地下空间设施普查测绘数据外业一体化体系研究

2023-03-02胡涂

山西建筑 2023年5期

胡涂

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060)

1 概述

随着城市建设和发展，城市设计把地下空间作为统筹交通设施、市政配套设施及商业等其他配套设施的重要土地资源的一部分，城市地下空间的可持续发展是现代化城市高效、高速运转的基本保证。住房城乡建设部2016年5月25日发布《城市地下空间开发利用“十三五”规划》，规划指出，到2020年，不低于50%的城市初步建立包括地下空间开发利用现状、规划建设管理、档案管理等的综合管理系统，有效提升城市地下空间信息化管理能力”。广州市城市地下空间开发利用和地下设施日益增多，人防、地铁、各种工程管线和“地下空间产权式开发”不断发展，广州市着眼于地下空间统一规划、合理开发和科学化管理，从2012年到2015年度开始着眼于地下空间数据资料测绘和摸查工作，从试验区探索城市地下空间调查工作。多数学者致力于提高测绘方法精度或测绘数据信息化的研究[1-5]，本文依托广州市城市规划地下空间设施普查及测绘项目总结了城市地下测绘工作外业一体化体系及设计了地下空间设施的可视化标识，同时探讨了复杂环境下的地下控制测量技术，研究成果可为同行从业工作者及相关研究人员提供一定借鉴。

2 项目概况

广州市城市规划地下空间设施普查及测绘项目工作范围由2016年选取的广州市环城高速与珠江水道环绕以内的中心城区，逐步涵盖周边荔湾、天河及老黄埔区域，并于2018年向海珠区推广，不含已完成普查测绘的区域面积大约为626.5 km2，共涉及近1.3万幅1∶500地形图。布设RTK控制点591点，布设图根导线115条896点，图根支导线1 262点，完成2 010幅1∶500地下空间设施普查成果图，调查地下空间建筑2 952栋，地下空间建筑面积约1 988万m2；2017年度布设RTK控制点521点，布设图根导线130条1 185点，图根支导线147点；完成872幅1∶500地下空间设施普查成果图，调查地下空间建筑793栋，地下空间建筑面积约615万m2；2018年度布设RTK控制点477点，布设图根导线64条563点，图根支导线21点；完成808幅1∶500地下空间设施普查成果图，调查地下空间建筑481栋，地下空间建筑面积约635万m2。

3 地下空间测绘外业一体化体系

地下空间设施普查在全国兴起较晚，2016年时尚无成熟的地下空间设施普查相关规程，且无可参照的作业模式和体系。广州市经过2016年—2018年度城市地下空间设施普查及测绘项目的试验与实践，将工作梳理为四个方面的工作内容，形成“地下空间资料收集分析—外业普查测绘采集”外业一体化的作业体系(见图1)。

3.1 地下空间资料收集分析

单建、附建的各类地下空间规划、施工、建设及投入使用的过程中都经过多部门审查审批管理，都会归档不同深度、角度的图册及文本档案。

3.2 外业普查测绘采集

根据广州市《地下空间测绘技术规程》中各类地下空间数据结构要求、地下空间设施分类体系、地下空间建筑地建标识码的编码规则，现场调查测绘采集到地下空间信息。由于作业地点分散，本项目采用GZCORS-RTK技术布设图根控制点作为首级控制点，在此基础上引测图根导线采集地下空间设施轮廓点，出入口及通道的高度和宽度数据则使用手持测距仪直接量取。

外业测量的目的有两个：一是测量地下空间建筑各层及其附属物的空间位置属性；二是通过外业测量检核由属性提取工作得到的地下空间设施属性。设计完善野外调查表(见图2)，通过现场调查的方式核实、补充、更新地下空间设施的属性，保证地下空间设施属性的完整性、现势性。

普查测绘人员持介绍信和工作证与地下空间建筑管理人员沟通取得同意后在外业现场对每一个地下空间设施的各种属性信息进行采集、记录(见图3)，并拍照，属性信息记录在地下空间设施野外调查表上。

4 地下空间设施的可视化表达技术

地下空间设施成果图以基础地形图为背景，我们针对颜色系统、地下空间关系表达、设施信息标注进行了独特的设计，使得地下空间设施成果数据更形象、更直观和更具可读性(如图4，图5所示)。

1)按照地下空间建筑类型确定地下空间设施的各分层面的填充颜色。

2)同一类分层面不同空间层用该颜色的不同饱和度渐变表示，渐变颜色由浅到深表示地下空间从地下-1层到最深层(对于夹层，颜色与邻近层一致)。边线颜色与面填充采用同一色相，不同明度颜色表示。

3)用实线绘制地下空间建筑最大范围面，用虚线表示地下空间分间关系。多层地下空间建筑重叠部分颜色填充最上层地下空间面颜色，并用边线内推虚线表示重叠层数，内推虚线使用相应空间边线颜色。

4)设计了独特的多层地下空间设施信息标注，图面上较好地实现了设施关键信息的综合读取，如图4所示。

5)为突出表示地下空间设施要素，地形图可采用灰色(C0M0Y0K50)叠加表示，并做适当化简。作业平台软件三维可视化界面如图5所示。

5 复杂环境下的地下控制测量技术

在地铁、综合管廊及电力隧道中开展地下空间设施普查测绘时，地下空间建筑已投入使用不具备投点的条件，地面控制与地下控制之间的联系测量须采用联系导线的方式进行。联系导线沿各层之间的楼梯布设，导线往返转折多，控制点间距短(在3 m左右)，对中误差和照准误差对角度观测影响较大。采用常规电磁波测距导线测量方法进行控制测量难以保证控制点的平面精度。本项目开展复杂环境下地下控制测量技术研究，综合运用GNSS静态测量技术、陀螺定向技术、测量机器人对向观测技术等开展控制测量，解决了这类地下空间建筑中布设控制点的精度问题。

5.1 地铁等大型狭长地下空间建筑的控制测量

这类地下空间建筑规模大，车站出口多，区间长，需要经过多级附合才能将控制点传递到地下。控制测量工作包括GNSS静态测量、水准测量和电磁波测距导线测量等工作。

1)GNSS静态测量。

以三等及以上等级平面控制点为起算，采用静态GNSS测量的方式布设首级地面平面控制网。每个车站布设两个相互通视的四等平面控制点，作为车站联系导线测量的平面起算点。为使用方便，四等点应尽量布设在地面，如果地面GNSS观测条件不佳则布设在车站附近建筑物的楼顶。

2)水准测量。

在地面及站台层各选择1对～2对车站一级控制点，以二等水准点为起算布设三等水准附合线路测量其水准高程，作为车站联系导线、区间导线测量的高程起算点。

3)电磁波测距导线测量。

地铁规划验收测量中的电磁波测距导线包括车站联系导线、区间导线、站内图根导线和地面图根导线。

a.车站联系导线。

以四等平面控制点为平面起算，以三等水准点为高程起算沿车站出入口-站厅层-站台层-站厅层-车站出入口布设车站联系导线。车站联系导线点应选择在便于布设区间导线及站内图根导线的位置上。由于地下工程的特殊性，车站联系导线在层与层之间允许交叉。车站联系导线的平面等级为一级，高程等级为图根级。

b.区间导线。

以车站联系导线点为平面起算，以三等水准点为高程起算沿地铁隧道布设区间导线作为地铁区间碎部测量的控制点。区间导线的平面等级为二级，高程等级为图根。当区间导线边数超过12条时应加测陀螺定向边以保证导线的精度。

c.站内图根导线。

以车站联系导线点为起算点在车站各层内布设附合图根导线或图根支导线作为测量车站主体及车站地下附属设施的控制点。

5.2 电力隧道、综合管廊等小型狭长地下空间建筑的控制测量方案

这类地下空间建筑的显著特征是出入口狭小，从地面至地下需经过层楼梯，楼梯长度短转折多。开展地下空间设施普查工作是一般不具备投点的条件，只能采用联系导线的方式向地下传递控制。这类联系导线的特点是边数多、边长短(2.5 m左右)。采用传统的导线测量角度闭合差较大(最大可达1°)，超出规范要求。通过综合运用GNSS静态测量技术、测量机器人对向观测技术、陀螺定向技术，地下控制点的测量精度优于图根控制点的精度，满足地下空间设施普查测绘的精度要求(如图6所示)。