吳 漢

（南京捷鷹數(shù)碼測繪有限公司， 江蘇 南京 210000）

0 引言

超高層建筑的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)有兩個，一是澆筑高度超過100 米，二是層數(shù)超過40層。通常情況下，這種建筑的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且體型奇特。再加上建筑本身用的材料特殊，使城市的個性充分地彰顯出來，同時也增加了城市的美感。但是正是由于它超常規(guī)的高度使竣工測量工作存在一定的困難。而無人機(jī)利用它的高靈活度以及精細(xì)準(zhǔn)確的特點成功地吸引了人們的注意力，并在竣工測量中得以有效的應(yīng)用。

1 超高層建筑的基本概況以及竣工測量的難題

某工程的設(shè)計高度大約為173 米，它整個建筑物外觀設(shè)計的靈感來源于弧線三角形。其中最令人驚嘆的是，它利用了非常復(fù)雜的曲線構(gòu)成了建筑輪廓，而且每層輪廓的曲線都有很大的不同，為了使建筑更加美觀，其外輪廓的弧形處理方式選擇了倒角處理。從平面布置相同的基本樓層往上，隨著層數(shù)的增長，曲率半徑越來越小。建筑整體大部分都是弧形結(jié)構(gòu)，包括建筑結(jié)構(gòu)的外輪廓、外圈框架梁、部分內(nèi)連梁。由此可見，無論是建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)成還是布局空間都具有非常強(qiáng)的復(fù)雜性，而這種輪廓曲線的復(fù)雜性，給建筑物信息數(shù)據(jù)的采集造成了很大的困難，導(dǎo)致工作量巨大，所需時間較長，也在一定程度上降低了內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理的效率。建筑穹頂?shù)捻敳扛叨群芨撸⑶宜O(shè)計的金屬幕墻、玻璃幕墻沒有很好的反光效果，因此，把儀器直接架在地面上根本無法完成準(zhǔn)確的測量。除此之外，對于建筑的一些特殊點位，只利用全站型電子測距儀也不能很好地進(jìn)行采集。

2 超高層建筑竣工測量的實施技術(shù)流程

某工程在進(jìn)行竣工測量時，主要利用了NJCORS 衛(wèi)星定位導(dǎo)航服務(wù)系統(tǒng)對建筑物進(jìn)行實時動態(tài)測量，這是一種新的且常用的GPS 測量方法。在正式測量前，檢查核對已知控制點的坐標(biāo)和高度是非常有必要的。要求平面位置差值和高程差值都小于等于正負(fù)五厘米。檢核完畢后，利用GPS 接收機(jī)開始進(jìn)行作業(yè)，與此同時，需要把天線架到三腳架上，該建筑測量所用接收機(jī)的型號是Leica GS12。另外，在參數(shù)配置方面，采用2008 南京地方坐標(biāo)系，1985 國家高程基準(zhǔn)。每個控制點至少需要三個測回，即開關(guān)機(jī)三次測量，其中需要特別注意的是，保證每個測回時間間隔至少為60 秒。為了比較不同時刻的觀測結(jié)果，還至少需要30 個觀測歷元數(shù)。而且位置精度因子的值不宜超過4.420。解算方法需要采用GPS 中的固定解，因為通過這種算法解出整數(shù)的模糊度之后，會大幅度提高定位精度。在此期間要充分保證數(shù)據(jù)滿足相應(yīng)的規(guī)范要求。

2.1 高度測量

由于建筑物穹頂過高，不是很容易實施測量。因此，對于建筑物的高度測量，主要利用了電磁波測距三角高程測量方法和全站儀對邊測量方法，還應(yīng)用了效率最高的無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)。其中電磁波測距三角高程測量方法主要是通過觀測測站點到儀器觀測照準(zhǔn)的目標(biāo)點的豎直角，再用電磁波測距儀測取此兩點間的距離，根據(jù)平面三角公式計算此兩點間的高差，進(jìn)而推求待定點高程[1]。測量次數(shù)盡量為兩次，而且兩次測量結(jié)果的差值需要保持在100 毫米以內(nèi)，最終結(jié)果取兩次測量的平均值。而進(jìn)行全站儀對邊測量時，體現(xiàn)出了幾個非常大的優(yōu)勢，第一個是能自行選擇觀測角度，第二個是不需要定向，第三個是有非常高的測量精度。而應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)時，首先要對相機(jī)進(jìn)行檢驗校對，其次，利用航測進(jìn)行空三加密，從航空攝影獲得的影像中獲取建筑的數(shù)字高程模型，以建立一個表達(dá)地面高程起伏形態(tài)的數(shù)字集合。與此同時，還要獲取數(shù)字正射影像圖，進(jìn)而生成實景三維模型，表1 則給出了不同測量手段獲取的穹頂高度成果。從表中我們可以看出，雖然利用無人機(jī)傾斜測量技術(shù)的測量方法得出的高度差值相對較高，但是三組成果沒有相差很多。

表1 不同測量手段穹頂高度成果對比表/m

2.2 平面位置和建筑面積測量

由于此工程建筑物有非常獨特的弧形輪廓，還有反射非常強(qiáng)的玻璃幕墻和金屬幕墻，所以把建筑的標(biāo)準(zhǔn)層作為了基礎(chǔ)測量對象。首先利用免棱鏡全站儀將建筑物的特征點采集出來，進(jìn)而將其獲得的特征點用曲線連接起來，從而形成外形輪廓。其次，確定建筑物的平面位置以及它的面積，并進(jìn)行多次校對。最后，利用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)生成的正射影像圖和實景三維模型將建筑物的標(biāo)準(zhǔn)層外輪廓線提取出來，從而計算出建筑物的面積。表2 則為全站儀測量和無人機(jī)測量方法的成果對比。從表中我們可以看出，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)跟全站儀測量技術(shù)所得的結(jié)果差值相差不多。但是利用無人機(jī)可以獲得更加豐富的數(shù)據(jù)信息以及更高的效率。

表2 不同測量方法成果對比（標(biāo)準(zhǔn)層建筑面積）/m2

2.3 竣工圖制作和入庫

對建筑物進(jìn)行測量并獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)之后，需要對設(shè)計圖紙進(jìn)行校對審核，還需要編繪竣工總平面圖，此工作的完成主要利用了南方CASS9.0 制圖軟件，但是此過程需要對CASS9.0 進(jìn)行二次開發(fā)。另外，在數(shù)據(jù)的提取方面，主要利用的是AutoCAD 二次開發(fā)的VBA 程序[2]。數(shù)據(jù)提取成功之后，要對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算和檢查，這里采用了Excel 多表格嵌套的對比方式。除此之外，在地形圖入庫時，采用EPS2008 地理信息工作站，此平臺相對其他軟件來說具有很大的優(yōu)勢，優(yōu)勢是支持各種測量成果數(shù)據(jù)，并且需要編輯更新時可以隨時進(jìn)行下載。入庫的步驟主要有五步，第一步是需要將數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，第二步是對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，第三步則是圖面編輯，第四步是拓補(bǔ)共面，最后一步則是屬性錄入。

3 結(jié)束語

總而言之，本文以某工程的超高層建筑竣工測量為例，重點研究了無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)在超高層建筑竣工測量中的應(yīng)用。這種技術(shù)跟以往的全站儀測量技術(shù)有很大不同，充分體現(xiàn)了效率高、測量結(jié)果較為準(zhǔn)確的優(yōu)點，給超高層建筑竣工的測量帶來了很大的幫助。另外，無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一定會推動測繪行業(yè)的發(fā)展。