广州新白云国际机场航站楼规划验收测量

马力，卢荣

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州　510060)



广州新白云国际机场航站楼规划验收测量

马力*，卢荣

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州510060)

摘要：基于E级GPS控制网布设图根导线进行细部观测，结合三维激光扫描技术完成广州新白云国际机场航站楼规划验收测量，并将成果进行数据整理，实现地形图动态更新。通过全站仪观测数据与三维扫描结果的对比分析，表明三维激光扫描技术在结构复杂、超大规模建筑物测量中具有较好的应用前景。

关键词：控制测量；地形测绘；三维激光扫描；动态更新

1引言

广州新白云国际机场占地面积为15 km2，其中一期建筑面积为40万m2(包括航站楼主楼部分、东一、东二指廊、西一、西二指廊及连接楼部分、航管楼及指挥塔)，二期建筑面积为28万m2(包括航站楼附属建筑物、东三、西三指廊及连接楼等)，规划验收测量涉及大量的地形测绘和建筑物面积测量。

航站楼的外观设计呈现自然流动的缓弧形整体造型，整体采用了钢结构屋架和点式玻璃幕墙围护结构，部分垂直立面最高处达到近 60 m，且层层弧形屋顶相交错。建筑结构复杂加大了测量工作量和施测难度，立面高程测量变得十分困难，用全站仪设站观测的方式较难采集到建筑物最高点处的高程，需要综合应用激光测距仪、全站仪、三维激光扫描仪等多种仪器设备来进行立面测量。

2控制测量

为满足机场航站楼及飞机指廊测量精度要求，在测区内布设与机场控制网系统相一致的E级GPS控制网点10点。以机场首级C级控制点作为起算，其中C1～C4为C级GPS控制网点，W1～W5和E1～E5为E级GPS控制网点。E级控制网基线数据处理软件采用JAVAD随机软件Pinnacle软件进行解算，将解算出来的基线用同济大学GPS后处理软件TGPPS for Windows进行平差计算。

在WGS-84坐标系下进行三维无约束平差，坐标转换后在广州坐标系下进行约束平差。保证和机场布设的E级施工控制网起算一致，E级控制网以机场周边的基岩水准点为起算，联测二等水准高程，如图1所示。E级GPS控制网精度统计如表1所示，满足《全球定位系统(GPS)测量规范》要求。

为了确保水准观测精度，二等水准观测使用天宝DiNi12电子数字水准仪及与之相配套的铟钢条码水准尺，天宝DiNi12数字水准仪标称精度为往返水准测量每千米标准差 0.3 mm，测前进行i角检验，限差均小于15″。二等水准平差计算使用南方平差易2005版软件。二等水准观测及平差计算精度等指标均符合《城市测量规范》要求[1]，精度统计如表2所示：

3细部点采集与地形图测绘

在控制网的基础上，布设图根附合导线25条，图根导线采用三角高程测量的方法测量图根控制点高程，平差软件采用测区成果处理系统软件进行计算，精度符合规范要求，满足广州市规划验收测量及 1∶500地形图测绘。

根据《广州市数字地图测量技术规程》[2]的要求，在图根导线施测同时，对验收建筑物房角点、房顶点、内外地台点及周边地形地物点进行观测，每个测站先完成图根导线观测后，再进行细部点采集[3]。细部点采集应该注意如下几点：

(1)所有建筑物外角均应进行数据采集，室内功能区分线应尽可能进行数据采集。

(2)道路、水系、独立地物、构筑物、各类检修井、电杆均应进行数据采集，进行竣工测量的建筑物的内外地台、楼顶高程、绿化地散点高程应实测。

(3)野外数据采集时视距长度应控制在 80 m以内，测距的最大长度不得超过 150 m。

4三维激光扫描测量技术应用

三维激光扫描测量技术与传统测量技术相比具有明显的优越性，如不受天气限制、高效率、数据采样率高、非接触主动测量、直接获取高精度三维数据等[4]。因此，该技术在人员无法到达的地点及测量区域结构复杂等情况下发挥了重要作用。

由于机场区域受控，很多地方禁止进入，而建筑物的规划验收要求精度较高，传统的测量模式无法采集该区域的建筑物等外业数据点，因此引进高精度的三维激光扫描测量技术。通过三维激光扫描仪对建筑场景进行数据获取，得到了反映建筑物表面几何结构的三维信息，通过这些三维扫描数据即可进行快速的三维模型建立，如图2所示。本次数据采集采用Rigel-VZ400型三维激光扫描仪，其反射距离为 500 m(对反射率为90%的物体)。

采用三维激光扫描仪对建筑物扫描后，进行点云数据预处理，包括点云去噪、点云修补和点云配准等，预处理环节主要工作在扫描仪配套软件中完成。首先在地面三维激光扫描仪的配套软件RiscanPro中去除偏差较大的噪音，再在Geomagic Studio中去噪与交互式操作补洞[5]。

图2利用三维激光扫描测量数据绘制航站楼竣工立面图

本项目点云配准采用站站间配准模式：根据人工交互式移动测站，使未配准站移动到已配准站的对应位置，匹配精度以能够执行自动精确匹配为准。粗配结束，采用软件自动精确精配，提高配准精度，配准误差在 0.01 m以内，方可进行下一站配准。

由于玻璃幕墙的通透性，采集航站楼细部点时免棱镜全站仪和三维激光扫描仪不能直接通过反射获取数据，全站仪必须通过使用小棱镜来获取，增加了细部点采集的难度和工作量。虽然三维激光扫描测量技术在通透材质的建筑物数据采集中有一定的局限性，但在结构复杂、超大规模建筑物测量中的应用有明显优势。表5给出了全站仪与三维激光扫描测量点位坐标对比情况，可见扫描测量坐标精度中误差为 3.0 cm，满足了测量规范中对竣工测量主要地物点点位中误差不应大于 5.0 cm的精度要求。

5地形图数据动态更新

按照《广州市城市规划基础地理信息系统数据整理工作手册(1∶500、1∶1000、1∶2000)》[6]，采用广州市规划基础信息化测绘平台进行数据检查整理。数据整理的基本原则是：信息化原则，即整理、存储点、线、面空间要素的定位点、定位线、骨架线、轮廓线，舍弃用于图式符号表示的辅助线划；图属一体化原则，即空间要素及其属性一体化采集、一体化存储；对象完整性原则，即保持地物等空间对象的整体性、完整性；标准化原则，按照《广州市城市规划基础地理信息系统数据标准(500和2000)》及其补充规定严格执行[7]，如图3所示。

图3广州新白云国际机场航站楼地形图动态更新

系统在入库时，自动将清华山维数据库中的数据与后台空间数据库中该范围内的数据进行比较，并自动计算出新增的、修改的、删除的地物要素数量。将后台空间数据库中入库(更新)区域内的原始数据写入历史库中，同时将入库(更新)区域内的新数据写入到现势库中，生成数据入库日志[8]，完成对广州新白云国际机场航站楼的基础地理信息数据整理及动态更新入库。

6结论

本项目综合应用激光测距仪、全站仪、三维激光扫描仪等多种仪器设备对广州新白云国际机场航站楼进行竣工验收测量，并基于广州市规划基础信息化测绘平台完成地形图数据整理及更新入库，实现内外一体化。通过与全站仪数据的对比分析，发现三维激光扫描测量的点位精度能够满足城市规划验收的要求。

参考文献

[1]CJJT8-2011. 城市测量规范[S].

[2]广州市城市规划局. 广州市数字地图测量技术规程[R].

[3]蒋伟雄，宋奇鸿. 广州保利高尔夫郡竣工验收测量与成果数据信息化[J]. 城市勘测，2015(3)：139～141.

[4]史秀保，汪帆，葛纪坤. 三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用研究[J]. 城市勘测，2014(2)：83～86.

[5]品磊，刑汉发，王叙泉. 三维激光扫描技术在城市建筑竣工测量中的应用研究[J]. 城市勘测，2014(1)：52～57.

[6]广州市城市规划局. 广州市城市规划基础地理信息系统数据整理工作手册(1∶500、1∶1000、1∶2000)[R].

[7]秦亮军，刘洋，欧海平等. 广州市基础地理空间数据建库及动态更新[J]. 测绘工程，2010，19(5)：44～48.

[8]吴素芝，张鹏程，吴健华等. 工程测量数据动态更新基础地形图的实施[J]. 地理空间信息，2012，10(5)：126～128.

Final Planning Surveying of Guangzhou New Baiyun International Airport Terminal

Ma Li，Lu Rong

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

Key words：control survey；profile survey；3d laser scanning；dynamic update

Abstract：Planning topographic control traverses on base of the E-class GPS control network，the final planning surveying of Guangzhou new Baiyun international airport terminal with 3D laser scanning technology is completed. Analyzing result of the total station and 3D laser scanner，it shows that the 3D laser scanning technology has a good application prospect in completion surveying of building with complex structures or large scales. In addition，this paper achieves dynamic update data through the transformation between vector data and GIS data.

文章编号：1672-8262(2016)03-140-04

中图分类号：P258

文献标识码：B

*收稿日期：2016—02—25

作者简介：马力(1985—)，男，工程师，主要从事城市工程测量方面工作。

基金项目：广州市科技计划项目(2012Y2-00035；2013Y2-00031)资助。