廣州新白云國際機場航站樓規劃驗收測量

馬力，盧榮

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州　510060)

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廣州新白云國際機場航站樓規劃驗收測量

馬力*，盧榮

(廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州510060)

摘要：基于E級GPS控制網布設圖根導線進行細部觀測，結合三維激光掃描技術完成廣州新白云國際機場航站樓規劃驗收測量，并將成果進行數據整理，實現地形圖動態更新。通過全站儀觀測數據與三維掃描結果的對比分析，表明三維激光掃描技術在結構復雜、超大規模建筑物測量中具有較好的應用前景。

關鍵詞：控制測量；地形測繪；三維激光掃描；動態更新

1引言

廣州新白云國際機場占地面積為15 km2，其中一期建筑面積為40萬m2(包括航站樓主樓部分、東一、東二指廊、西一、西二指廊及連接樓部分、航管樓及指揮塔)，二期建筑面積為28萬m2(包括航站樓附屬建筑物、東三、西三指廊及連接樓等)，規劃驗收測量涉及大量的地形測繪和建筑物面積測量。

航站樓的外觀設計呈現自然流動的緩弧形整體造型，整體采用了鋼結構屋架和點式玻璃幕墻圍護結構，部分垂直立面最高處達到近 60 m，且層層弧形屋頂相交錯。建筑結構復雜加大了測量工作量和施測難度，立面高程測量變得十分困難，用全站儀設站觀測的方式較難采集到建筑物最高點處的高程，需要綜合應用激光測距儀、全站儀、三維激光掃描儀等多種儀器設備來進行立面測量。

2控制測量

為滿足機場航站樓及飛機指廊測量精度要求，在測區內布設與機場控制網系統相一致的E級GPS控制網點10點。以機場首級C級控制點作為起算，其中C1～C4為C級GPS控制網點，W1～W5和E1～E5為E級GPS控制網點。E級控制網基線數據處理軟件采用JAVAD隨機軟件Pinnacle軟件進行解算，將解算出來的基線用同濟大學GPS后處理軟件TGPPS for Windows進行平差計算。

在WGS-84坐標系下進行三維無約束平差，坐標轉換后在廣州坐標系下進行約束平差。保證和機場布設的E級施工控制網起算一致，E級控制網以機場周邊的基巖水準點為起算，聯測二等水準高程，如圖1所示。E級GPS控制網精度統計如表1所示，滿足《全球定位系統(GPS)測量規范》要求。

為了確保水準觀測精度，二等水準觀測使用天寶DiNi12電子數字水準儀及與之相配套的銦鋼條碼水準尺，天寶DiNi12數字水準儀標稱精度為往返水準測量每千米標準差 0.3 mm，測前進行i角檢驗，限差均小于15″。二等水準平差計算使用南方平差易2005版軟件。二等水準觀測及平差計算精度等指標均符合《城市測量規范》要求[1]，精度統計如表2所示：

3細部點采集與地形圖測繪

在控制網的基礎上，布設圖根附合導線25條，圖根導線采用三角高程測量的方法測量圖根控制點高程，平差軟件采用測區成果處理系統軟件進行計算，精度符合規范要求，滿足廣州市規劃驗收測量及 1∶500地形圖測繪。

根據《廣州市數字地圖測量技術規程》[2]的要求，在圖根導線施測同時，對驗收建筑物房角點、房頂點、內外地臺點及周邊地形地物點進行觀測，每個測站先完成圖根導線觀測后，再進行細部點采集[3]。細部點采集應該注意如下幾點：

(1)所有建筑物外角均應進行數據采集，室內功能區分線應盡可能進行數據采集。

(2)道路、水系、獨立地物、構筑物、各類檢修井、電桿均應進行數據采集，進行竣工測量的建筑物的內外地臺、樓頂高程、綠化地散點高程應實測。

(3)野外數據采集時視距長度應控制在 80 m以內，測距的最大長度不得超過 150 m。

4三維激光掃描測量技術應用

三維激光掃描測量技術與傳統測量技術相比具有明顯的優越性，如不受天氣限制、高效率、數據采樣率高、非接觸主動測量、直接獲取高精度三維數據等[4]。因此，該技術在人員無法到達的地點及測量區域結構復雜等情況下發揮了重要作用。

由于機場區域受控，很多地方禁止進入，而建筑物的規劃驗收要求精度較高，傳統的測量模式無法采集該區域的建筑物等外業數據點，因此引進高精度的三維激光掃描測量技術。通過三維激光掃描儀對建筑場景進行數據獲取，得到了反映建筑物表面幾何結構的三維信息，通過這些三維掃描數據即可進行快速的三維模型建立，如圖2所示。本次數據采集采用Rigel-VZ400型三維激光掃描儀，其反射距離為 500 m(對反射率為90%的物體)。

采用三維激光掃描儀對建筑物掃描后，進行點云數據預處理，包括點云去噪、點云修補和點云配準等，預處理環節主要工作在掃描儀配套軟件中完成。首先在地面三維激光掃描儀的配套軟件RiscanPro中去除偏差較大的噪音，再在Geomagic Studio中去噪與交互式操作補洞[5]。

圖2利用三維激光掃描測量數據繪制航站樓竣工立面圖

本項目點云配準采用站站間配準模式：根據人工交互式移動測站，使未配準站移動到已配準站的對應位置，匹配精度以能夠執行自動精確匹配為準。粗配結束，采用軟件自動精確精配，提高配準精度，配準誤差在 0.01 m以內，方可進行下一站配準。

由于玻璃幕墻的通透性，采集航站樓細部點時免棱鏡全站儀和三維激光掃描儀不能直接通過反射獲取數據，全站儀必須通過使用小棱鏡來獲取，增加了細部點采集的難度和工作量。雖然三維激光掃描測量技術在通透材質的建筑物數據采集中有一定的局限性，但在結構復雜、超大規模建筑物測量中的應用有明顯優勢。表5給出了全站儀與三維激光掃描測量點位坐標對比情況，可見掃描測量坐標精度中誤差為 3.0 cm，滿足了測量規范中對竣工測量主要地物點點位中誤差不應大于 5.0 cm的精度要求。

5地形圖數據動態更新

按照《廣州市城市規劃基礎地理信息系統數據整理工作手冊(1∶500、1∶1000、1∶2000)》[6]，采用廣州市規劃基礎信息化測繪平臺進行數據檢查整理。數據整理的基本原則是：信息化原則，即整理、存儲點、線、面空間要素的定位點、定位線、骨架線、輪廓線，舍棄用于圖式符號表示的輔助線劃；圖屬一體化原則，即空間要素及其屬性一體化采集、一體化存儲；對象完整性原則，即保持地物等空間對象的整體性、完整性；標準化原則，按照《廣州市城市規劃基礎地理信息系統數據標準(500和2000)》及其補充規定嚴格執行[7]，如圖3所示。

圖3廣州新白云國際機場航站樓地形圖動態更新

系統在入庫時，自動將清華山維數據庫中的數據與后臺空間數據庫中該范圍內的數據進行比較，并自動計算出新增的、修改的、刪除的地物要素數量。將后臺空間數據庫中入庫(更新)區域內的原始數據寫入歷史庫中，同時將入庫(更新)區域內的新數據寫入到現勢庫中，生成數據入庫日志[8]，完成對廣州新白云國際機場航站樓的基礎地理信息數據整理及動態更新入庫。

6結論

本項目綜合應用激光測距儀、全站儀、三維激光掃描儀等多種儀器設備對廣州新白云國際機場航站樓進行竣工驗收測量，并基于廣州市規劃基礎信息化測繪平臺完成地形圖數據整理及更新入庫，實現內外一體化。通過與全站儀數據的對比分析，發現三維激光掃描測量的點位精度能夠滿足城市規劃驗收的要求。

參考文獻

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[2]廣州市城市規劃局. 廣州市數字地圖測量技術規程[R].

[3]蔣偉雄，宋奇鴻. 廣州保利高爾夫郡竣工驗收測量與成果數據信息化[J]. 城市勘測，2015(3)：139～141.

[4]史秀保，汪帆，葛紀坤. 三維激光掃描在建筑規劃竣工測繪中的應用研究[J]. 城市勘測，2014(2)：83～86.

[5]品磊，刑漢發，王敘泉. 三維激光掃描技術在城市建筑竣工測量中的應用研究[J]. 城市勘測，2014(1)：52～57.

[6]廣州市城市規劃局. 廣州市城市規劃基礎地理信息系統數據整理工作手冊(1∶500、1∶1000、1∶2000)[R].

[7]秦亮軍，劉洋，歐海平等. 廣州市基礎地理空間數據建庫及動態更新[J]. 測繪工程，2010，19(5)：44～48.

[8]吳素芝，張鵬程，吳健華等. 工程測量數據動態更新基礎地形圖的實施[J]. 地理空間信息，2012，10(5)：126～128.

Final Planning Surveying of Guangzhou New Baiyun International Airport Terminal

Ma Li，Lu Rong

(Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

Key words：control survey；profile survey；3d laser scanning；dynamic update

Abstract：Planning topographic control traverses on base of the E-class GPS control network，the final planning surveying of Guangzhou new Baiyun international airport terminal with 3D laser scanning technology is completed. Analyzing result of the total station and 3D laser scanner，it shows that the 3D laser scanning technology has a good application prospect in completion surveying of building with complex structures or large scales. In addition，this paper achieves dynamic update data through the transformation between vector data and GIS data.

文章編號：1672-8262(2016)03-140-04

中圖分類號：P258

文獻標識碼：B

*收稿日期：2016—02—25

作者簡介：馬力(1985—)，男，工程師，主要從事城市工程測量方面工作。

基金項目：廣州市科技計劃項目(2012Y2-00035；2013Y2-00031)資助。