馮建龍

(吉林省吉林輕工業(yè)設計院有限公司，吉林 吉林　132013)

?

基于數碼技術的施工側面面積計算實驗研究

馮建龍*

(吉林省吉林輕工業(yè)設計院有限公司，吉林 吉林132013)

摘要：基于對工程計算量較大的施工建筑側面面積計算方法的革新，采用了新型的數碼技術與傳統(tǒng)的鋼尺量距和免棱鏡全站儀坐標測量方法比較，結合數碼技術的施工側面面積計算實驗研究與數據精度對比分析，得到了數碼技術在一定條件下可以取代鋼尺量距和免棱鏡全站儀坐標測量方法用于工程計算量較大的施工建筑側面面積計算，為工程計算量較大的施工側面面積計算進一步提供經濟、有效的方法。

關鍵詞：建筑物側面面積；數碼技術；像片糾正；精度分析

1引言

目前，建筑物施工側面面積的測量方法，主要采用鋼尺量距，全站儀法、手持激光測距儀、激光掃描儀法。隨著攝影測量技術的發(fā)展，特別是數碼技術的發(fā)展，為該技術在建筑物施工側面面積測量中應用提供了可能。為此本文闡述了數碼技術進行建筑物施工側面面積測量的實驗方案，并與采用鋼尺量距和免棱鏡全站儀坐標測量方法進行比較，結果表明：該方法是可行的。

2傳統(tǒng)方法的測量面積

采用鋼尺量距與全站儀懸高測量的方法。

鋼尺量距：用30 m鋼尺對設計的目標建筑物側面的底邊線，窗體、門的外圍進行測量，用鋼尺量距時應注意以下事項：

(1)鋼尺量距時，所拉的鋼尺要沿著建筑物側面的底邊線進行測量，不應偏離底邊線。

(2)普通鋼尺量距的精度用相對誤差來評定，其相對誤差為：

(1)

(3)根據房屋測量規(guī)范，在測量房屋邊長時，往往出現被測量長度大于鋼尺測量范圍，這就需要分段測量邊長，房屋分段邊長之和與總邊長之差△L不超過：

(2)

式中：n為房屋的邊長分段數，Li為分段測量邊長i=1，2，3，……n。

全站儀懸高測量：所謂懸高測量是指測定空中某點至特定某個面(一般為地平面)的高度。首先把全站儀安置于適當位置，并選定懸高測量模式后，把反射棱鏡設立在預測高度的目標點C的天底B(即過目標點C的鉛垂線與地面的交點)處，輸入反射棱鏡高v；然后照準反射棱鏡進行測量；再轉動望遠鏡照準目標點C，便能實時顯示出目標點C至地面的高度H。

H=h+v=Scosα1tanα2-Ssinα1+v

(3)

式中：S為全站儀至反射棱鏡的斜距；α1和α2分別為儀器至反射棱鏡和目標點的豎直角。

根據鋼尺量距所測得長度與全站儀懸高測量的高度，先用表格計算目標建筑物側面的總面積，然后計算建筑物側面中包括的窗體和門的面積，并將窗體和門的面積扣除，得到建筑物側面的面積。

3數碼技術測量面積

采用數碼技術進行建筑物施工側面面積測量主要包括數碼攝影、CASS圖像糾正和CASS成圖幾部分，其中數碼攝影是關鍵。

3.1數碼攝影

為了考察不同攝影角度對面積的影響，采用尼康L20和富士S1770兩種數碼相機進行的對比試驗，計了如下攝影方案：

方案一：相同距離，不同角度的拍攝，在建筑物中垂線位置處和據中垂線左右各偏10°、20°、30°位置處進行拍攝。

方案二：相同角度，不同距離的拍攝，在建筑物中垂線方向上，據拍攝目標的距離分別為 25 m、 35 m、 45 m、 55 m、 65 m處拍攝。

方案三：同一位置，不同相機進行拍攝，采用兩種數碼相機在相同的位置進行拍攝同一目標。

方案四：同一建筑物側面，不同天氣進行拍攝。在晴天和陰天進行對同一目標的拍攝。

3.2CASS軟件圖像糾正和面積計算

由于原數據是數碼相片，所以對圖像進行糾正的第一步就是插入數碼相片。插入數碼相片的方法是點擊CASS的菜單[工具]→[光柵圖像]→[插入圖像]，彈出對話框———圖像管理器。點擊[附著]，出現[選擇圖像文件]的對話框。按照路徑選擇要處理的數碼相片。在出現的[圖像]對話框中，可以按指定西南點的坐標，特別注意的是屏幕X坐標為光柵圖像西南點的Y坐標，屏幕Y坐標為光柵圖像西南點的X坐標；圖中的縮放比例要小于圖紙本身的比例；旋轉角度設置為0。也可以不按指定西南點的坐標進行插入，則需要在CASS中的任意處點擊插入，選擇縮放比例，數碼圖片在CASS中插入完畢。下面將會處理數碼圖片。

坐標網格繪制：根據鋼尺量距得到建筑物的長度L和全站儀懸高測量得到建筑的高度H，在CASS中繪制坐標網格(L×H的矩形網格)，進行圖像糾正。方法是用多段線在正交狀態(tài)下畫一個標準的坐標網格。

選擇控制點，對圖像進行糾正：插入光柵圖像，進行上述一系列操作之后，就可以進行圖像糾正了。用[工具]下拉菜單的[光柵圖像]→[圖像糾正]對圖像進行糾正。在選擇要糾正的圖像時，要選擇掃描圖像的最外框，這時會彈出圖像糾正對話框。

選擇相應的糾正方法：不同的糾正方法選擇已知控制點的數量不同，常用的是“l(fā)inear”(線性)糾正法。點擊“圖面：”一欄中“拾取”按鈕，回到光柵圖，局部放大后選擇角點或已知點，此時自動返回糾正對話框，在“實際：”一欄中點擊“拾取”，再次返回光柵圖，選取控制點圖上實際位置，返回圖像糾正對話框后，點擊“添加”，添加此坐標。完成一個控制點的輸入后，依次拾取輸入各點，最后點擊糾正。

圖像的縮放：縮放的目的就是數碼圖像中參考物的長度與實際參考物的長度一致。具體方法是：計算縮放比例因子，選擇數碼圖像，選擇縮放功能，指定基點(重合的點)為平移后的圖框右下角點，輸入縮放比例因子，按下回車即可。

圖像的編輯：利用CASS中的多段線，將數碼相片中的窗體、門、墻體等外圍和邊框畫出，以便于面域的選擇和圖案的填充，扣除窗體、門的面積得到建筑物的側面面積。

在CAD中創(chuàng)建面域：在CASS中空白處右擊，點擊選項，出現[選項]對話框，在配置中將CASS切換成CAD狀態(tài)。在CAD中的[繪圖]下拉菜單里選擇[面域]，選擇對象將對象框住。按回車，形成面域。

圖案填充：在CAD中的[繪圖]下拉菜單里選擇[圖案填充]，會出現[圖案填充]的對話框。在[圖案填充]的對話框中進行圖案、樣例的選擇，點擊添加：選擇對象按鈕，選擇對象，框起對象，會返回[圖案填充]的對話框，按下確定按鈕，填充完成。

查看面積：選中填充的圖形，點擊對象特征，查看填充的面積。

4實驗與結果分析

用傳統(tǒng)方法測量所計算的面積稱為手算面積，將手算面積作為高精度實測面積，相差面積是數碼技術所測算的面積與手算面積的相差值。

經過利用CASS軟件對實驗中數碼相片處理，得到了如下的對比數據：

4.1方案一結果分析

表2是相同距離(半徑大約30 m)，不同角度數碼相機拍攝的對比數據(相機為富士S1770)。

表3是相同角度(與建筑物垂直的方向)，不同距離的拍攝的對比數據(相機為富士S1770)。

4.3方案三結果分析

表4同一位置，不同數碼相機進行拍攝的對比數據。

4.4方案四結果分析

表5是同一目標，不同天氣拍攝的對比數據(相機為富士S1770)。

5結論

實驗結果表明：數碼技術的方法用于工程施工側面的面積測算是可行的，此方法可以滿足工程的精度需求，用于工程實踐。此方法是用數碼技術和CASS軟件成圖等先進技術結合而產生的，可以避免傳統(tǒng)方法對工程施工側面中的窗體、門等余外面積的處理，節(jié)省了這部分的測算的時間和費用，提高了工程的效率。根據實驗的研究分析和對比的數據，可以看出以下幾點：

(1)在距離相同的情況下，拍攝角度與拍攝目標的垂直平分線偏離越小，精度越高。

(2)在角度相同的情況下，拍攝位置到拍攝目標的各角點距離越相等，精度越高。

(3)不同數碼相機拍攝相同的目標時，數碼相機的性能越高，精度也越高。

(4)不同天氣，拍攝同一目標時，光線越明亮，精度越高；反之，光線越暗，精度越差。

參考文獻

[1]袁玉珠，鄒為彬. 淺談運用CASS軟件對圖像進行幾何糾正的方法[J]. 黑龍江科技信息，2008(35)：76.

[2]魏明果，劉德富，王仁明等. 基于普通數碼相機全數字攝影測量的理論與方法[J]. 大壩觀測與土工測試，2000(3)：51～54.

[3]苗紅杰，趙文吉，劉先林. 數碼相機檢校和攝像測量的部分問題探討[J]. 首都師范大學學報·自然科學版，2005(1)：117～120.

[4]熊清源，茍永學，趙雪靈. 建筑面積計算的新規(guī)范與舊規(guī)則比較[J]. 山西建筑，2006(1)：20～21.

[5]項鑫. 利用數碼相機進行近景攝影測量試驗及精度探討[J]. 中州煤炭，2010(6)：50～51.

Based on the Construction Flank Area of the Digital Technology Calculation Experimental Research

Feng Jianlong

(Jilin，Jilin Institute of Light Industry Co.，Ltd. Jilin 132013，China)

Key words：the side of the building area；digital technology；photograph corrected；accuracy analysis

Abstract：Based on innovation of the calculation methods of building construction side area，we compared the new digital technology and traditional ruler span and Prism Total Station Coordinate measurement，combined with digital technology in the construction of the side area of experimental research and comparative analysis of data accuracy. We conclude that the digital technology can replace taped measurement and Prism total station coordinate surveying method to calculate the lateral area of large building construction，which provided further economic and effective methods to calculate the lateral area of large building construction.

文章編號：1672-8262(2016)03-134-03

中圖分類號：P234.1，P258

文獻標識碼：B

*收稿日期：2016—01—06

作者簡介：馮建龍(1989—)，男，助理工程師，現主要從事工程測量技術工作。