日照分析測(cè)量方法探討

邱靜華++錢松烽++李建勛

摘 要：本文探討了全站儀無棱鏡測(cè)量技術(shù)在日照測(cè)量中的應(yīng)用。介紹了測(cè)量的方法及其步驟，并進(jìn)行了精度分析，也驗(yàn)證了其使用性。

關(guān)鍵詞：無棱鏡 日照測(cè)量 建筑立面

中圖分類號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0025-01

1 測(cè)量方法介紹

建筑物平面位置的測(cè)量一般采用GPS-RTK技術(shù)。CORS技術(shù)的發(fā)展更是提高了平面控制測(cè)量的速度，其厘米級(jí)的精度能夠滿足日照測(cè)量的要求。由于平面位置的測(cè)量技術(shù)相對(duì)成熟[2]且完全能滿足日照測(cè)量的技術(shù)要求，故本文重點(diǎn)探討日照測(cè)量中立面圖的繪制。

1.1 立面圖各元素測(cè)量的一般方法

要繪出建筑立面圖必須測(cè)量以下數(shù)據(jù)：建筑物高度，門窗的位置、尺寸、數(shù)量，陽(yáng)臺(tái)的位置、尺寸、數(shù)量等。測(cè)量之前首先要繪制建筑物立面的草圖。

建筑物的邊長(zhǎng)、門窗寬度及其他附屬設(shè)施的尺寸可采用鋼尺直接測(cè)量，由于建筑本身的特點(diǎn)，正常建筑上每一層窗的平面位置尺寸都是相同的。建筑物高度、門窗高度的測(cè)量一般可用三角高程法或全站儀懸高測(cè)量的方法完成。通過測(cè)得以上幾個(gè)元素的數(shù)據(jù)，我們就可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出建筑立面圖。

1.2 無棱鏡全站儀條件下的日照測(cè)量

無棱鏡全站儀條件下的日照測(cè)量方法是通過測(cè)量以上各要素相對(duì)的三維坐標(biāo)來間接換算日照分析所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。下文中所提到的全站儀均為帶無棱鏡功能的全站儀。具體方法如下：

（1）高程點(diǎn)的引測(cè)：為了測(cè)量的方便，用四等水準(zhǔn)的方法將控制點(diǎn)引測(cè)至墻面，并做好標(biāo)記“▼”，倒三角上方水平線位置的高程即為已知高程。

（2）立面測(cè)量：全站儀需架設(shè)在與待測(cè)立面通視良好的位置，整平，無需定向。將全站儀設(shè)置成無棱鏡的方法直接測(cè)量“▼”上方水平線，然后選擇待測(cè)立面上門窗、陽(yáng)臺(tái)的上下左右四條邊上各選取一點(diǎn)測(cè)得其三維坐標(biāo)。由于建筑物門窗排列的規(guī)律性，一般橫向和縱向上各選取一排門窗進(jìn)行測(cè)量即可。繪制好草圖，并標(biāo)出所測(cè)位置。如果遇到難以瞄準(zhǔn)到的位置，可根據(jù)其排列規(guī)律間接測(cè)得其位置。建筑物立面的四角直接測(cè)得。建筑物的高度也可以直接瞄準(zhǔn)測(cè)得一個(gè)三維坐標(biāo)。

（3）內(nèi)業(yè)處理：將外業(yè)所測(cè)數(shù)據(jù)展點(diǎn)至AUTOCAD，結(jié)合所測(cè)得的三維坐標(biāo)，即可量出或者算出各門窗的寬度與位置。通過測(cè)得點(diǎn)高程與所測(cè)“▼”高程的比較可以得出各測(cè)量點(diǎn)與該點(diǎn)的高程即可計(jì)算出其絕對(duì)高程。建筑物高度計(jì)算同此法。

（4）一般情況下，所測(cè)得的分段邊長(zhǎng)之和與建筑物總長(zhǎng)會(huì)有差，這時(shí)可進(jìn)行簡(jiǎn)單平差處理。一般同一幢建筑門窗大小呈現(xiàn)出規(guī)律性，可在尊重實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下調(diào)整至相同門窗大小相同。

2 精度分析

無反射棱鏡全站儀測(cè)距性能可靠，通常情況下，其測(cè)值精度和穩(wěn)定性與儀器的標(biāo)稱指標(biāo)致[3]。因此，在下列精度分析中可以不考慮無棱鏡和有棱鏡測(cè)距間的誤差。

（1）全站儀測(cè)點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)位中誤差。

A，B兩點(diǎn)的相對(duì)中誤差可表示為[4]：

（1）

其中為A，B兩點(diǎn)間的距離中誤差，D為A，B兩點(diǎn)間的距離，為方位角中誤差。

以一般全站儀儀器精度為例來計(jì)算其中誤差：無棱鏡下測(cè)程一般情況下都能達(dá)到300 m，我們?cè)谧鋈照諟y(cè)量時(shí)一般也不會(huì)超過300 m，測(cè)距精度選擇徠卡TS06全站儀無棱鏡標(biāo)稱精度做參考，為±（2 mm+2 ppm），測(cè)角精度為，帶入（1）式可得約為4 mm，可以滿足日照測(cè)量所需精度。

（2）高差中誤差。

（2）

不考慮大氣折光高差計(jì)算可得（2）式，其中，與，分別為前、后視目標(biāo)與全站儀之間的垂直角和距離。根據(jù)誤差傳播理論得到（3）式：

（3）

將（其中D為水平距離）代入（3）式，D1與D2都取大值，另一般，可得（4）：

（4）

將上文全站儀各參數(shù)代入（4）式，一般接近0，也不會(huì)超過60°，計(jì)算可得為4.3 mm，滿足精度要求。

以上分析了這種方法在測(cè)量中的系統(tǒng)誤差，其實(shí)在實(shí)際測(cè)量中還會(huì)產(chǎn)生一些誤差，比如瞄準(zhǔn)位置產(chǎn)生的誤差等等?？偟膩碚f，這種方法能夠滿足日照測(cè)量精度要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院.城市規(guī)范測(cè)量CJ8-99修訂版征求意見稿[Z].

[2] 齊素霞，齊振浩.日照分析的測(cè)量方法及誤差分析[J].邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（1）：89-91.

[3] 岳建平，高永剛，謝波.無反射棱鏡測(cè)距性能測(cè)試[J].測(cè)繪工程，2005，14（2）：35-37.endprint

摘 要：本文探討了全站儀無棱鏡測(cè)量技術(shù)在日照測(cè)量中的應(yīng)用。介紹了測(cè)量的方法及其步驟，并進(jìn)行了精度分析，也驗(yàn)證了其使用性。

關(guān)鍵詞：無棱鏡 日照測(cè)量 建筑立面

中圖分類號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0025-01

1 測(cè)量方法介紹

建筑物平面位置的測(cè)量一般采用GPS-RTK技術(shù)。CORS技術(shù)的發(fā)展更是提高了平面控制測(cè)量的速度，其厘米級(jí)的精度能夠滿足日照測(cè)量的要求。由于平面位置的測(cè)量技術(shù)相對(duì)成熟[2]且完全能滿足日照測(cè)量的技術(shù)要求，故本文重點(diǎn)探討日照測(cè)量中立面圖的繪制。

1.1 立面圖各元素測(cè)量的一般方法

要繪出建筑立面圖必須測(cè)量以下數(shù)據(jù)：建筑物高度，門窗的位置、尺寸、數(shù)量，陽(yáng)臺(tái)的位置、尺寸、數(shù)量等。測(cè)量之前首先要繪制建筑物立面的草圖。

建筑物的邊長(zhǎng)、門窗寬度及其他附屬設(shè)施的尺寸可采用鋼尺直接測(cè)量，由于建筑本身的特點(diǎn)，正常建筑上每一層窗的平面位置尺寸都是相同的。建筑物高度、門窗高度的測(cè)量一般可用三角高程法或全站儀懸高測(cè)量的方法完成。通過測(cè)得以上幾個(gè)元素的數(shù)據(jù)，我們就可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出建筑立面圖。

1.2 無棱鏡全站儀條件下的日照測(cè)量

無棱鏡全站儀條件下的日照測(cè)量方法是通過測(cè)量以上各要素相對(duì)的三維坐標(biāo)來間接換算日照分析所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。下文中所提到的全站儀均為帶無棱鏡功能的全站儀。具體方法如下：

（1）高程點(diǎn)的引測(cè)：為了測(cè)量的方便，用四等水準(zhǔn)的方法將控制點(diǎn)引測(cè)至墻面，并做好標(biāo)記“▼”，倒三角上方水平線位置的高程即為已知高程。

（2）立面測(cè)量：全站儀需架設(shè)在與待測(cè)立面通視良好的位置，整平，無需定向。將全站儀設(shè)置成無棱鏡的方法直接測(cè)量“▼”上方水平線，然后選擇待測(cè)立面上門窗、陽(yáng)臺(tái)的上下左右四條邊上各選取一點(diǎn)測(cè)得其三維坐標(biāo)。由于建筑物門窗排列的規(guī)律性，一般橫向和縱向上各選取一排門窗進(jìn)行測(cè)量即可。繪制好草圖，并標(biāo)出所測(cè)位置。如果遇到難以瞄準(zhǔn)到的位置，可根據(jù)其排列規(guī)律間接測(cè)得其位置。建筑物立面的四角直接測(cè)得。建筑物的高度也可以直接瞄準(zhǔn)測(cè)得一個(gè)三維坐標(biāo)。

（3）內(nèi)業(yè)處理：將外業(yè)所測(cè)數(shù)據(jù)展點(diǎn)至AUTOCAD，結(jié)合所測(cè)得的三維坐標(biāo)，即可量出或者算出各門窗的寬度與位置。通過測(cè)得點(diǎn)高程與所測(cè)“▼”高程的比較可以得出各測(cè)量點(diǎn)與該點(diǎn)的高程即可計(jì)算出其絕對(duì)高程。建筑物高度計(jì)算同此法。

（4）一般情況下，所測(cè)得的分段邊長(zhǎng)之和與建筑物總長(zhǎng)會(huì)有差，這時(shí)可進(jìn)行簡(jiǎn)單平差處理。一般同一幢建筑門窗大小呈現(xiàn)出規(guī)律性，可在尊重實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下調(diào)整至相同門窗大小相同。

2 精度分析

無反射棱鏡全站儀測(cè)距性能可靠，通常情況下，其測(cè)值精度和穩(wěn)定性與儀器的標(biāo)稱指標(biāo)致[3]。因此，在下列精度分析中可以不考慮無棱鏡和有棱鏡測(cè)距間的誤差。

（1）全站儀測(cè)點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)位中誤差。

A，B兩點(diǎn)的相對(duì)中誤差可表示為[4]：

（1）

其中為A，B兩點(diǎn)間的距離中誤差，D為A，B兩點(diǎn)間的距離，為方位角中誤差。

以一般全站儀儀器精度為例來計(jì)算其中誤差：無棱鏡下測(cè)程一般情況下都能達(dá)到300 m，我們?cè)谧鋈照諟y(cè)量時(shí)一般也不會(huì)超過300 m，測(cè)距精度選擇徠卡TS06全站儀無棱鏡標(biāo)稱精度做參考，為±（2 mm+2 ppm），測(cè)角精度為，帶入（1）式可得約為4 mm，可以滿足日照測(cè)量所需精度。

（2）高差中誤差。

（2）

不考慮大氣折光高差計(jì)算可得（2）式，其中，與，分別為前、后視目標(biāo)與全站儀之間的垂直角和距離。根據(jù)誤差傳播理論得到（3）式：

（3）

將（其中D為水平距離）代入（3）式，D1與D2都取大值，另一般，可得（4）：

（4）

將上文全站儀各參數(shù)代入（4）式，一般接近0，也不會(huì)超過60°，計(jì)算可得為4.3 mm，滿足精度要求。

以上分析了這種方法在測(cè)量中的系統(tǒng)誤差，其實(shí)在實(shí)際測(cè)量中還會(huì)產(chǎn)生一些誤差，比如瞄準(zhǔn)位置產(chǎn)生的誤差等等?？偟膩碚f，這種方法能夠滿足日照測(cè)量精度要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院.城市規(guī)范測(cè)量CJ8-99修訂版征求意見稿[Z].

[2] 齊素霞，齊振浩.日照分析的測(cè)量方法及誤差分析[J].邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（1）：89-91.

[3] 岳建平，高永剛，謝波.無反射棱鏡測(cè)距性能測(cè)試[J].測(cè)繪工程，2005，14（2）：35-37.endprint

摘 要：本文探討了全站儀無棱鏡測(cè)量技術(shù)在日照測(cè)量中的應(yīng)用。介紹了測(cè)量的方法及其步驟，并進(jìn)行了精度分析，也驗(yàn)證了其使用性。

關(guān)鍵詞：無棱鏡 日照測(cè)量 建筑立面

中圖分類號(hào)：TB22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）01（a）-0025-01

1 測(cè)量方法介紹

建筑物平面位置的測(cè)量一般采用GPS-RTK技術(shù)。CORS技術(shù)的發(fā)展更是提高了平面控制測(cè)量的速度，其厘米級(jí)的精度能夠滿足日照測(cè)量的要求。由于平面位置的測(cè)量技術(shù)相對(duì)成熟[2]且完全能滿足日照測(cè)量的技術(shù)要求，故本文重點(diǎn)探討日照測(cè)量中立面圖的繪制。

1.1 立面圖各元素測(cè)量的一般方法

要繪出建筑立面圖必須測(cè)量以下數(shù)據(jù)：建筑物高度，門窗的位置、尺寸、數(shù)量，陽(yáng)臺(tái)的位置、尺寸、數(shù)量等。測(cè)量之前首先要繪制建筑物立面的草圖。

建筑物的邊長(zhǎng)、門窗寬度及其他附屬設(shè)施的尺寸可采用鋼尺直接測(cè)量，由于建筑本身的特點(diǎn)，正常建筑上每一層窗的平面位置尺寸都是相同的。建筑物高度、門窗高度的測(cè)量一般可用三角高程法或全站儀懸高測(cè)量的方法完成。通過測(cè)得以上幾個(gè)元素的數(shù)據(jù)，我們就可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)繪制出建筑立面圖。

1.2 無棱鏡全站儀條件下的日照測(cè)量

無棱鏡全站儀條件下的日照測(cè)量方法是通過測(cè)量以上各要素相對(duì)的三維坐標(biāo)來間接換算日照分析所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。下文中所提到的全站儀均為帶無棱鏡功能的全站儀。具體方法如下：

（1）高程點(diǎn)的引測(cè)：為了測(cè)量的方便，用四等水準(zhǔn)的方法將控制點(diǎn)引測(cè)至墻面，并做好標(biāo)記“▼”，倒三角上方水平線位置的高程即為已知高程。

（2）立面測(cè)量：全站儀需架設(shè)在與待測(cè)立面通視良好的位置，整平，無需定向。將全站儀設(shè)置成無棱鏡的方法直接測(cè)量“▼”上方水平線，然后選擇待測(cè)立面上門窗、陽(yáng)臺(tái)的上下左右四條邊上各選取一點(diǎn)測(cè)得其三維坐標(biāo)。由于建筑物門窗排列的規(guī)律性，一般橫向和縱向上各選取一排門窗進(jìn)行測(cè)量即可。繪制好草圖，并標(biāo)出所測(cè)位置。如果遇到難以瞄準(zhǔn)到的位置，可根據(jù)其排列規(guī)律間接測(cè)得其位置。建筑物立面的四角直接測(cè)得。建筑物的高度也可以直接瞄準(zhǔn)測(cè)得一個(gè)三維坐標(biāo)。

（3）內(nèi)業(yè)處理：將外業(yè)所測(cè)數(shù)據(jù)展點(diǎn)至AUTOCAD，結(jié)合所測(cè)得的三維坐標(biāo)，即可量出或者算出各門窗的寬度與位置。通過測(cè)得點(diǎn)高程與所測(cè)“▼”高程的比較可以得出各測(cè)量點(diǎn)與該點(diǎn)的高程即可計(jì)算出其絕對(duì)高程。建筑物高度計(jì)算同此法。

（4）一般情況下，所測(cè)得的分段邊長(zhǎng)之和與建筑物總長(zhǎng)會(huì)有差，這時(shí)可進(jìn)行簡(jiǎn)單平差處理。一般同一幢建筑門窗大小呈現(xiàn)出規(guī)律性，可在尊重實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的情況下調(diào)整至相同門窗大小相同。

2 精度分析

無反射棱鏡全站儀測(cè)距性能可靠，通常情況下，其測(cè)值精度和穩(wěn)定性與儀器的標(biāo)稱指標(biāo)致[3]。因此，在下列精度分析中可以不考慮無棱鏡和有棱鏡測(cè)距間的誤差。

（1）全站儀測(cè)點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)位中誤差。

A，B兩點(diǎn)的相對(duì)中誤差可表示為[4]：

（1）

其中為A，B兩點(diǎn)間的距離中誤差，D為A，B兩點(diǎn)間的距離，為方位角中誤差。

以一般全站儀儀器精度為例來計(jì)算其中誤差：無棱鏡下測(cè)程一般情況下都能達(dá)到300 m，我們?cè)谧鋈照諟y(cè)量時(shí)一般也不會(huì)超過300 m，測(cè)距精度選擇徠卡TS06全站儀無棱鏡標(biāo)稱精度做參考，為±（2 mm+2 ppm），測(cè)角精度為，帶入（1）式可得約為4 mm，可以滿足日照測(cè)量所需精度。

（2）高差中誤差。

（2）

不考慮大氣折光高差計(jì)算可得（2）式，其中，與，分別為前、后視目標(biāo)與全站儀之間的垂直角和距離。根據(jù)誤差傳播理論得到（3）式：

（3）

將（其中D為水平距離）代入（3）式，D1與D2都取大值，另一般，可得（4）：

（4）

將上文全站儀各參數(shù)代入（4）式，一般接近0，也不會(huì)超過60°，計(jì)算可得為4.3 mm，滿足精度要求。

以上分析了這種方法在測(cè)量中的系統(tǒng)誤差，其實(shí)在實(shí)際測(cè)量中還會(huì)產(chǎn)生一些誤差，比如瞄準(zhǔn)位置產(chǎn)生的誤差等等?？偟膩碚f，這種方法能夠滿足日照測(cè)量精度要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院.城市規(guī)范測(cè)量CJ8-99修訂版征求意見稿[Z].

[2] 齊素霞，齊振浩.日照分析的測(cè)量方法及誤差分析[J].邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010（1）：89-91.

[3] 岳建平，高永剛，謝波.無反射棱鏡測(cè)距性能測(cè)試[J].測(cè)繪工程，2005，14（2）：35-37.endprint