多元化的數(shù)據(jù)產(chǎn)品和資料，為規(guī)劃監(jiān)督?jīng)Q策提供多方面的技術(shù)支持，有利于提高城市規(guī)劃的合理性、有效性和科學性。

2 三維數(shù)字建模技術(shù)服務規(guī)劃報建審批

隨著“數(shù)字城市”的發(fā)展，建筑物的規(guī)劃報建也朝著三維信息化方向發(fā)展，其核心技術(shù)在于三維數(shù)字建模。三維數(shù)字建模有基于幾何形體的建模、基于三維掃描的建模、基于圖像建模等技術(shù)方法，目前以工程測量成果、設計資料、現(xiàn)實照片為數(shù)據(jù)源進行三維數(shù)字建模，采用基于幾何形體建模的技術(shù)方法可以得到精確度高，細膩逼真的效果。

三維數(shù)字建模技術(shù)嚴格采用廣州市平面坐標系統(tǒng)和廣州高程系統(tǒng)建模，相比于傳統(tǒng)的規(guī)劃報建審批中出現(xiàn)的放線測量平面位置關(guān)系圖、建筑場地地形圖，其具有三維可視化、全方位、時變性的特點，除了表現(xiàn)報建建筑物的退縮間距，還可以直觀地體現(xiàn)建筑物的高度，隨時間變化的日照情況及對相鄰建筑的采光影響，提高了規(guī)劃管理技術(shù)審查的科學性和效率。

2.1 三維數(shù)字建模技術(shù)的工作流程

針對三維數(shù)字建模輔助規(guī)劃報建審批工作，制訂三維建模的總體框架和具體的技術(shù)流程?？傮w框架包括三部分，即數(shù)據(jù)準備、三維建模和三維發(fā)布，如圖1所示；其中，具體的三維建模技術(shù)流程包括基礎數(shù)據(jù)獲取、模型造型、模型烘焙、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及最終入庫。

圖1 三維數(shù)字建模技術(shù)的總體框架

2.2 三維數(shù)字建模數(shù)據(jù)處理

三維數(shù)字建模數(shù)據(jù)處理包括了獲取建筑立面、最簡體量模型及模型烘焙。根據(jù)報建平立面圖建立所有結(jié)構(gòu)建筑模型，根據(jù)設計說明賦材質(zhì)渲染立面獲取建筑表面紋理；對工程紅線范圍內(nèi)全要素建模；對于建筑，基于 3 m以上凹凸用模型體現(xiàn)、其他用紋理表現(xiàn)的形式建立體量模型，其過程如圖2所示。

圖2 三維數(shù)字建模的數(shù)據(jù)處理

2.3 三維數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)換及入庫

基礎建模完成后還需要把模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到仿真平臺所支持的格式，在轉(zhuǎn)換前需要根據(jù)平臺數(shù)據(jù)組織方式的要求進行數(shù)據(jù)的重整，最后壓縮打包為二進制的運行格式，導入仿真平臺。三維數(shù)字模型應用于廣州市三維規(guī)劃數(shù)字平臺，目前使用的是Skyline工程平臺。

三維數(shù)據(jù)成果需導入到廣州市三維規(guī)劃平臺中，進行入庫處理。獨棟建筑規(guī)劃報建審批準現(xiàn)狀數(shù)字模型效果及琶洲城中村改造項目數(shù)字三維模型導入廣州市三維規(guī)劃平臺后效果如圖3、圖4所示：

圖3 獨棟建筑規(guī)劃報建審批三維數(shù)字模型效果

圖4 融入廣州市城市三維規(guī)劃管理平臺效果

3 雙星GZCORS系統(tǒng)的三維動態(tài)框架基準體系

采用GZCORS系統(tǒng)布設RTK圖根控制點具有靈活、快捷、高精度等優(yōu)勢，且通過在線坐標轉(zhuǎn)換軟件和似大地水準面精化軟件可以同時獲取RTK控制點的廣州市平面坐標和廣州高程，而無須再進行幾何水準測量，節(jié)約了大量控制點布測時間，提高了外業(yè)數(shù)據(jù)采集效率。GZCORS系統(tǒng)外符合精度平面優(yōu)于 1.6 cm，高程精度優(yōu)于 3.0 cm，有效保障圖根控制測量的起算精度，并專門制定了《GZCORS RTK城市測量技術(shù)規(guī)程》規(guī)范RTK圖根控制點的測量和檢測工作。

2014年對GZCORS系統(tǒng)進行了全面升級，由單星系統(tǒng)升級為雙星系統(tǒng)，可播發(fā)GPS和GLONASS衛(wèi)星差分信號，新GZCORS系統(tǒng)采用了國家測繪與地理信息局最新規(guī)定的CGCS2000大地坐標。由于新系統(tǒng)可觀測的衛(wèi)星數(shù)大大增加，在困難地區(qū)、困難時段都能高效、穩(wěn)定、快速獲得RTK固定解，成果的精度和可靠性大大提高。

4 放線和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

經(jīng)過技術(shù)革新，開發(fā)了用于放線測量和數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)軟件(如圖5所示)，內(nèi)置到Wince系統(tǒng)的全站儀中，從而替代了以往加載在全站儀外的PDA，簡化了外業(yè)設備，保證野外采集數(shù)據(jù)的安全性，提高了數(shù)據(jù)采集效率。

圖5 放線測量和數(shù)據(jù)采集軟件

該軟件采用極坐標法放樣，根據(jù)放樣點坐標和圖根控制點坐標自動反算放樣元素，放樣結(jié)束后可以立即檢測樁點坐標并保存檢測結(jié)果，效率、質(zhì)量均可提高。該軟件不僅能便捷地放樁，同時能進行全野外數(shù)據(jù)采集，記錄碎步點的屬性代碼、棱鏡高、水平角度、垂直角度和斜距。其中統(tǒng)一規(guī)定每個屬性代碼代表的地形地物信息，節(jié)約了繪制地形草圖的時間，提高了內(nèi)業(yè)數(shù)字化制圖效率，保證了地形圖內(nèi)容的準確性。

5 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理全程自動化推進

基于廣州市規(guī)劃基礎信息化測繪平臺工程測繪版(EPS2008)進行二次開發(fā)，實現(xiàn)內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理全程自動化推進，主要包括：放線測量內(nèi)業(yè)資料的自動輸出功能，規(guī)劃驗收自動化面積計算和匯總表輸出功能，放線測量平面位置關(guān)系圖、建筑場地地形圖和剖面圖的“三圖合一”功能。

數(shù)據(jù)處理的自動化推進，極大地減輕了內(nèi)業(yè)工作的強度，加快了規(guī)劃監(jiān)督測繪工作的效率，為建筑物規(guī)劃驗收提供了技術(shù)支持，有效地服務規(guī)劃管理部門的審批工作。

5.1 放樁資料自動輸出

通過對廣州市規(guī)劃基礎信息化測繪平臺的二次開發(fā)提高了內(nèi)業(yè)的自動化水平，運行“外業(yè)數(shù)據(jù)處理”模塊將放線原始觀測記錄、檢測數(shù)據(jù)和圖根導線控制點數(shù)據(jù)導入到廣州市規(guī)劃基礎信息化測繪平臺(如圖6所示)，通過外業(yè)報表輸出模塊(如圖7所示)生成坐標反算表、放樣示意圖和放樣檢測表，實現(xiàn)了放樁資料的自動輸出。

圖6 外業(yè)測量數(shù)據(jù)計算

圖7 外業(yè)檢查報表

5.2 面積半自動計算

針對規(guī)劃驗收測量中建筑面積的計算研發(fā)了一套自動化面積計算程序，在廣州市規(guī)劃基礎信息化測繪平臺工程測繪版中選擇“竣工面積計算”工具欄下的“項目屬性信息錄入”腳本，填寫好規(guī)劃驗收項目的基本信息，然后單擊“增加”放到工程編號列表內(nèi)如圖8所示。

選擇“房屋屬性信息”腳本，將建筑項目名稱、分層分組和報建驗收的基本信息錄入。根據(jù)外業(yè)碎步點連好建筑物外圍輪廓后選擇“面積屬性錄入”腳本，依次輸入“工程編號”、“建筑項目名稱”及其層名稱、使用功能、面積名稱，在封閉的面積塊內(nèi)單擊，系統(tǒng)自動將面積信息錄入。完成各分層的面積屬性錄入后運行房屋面積自動構(gòu)面腳本，實現(xiàn)各個面積塊自動面積計算，并提取面積信息到所加入屬性點內(nèi)，且不同面積功能的面顯示不同的顏色，完成面積計算過程。如果覺得面積塊顏色影響閱讀效果，或者檢查無誤，可以運行“刪除所有房屋面積計算面”，進行面刪除操作。運行“生成分層圖表格與圖廓”腳本將自動生成各分層的面積略圖，此外還具有自動標注邊長、計算裝飾面面積、生成面積匯總表和成果概況表等功能。

圖8 規(guī)劃驗收面積計算工程信息錄入

5.3 “三圖合一”

在EPS2008平臺進行二次開發(fā)，實現(xiàn)了放線測量平面位置關(guān)系圖、建筑場地地形圖和剖面圖的“三圖合一”，提高了工作效率，避免了人為誤差的出現(xiàn)。

將測繪平臺中的數(shù)據(jù)劃分為6層，它們是：“B-BASE”、“BS_AUX”、“SD_MARK”、“B_TEXT”、“B_CTRL”和“TPG”。通過規(guī)劃工程放線工具欄中的打印地形圖前預處理、打印平面位置關(guān)系圖前預處理2個腳本，實現(xiàn)二者之間的自由轉(zhuǎn)換，其中剖面圖放置于建筑場地現(xiàn)狀地形圖中。

6 基礎數(shù)據(jù)格網(wǎng)式動態(tài)入庫更新

為了更好地對廣州市基礎地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進行動態(tài)更新，保證其現(xiàn)勢性，創(chuàng)新了動態(tài)更新模式，將廣州市范圍內(nèi)的地形圖按照路網(wǎng)、河流分隔成塊，并給予唯一編號，作業(yè)小組接到工程委托后就負責該工程所在格網(wǎng)地塊的基礎地形圖巡圖、修測或新測工作?；诰W(wǎng)格的動態(tài)更新工作涉及4種區(qū)域，如圖9所示。

圖9 動態(tài)入庫區(qū)域關(guān)系

(1)網(wǎng)格單元：此區(qū)域主要用于控制下載數(shù)據(jù)范圍和接邊界限，用戶不直接操作。

(2)工程作業(yè)范圍：用于標識工程要求的作業(yè)范圍，輔助檢查和統(tǒng)計工作量。

(3)地形變化范圍：用于標識外業(yè)或內(nèi)業(yè)發(fā)現(xiàn)地形有變化的范圍。

(4)更新區(qū)域：用于下載數(shù)據(jù)及更新入庫，由信息中心授權(quán)后系統(tǒng)通過腳本自動上傳數(shù)據(jù)庫。

采用格網(wǎng)化的動態(tài)更新模式可以節(jié)省動態(tài)更新入庫時的接邊時間，避免了更新區(qū)域與非更新區(qū)域交界處的房屋錯位、結(jié)構(gòu)層數(shù)不一致等矛盾；同時格網(wǎng)化后明確了格網(wǎng)區(qū)域的修測或新測責任人，保證了基礎地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫動態(tài)更新措施的落實；基礎地形圖動態(tài)更新對內(nèi)促進了日常工程中充分利用基礎地形圖的數(shù)據(jù)，減少重復測繪，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；以 1∶500地形圖數(shù)據(jù)動態(tài)更新為基礎，統(tǒng)籌考慮 1∶2 000粗編及地圖數(shù)據(jù)庫更新，提高了對外提供地理信息產(chǎn)品的服務水平。

7 結(jié) 語

在城市規(guī)劃監(jiān)督測繪中，采用先進技術(shù)，不斷把新技術(shù)應用于實際生產(chǎn)過程中，大大提高了工作效率，并創(chuàng)新模式提供多元化的數(shù)據(jù)產(chǎn)品，為決策提供更好更優(yōu)質(zhì)的服務。具體表現(xiàn)為：一體化采集外業(yè)數(shù)據(jù)，內(nèi)業(yè)平臺二次開發(fā)，實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)處理，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了工作強度，經(jīng)濟效益顯著；應用了三維可視化技術(shù)，創(chuàng)造性地利用放線成果進行三維報建，對規(guī)劃審批提供了更為直觀的參考依據(jù)；應用“基礎數(shù)據(jù)格網(wǎng)式動態(tài)更新”理念和技術(shù)，為廣州市城市建設、規(guī)劃部門提供了高精度、現(xiàn)勢性強的GIS現(xiàn)狀地形數(shù)據(jù)和三維模型數(shù)據(jù)，為今后城市規(guī)劃、建設提供強有力的數(shù)據(jù)支持。