建筑物立面测量的研究

别建晓

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北武汉 430015)

建筑物立面测量的研究

别建晓∗

(武汉市政工程设计研究院有限责任公司，湖北武汉 430015)

在实际测量工作中，往往需要测绘出原有建筑物的立面图，立面上的点都是处在一个竖直面上。但常用的测绘成图软件都是基于平面图测绘而开发出来的，无法直接用于立面图测绘。本文重点阐述了立面与平面的相互关系、立面测量的基本原理和作业流程，再通过编程的方法对测量数据进行格式转换，将转换后的数据导入到测绘软件中，就可以实现立面图的绘制。

建筑物；立面；平面；坐标文件；格式转换

1 前 言

在城市建设中，为了使临街建筑与街道的景观协调起来，往往需要对旧有建筑物的立面进行整治，这就要求作业人员测绘出建筑物的立面图；一些原有的建筑根据需要进行改建或扩建，也要求测绘出立面图。但是目前常见的测绘软件都是基于平面图测绘而开发出来的，无法直接用于立面图测绘。要进行立面测量，就显得非常繁琐，甚至有些无法下手。其实只要我们知道了立面测量的基本原理，通过编程的方法对测量数据进行格式转换，将转换后的数据导入到测绘软件中，就可以轻松实现立面图的绘制。

2 立面的基础知识

立面图是将建筑物不同的立面投影到铅直的、与立面平行的投影面上而得到的正投影图，称为建筑立面图，简称立面图。它主要表现建筑物的外貌形状，反映屋面、门窗、阳台、雨篷、台阶等的形式和位置、建筑垂直方向各部分高度、建筑的艺术造型和外部装饰等。根据建筑形体的复杂程度，建筑立面图的数量也有所不同。一般分为正立面、背立面和侧立面，也可按建筑的朝向分为南立面、北立面、东立面、西立面。有时也按轴线编号来命名立面图名称(如图1所示)，如①～⑨立面图或A～E立面图，这对平面形状复杂的建筑尤为适宜。在施工中，建筑立面图主要是作建筑外部装修的依据。建筑立面图应包括以下内容:

(1)建筑两端或分段的轴线及编号。

(2)画出室外地面线及房屋的勒脚、台阶、花台、门、窗、雨篷、阳台；室外楼梯、墙、柱；外墙的预留孔洞、檐口、屋顶(女儿墙或隔热层)、雨水管，墙面分格线或其他装饰构件等。

(3)注出外墙各主要部位的标高。如室外地面、台阶、窗台、门窗顶、阳台、雨篷、檐口标高、屋顶等处完成面的标高。一般立面图上可不注高度方向尺寸。但对于外墙留洞除注出标高外，还应注出其大小尺寸及定位尺寸。

(4)各部分构造、装饰节点详图索引，用料名称或符号。

图1 立面图示例

3 立面与平面的关系

从图1中可以看出，这个视图只能反映建筑物的长度和高度，还不能反映它的宽度。因此，在一般情况下，一个视图不能完全确定建筑物的形状和大小。所以我们可以设立三个投影面(通常是三个投影面，也有可能是六个或更多)，然后从三个方向进行观察，这样就可以在三个投影面上画出三个视图，用以表达建筑物的形状和大小。

图2 三视图

如图2所示，从建筑物的前方向后观察，在V面上所得的视图，称为主视图，它反映了长度和高度。从左方向右观察，在W面上所得到的视图，称为左视图，它反映了高度和宽度。从上方向下观察，在H面上所得的视图，称为俯视图，它反映了长度和宽度，其实也就是我们熟悉的平面图。为了将三个视图画在同一个平面上，规定V面保持不动，将其他两个投影面旋转和V面处于同一平面上，这样就得到如图3所示的三视图。在实际画图中，投影面的边框不必画出。

如图3所示，俯视图相当于建筑物的平面图，主视图相当于正立面图，左视图相当于侧立面图。三者间的联系规律也就是三视图的投影规律:长对正、高平齐、宽相等。它们对于建筑物的整体或局部以致建筑物上任何两点之间的位置都是适用的。

图3 各投影面的关系

4 立面测量的原理

如图4所示，在立面测量过程中，选定建筑物前一开阔地方P2架设全站仪，照准P1点后将仪器置零，P1点和P2点为平面坐标系XOY中的点，其坐标和高程为已知。A、B、C、D为建筑物正立面上的四个点，我们假定以面ABCD为投影面，该面与A点所处水平面的交线为AB。现建立以A为坐标原点，以AD方向为X轴，以AB方向为Y轴的立面坐标系XOY。

假定点P是建筑物上的某一点，它在投影面上的投影点为E，立面测量的关键就是求E点在XOY坐标系中的坐标。

图4 立面测量示意图

其中P1点和P2点的平面坐标和高程为已知。仪器照准A点时根据极坐标原理可以得到A点的平面坐标(XA、YA)和高程HA，同理可得到B点和P点的平面坐标和高程。如图4所示，假设P点在A点所处水平面上的投影点为P′，其平面坐标与P的平面坐标相同。P′在投影面上的投影点为F，可以看到F点也是P′在AB线上的垂足。假定E点在XOY坐标系中的坐标为XE、YE，根据几何关系可得:

因为A、B的平面坐标已知，可以反算得到AB的坐标方位角，假定为α。

根据式(2)可以求得α，因为P′F与AB相垂直，所以假定P′F的方位角为β，则β＝α＋90。

由图4可知，P′与P的平面坐标相同，假设F点的平面坐标为(XF、YF)，那么:

则求得F点的坐标如下:

根据式(3)即可求出F点的平面坐标，再代入式(1)即可求得YE了，XE可根据P点和A点的高程求得，这样我们就求出P点在投影面上的坐标了。

5 立面测量的实施

知道了立面测量的原理后，就可以利用现有的测绘成图软件进行立面图的测绘和成图。野外测量与平时的平面图测绘没什么两样，都是使用全站仪进行测记法采集立面上某些特征点的三维坐标，即北坐标、东坐标、高程，这些点的坐标都是平面坐标系中的坐标，它们都存在全站仪中的指定文件里。内业处理时首先将这些点坐标通过电缆线传输到计算机中，再通过编程的方法对测量的坐标数据进行转换，得到在立面坐标系中的坐标；转换的同时将坐标数据格式转换成绘图软件所要求的格式。然后将转换后的数据导入到测绘软件中，再经过连线处理就可实现立面图的绘制，如图5所示。

立面图测绘的作业流程如图5所示。

图5 立面图测绘作业流程图

在开发数据转换程序时，利用VB6进行，程序界面如图6所示。其中基准点也就是图6中的A点，它的坐标必须是三维的，即XA、YA和HA。基准方向点也就是图4中的B点，它与A点可以不在同一水平面上，也就是说它们的高程可以不相等。通过基准点和基准方向点的竖直面也就是投影面了。

图6 程序界面图

6 结 语

本文重点阐述了立面测量的基本原理和作业流程，由不同品牌的全站仪导出的测量数据格式不同，绘图软件EPS 2005或CASS 7.0所要求的坐标文件格式也不同，这就要求首先掌握坐标文件的数据格式，针对所使用的全站仪和绘图软件编制出相应的转换程序，从而保证立面图测绘工作的顺利完成。

[1] 陈大钊.房屋建筑学[M].北京:高等教育出版社，2001

[2] 武汉测绘科技大学《测量学》编写组.测量学[M].北京:测绘出版社，2004

[3] 李青岳，陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社，1995

Research of Surveying the Vertical side of Building

Bie JianXiao
(Wuhan Municipal Engineering Design＆Research Institute Co.，Ltd.Wuhan 430015，China)

Almost all the surveying software programs are developed on drawing planimetric maps，they can’t be used in drawing vertical maps directly.This paper mainly explains the fundamental principle and the production process. If you transform the format of the surveying data by means of compile programme，transfer the data to surveying software，then you can draw planimetric maps with ease.

building；vertical side；plane；coordinate file；format transform

1672－8262(2010)03－141－03

P258

B

2010—09—22

别建晓(1975—)，男，高级工程师，主要从事城市测绘技术与研究工作。