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建设工程实施阶段的精准快速测量技术应用研究

发表时间：2020/10/27 来源：《基层建设》2020年第19期作者：李育凌

[导读] 摘要：施工建设期规划测量，方法不当使作业效率和质量事倍功半。

        西南交通大学希望学院四川成都 610000
        摘要：施工建设期规划测量，方法不当使作业效率和质量事倍功半。本文首先对规划监督测量中涉及平面及高程信息的主要环节包括定线拨地测量、放验线测量、竣工测量进行了方法的梳理总结；同时根据当前技术发展与需求情况，对采用三维数据作为竣工测量辅助形式进行了研究论述，其中采用倾斜影像结合机载LiDAR 测量数据建立的精准三维模型是可量测的并达到了大比例尺地形图精度，进一步说明了在竣工测量中应用的可行性与可研究性；根据发展形势与需求，对采用二、三维测绘的方法完成室内测绘进行了相关技术手段的论述，其精度可达厘米级，充分说明在竣工测量中作为辅助数据的可行性与创新性。
        关键词：施工建设期；精准快速测量；应用研究
        1引言
        城市快速发展，对于城市规划和城市建设来说，只有将规划方案合理、及时、准确地运用到城市发展的各个阶段，才能有效地保证城市建设健康的发展。基础测绘地理信息数据是保证规划建设实施的最直观、最基础、最准确、最有效的客观数据，既为设计提供依据，也为规划部门提供监督管理支撑。因此，测绘工作需要贯穿始终，前期完成地形图测绘，设计人员依据地形资料进行了相应设计，随后需要对施工建设过程中进行一系列测量，包括规划监督测量和变形监测等。近年来，实施的规划监督测量包括规划设计阶段的定线拨地测量、施工设计和前期阶段的灰线放验线测量、施工进行阶段的正负零验线测量、建设工程竣工完成的竣工测量等环节。其中，定线拨地与灰线测量属施工阶段前期测量工作，以指导建设施工按规划设计进行；竣工测量属建设项目完工后的测量工作，以检验建设项目是否按规划设计要求完成。因此，这几项工作尤为重要。
        2定线及拨地测量
        2.1 定线及拨地测量技术分析
        定线拨地测量，即规划人员根据城市规划的要求来确定的详细规划方案，该方案具有法律效应，定线拨地测量就是为服务该规划方案进行的测量工作。城市规划道路定线及拨地测量，需严格地按照城市规划管理部门下达的定线条件进行，作业时必须以此为依据进行作业。其测绘作业的流程可归纳为：首先进行控制点埋石并测量，测定指定的条件点平面坐标，测绘范围内现势性的数字地形图，根据规划条件结合条件点数据和地形图，计算红线点坐标，最后按照计算的各坐标点数据，使用全站仪或 GPS 等设备进行测设，同时对各桩点进行图形和坐标校核。规划用地拔地定线测量时，应采用城市统一的坐标和高程系统，底图为基本比例尺地形图，拨地测量图比例尺一般按 1：2000。底图需保证满足测设的需求，满足现势性与准确性，对规划用地范围中变化的地形地貌进行修测，且要注意测绘出体现规划意图的要素。该项作业有一定的法定性，作业时务必认真仔细，红线数据经核准，确保准确后，可采用全站仪进行实钉。施测前仔细应检查核对，确保导线点、规划路转角、边长数据准确无误，才可进行下一步的施测，否则应认真查找存在的问题。地物点坐标施测时，应采用双极坐标法，即在两个不同测站上安置仪器，保证起始坐标方位角的不同，再进行点位数据观测。在测量过程中要进行各项校核，包括控制点、图形、坐标的校核，定线点位测设、拨地点位测设，其点位精度要求是中误差不大于5 厘米。
        2.2 基于空间定位技术的拨地钉桩测量
        一般情况下，需要钉红线桩的地块属于待开发地区或周边建筑物相对较矮，卫星接收信号强度较好，所以可以直接用 GNSS 网络 RTK 的方法在场地确定点位。而此工程测区周边属于林地，受树木遮挡影响，GPS 接收机与基准站之间的公共卫星数量不足以使测量数据达到固定解。而导线测量，需要的人员投入相对较多，因此，综合考虑后采用与在已知点假设基准站的方式进行作业。该种方法需在测区周边选取的3个以上已知点上进行 GPS 观测得到该点 WGS-84 坐标，然后根据已知点地方坐标进行转换参数解算，从而使流动站手簿的坐标系参数处在地方坐标系下，进而进行作业。
        3.放验线测量
        3.1 放验线测量技术分析
        放验线测量即灰线测量，在实际工作中包含两方面：一是放样，二是验测。大部分建筑物的灰线测量工作，都处于在工程建设未开始阶段所进行的，通常会将放线与验线一同完成。放样的依据有很多种类型，可以是施工图纸、设计图纸、亦可以是建设方拟定的坐标。但是，当建筑物已经经过规划审批后所进行的灰线放样，则必须依据建设工程规划许可证附图进行测量作业，依据规证附图中做标注的拟建建筑物楼角点或轴线交点的坐标、结合拟建建筑物距周边地物的距离进行放线测量。若出现标注坐标反算出的距离与标注的距离不一致的情况，需暂停作业，及时与建设方或设计方进行沟通协商解决，确定后在进行作业。在灰线测量中，随着数字化的普及，电子版的设计图纸显得越来越重要。一方面，当前设计建筑物形状复杂，存在各式各样的结构与外观，不再是以往的方方正正的形状，而规证附图为纸质的，仅标注了主要交点的坐标数据，若仅按照其标注的坐标进行作业，则很难满足后续施工需求。
        3.2 基于空间定位技术结合传统平面测量技术的放验线测量
        该测区位于单位院内，电力设施较多，在测区内布设控制点时候，最开始直接采用 GNSS 网络RTK在测区内布设3个点位，为达到作为三级导线起算点的要求，作为起闭边的GNSS控制点间距约120米，然后采用全站仪对点位数据进行归化拟合，得出观测数据后进行导线测量。但在导线计算时，闭合差超限，且经过反复查找均不能找出超限边角。

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经分析，此前的闭合差超限因控制点受电磁干扰，使控制点坐标数据虽满足精度指标，但精度纵向精度较差，于是考虑可能受测区电力实施的电磁影响，将控制点移至测区外部，施测后各项精度均满足要求，从而进行作业。按照先整体后局部，先控制后碎部的测量原则，以控制网为基础，进行各轴线点的放样。任何一项环节，需严格进行自检、互检，满足规定后才能进行下一工序的作业。
        4.竣工测量
        4.1 竣工测量技术分析
        建设工程规划验收测量也称为竣工测量，需测绘建筑物的外轮廓线、主要角点坐标、与周边地物的间距、建筑物高度、室外地坪高程等，以检验建筑物是否按规划许可证批准的规划要求完成。不考虑面积量算，竣工测量相对客观，均按现状实测，以平面图和立面图表示，与地形图测绘有相同之处。建设工程规划验收测量是建筑物竣工后进行的测量工作，作业人员客观的采集现场的地物及地貌信息，同时依据规证附图及说明对标注的重要点位的加强测绘。竣工测量是对竣工后建筑物的平面及高度的检测，测得建筑物及周边地物的平面及高程数据。平面位置参照 1：500地形图作业方式，重要角点进行双极坐标测绘，并精准测绘建筑物的高度、室外地坪、±0的绝对高程及层数。
        4.2 基于空间定位技术结合传统测量技术的竣工测量
        作业现场布设GPS 控制点三个，布测三级导线多条，因该项目处于建筑部分完工而其他相关设施仍在进行施工中，受环境条件限制，施工中经常影响控制点间的。通视，在做完导线后点位受压占、阻隔、破坏等影响严重，会影响作业进度，因此经过分析，在控制点受影响的时候，在测区三个较高处某点，分别安置后视棱镜，同时保证其距控制点间距不小于 120米，先用GNSS网络RTK测得其数据，以满足三级导线起始方位角的精度要求，然后采用后方交会的方法，测得地面上控制点的坐标，然后利用该点作为控制点进行作业；采用全站仪双极坐标法串测相关点位坐标，采用测距仪量距若干；以三级导线点为起闭点，发展导线 1 条，采用全圆法极坐标观测地下车库内墙坐标。
        4.3 采用倾斜影像结合机载 Li DAR 测量数据辅助进行竣工测量
        传统的二维测绘数据成果，为规划管理提供了有力的技术支持，但是二维数字线划图缺乏直观地空间表现力，用户难以根据二维数字线划图臆构完整的建筑布局、空间形态、把握建设项目与地形环境的适应性以及周边建筑的协调性，三维数据具有真实性强、实用性强等特点，近年来该方面技术备受关注。可通过利用倾斜摄影技术、高精度激光雷达和机载Li DAR 数据，经过数据准备、预处理、地形模型制作、单体化、纹理修正、质量检查、成果发布等环节，得到实景三维模型数据。可量测的三维模型数据成果，想必会使竣工测量的直观性大大提升。采用倾斜摄影测量结合机载Li DAR的数据采集方式，其数据源包括倾斜影像数据和 Li DAR 激光数据，这种方式不用人员对建筑物进行实际接触，可避免常规作业中导线控制点选点等受阻被破坏情况，同时其数据的获取和处理都是批量的，尤其在大规模的建筑物竣工测量中会显得效率较高。
        4.4 精准快速的室内测绘
        目前，在不考虑建筑面积测绘的情况下，规划部门对建设工程测量工作的要求，还是以室外平面及高程的测绘为主，成果也精细的表达了地物的二维轮廓或三维模型。随着人民日益增长的需求，越来越多的人对精准的室内空间位置关系有了关注和需要，因此尤其在大型建筑物、车站、机场等竣工测量时加入室内测绘显得越来。越有必要。随着我国城镇化进程加快，各类空间的开发利用强度逐渐加大，室内设施及空间建设日益复杂。可以设想，室内测绘也是一段时间内的一个发展趋势，作为一种新型的测绘成果，可在建筑物竣工后进行测绘，也是对竣工测量成果的又一项充实或补充。
        按照传统逻辑，室内控制测量可采用三级导线测量和四等水准测量的方法进行施测。碎部测量可采用传统测距、测角等传统测量方式量测，其成果基本是二维平面或立面图，且需要实测大量点位，进行大量的数据采集工作。然而，室内测绘也可采用三维激光扫描的方式进行量测。三维激光扫描技术是一种先进的全自动高精度立体扫面技术，不用接触地物及物体本身，作业速度快、精度高，采集的点位密集，相比传统方式具有较多优势。
        5.结束语
        本文首先对规划监督测量中涉及平面及高程信息的主要环节包括定线拨地测量、放验线测量、竣工测量进行了方法的梳理总结，同时根据当前技术发展与需求情况，对采用三维数据作为竣工测量辅助形式进行了研究论述，其中采用倾斜影像结合机载Li DAR 测量数据建立的精准三维模型是可量测的并达到了大比例尺地形图精度，根据发展形势与需求，对采用二、三维测绘的方法完成室内测绘进行了相关技术手段的论述，其精度可达厘米级，充分说明在竣工测量中作为辅助数据的可行性与创新性。
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