吴 汉

（南京捷鹰数码测绘有限公司， 江苏 南京 210000）

0 引言

超高层建筑的规定标准有两个，一是浇筑高度超过100 米，二是层数超过40层。通常情况下，这种建筑的结构较为复杂，而且体型奇特。再加上建筑本身用的材料特殊，使城市的个性充分地彰显出来，同时也增加了城市的美感。但是正是由于它超常规的高度使竣工测量工作存在一定的困难。而无人机利用它的高灵活度以及精细准确的特点成功地吸引了人们的注意力，并在竣工测量中得以有效的应用。

1 超高层建筑的基本概况以及竣工测量的难题

某工程的设计高度大约为173 米，它整个建筑物外观设计的灵感来源于弧线三角形。其中最令人惊叹的是，它利用了非常复杂的曲线构成了建筑轮廓，而且每层轮廓的曲线都有很大的不同，为了使建筑更加美观，其外轮廓的弧形处理方式选择了倒角处理。从平面布置相同的基本楼层往上，随着层数的增长，曲率半径越来越小。建筑整体大部分都是弧形结构，包括建筑结构的外轮廓、外圈框架梁、部分内连梁。由此可见，无论是建筑的结构构成还是布局空间都具有非常强的复杂性，而这种轮廓曲线的复杂性，给建筑物信息数据的采集造成了很大的困难，导致工作量巨大，所需时间较长，也在一定程度上降低了内业数据处理的效率。建筑穹顶的顶部高度很高，并且所设计的金属幕墙、玻璃幕墙没有很好的反光效果，因此，把仪器直接架在地面上根本无法完成准确的测量。除此之外，对于建筑的一些特殊点位，只利用全站型电子测距仪也不能很好地进行采集。

2 超高层建筑竣工测量的实施技术流程

某工程在进行竣工测量时，主要利用了NJCORS 卫星定位导航服务系统对建筑物进行实时动态测量，这是一种新的且常用的GPS 测量方法。在正式测量前，检查核对已知控制点的坐标和高度是非常有必要的。要求平面位置差值和高程差值都小于等于正负五厘米。检核完毕后，利用GPS 接收机开始进行作业，与此同时，需要把天线架到三脚架上，该建筑测量所用接收机的型号是Leica GS12。另外，在参数配置方面，采用2008 南京地方坐标系，1985 国家高程基准。每个控制点至少需要三个测回，即开关机三次测量，其中需要特别注意的是，保证每个测回时间间隔至少为60 秒。为了比较不同时刻的观测结果，还至少需要30 个观测历元数。而且位置精度因子的值不宜超过4.420。解算方法需要采用GPS 中的固定解，因为通过这种算法解出整数的模糊度之后，会大幅度提高定位精度。在此期间要充分保证数据满足相应的规范要求。

2.1 高度测量

由于建筑物穹顶过高，不是很容易实施测量。因此，对于建筑物的高度测量，主要利用了电磁波测距三角高程测量方法和全站仪对边测量方法，还应用了效率最高的无人机倾斜摄影测量技术。其中电磁波测距三角高程测量方法主要是通过观测测站点到仪器观测照准的目标点的竖直角，再用电磁波测距仪测取此两点间的距离，根据平面三角公式计算此两点间的高差，进而推求待定点高程[1]。测量次数尽量为两次，而且两次测量结果的差值需要保持在100 毫米以内，最终结果取两次测量的平均值。而进行全站仪对边测量时，体现出了几个非常大的优势，第一个是能自行选择观测角度，第二个是不需要定向，第三个是有非常高的测量精度。而应用无人机倾斜摄影测量技术时，首先要对相机进行检验校对，其次，利用航测进行空三加密，从航空摄影获得的影像中获取建筑的数字高程模型，以建立一个表达地面高程起伏形态的数字集合。与此同时，还要获取数字正射影像图，进而生成实景三维模型，表1 则给出了不同测量手段获取的穹顶高度成果。从表中我们可以看出，虽然利用无人机倾斜测量技术的测量方法得出的高度差值相对较高，但是三组成果没有相差很多。

表1 不同测量手段穹顶高度成果对比表/m

2.2 平面位置和建筑面积测量

由于此工程建筑物有非常独特的弧形轮廓，还有反射非常强的玻璃幕墙和金属幕墙，所以把建筑的标准层作为了基础测量对象。首先利用免棱镜全站仪将建筑物的特征点采集出来，进而将其获得的特征点用曲线连接起来，从而形成外形轮廓。其次，确定建筑物的平面位置以及它的面积，并进行多次校对。最后，利用无人机倾斜摄影测量技术生成的正射影像图和实景三维模型将建筑物的标准层外轮廓线提取出来，从而计算出建筑物的面积。表2 则为全站仪测量和无人机测量方法的成果对比。从表中我们可以看出，无人机倾斜摄影测量技术跟全站仪测量技术所得的结果差值相差不多。但是利用无人机可以获得更加丰富的数据信息以及更高的效率。

表2 不同测量方法成果对比（标准层建筑面积）/m2

2.3 竣工图制作和入库

对建筑物进行测量并获取相应的数据之后，需要对设计图纸进行校对审核，还需要编绘竣工总平面图，此工作的完成主要利用了南方CASS9.0 制图软件，但是此过程需要对CASS9.0 进行二次开发。另外，在数据的提取方面，主要利用的是AutoCAD 二次开发的VBA 程序[2]。数据提取成功之后，要对数据进行计算和检查，这里采用了Excel 多表格嵌套的对比方式。除此之外，在地形图入库时，采用EPS2008 地理信息工作站，此平台相对其他软件来说具有很大的优势，优势是支持各种测量成果数据，并且需要编辑更新时可以随时进行下载。入库的步骤主要有五步，第一步是需要将数据进行导入，第二步是对数据进行预处理，第三步则是图面编辑，第四步是拓补共面，最后一步则是属性录入。

3 结束语

总而言之，本文以某工程的超高层建筑竣工测量为例，重点研究了无人机倾斜摄影测量技术在超高层建筑竣工测量中的应用。这种技术跟以往的全站仪测量技术有很大不同，充分体现了效率高、测量结果较为准确的优点，给超高层建筑竣工的测量带来了很大的帮助。另外，无人机倾斜摄影测量技术的广泛应用，一定会推动测绘行业的发展。