【《网络RTK技术联合全站仪在建筑工程规划中的应用研究》9200字】

网络RTK技术联合全站仪在南宁市建筑工程规划核实中的应用网络RTK技术联合全站仪在建筑工程规划中的应用研究[摘要] [摘要]随着我国房地产开发的飞跃性发展，越来越多的高层楼盘以及大厦屹立于城市的各个角落。然而在建筑物施工之后，目标地物与规划设计时存在着坐标、边长、面积等方面的差异。故需要对其进行规划和条件核实，以规划行政主管部门审批的建设工程项目规划许可证以及附图、相关的政策、规范为依据，通过实地测量和调查，获取竣工后建筑工程完成后的各项规划条件指标，编制规划条件核实成果报告书，为规划行政主管部门对建筑工程的批后管理提供技术支持。本文以南宁市某生产基地为例，利用网络RTK技术联合全站仪技术对实地的建（构）筑物进行测量，依据建筑工程竣工规划条件核实技术相关规定，判断其是否符合建设要求，为相关部门提供可靠的数据来源。[关键词]：规划核实；网络RTK；全站仪1绪论1.1研究的背景随着我国现代化建设速度的不断加快，房地产市场不断扩大，城市建设工程审批后的规划核实测量项目量也不断增多，这给城市发展带来了一片勃勃生机。然而在建筑物施工后,目标地物与审批规划往往存在着坐标、边长和面积等方面的差异，这就需要对竣工后的地物进行规划核实测量，以便检查目标地物建设的合规性、合法性。1.2研究现状由于测绘新技术的迅速发展,传统采用单一仪器进行规划核实测量的技术方法需投入大量的时间、人力和财力,已经不能满足于当下生产单位的生产需求,取而代之的则是测绘新技术：如网络RTK联合全站仪技术。采用网络RTK联合结合全站仪进行规划核实中的外业测绘工作,可以优劣互补，提高作业效率。如果仅用全站仪进行测绘,首先需要根据高等级的控制点加密图根控制点,然后在图根控制点上架设全站仪采用极坐标法进行作业,这样就需要投入大量的时间、精力和资源;如仅用网络RTK进行作业,虽然可以节省大量的时间、精力和资源,同时还可以进行全天作业。但由于卫星的截止高度角大于15°时,它在遇到高耸建筑物或者是在大树底下时,就很难直接地接收到卫星和无线电的信号,也就不能对其进行精确的测量。若用网络RTK联合结合全站仪来测绘,上述弊端和缺陷就可以加以克服。即在进行地形测量时,空旷地域的地形、地物就可以直接使用RTK进行测量。而在现代城市内的各个主要建筑物、构筑物则是使用RTK实时给出图根点的三维坐标作为控制点,然后再通过使用全站仪对竣工地物进行测量。这样就可以大大加快测量的速度,以提高工作效率[1]。网络RTK技术联合全站仪以其数据可靠、安全、稳定,作业区域广,工作效率高,测量精度高的特点在规划核实应用中始终占主导地位。1.3研究的内容通过网络RTK进行平面控制,高程控制采用GNSS高程测量或水准测量的方式,最后使用全站仪对验收地物进行采点测量。简要描述竣工验收核实测量的主要内容、规范以及精度要求。本文以南宁市某生产基地为例,通过竣工地物与规划审批的数据对比,得出条件核实成果。通过对比分析不同测绘新技术在城市竣工建筑规划核实测量中的优劣,得出网络RTK联合全站仪在建筑规划核实测量中实用性较好的结论。2规划核实规划核实,是指政府或者城乡规划行政主管部门为了保证其所在地的建设项目能够符合国家相关的规范、标准并能够满足其质量和使用要求,对建筑工程的建设情况和放线情况是否满足《建设工程规划许可证》及其附件、附图所确定的内容而进行验收核核实以及确认的行政行为[2]。2.1规划核实的内容规划核实的主要内容有：建筑平面位置、边长、建筑正负零、楼高、层高、建筑间距、退距等的数据采集、建筑面积及技术经济指标的测算，建筑功能、配套设施及外立面核实，编制规划条件核实成果报告等内容。建筑间距是指两幢不同建筑物外墙间距之差，即两栋建筑物外墙之间的水平距离。建筑退距是指建筑的最外边界距离规划道路的距离。为了能够进行规划核实，需要进行准备工作，包括：平面与高程控制测量，全景影像数据的获取和制作，原有规划图纸的收集等。2.2规划核实的要求2.2.1控制测量平面控制测量可采用导线测量或卫星定位测量方法，高程控制测量可以采用水准测量测量或卫星定位方法，但必须严格规范地按照《城市测量规范》CJJ8-2011标准有关章节城市测量相关技术指标等的要求并以来执行。规范规定，平面控制点精度要达到三级或以上。南宁市已建立CORS站C级网，控制测量可采用网络RTK测量或静态测量的方法对其进行操作，但必须联测到附近的高等级的控制点。平面控制网的技术要求的主要技术标准如下表1。表1GNSSRTK平面测量技术等级相邻点间距离（m）点位中误差（cm）相对中误差方法测回数三级≥20051/6000网络RTK3高程精度要求为：一般项目要求达到五等水准精度，重要项目要求达到四等水准精度，其主要技术标准如下表2。表2水准测量的主要技术标准等级每千米高差全中误差（mm）路线长度（km）水准仪型号往返较差、附合或环线闭合差平地（mm）山地（mm）四等10≤16DS320L6n五等15-DS330L-2.2.2平面位置测量在建筑物平面上的位置应测量其外轮廓中的主要特征点坐标。特征点的确定和选择应该是与在建设项目规划允许执行的施工设计许可证上附图中所标注的点相符。特征点测量方法应采用全站仪双测站极坐标法进行施测。双测站极坐标法就是在一个已知点上架设仪器，分别用两个已知点或已知方向进行定向，两个方向起到检查校核作用。特征点测量精度应满足下表要求：表3建筑特征点和间距测量技术指标地物类别点位中误差(cm)高程中误差(cm)间距中误差(cm)建筑高度中误差(cm)主要建（构）筑物5477一般建（构）筑物74105我国《城市测量规范》中对点位中误差做出了规定，其中地形图中的地物点相对于邻近图根点的点位中误差为±O.5mm，这个限差是由我国部分城市的测绘相关部门提供的不同比例的地形图检测得到的结果[3]。间距中误差是指两个建筑特征点之间的距离中误差。2.2.3边长、间距、退距测量对于建筑物的边长进行测量宜选择采用手持测距仪或者钢尺的方式进行独立测量两次，当两次的读数相比差不大于5mm时，取两次读数的平均值作为计算结果，分段测出的边之和宜应与总边长相同，应同时记录建筑抹灰、面砖、装饰厚度。依据对建筑物与周边地形的测量结果与蓝线坐标、用地红线，根据坐标解析法算出建筑主体和周边建筑的间距、与用地红线、蓝线的退距，宜采用直接量距的方式进行检核。建筑间距、退距测量中误差应参照表3。坐标解析法是一种数学上计算面积的方法。A=12i=1其中；A为宗地的面积，xi,yi为界址点的纵横坐标，i为界址点的序号,按顺时针方向来顺编,从1到n,n为界址点的个数。2.2.4建筑层数、±0标高、楼高、层高核实（1）建筑的自然层数，是指根据建筑物的楼板、地面等结构分层的楼层数。层高低于2.20米的架空层和设备层不应计入自然层数；高出室外设计地面低于2.2米的半地下室不应计入地上自然层数。（2）建筑±0标高一般是指建筑主要出入口的室内的地坪标高，可以考虑采用水准测量或三角高程测量方法进行施测，但应从不同的起算点分别测量两次，高程较差值一般应在±30mm以内，结果取平均中数。（3）依据建筑不同的屋顶类型，楼高量取的部位有所不同，一般分为坡屋顶、平屋顶、带女儿墙的屋顶几种类型，具体参照图1。建筑物高度可采用RTK方法或全站仪三角高程法进行观测，针对不同的建筑选择合适的测量方式。如果测量对象为较低的楼高建筑，宜采用手持测距仪或者全站仪三角高程法测量；如果遇楼高较高或超高的建筑，应采用GNSS测量建筑物顶部标高结合测距仪量距的方法。使用RTK测量时需独立观测两次，两次观测值较差不得超过10cm，结果取平均数。图1建筑高度计算图例（4）建筑层高是指一个建筑物上下相邻的两层楼面或者楼面与地面之间的垂直距离。层高核实可通过拉钢尺丈量、手持测距仪测量、三角高程测量等方法实施。通过量测地板到天花板净高再加上楼板厚度计算得出（楼板一般采用设计厚度），也可在建筑物外通过全站仪三角高程测量上下楼层的相应标高（一般以楼面高度间的差值或上下横梁间的差值）算得。建筑层高两次观测的较差须小于5mm，结果取平均数。3案例3.1测区概况该测区位于南宁市经开区防城港路西面，铁山港路北侧，东临友谊路，南临南宁绕城高速，交通便利。测区平均海拔在97.5-98.5之间，地势较为平坦，作业环境良好。测区地理位置图见图2。图2测区地理位置图3.2作业技术标准（1）《南宁市城市规划管理技术规定》(2011年)（2）《南宁市建筑工程规划指引》(2014年)（3）《建筑工程建筑面积计算规范中华人民共和国国家标准》GBT50353-2013（4）《南宁市城市绿化工程绿地面积计算若干规定》(2012)（5）《南宁市地形图测量技术要求》2004年3.3系统基准（1）测量平面坐标基准：1954年北京坐标系；（2）高程基准：1956年黄海高程基准。3.4仪器准备所用主要仪器设备见表4及图3-图6。表4仪器名称及精度仪器名称精度中海达GPSRTK平面10mm+1ppm高程20mm+1ppm尼康(Nivo.2C)全站仪测角2″免棱镜测距3mm+2ppm单棱镜2mm+2ppm徕卡(DISTOD3A)手持测距仪测量范围0.05-100m精度±1.0mm索佳(B30-C1)水准仪每千米高差偶然中误差为±3mm图3中海达GPSRTK图4尼康(Nivo.2C)全站仪图5徕卡(DISTOD3A)手持测距仪图6索佳(B30-C1)水准仪3.5作业方法及过程平面控制采用南宁市全球导航卫星连续运行参考站网络系统（NNCORS）施测，精度满足GNSSRTK二级要求。高程控制采用GNSS高程测量联合水准测量方式施测，满足四等GNSS高程测量精度要求。其主要技术指标见表5。表5GNSSRTK平面测量技术要求等级相邻点间距离（m）点位中误差（cm）边长相对中误差起算点等级流动站到单基准站间距离（km）测回数二级≥3005≤1/10000四等≤6≥3建筑层高、高度采用手持测距仪或三角高程法施测，均独立观测两次，取两次读数平均值作为结果。建筑面积计算中，当实测建筑边长扣除抹灰和装饰后与设计边长较差的绝对值在（0.028m+0.0014×D）之内（D为设计边长，单位为“米”），采用设计边长计算建筑面积，超过则采用实测边长计算建筑面积。 地下空间的边长，无法测至外墙面的，只实测室内边长，外墙厚度取建筑施工图的设计值，据此推算地下空间边长值[4]。4核实成果4.1建筑单体核实建筑单体核实以国家建设工程项目规划许可证审批的范围、内容为准，一般包括平面位置、边长、间距、退距、正负零标高、层高、楼高、建筑面积、建筑基底面积、使用功能、车位、人防设施、公建配套、出入口位置、宽度、外立面造型、材质、颜色等是否按规划审批图纸施工情况。统计各项技术经济指标，并与规划审批进行比对。本项目竣工规划条件核实内容包括：建筑的建筑面积、使用功能、室内外配套设施、平面位置、正负零标高、层高、楼高、间距、退距、边长、外立面颜色、材质等。4.1.1厂房1主要技术经济指标表6厂房1主要技术经济指标对比成果表指标名称审批核实核实-审批差值比率(%)总建筑面积(m2)60.8568.257.4012.16地上建筑面积(m2)60.8568.257.4012.16地下建筑面积(m2)0000计算容积率面积(m2)60.8568.257.4012.16不计算容积率面积(m2)0000分类建筑面积(m2)60.8568.257.4012.16建筑基底面积(m2)60.8568.257.4012.16正负零标高(m)103.20102.94-0.26-0.25建筑高度5.105.01-0.09-1.76差值比率(%)=（核实-审批）/审批×100%各类技术经济指标计算方式如下：计容建筑面积＝地上建筑面积＋特殊多倍计容的建筑面积－地上不计容建筑面积4.1.2厂房1分层面积表7厂房1分层面积计算成果表层名建筑面积(㎡)各层分项面积(㎡)主要功能功能用房及其它阳台一层68.25试剂库68.25000总面积(㎡)68.25地上(㎡)68.25000地下(㎡)00004.1.3厂房1建筑空间位置表8厂房1建筑空间位置核实成果表房屋特征点审批(m)核实(m)差值(m)X坐标Y坐标X坐标Y坐标12516605.232529247.4962516605.231529247.4970.00122516598.736529236.9962516598.731529236.9970.005注：特征点测量位置为房屋勒脚以上外墙(柱)角点，最大偏移值为0.005m。表9厂房1建筑边长、间距、退距核实成果表序号审批(m)核实(m)核实-审批(m)备注16.506.500边长210.5010.510.01边长318.7818.790.01间距422.7722.780.01间距注：边长最大差值为0.01米，间距最大差值为0.01米。面积计算以建筑物各层外轮廓测量为依据，逐层分类计算。在实测建筑边长（扣除抹灰和装饰厚度后）与设计边长较差不超限的（较差<0.028+0.0014×建筑实测边长），可采用设计边长计算建筑面积，计算的方法宜采用坐标解析法，取值到0.01㎡。4.1.4单体核实结果（1）建筑的总建筑面积为68.25平方米，比审批大7.40平方米。其中试剂库建筑面积为68.25平方米，比审批大7.40平方米。（2）建筑的地上建筑面积为68.25平方米，比审批大7.40平方米。计容建筑面积为68.25平方米。（3）建筑正负零标高为102.94米，比审批低0.26米；楼高为5.01米，比审批低0.09米。（4）边长较差最大为0.01米，间距较差最大为0.01米，平面位置角点最大差值为0.005米。（5）外立面造型、材质、外立面与审批相比一致。4.2小区全面核实当一个小区(或某期、组团)建设完成后，应对小区(或某期、组团)进行全面核实。全面核实内容包括各类建筑物面积计算汇总、容积率、小区出入口、地下室出入口，绿地面积、绿地占用率、总停车位数量、总建筑基底面积、建筑密度等。全面核实时，须对已进行过单体核实的部分进行复核，确认本核实项目没有进行影响小区技术经济指标的改建，如加建、用途更改等。如发现，应在报告中说明。本项目竣工规划核实内容包括：厂区各类面积汇总、容积率、厂区出入口、地下室出入口，绿地面积、绿地率、总停车位、总建筑基底面积、建筑密度等。4.2.1厂区主要技术经济指标对比表10厂区主要技术经济指标对比成果表指标名称审批核实核实-审批差值比率净用地面积32183.0032183.110.110.00总建筑面积(m2)40471.5741043.14571.571.41道路、停车场、硬化地面及景观广场面积(m2)13234.8812560.71-674.17-5.09建筑占地面积(m2)12833.3512179.32-654.03-5.10容积率（%）1.261.280.021.21建筑密度（%)39.9037.84-2.06-5.15绿地面积(m2)6114.777443.081328.3121.72绿地率（%）19.0023.134.1321.72机动车停车位（个）202201-1-0.50地下车库停车位（个）0000地上普通停车位（个）202201-1-0.50非机动车停车位（个）200000容积率＝计容建筑面积÷净用地面积；绿地率＝规划建设用地范围内的绿地面积÷净用地面积；建筑密度＝建筑物基底面积总和÷净用地面积。4.2.2厂区面积汇总表11小区面积汇总明细表单位：（㎡）楼号基地面积地上建筑面积地下建筑面积每栋楼总面积质检研发中心办公仓库制剂车间动力站试剂库车库质检研发中心1100.471294.054452.085746.13GSP仓库一949.324351.104351.10GSP仓库二791.714740.474740.47制剂车间5245.3415956.1015956.10仓库3005.539162.399162.39动力站1018.701017.701018.70试剂库68.2568.2568.25合计12179.321294.054452.0818253.9615956.101017.7068.25041013.144.2.3绿地面积表12绿地面积核实成果表编号绿地类型绿地面积（㎡）折算系数折算后绿地面积（㎡）1绿地（含符合条件的园林设施）7281.9217281.922生态停车场绿地（嵌草砖）644.620.25161.16合计7443.084.2.4全面核实结果（1）厂区的总用地面积为32183.11平方米，比审批大0.11平方米。（2）厂区的总建筑面积为41043.14平方米，比审批大571.57平方米；道路、停车场、硬化地面及景观广场面积为12560.71平方米，比审批小674.17平方米，容积率为1.28，比审批大0.02。（3）厂区的建筑占地面积为12179.32平方米，比审批小654.03平方米，建筑密度为37.84%，比审批小2.06%。（4）厂区的绿地面积为7443.08平方米，比审批大1328.31平方米；绿地率为23.13%，比审批大4.13%。（5）厂区的机动车停车位个数为201个，比审批少1个；非机动车停车位面积为605.80平方米，现场未画停车线。4.3网络RTK联合全站仪技术的优缺点采用网络RTK联合全站仪技术，其优点如下：(1)精度相对较高,作业范围大。网络RTK可以快速准确地测出目标点的坐标并可以通过多次采集的方式进行检验,使用网络RTK采集数据的点位误差大多为随机误差,分布平均,不容易产生累积且无传导性,减少了人为因素的偶然误差,测量成果相对可靠。网络RTK的覆盖范围很大,无需和传统的GNSS单基站那样在大测区内分为若干个小的控制区域单独设站,大大节省了许多人力和财力。(2)效率相对较高,人员分配合理。使用网络RTK在开阔的区域进行数据采集,节约人力效率高；在通视情况不佳的测区,可以按照实际情况将全站仪与网络RTK相互配合使用,网络RTK可以随时为全站仪提供图根点的三维坐标数据,避免了由于单独使用全站仪进行支导线测量导致效率低的情况。网络RTK联合全站仪技术缺点：(1)在使用网络RTK进行测量时,数据的传输容易受到电磁信号的干扰,并且大多数网络RTK的数据传输依赖各大电信运营商,在信号塔稀疏的地方容易造成信号断链的问题。同时网络RTK也接收卫星信号,与传统GNSS一样容易受到多路径效应、电离层波动等因素影响。(2)在使用全站仪进行测图时也会遇到许多问题,如起始坐标手动录错；测量目标点距离太远;两个图根点距离过短,导致短边定向,影响测图的精度[5]。4.4核实过程中遇到的问题及原因在进行竣工规划核实时也会出现一系列问题,如:建筑物建设面积不符、绿地率不足、配套设施不符合要求等。为什么会出现这些问题以及如何解决这些问题成为城市建筑竣工规划核实的一大难题。其具体原因和措施如下：原因：（1）建筑物建设面积不符。由于建筑经济成本以及管理等各方面原因，可能会出现建筑物面积不符的情况。如果竣工地物面积比审批要求少时，可能是建设单位没有按照审批图纸实施建设，故意将一些地物没有建设或者部分地物尺寸减少以减少建筑成本。比如一些配套公共厕所、青少年活动区域等公共设施没有建设。如果竣工地物面积比审批要求多时，可能是建设单位增加了建筑物附属面积（增加阳台面积，增加建筑层数），测量单位存在建筑测量误差，审批图纸尺寸出现问题，计算标准规则不一致等等。（2）绿地率不足。由于建设单位因为经济成本问题或者场地另用它途，也可能有一些审批建筑经济指标计算不实等问题，在实施建筑绿地绿化方面，由于不是涉及安全问题，没有按照审批图纸的绿地实施，导致绿地率不足。（3）配套设施不符合要求。建设单位没有按照施工图纸上的配套设施进行建设，存在建设项目的停车场个数不够，社区文化室、社区卫生服务站、老人活动室等配套不符或者没有实施。措施：加强审批源头管理，确保依图核实。建立第三方中介复核制度，精确经济技术指标数据。制定标准细则，统一核实的内容和标准，减少各个核实点的人为遗漏[6]。5其他核实测绘新技术5.1地面LIDAR技术地面LiDAR技术是通过记录激光信号从起始位置发射到目标地物漫反射返回到扫描仪的时间,从而计算出从目标地物位置到扫描仪的距离。地面LIDAR技术能够在不需要接触到任何目标地物的情况下,直接捕捉到该物体在其表面的三维坐标,并且它还具有很高的采样率和测量精度,能够大大地减少外业作业的时间,以此提高作业效率。利用采集的海量点云数据,快速构建测量目标的三维模型。但由于仪器视角与坏境的限制,通常需要进行多次设站才能完成全部的扫描工作。地面LiDAR技术在表面结构复杂的建筑物规划竣工测量、核实测量中具有较高的应用和推广价值,但是在实际的生产中,这种技术仍然存在一些技术上的问题亟待解决,在模型拼接的过程中常常会遇到漏洞和缺失的问题,如何更好地提高补测的精度和模型的重新拼接精度,则需要综合考虑[7]。5.2无人机倾斜摄影技术无人机倾斜摄影技术是近年来我国新起的一项高科技技术,它倾覆了传统测绘的作业方式,该技术通过低空多个视频镜头摄影来获取高清立体影像数据,且可以自动生成三维地理信息模型,能快速实现其地理信息的获取,进一步扩展了航空影像的应用领域。无人机测绘相对于传统的测绘技术,具有效率高、反应快、作业成本低、作业周期短等特点。本来传统测绘需要几天的时间,现只需几个小时就能完成,极大地提高了工作效率[8]。但有时由于无人机很难准确到达偏远地区，即使在全景摄影测量也会存在摄影死角等特殊情形。因此，目前无人机竣工核实测量只能完成部分的项目和任务，无法进行全方位、宽领域的应用。所以无人机倾斜测量测量只能作为规划核实测量的一种有效的辅助测量方法，无法彻底地完全取代目前传统、常规的建筑核实测量方法[9]。6结论与展望6.1结论本文通过使用网络RTK联合全站仪对城市建筑的竣工地物进行测量以获取外业数据,再与规划审批的相关数据进行对比,得出核实成果,判断其是否满足建设要求，上交给自然资源局管委会相关部门审核。审核通过后,相关建设单位就可以以相关的条件核实成果为依据,完成竣工验收，从而可以办理房屋产权证、入伙居住以及交易等工作。对比分析不同核实测绘技术的优劣，可以得出网络RTK联合全站仪实用性较好的结论。在规划核实探索和实践的过程中，遇到了许多难题与困惑，如：规划核实相关行业或国家标准不同导致作业依据难以确定；规划核实测量的定义、名称、内涵参差不齐，没有一个确定、统一的概念；没有相关规划核实测量的教材和书目，能进行参考的文本较少。因此，作者在本文的数据获取以及写作过程中，经常踌躇不前、原地踏步，导致无法进行新的探索与研究。但由于本人有着认真负责的态度去进行毕业论文的设计工作，外业数据采集、数据内业处理、表格报告的编写都能按时按量地完成，这给我在今后的测绘工作中积累了许多宝贵的经验和帮助。在完善自身的同时，也极大地提高自己的专业素养。6.2展望随着现代建筑工程结构与形式的多元化和复杂化,这使得新的测绘技术在规划核实测量中的应用和探索愈发得以被重视。新