建筑物立平面一体化测量方法研究
2017-11-01仵振东王瑞云张文鹏
仵振东, 王瑞云,张文鹏
1.池州学院资源与环境学院，池州，247000；2.宿州学院环境与测绘工程学院，宿州，234000；3.合肥市测绘设计研究院，合肥，230061
建筑物立平面一体化测量方法研究
仵振东1, 王瑞云2,张文鹏3
1.池州学院资源与环境学院，池州，247000；2.宿州学院环境与测绘工程学院，宿州，234000；3.合肥市测绘设计研究院，合肥，230061
随着城市建设速度的加快，很多建筑物需要整治改造，以进一步改善城市的市容景观。建筑平面图和立面图能为城市景观整治提供基础数据，但在实际测绘工作中，建筑物的平面图和立面图需要分开测绘，这不仅增加了成本，也影响测绘进度。在简述建筑物立面测量原理的基础上，对建筑物立面测量和平面测量的基本关系进行了阐述，利用Auto LISP语言编写点坐标提取转换程序，研究了全站仪结合GPS-RTK在建筑物立平面一体化测量的方法，并通过工程实例来验证该方法的可行性，以此帮助测绘单位以较低的成本实现建筑物立平面一体化的测量。
立平面一体化；LISP语言；全站仪；GPS-RTK
在城市建设中，在美化整顿建筑物的立面时，要求测绘建筑物立面图作为有关工作的基础[1]。在实际测绘中，有时也希望得到建筑物的平面图，以便为城市景观整治提供基础数据[2]。但是，建筑物立面实际上是正立面，所测绘的是建筑物平面图，但建筑物的立面投影不可能都正对测绘人员，因此建筑物平面图和立面图常常需要分开测绘，这样，既增加了成本，也影响了测绘进度。为此，本文研究建筑物立平面一体化测量方法，希望帮助测绘人员在较低的成本下实现对建筑物立平面一体化的测量。
1 建筑物立面测量原理
建筑物立面测量的基本原理如图1所示。在K点架设全站仪，采用全站仪免棱镜方式采集立面上的窗户、阳台、透气孔等碎部点，由于一般的测绘软件都是在水平投影面上进行操作的，因而将采集的所有的信息展绘到测图软件中时，均位于一条投影直线A1A4上，这条投影线一般不会与坐标横轴(Y轴)平行，因此，需要旋转这条投影线，使其与坐标横轴(Y轴)平行；同时注意旋转投影线的基点是当立面正对观测者时建筑物立面的左下角点，如图1以A1点为旋转基点顺时针旋转。
当投影线与坐标横轴(Y轴)平行后，重新提取旋转后的三维点坐标，并且构造立面点坐标。这时立面坐标为二维数据，即将旋转后的观测点Y坐标(东西方向)保留，X坐标(南北方向)删除，H高程值保留，将构造好的二维数据展绘到绘图软件中，结合外业草图和拍摄的照片，绘制建筑物的立面图。
图1 建筑物立面测量原理示意图
2 建筑物立面与平面的关系
在实际测绘工作中，建筑物的平面图和立面图往往需要分开测绘，这是因为建筑物立面是正立面[3]，如图2所示。在所测绘的建筑物平面图中，建筑物的立面可能都不是正立面，为了能正确反映建筑物的高度和长度，需要对建筑物立面所在的投影面进行旋转[4]。因此，建筑物立平面一体化测量并不一定要将立面和平面分开测绘，需要解决的主要问题是如何对测得的平面数据进行坐标转换，以得到建筑物的立面图。
图2 建筑物立面与平面
3 建筑物立平面一体化测量方法
本文基于建筑物立面测量的基本原理，利用Auto LISP语言进行坐标的提取转换程序编程，采用全站仪结合GPS-RTK测量方法，采集控制点和建筑物碎部点，实现建筑物立平面一体化测量。
具体操作：首先利用GPS-RTK在整个测区内布设图根控制点，为测绘建筑物的平面和立面图提供基础数据；其次采用全站仪免棱镜方式对建筑物进行观测，同时采集建筑物的平面和立面点数据；然后结合编写的Auto LISP程序实现坐标的提取转换，用于构造建筑物的二维立面坐标；最后根据采集到的建筑物点位数据和转换得到的二维立面坐标，在测绘软件中绘制建筑物的平面图和立面图。鉴于篇幅有限，本文只给出部分LISP代码：
(defunc:plxy(/entity_list)
(setqentity_listnil)
(setqfinil)
(while(=finil)
(setqaw(getstring" 追加A\新建〈W〉:"))
(if(or(=aw"a")(=aw"A"))(setqfi(getfiled"打开DAT文件"//"""6)f(openfi"a")))
(if(or(=aw"w")(=aw"W")(=aw""))(setqfi(getfiled"新建DAT文件"//""DAT"7)f(openfi"w")))
(if(=finil)(prompt" 输入有错，请重新输入!!!")));
while
(setqentity(entsel" 选择对象:"))
(setqentity_name(carentity))
(setqentity_list(entgetentity_name))
(setqi1)
(setqn(lengthentity_list))
(repeatn
(if(=(car(nthientity_list))10)
(write-line(strcat(rtos(cadr(cdr(nthientity_list)))2)""(rtos(car(cdr(nthientity_list)))2))f)
);if
(setqi(+i1))
);repeat
(princ)
(closef)
);defun
4 工程实例
本文以测绘某个城镇街道旁的房屋的立面图和平面图为例，说明全站仪结合GPS-RTK在建筑物立平面一体化测量方法的可行性。
4.1 图根控制测量
在测区内布设分布均匀的图根控制点，为测量建筑物的平立面图提供依据，利用GPS-RTK采集图根控制点坐标，如表1所示。
表1 图根控制点坐标
4.2 建筑物点位观测
采用全站仪免棱镜方式对建筑物进行观测，因本文篇幅有限，只给出部分建筑物点位坐标(表2)。
表2 建筑物点位坐标
4.3 建筑物平面图绘制
将建筑物点位坐标展绘到绘图软件中，结合外业草图绘制建筑物平面图，图3所示。
图3 建筑物平面图
4.4 基于LISP程序的立面坐标构造
为了便于构造建筑物正立面二维坐标，基于LISP语言编写提取转换点坐标程序，通过该程序重构的部分建筑物立面二维坐标如表3所示。
表3 建筑物立面坐标
4.5 建筑物立面图绘制
将建筑物立面坐标展绘到绘图软件中，结合外业草图和拍摄的建筑物照片绘制建筑物立面图，如图4所示。
图4 建筑物立面图
5 结 论
本文利用全站仪结合GPS-RTK测量的方法进行图根控制点和建筑物碎部点的测量，运用Auto LISP坐标提取转换程序，构造二维的建筑物立面坐标数据，然后在相应的绘图软件中对建筑物立面图和平面图进行绘制。并以某个城镇街道旁的房屋为例，验证该方法的可行性。这种方法虽然能够将建筑物的立平面测量一体化进行测绘，但在内业数据处理阶段，仍然以绘图人员操作为主，自动化的程度不高，以后作者会结合相关资料继续研究，努力实现建筑物立平面测量的内业数据处理自动化。
[1] 李德龙.平立面一体化测图模块设计与实现[J].城市勘测,2014,2(1): 140-142
[2]张为成,潘筱野,王杨等.全站仪免棱镜方法测绘建筑物立面图[J].黑龙江工程学院学报：自然科学版,2014,28(5): 8-9
[3] 刘省姣.建筑物立面测量方法的研究与实践[J].测绘与空间地理信息,2013,36(10): 220-222
[4] 杨必胜,董震,魏征等.从车载激光扫描数据中提取复杂建筑物立面的方法[J].测绘学报,2013,42(3):410-417
[5] 刘茂华,卢振雷.基于全站仪的建筑物立面图测量[J].江西测绘,2014(3): 2-8
[6] 陈伯雄,冯伟.Visual LISP程序设计—技巧与范例[M].1版.北京:人民邮电出版社,2002: 371-374
(责任编辑：汪材印)
P258
A
1673-2006(2017)09-0122-03
10.3969/j.issn.1673-2006.2017.09.029
2017-04-15
安徽省高等学校教学质量与教学改革工程项目“测绘工程专业综合改革试点”(2015zy071)；池州学院教学质量与教学改革工程项目“测绘工程专业综合改革试点”(2013XZYZG04)；池州学院自然科学研究项目“基于Autolisp语言的建筑物三维建模”(2016ZR015)。
仵振东(1987-)，河南周口人，硕士，助教，研究方向：大地测量与测量工程。
