关于建筑物形体测量技术的探讨

　　摘要：本文从概念、逻辑和形式上对测量仪器的建筑物形体特性的获取方式行了分析与研究，深入浅出的剖析了测量仪器的建筑物形体测量技术应用。旨在引起重视、深入探讨、充分理解、促进共识。
　　关键词：建筑形体 测量 技术
　　1 前言：形体测量技术最初来源于制造业中对那些精度要求很高的零部件的外形尺寸和结构等技术参数的测绘，所利用的方法为工业上的测绘技术和精密测绘仪器，比如光学经纬仪、电子经纬仪、光电测距仪、激光扫平仪、雷达测速仪、全自动影像测量机、光学影像测量仪以及磁力场三维测绘系统等。工业常用的测绘大多运用于工业生产流程和运送胶带上，产品的高速测量或试验模型、产品或一些产品的零件部位的距离测量。
　　2 建筑物形体特性的获取方式
　　建筑物形体特性指的是建筑物或其构成、外部形态、方位、高度、宽度、长度、体积等重要的几何数量的叙述，而且还包含其内部与外部互相关联特点。形体特性是对建筑物及其组成结构的精准的叙述，是对建筑物空间信息的具体与抽象，对于完成形体测绘的目的至关重要。
　　形体特性是对建筑物实物的抽象描写，利用重要几何量的描写，需要时加之对实物内部、实物与其余参考物的关联描写，就能够精确地表示建筑物实物对象的基本特性。比如某间正方体房屋，描述了它的边长，便能够客观表示其形状特性。此时的“正方体”与长度值便是房屋的形体特性。形体特性的几何值基本包含分析对象的外形、方位、高度、宽度、长度、体积等，还包括对象内部、对象相互间的几何关联特性，比如平行、距离、垂直等相互关系等，这里主要根据建筑物的形体测绘对特性的具体要求有所取舍。
　　2.1点的形体特性
　　点的形体特性基本体现为方位，刻划方位最简易的方式是确立一致的坐标体系。当给予仅有的一个三维坐标后，该点的方位固定了，点和坐标就组成了一对相对关系。对点方位特性获取就成为了对点坐标的获取的转变。建筑物或其结构上存在无数个点，但是具体用在形体描写的点是较少的，而且是重要的点。一些重要点是以实物形态存在，叫作实点;其它的重要点不是以形态存在，它们是隐蔽的或附属于其余部位存在，叫作虚点。实点依据测绘条件划分成可测点与不可测点。可测实点坐标能够利用测绘方法取得，不可测实点和虚点坐标不可以利用测绘方法取得，最好的办法便是利用解构分析的办法测算取得。以下罗列一些较为普遍情形的获得方法。
　　(1)可测实点
　　可测实点需要符合的主要要求有:特性点应该看得见摸得着，实实在在，而且容易从测站进行测绘，测绘角需要满足相应的精确度要求，与此同时“点”特性应该十分显著，可以符合照准精确度要求。这些点的三维坐标能够利用多次测绘计算均值的办法获得。
　　(2)不可测实点
　　不可测实点不具有可测实点的要求和特性。当重要特性点的方位特别，难以实施测绘，或“点”特性很隐蔽，或测绘方式不满足要求，至于这类实点，要求利用几何数学方式取得。此方式的基本原理是现实中没有真正的孤立点，点一定是要与周边物体发生各种关联，组成拓扑关系。依据解析几何原理发现，点能够是线与线的交叉点，线与面的交叉点，很多面也能够交叉到一个点等。根据该基本原理，能够完成不可测实点获得坐标的方式。
　　(3)虚点
　　虚点坐标的获得方式与不可测实点获得方式大致相同，也是利用解析的方式获得。有些虚点是非常隐蔽的，比如大型天线的外面制造成抛物球面体(如图1)，因此它的焦点应该是隐蔽的。这时可以通过对天线表面采样测量，首先拟合得到天线抛物面解析方程，进而焦点可以通过解析式解算得到。
　　2.2线的形体特性
　　线有曲线和直线之分，直线是曲线的特殊例子。线的形体特性基本体现在长度、外形及方位等方面，长度是线的基本特性，实践中的线不管怎么繁杂，肯定都具有长度的。线的笼统化归纳即为外形，比如曲线、直线以及圆弧等。长度和外形是线的内在特性，方位便是外在属特性，对方位的描写需要借助对比物，和对点方位的分析相似，必须确立一个恰当的坐标体系，获得空间曲线的解构分析公式，使方程与曲线互相关联上来。曲线的解构分析方程包含了曲线的绝大部分特性，主要有它的外形、方位，当确定了坐标变动量的界限，长度便惟一固定了。对线外形特性的获取转变为解答计算线的解析式。
　　建筑物或构成部位上对于形体描写的线较少的，这类线属于重点线。一些重点线是以实物方式存在，叫作实线;其它的重点线不是以实物方式存在，而是隐蔽的或者是依赖于其余部位存在，叫作虚线。实质上，曲线是具备某类特性的无数点的集合，也就是说曲线是由无穷个点组成的，但是为了分析的便利性，只有用较少的点对曲线实行刻画，这是出于收集分散点对曲线实行分析的理论根基。对线形体特征的取得较为实用的方法是利用解构分析的办法获得。以下罗列几种比较容易遇到的情形的处理方法。
　　(1)可测实线
　　可测实线需要符合一定的基本要求:曲线能够看得见，摸得着，实实在在，而且从测站能够容易测绘，测绘角需要符合一些的条件，“线”特征应该十分显著，线上的点能够符合照准精确度要求。利用在实线上收集的分散点坐标，操作者自己研判曲线外形，确定带参数曲线方程，把点坐标输入方程，得到所需要的系数，得出曲线的解构式，从而充分分析与曲线有关的外形特征。
　　(2)不可测实线
　　不可测实线是在符合实线概念的要求上，但不具有可测实线的要求和情形。当重要特征线的方位特别，难以直接测绘，或者是“线”特征不显著，或者是测绘方式不满足要求，这种类型实线的外形特征，应当利用几何数学方式取得。此方式的基本原理是，线通常会和周边围结构发生某些关联。依据解析几何原理发现，线能够是面与面交叉获得。根据该基本原理，能够利用求解面转换获得线的解析方程。
　　(3)虚线
　　虚线解析式的取得方式和不可测实线获得方式大致相同，也是利用解析的方式获得。比如大型烟囱的烟囱垂直角度是通过中轴线反映，而不能够直接测绘，先取得烟囱外面的空间解析式，其中轴线便能够利用解析方程换算得出。
　　2.3面的形体特性
　　面有平面与曲面之分，曲面的一个特殊例子是平面。面的外形特性基本体现在外形、方位及面积等，外形是对面的笼统化归纳，比如平面、球面等，其面积也属于面的基本特性，实践中的面有多么繁杂，都肯定有面积的。外形与面积是面的内在特性，方位便是外在特性，对方位的描写需要依靠比照。这和对点、线方位的分析相似，应当却立一个恰当的坐标体现，获得空间曲面的解析式。曲面解析式包含了曲面的绝大部分特征，对面形态特征的获取转变成解答计算面的解析式。
　　建筑物或构成部位上对于形体描写的面是较少的，这类面属于重点面。形态测绘仅仅分析一些能够看见的并实实在在的面。实质上，曲面是具备某类特性的无数点的集合，也就是说曲面是由无穷个点组成的，但是为了分析的便利性，只有用较少的点对曲面实行刻画，这是出于收集分散点对曲面实行分析的理论根基。为取得面的解析式，先要收集面上的分散点坐标，操作者自己研判面的外形，确定有参数的解析式，把点的坐标值输进方程式，回到解答计算参数，得出面的解析式，回到标差等相关数据能够反应计算结果。曲面有很多类型，实践中大多利用某些参照曲面实施涉及，使得解析更为便利。
　　3 建筑物形体测量技术应用实例
　　正如前面所述，建筑物形体测量方法各式各样，而免棱镜全站仪是不依赖合作对象就能够实施测距的仪器，是免棱镜测距技术与传统仪器的组合，具备一般的全站仪所不具备的特点。运用免棱镜全站仪使得测距变得更加快速、便利，体现了能见就能测，能测即能得的效果。这种先进的仪器目前已经广泛运用到大部分测量行业，以下面以该仪器为例，研讨建筑物形体测绘技术的实践运用。
　　3.1免棱镜全站仪的根本原理与优点
　　电子测距仪的主要构成部分有发射、回光、接收、测绘和计算结果部分，至于具备反射镜测距，回光以及反射条，能够把绝大部分的入射光线经入射光线的路径返回到测距仪的接收部分，从而达到测距的目的。
　　该仪器的测距方式分为: 脉冲法和相位法。一般情况下，脉冲法所测绘的距离较长，而相位法测绘的精准度比较高。脉冲法用测绘的时候发射和接受信号间的时间差来测算长度，计算多次测绘算术平均数即为被测距离。相位法利用接受信号间的相位之差，以此算出测量的距离，它们的测距理论和有合作对象的测距理论一致。
　　该仪器与同一般的全站仪来进行比较，具备如下几个优点:(1)操作便利。无需触碰被测点就能够获取该点的坐标，大大降低了操作人员的劳动强度，并且可以减少安全事故的发生，提高了操作的安全性，同时对于那些关键建(构)筑物在某种程度上也有保护效果。(2)快速高效。该仪器的测量距离得速率通常为1s上下，因为无需专们派人去安装棱镜，较普通全站仪的测量距离得速率高数十倍，降低了操作人员的作业强度，提升了测量效率。
　　3.2免棱镜全站仪运用于竣工测量
　　(1)地物点测绘实验选用的全站仪型号
　　地物点测绘选用的全站仪型号为索佳SET530RK，该全站仪为一种中等量程、精确度高，具有很多用途而且使用简单的仪器。该全站仪能够适应户外运用的不同要求，用单键就能够实现有/无反射棱镜方式转换进行测绘工作，针对底高度并且没有太阳光照射的对象，无棱镜方式量程是0.3 至350 米，有棱镜方式量程是5千米，测量边长的精确度在免棱镜方式下是±5 mm+ 10 ppm×D，有棱镜方式式下是±2 mm + 2 ppm×D，测量角度的精确度是2〞。该全站仪在很多工程中的运用说明其功能特性可靠。
　　(2)地物点测量实验方法
　　利用同一住宅区的室内角点测量当作实验区，而且都按照两种方式实施，一种方式是有棱镜测绘方式，也就是在房子的角点上安放微型圆棱镜;另外一种方式是无棱镜测绘方式，直接对准房子角点的位置。这个实验区内总共测绘房子角点424个，有12个房子角点在免棱镜测绘方式下没有测绘出平均距离，其它412个房子角点每个点都记载了两种方式测绘的平均距离，对平均距离相差5毫米以上的房子角点，都需要一起记载测绘之时的房子角点观测环境，比如房子角点的光线亮度状况、房子角点的色彩、房子角点的材料性质等情况。
　　(3)房子角点平均距离的对照研究
　　在两种不同测量方法下，平均较差统计结果见表1。

较差	距     离
	≤100 m	100～200 m	200～350 m	≥350 m
≤ ±5 mm	192	39	12	1
±5 ～±10 mm	84	35	10	2
±10 ～±20 mm	11	12	5	3
≥±20 mm	0	2	4	2
未能测距的点数	1	3	4	5

　　房子角点测绘结束后将两种方式测量的平均距离实行了研究分析后发现该仪器在无棱镜方式下测量距离比较稳定，一般情形下，它的测量结果精确度和可靠性与全站仪的标准指数相同，它的精确度可以符合房子角点测绘的精确度条件。伴随测量站到房子角点的测距增长，无射棱镜方式下测量距离的精确度会下降。利用对平均距离相差高于±5毫米的房子角点测量要求和12个在免棱镜测绘方式下没有测量出平均距离的房子角点研究，发现如下论点:
　　①房子角点外表的反射作用较大，对象信号平稳可靠。房子角点外表色彩越淡，实体的反射信号就更强，对于测量距离更为有利，房子角点外表呈现黑暗的颜色时，需要转换到有反射棱镜方式下进行测绘。
　　②在测绘房子的拐弯角度时，尤其是角度非常小的尖形角，它的测量距离相差可能较大，对准时需要尤其小心，在需要之时应当利用有棱镜测绘方式实施测绘进行。
　　③阳光直射的房子角点，反射信号非常微弱，有时候无射棱镜的仪器测不到距离，需要转换到有反射棱镜方式下实施测绘) 普通地物点的材料是木料、砖头、硅酸盐水泥、墙体颜料、金属结构框架等，利用免反射棱镜都可以完成测量距离，但是对于材料为玻璃房子角点，通常没有办法精确测量距离; 房子角点外表比较毛糙，如果投射在粗糙表面上的光向各个方向反射的现象非常厉害，必须转换到有反射棱镜方式下实施测绘。

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 关于建筑物形体测量技术的探讨

文章地址： http://www.qikanvip.com/jianzhugongcheng/3050.html