三维仿真技术在竣工测量中的应用

廖 佳，张苗亚，汪小楠

(宁波市测绘设计研究院,浙江 宁波 315042)

三维仿真技术在竣工测量中的应用

廖 佳，张苗亚，汪小楠

(宁波市测绘设计研究院,浙江 宁波 315042)

传统竣工测量成果表达方式的不直观和判读性差等问题，已不能满足城乡规划批后管理的要求。针对这一现状，探讨三维仿真技术在竣工测量中的应用，分析三维竣工测量的特点，提出三维竣工测量的具体实施步骤。通过在宁波市推行三维竣工测量，使建设工程规划批后管理的科学性得到提高。

三维仿真；竣工测量；三维数字地图

竣工测量是指建设工程竣工后所实施的测量工作，它包括竣工区域地形测量、地下管线跟踪测量和规划复核测量。其目的是对实际完成的各项工程进行一次全面的量测工作，作为城市竣工测量来讲, 它的任务是提供城乡规划、城市建设和城市管理所需的基础地形图及相关信息。

目前，传统的竣工测量仍采用二维竣工图作为成果资料，不论是成果的表达方式还是显示效果都不直观，判读性差。随着计算机三维可视化技术的快速发展，城乡规划行政审批效率及规划管理精细化要求的不断提高，传统竣工测量已不能满足城乡规划批后管理的要求。三维竣工测量做为一种新兴的技术手段，在传统竣工测量的基础上，利用三维仿真技术，进行三维数据采集﹑模型纹理制作﹑建立三维可视化模型，有利于提高表现效果、技术水平和工作效率，为城乡规划审批﹑监督管理与项目竣工验收提供更为科学的服务。

1 三维竣工测量的技术路线

三维竣工测量是指建设工程竣工后所实施的测量工作，它包括竣工区域地形测量、地下管线跟踪测量、三维数字地图测量和规划复核测量。

三维数字地图测量是指通过工程测量、摄影测量、计算机辅助等手段测制竣工区域三维数字地图，建立三维数字地理信息数据库。

三维数字地图测量内容包括测区高程模型测量、表面摄影测量、三维数字地图编制3部分。图1为三维竣工测量流程图。

图1 三维竣工测量流程

2 三维竣工测量的方法和要求

2.1 高程模型测量

根据竣工区域地形测量和规划复核测量成果，提取地物、地貌三维位置信息数据，借助3ds Max、SketchUp等软件进行数据处理，制作三维几何体。按高程模型成图的要求，将已有的测量、调查资料输入计算机生成数据文件，再对该数据文件进行精处理，生成高程模型信息数据文件。最终利用高程模型信息数据文件制作高程模型，并使得模型的轮廓与现状地理要素一致。

1)建筑物高程模型应以二维基础地形图、各层的平面图和立面图为基础，结合建筑物标高数据和细部点的三维坐标成果绘制。

2)建筑物高程模型应由建筑的主体、特征和附属物3部分组成。

主体部分：表达建筑物的主体轮廓，主体部分包括建筑外墙、地下室、檐廊、水箱间、阳台等起结构作用的部分。

特征部分：表达建筑表面细节部分，特征部分包括勒脚、附墙柱、装饰性幕墙等起装饰作用的部分。

建筑附属设施部分：表达不属于建筑物，但依附建筑而存在的部分，附属设施包括空气调节设备、房顶的天线、卫星接收器、墙壁的悬挂物等。

3)建筑物高程模型绘制时按精细建筑物高程模型要求制作，高程模型的表达应符合表1规定。

2.2 表面摄影测量

采用近景摄影测量方法对地物、地貌表面进行摄影和量测，并通过获取的影像对拍摄对象的位置、形状、大小、性质等进行量测和解译，然后将表面影像绘制成正摄影像图，并正确反映地物、地貌表面的主要结构和特征。正摄影像图采用JPG文件格式进行保存。

表1 不同级别的建筑物高程模型的表达要求

1)应现场采集地物的表面影像，记录地物各表面的结构特点；

2)应选择采集测区的概要影像，记录区域的整体情况和地物的相对关系等；

3)三维数字地图的地理要素表面摄影可设单站或多站拍摄，单个地理要素表面摄影宜采用单站拍摄，对于长条形目标、圆柱形目标、曲面目标等复杂表面可采用多站拍摄；

4) 多站拍摄时应使多重像片对被摄物体多次覆盖，多张像片间重叠率应不小于30%；

5)三维数字地图的地理要素各表面均宜采用正射摄影方式摄影，也可采用等倾摄影方式摄影，但相机视角与拍摄面的夹角不应小于50°；

6)应测绘建(构)筑物各立面的正摄影像，以表现各立面的门、窗、结构装饰条等立面结构的特征，正摄影像通过对实地拍摄影像进行纠正、裁切、拼接等手段处理后形成。

2.3 三维数字地图编制

三维数字地图编制是采用ArcGIS、Photoshop、3dsMax等计算机软件，将正摄影像图赋予高程模型的每个可见的对应表面，制作三维数字地图。

1)模型的所有表面均应赋予对应的正摄影像；

2) 必须保持模型各表面及正摄影像的可编辑性，不得进行塌陷、烘焙等不可逆操作；

3)模型测量应完整覆盖测量区域，模型各表面结合要紧密，并做好与相邻区域的接边工作；

4)模型文件、正摄影像文件应有唯一的命名或者编号。

2.4 成果资料

三维竣工测量成果一般应包括下列内容：

1)原始资料：平面定位资料(区域地形图或总平面图)、高程定位资料、外业观测记录和计算文件、现场数字影像；

2)成果文件：三维竣工测量报告、高程模型数据及对应的正摄影像、区域概要影像、元数据等。

上述成果应提交和归档电子数据。

2.5 质量控制

三维竣工测量成果实行二级检查一级验收的质量控制措施，各级检验工作应独立进行，不应省略或代替。

主要检查内容如下：

1)三维模型所采用的坐标框架的正确性、一致性；

2)模型与各种制图资料提取的地图要素是否保持其位置的准确性、一致性；

3)成果种类、内容和范围是否完整，是否存在多余或遗漏的内容；

4)模型外观特征、体量大小、贴图制作和显示情况的正确性、合理性。各种命名、数据格式的正确性等；

5)模型形状、外表纹理、色彩等的仿真程度是否符合要求；

6)各类附件的完整性、准确性。

3 三维竣工测量应用实例

宁波市从2009年开始实施三维竣工测量，到目前为止已完成项目500余个。传统竣工验收采用二维竣工图作为成果资料, 不论从成果的表达方式和显示效果都较为专业, 判读性差。三维竣工测量在规划验收领域的推广和应用, 改变了传统竣工验收工作方式, 有助于提高城市规划审批、监督管理与项目验收的科学水平和工作效率。三维竣工测量通过三维竣工图和三维地理信息系统为竣工验收部门提供验收服务及各类功能, 如面积统计查询、批前批后指标核对、项目资料查询及图纸管理等，辅助规划验收部门的项目管理与审核，大大提高了表现效果和工作效率。图2为传统二维竣工图和三维竣工图对比。

图2 传统竣工总平面图与三维顶视图

三维鸟瞰图(见图3)和三维透视图(见图4)能较好地表现建筑和道路之间立体空间关系，为城乡规划管理者提供多视角、多方位的查看方式，更好地为规划审批服务。

图3 三维鸟瞰图(建筑竣工)

图4 三维透视图(道路竣工)

三维立面图(见图5)能够完整表现建筑的立面特征，包括楼房层数、阳台、窗户、屋顶结构等，并能在各个位置准确标注高程信息，为竣工验收提供更为准确的基础资料。

4 结束语

竣工测量是建设项目规划审批的最终环节之一，随着计算机三维可视化技术的快速发展和三维数字城市建设的全面推动，本文结合传统竣工测量的业务特点，提出了三维竣工测量的概念，详细介绍其特点、工作流程及作业方法，为三维竣工测量的进一步研究和发展提供参考和借鉴。

图5 三维立面图(m)

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[责任编辑：张德福]

Applicationofthree-dimensionalsimulationtechnologytocompletionsurvey

LIAO Jia，ZHANG Miao-ya，WANG Xiao-nan

(Ningbo Design Institute of Surveying and Mapping，Ningbo 315042, China)

Because of nonintuitive and poor interpretation of the results,traditional final surveying method can’t meet the requirements of after-plan-approval administration. For this situation,discussion is made on the application and characteristics of three-dimensional simulation technology in completion surveying,and proposed the specific implementation steps of three-dimensional surveying. The scientific nature of the project after-plan-approval administration is improved through the practice in Ningbo.

three-dimensional simulation; completion survey; three-dimensional digital map

2013-06-14

廖 佳(1980-)，男，高级工程师.

TP391

：A

：1006-7949(2014)01-0053-04