【摘要】近年來,我國測量技術(shù)飛速發(fā)展,全站儀技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于地籍測量,且取得了不斐的成績,這為城市地下空間的地籍測量提供了一種可能。本文選取張掖市甘州區(qū)某地下建筑,利用全站儀采集地下空間建筑物的三維數(shù)據(jù),通過后期的數(shù)據(jù)處理構(gòu)建地下空間的三維實體模型,結(jié)合數(shù)字化成圖軟件繪制地下空間地籍圖,進(jìn)行誤差分析并評定其精度。
【關(guān)鍵詞】城市地下空間;地籍測量;地籍表達(dá);誤差分析
1、引言
近些年,隨著我國測量技術(shù)的不斷發(fā)展,全站儀測量精度日益提高,已被廣泛應(yīng)用于地籍測量,且取得了相當(dāng)不錯的成績。但是這些研究大都傾向于地面上層空間,地下空間由于其結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性,建筑物三維輪廓坐標(biāo)很難準(zhǔn)確獲取,再加上法律、法規(guī)方面對于地下空間的開發(fā)利用還沒有系統(tǒng)、成文的規(guī)定,我們采集地下空間建筑物的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)就遇到了難題,應(yīng)該采用哪種技術(shù)、如何去做,以及該如何對地下空間地籍進(jìn)行正確的表達(dá)都無從而知?;诖吮尘?,本項目以張掖市區(qū)的地下空間為例,將全站儀技術(shù)應(yīng)用于城市地下空間的地籍表達(dá)研究。
2、地下空間地籍測量
地下空間的權(quán)屬界線可謂“上至天、下至地”,所以其地籍測量不同于二維平面地籍測量,它所獲取的應(yīng)該是界址點的三維坐標(biāo)(x,y,H)。按照施測步驟,可分為地面及上層空間控制測量、地上地下聯(lián)系測量、地下空間控制測量、地下空間碎部測量等,地下碎部測量又可分為地下空間內(nèi)部結(jié)構(gòu)測量及地下建筑物外部輪廓測量。
2.1控制測量
對于地面地籍測量,我們常用的方法有傳統(tǒng)的常規(guī)測量法、近景攝影測量法、遙感、GPS、三維激光掃描技術(shù)等,而城市地下空間由于其環(huán)境本身的復(fù)雜性和立體性,采用這些技術(shù)往往無法獲取精確的坐標(biāo)數(shù)據(jù),或者所獲取的坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度不高。因此,我們采用傳統(tǒng)的全站儀導(dǎo)線法進(jìn)行控制測量。
2.2碎部測量
地下空間內(nèi)部結(jié)構(gòu)界址點三維坐標(biāo)的獲取,我們可用免棱鏡功能的全站儀利用三維空間極坐標(biāo)法獲取,而對于地下建筑物外部輪廓的三維坐標(biāo),由于其看不見、摸不著,我們可根據(jù)設(shè)計、施工資料來確定圍護(hù)墻體厚度、地下建筑物墻體厚度等,或者采用物探技術(shù)來獲取。
3、地籍表達(dá)
二維平面地籍表達(dá)的內(nèi)容主要有界址點、界址線的平面位置及其屬性信息,而對于地下空間,由于其垂直方向上的三維立體特性,其地籍表達(dá)的內(nèi)容還應(yīng)該包括界址面。將我們所獲取的地下停車場三維地理坐標(biāo)導(dǎo)入到Auto-CAD軟件中,即可繪制其三維實體模型,進(jìn)行“宗地”面積及體積量算。
4、誤差分析
全站儀極坐標(biāo)法是以測站為中心,以測站上的已知方位角為起算數(shù)據(jù),通過測量待定點與測站點之間的角度和水平距離,從而來間接地計算待求點三維坐標(biāo)的。所以,本次數(shù)據(jù)采集過程中產(chǎn)生的點位中誤差主要為測量角度引起的測角誤差mα以及測量水平距離引起的測距誤差md。這兩項誤差對建筑物真實空間位置的影響可用公式1-1來進(jìn)行計算:
公式1-1中,S為儀器架設(shè)點與被觀測對象之間的水平距離,md為全站儀的標(biāo)稱距離中誤差, ma為測角中誤差。南方NTS-362R全站儀的儀器標(biāo)稱測距精度有棱鏡模式下為2+2ppm,免棱鏡模式下為5+3ppm,測角精度為2\"。
從公式1-1可知,隨著待求點距離測站點的距離不同,會產(chǎn)生不同的全站儀數(shù)據(jù)采集誤差,我們可提取個別點進(jìn)行誤差計算,具體的誤差值見下面表格1-1及1-2:
不考慮起始邊的方位角中誤差,并忽略系統(tǒng)誤差對距離測量的影響,我們不難從表中得出,不管是有棱鏡模式還是免棱鏡模式下,隨著目標(biāo)點到測站點距離的增加,待求點的點位中誤差也相應(yīng)的會增大(但都處于mm級),說明待求點的三維坐標(biāo)測量精度與待測距離成正比例。
由表1-3可知,地籍測量中界址點的精度要求,其允許誤差都在cm級,而由免棱鏡功能的全站儀獲取的界址點,其點位誤差由表1-1及表1-2知最大為3mm,說明全站儀技術(shù)用于城市地下空間地籍測量滿足地籍測量的一般精度要求,具有可行性。
結(jié)語:
三維地籍是未來地籍發(fā)展的主要趨勢,為了更好的對城市地下空間進(jìn)行充分開發(fā)利用,運用測繪高新技術(shù),對地下空間權(quán)屬的法律研究是急需解決的一大難題。
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河西學(xué)院第七批大學(xué)生科技創(chuàng)新項目
項目編號:自然科學(xué)類104