村庄改造中的测绘及完损调查研究

杨 敏， 张 俊， 方 林

(华东建筑设计研究院有限公司，上海 200011)

0 引 言

随着城市现代化的推进，越来越多的人在休闲节假之日，更愿意走进农村，在那里享受自然风光，体验悠然自得的生活气息，因此村庄的开发受到了更多的推崇。村庄改造与城市中的建筑改造有着不一样的特点，这里的房屋多为村民自建房，未经正规设计，无任何图纸资料，房屋质量、用材参差不齐，周边环境也需要得到更多的关注和考量，因此掌握第一手的测绘资料及房屋现状情况显得尤为重要。本文以某实际村庄改造项目为例，介绍了采用三维激光扫描技术所能获取的测绘成果，在完损调查方面进行了分析和归纳，为今后开展类似的村庄改造项目提供技术借鉴和经验分享。

某村庄以中间河道为界，分为东、西两个区域，建筑单体共计110栋，其中一层房屋65栋，二层房屋43栋，三层房屋2栋，房屋总建筑面积约13 060 m2，房屋总体上建造年代较久，现拟对该村庄及地块内房屋进行改造、部分功能调整，因此需要先进行包括场地、建筑、河道、植被、架空线等在内的全方位测绘及初步的完损调查摸排工作。

1 村庄三维扫描测绘

三维激光扫描技术是一种全自动先进的高精度立体扫描测绘技术，能够完整地重建扫描实物和快速获得原始测量数据。传统的测量手段大都是基于点的测量，而三维激光扫描是基于面的数据采集方式，可以在大范围场景下短时间内采集海量三维空间坐标，具有传统测绘所不可比拟的测绘效果。

根据村庄的地形策划布置扫描路线，共布置150个测站点，对村庄进行全方位的扫描测绘工作[1]。对于建筑单体内部，由于村庄房屋多数布局较为简单统一，使用传统的人工测量方式进行数据采集可以提高测绘效率。同时，在河道的东、西两区域分别使用移动RTK设备布设基准坐标，使扫描三维坐标与城市坐标系拼接对应，经后处理后得到村庄整体的三维点云模型，如图1所示，并按照需求进行测绘成果的转换和提炼[2]。

图1 村庄三维点云模型

1.1 建筑单体测绘

将村庄内所有房屋分别单独处理，通过去噪、剖切、平立面对应转换等一系列处理工作后，导入绘图软件中进行描绘，点云数据可以真实地反应房屋的轮廓和立面的细节问题，对于此类自建房屋在传统人工测量中有一个比较容易忽视的问题，即墙体外轮廓并非完全成一个矩形，通过点云数据的现状还原能力可以清晰地发现外轮廓的偏移量及偏移角度，从而精准地把控房屋的轴网尺寸。在立面描绘时，对于某些房屋棱角倾斜较大的建筑单体同样可以提早发现，做好记录以便后续进行重点的检测关注。该项目中通过此方式高效地绘制房屋的平、立面布置图，如图2所示，为后续改造设计提供依据。

图2 建筑单体立面点云数据

1.2 建筑总平面测绘

将村庄三维整体点云模型导入专业三维软件，设置合适的距离值自动生成等高线模型，可以把地形信息准确地反映出来，随后对整体模型进行水平剖切，从而准确地描绘出总平面建筑布置图，精准地反映建筑与建筑、构筑物之间的水平及高程关系。对于该项目中特定农作物的区域划分、竹林的密度及高度、百年老树的树根定位等均可以进行进一步的数据分析。如果说上述测绘成果同样可以凭借全站仪通过大量的工作量来取得的话，那么该项目最大的亮点在于，通过点云模型可以准确地绘制出架空线的型式和布置走向，如图3所示，为后续不论是建筑物还是构筑物改造设计都提供了便利。

图3 村庄总平面及架空线布置走向测绘图

基于建筑单体和总平面上的所有测绘成果，可以制作村庄三维现状模型[3]，如图4所示，供改造设计方案使用。

图4 村庄现状三维模型

2 村庄建筑群完损调查

对村庄场地内110栋房屋进行初步的完损调查排摸，主要工作内容为对建筑室内外的损伤进行调查，对建筑单体逐一进行倾斜观测。后续将根据改造设计方案进行结构形式的分析和房屋完损等级评定[4]。

现场检测调查结果及主要处理意见为以下几方面：

(1)多数房屋存在内外墙面、天花板底等粉刷受潮、发霉、开裂、起壳、剥落等现象，考虑到房屋的使用年限认为属于较为普遍的现象，后续建议重新粉刷处理。

(2)部分房屋局部位置墙面、楼屋面等出现渗漏现象，建议针对不同的产生原因采用相应的处理措施。

(3)房屋木构件存在一定程度的损伤现象，但由于本次调查多数房屋室内做了吊顶，因此无法对木构件进行全面的检查，后续建议修缮时对全楼范围内的木承重构件进行全面的检查，针对不同的问题采取相应的处理措施，对于腐朽、变形严重的木构件应进行更换处理，如有条件宜进行油漆保养、防水、防腐和防火处理。

(4)少数房屋墙体开裂，建议采用水泥砂浆灌缝处理。

(5)多数二层房屋阳台板顶部及底部开裂，建议采用水泥砂浆填缝处理。

(6)部分房屋倾斜率实测超过允许值10‰。

进一步对110栋数据样本房屋的调查结果进行分析，墙面及天花板的开裂、渗水、脱落等现象为常见的房屋损伤情况，木构件的腐蚀、变形等也是所有木结构及砖木结构房屋的通病，因此没有特殊的参考价值和指向性。随后对房屋倾斜超限、阳台预制板板缝这两个问题进行统计后发现，存在以下问题：

首先，在倾斜超限方面，一层房屋共计65栋、有32栋超过规范允许值，二层房屋共计43栋、仅有5栋超限，一层房屋的倾斜超限率达到了49.2%，因此认为该村庄内一层建筑倾斜超限为一个典型问题(表1)。分析其原因，可能主要是由于一层自建房屋的结构整体性较差，搭建随意，且使用功能性混乱所致。

表1 村庄检测房屋部分问题统计表

其次，在22栋二层房屋中发现阳台板顶、底部出现多条明显裂缝，由于该裂缝分布规则，且几乎成平行关系，如图5所示，判断为预制板板缝，分析原因主要是由于自建房的悬挑阳台板几乎都处于室外状态，长期受到温度和收缩的影响所致[5]，该现象在二层样本中的占比达到了51.2%，因此认为村庄二层建筑阳台板预制板板缝为另一个典型损伤现象。

图5 二层房屋典型阳台板底预制板板缝损伤状况

3 结 论

本文以某村庄改造前的测绘及完损调查为例，详细阐述了在实际项目应用中，通过三维激光扫描点云数据所能转化的测绘成果及其优势，特别指出了采用该技术在村庄架空线布置及走向测绘方面所得到的突破性成效。另一方面，对建筑群样本中明显问题及损伤情况进行进一步分析，归纳出村庄自建房屋容易出现的两个典型问题：一是一层房屋倾斜率超限，二是二层房屋阳台板出现预制板板缝的损伤情况。通过对该类问题的前瞻性预估，可以为更多的村庄改造及修缮项目提供参考。