广州亚运工程规划验收竣工测量关键技术应用研究

陈广群(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

广州亚运工程规划验收竣工测量关键技术应用研究

陈广群∗
(广州市城市规划勘测设计研究院,广东广州 510060)

摘 要:亚运工程场馆是近年来我国投资较大、配套项目较多,牵涉面较广的重大代表性工程之一。本文针对广州亚运场馆规划竣工验收测量的项目特点,应用测绘新技术与常规规划验收测量相结合,实现了亚运场馆工程群体的地空一体化快速测绘,为超大型建筑设施的规划验收探索了一条新路线。

关键词:GZGEOID;GZCORS;地面LiDAR;高度测量;竣工验收测量

1　项目特点与难度

广州亚运会作为广州迄今为止承办的规模最大、最具国际影响力的大型赛事,是向世界展示城市形象、反映城市规划建设和发展水平的重要窗口,亚运体育场馆及配套设施则是承办城市形象最直观生动的载体。广州亚运工程建设包括6个组团、78个子项目,项目分布于花都、越秀、天河、番禺等5个区内,且单体面积巨大。伴随着广州亚运会的顺利召开,委托单位对竣工测量的时间要求非常迫切。从2012年2月开始,亚运工程规划验收竣工测量项目正式开展,历时10个月得以顺利完成。建筑物规划验收竣工测量项目共64项,道路规划验收竣工测量13项,河涌规划验收测量1项,范围之广、面积之多,为历年来广州城市建设之最。

广州亚运重点打造了一系列特色鲜明、标志性强的城市门户景观,别具特色的建筑外形带来视觉美感的同时,也给规划验收测量带来极高的技术难度,利用传统测绘技术方法往往很难实施。以广州亚运会重点工程广州塔为例,总高度为596 m,组合楼面沿整个塔体高度按功能层分组,共约37个区间;由于体形特殊,结构细长,具有偏、扭等非常规结构特征。外筒钢结构体系由24根立柱、斜撑和圆环交叉构成,形成镂空、开放的独特结构形式,也造成观测条件差、观测难度很大。要使建筑物测量达到±5 cm的平面及高程精度,必须采用非常规技术手段。同时,由于建筑旋转造成塔身外形曲率的不规则变化,现有测绘图式符号难以真实反映构筑物结构特点,必须创新现有地物表示描述方法。

2　项目关键技术应用

2.1基于高新技术平台的内外业采集与处理体系

为确保高精度的建筑物测量、特别是高精度的高程测量,必须采用等级较高且便于施测的测量基准。伴随近年来广州市城市的飞速发展,城市等级控制点损毁严重,为项目专门布设高等级控制网则费时费力,效率和工期不满足要求。为此,项目积极应用了广州市城市规划勘测设计研究院建设完成的城市空间框架基准及应用服务体系[1]。该体系包括了广州市似大地水准面精化(GZGEOID)、广州市连续运行卫星定位城市测量综合服务系统(GZCORS),通过实现CORS与高精度似大地水准面的无缝结合,实现了高精度的实时三维定位。

本项目借助城市空间框架基准服务体系顺利解决了测量起算点的难题。利用GZCORS对建筑物现场采集得到的WGS-84坐标,通过使用“广州市三维坐标在线转换系统”,实现了三维坐标的实时、快速和精确转换。大大减少了人力物力与时间消耗,使工作效率提高了30%以上。如图1所示:

图1　广州市三维坐标在线转换

针对异形建筑规划竣工测量技术特点,基于广州市规划基础信息化测绘平台进行二次开发,实现了内外业一体化作业模式,解决了测量数据处理、地形图绘制及建筑物平、立面图绘制、建筑物面积计算等规划验收测量一体化作业的难题。如图2所示:

图2　利用广州市规划基础信息化测绘平台绘制海心沙竣工地形图

2.2地空一体化快速测绘平台

亚运场馆布局新颖,形状独特,采用传统测绘无法准确反映场馆风貌与建设情况。项目集成地面LiDAR和低空无人机航摄技术等测绘新技术设备,实现地面、空中一体化快速测绘,通过多角度、全方位精细化立体测量,为亚运场馆工程群规划竣工验收提供二、三维一体化支持,为类似项目开展测绘新技术应用提供丰富实践经验。

项目采用了广州市城市规划勘测设计研究院引进的瑞士senseFly公司eBee低空无人机系统,外业仅用了2个小时完成了一个场馆的快速测量,并以地面Li-DAR数据为基准,对无人机航摄数据进行纠正和转换,使得无人机航摄数据统一到广州市测绘基准框架下,实现了两种数据的完美结合。如图3所示:

图3　天地空一体化数据快速生产

项目将测绘新技术与现有测绘手段相结合,实现规划竣工验收测绘新途径、新方法,丰富测绘信息表达内容与形式,为规划决策提供新型智力支持。测绘资料在原有现状地形图基础上,加入正射影像图、三维点云、数字高程模型、建筑平立面图、三维场景、三维漫游视频等资料,丰富测绘数据表达内容,内容更直观,受到业主单位及规划决策部门欢迎。如图4所示:

图4　海心沙亚运开幕式场馆扫描

2.3超高层建筑物的高度测量技术

广州塔位于广州新城市中轴线和珠江景观轴的交汇处,是一座兼具广播电视发射、观光旅游、文化娱乐为一体的大型公共综合性设施,也是全市重要的地标性建筑。超高层建筑物的特点之一是因绝对高度太高,受日照、地球自转、风力、温差等多种动态因素的影响,将处于不断运动的状态。广州塔高度近600 m,受到上述多种动态因素的影响更为显著,塔体的平面和高程不规则运动振幅较大,这种高动态特性给竣工测量工作带来极大影响。

图5　广州塔标高测量位置图

针对广州塔的动态特性和现场施工条件,必须采用严密的技术方案和特殊仪器设备,才能有效避免不利因素的影响。为此,广州塔测量在周边按照“十”字形布点(如图5所示),同时采用测量机器人施测,每个点位观测垂直角6个测回取中数,最终求取塔顶高程的加权平均值。通过这种严密的技术方案、先进的技术手段,高质量、高水平完成了广州塔的高度测量任务。测量机器人和GNNS应用于超高层建筑物的高度测量,对类似的工程具有示范作用。

2.4针对项目特点,完善规划验收竣工测量的地形图

图式

对于规划验收竣工测量这种专题测量成果图,既要满足规划验收部门对建筑物及周边地形表示的完整性,又要避免由于信息较多导致图面负荷太重,图面的综合取舍是非常重要的。项目体育场馆很多,构型千姿百态,线条复杂,需要使图面表达与外观严格吻合,还要求把内部层数逐一区分表示,使规划部门能具体确定分层位置和面积。

仍以广州塔为例,全塔是由上小下大的两个椭圆,圆心相错、逆时针旋转135°,自然形成塔身中部“纤纤细腰”的形体。为反映建筑物流线形状和立体效果,通过反复制作研究,项目最终采取了优化表示方法,塔楼线表示到17.6 m层以及天面层,另外对核心筒范围线做了简化,仅叠加86层和顶层位置(如图6所示)。项目的作业使我院进一步完善了大型、复杂型建筑物地形图图式上的运用方法。

图6　广州塔地形图表示

3　结 语

规划验收测量是建筑物建设的基础数据来源,更是规划部门规划决策重要数据。针对广州亚运建筑群规划验收测量中建筑结构复杂、占地分布广、精度要求高、工期要求紧等技术特点,本项目积极将测绘新技术与常规测量技术手段相结合,实现了亚运场馆工程群体地空一体化快速测绘。特别是,规范了数据处理流程,完善了规划验收测量相关地形图图式与三维景观表达内容,增强了地图语言描述形式,全面反映了构筑物实际结构形态,为大型场馆设施规划验收探索了一条技术路线,也为行业内相关工作的开展提供了有益借鉴。

参考文献

[1] 杨光.基于CORS平台的三维坐标在线转换系统[J].测绘通报,2008(11):10～13.

[2] 王磊.广州地铁竣工验收测量系统研究与实现[J].地理空间信息,2008,6(2):15～18.

[3] 叶菲,朱桂方,张凤梅.利用竣工测量资料更新城市矢量地形图的方法探讨[J].现代测绘,2005,28(2):33～34.

[4] 周英华,李杰.竣工测量数据处理系统[J].城市勘测, 2006(4):45～46.

[5] 李青岳,陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社, 1995.

[6] 孔祥元,梅是义.控制测量学[M].武汉:武汉大学出版社,1996.

The Technology Research of Guangzhou Asian Games Building Planning Acceptance Final Surveying

Chen Guangqun
(Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute,Guangzhou 510060,China)

Abstract:The construction of Guangzhou Asian Games venues is a large project with great influence.According to the characteristics of sports venues and facilities,some of the new technologies have been applied,which realized fast and comprehensive surveying and mapping,and also guided a route for planning acceptance surveying of large facilities.

Key words:GZGEOID;GZCORS;the Ground LiDAR;Height measurement;planning acceptance surveying

文章编号:1672-8262(2015)01-126-04中图分类号:P258

文献标识码:B

收稿日期:∗2014—12—04

作者简介:陈广群(1963—),女,工程师,主要从事工程测量技术工作。