一種基于C#輔助工具的建筑樓高測量新模式

呂成亮，王斌彬，高志超

(天津市測繪院，天津 300381)

一種基于C#輔助工具的建筑樓高測量新模式

呂成亮*，王斌彬，高志超

(天津市測繪院，天津 300381)

針對天津城市測量中建筑樓高測量存在的問題，本文提出一種基于C#輔助工具的建筑樓高測量新模式，給出了新模式的具體原理和實(shí)現(xiàn)流程。結(jié)合具體的工程項(xiàng)目，同時(shí)采用新舊兩種樓高測量模式，比對兩種模式下的測量結(jié)果和工作效率。工程實(shí)踐結(jié)果表明：基于C#輔助工具的建筑樓高測量新模式是可行的，增強(qiáng)了結(jié)果的可靠性，提高了工作效率。

建筑物樓高；C#輔助工具；三角高程測量；程序設(shè)計(jì)

1 引 言

建筑樓高測量是建筑規(guī)劃驗(yàn)收測量中的重要部分，其測量方法分為直接法和間接法。直接法一般利用鋼尺或者手持測距儀直接測量，間接法則是通過三角高程原理進(jìn)行測量和計(jì)算。由于三角高程測量方法簡便靈活，受地形條件的限制較少，因此在天津的城市測量中，建筑樓高普遍采用三角高程測量。具體方法是利用免棱鏡模式的全站儀采集相關(guān)邊角數(shù)據(jù)，人工記錄外業(yè)觀測結(jié)果，最后錄入三角高程計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。這種測量模式的自動化程度低，且在轉(zhuǎn)變記錄載體的時(shí)候容易發(fā)生錯(cuò)誤。

為了解決上述問題，本文提出基于C#輔助工具的建筑樓高測量工作新模式，并在日常的城市測量工作中進(jìn)行驗(yàn)證。

2 建筑樓高測量新模式

建筑樓高測量新模式是在三角高程測量樓高的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)從全站儀記錄的數(shù)據(jù)中提取三角高程測樓高所需數(shù)據(jù)，并自動計(jì)算樓高。

2.1 建筑樓高測量原理

如圖1所示，為三角高程測樓高原理。HA為儀器所立點(diǎn)位A的高程值，i為儀器高，HB為建筑物首層高程值，HM為建筑外檐所測樓高點(diǎn)位M的高程值，s即為目標(biāo)建筑樓高。

s=HM-HB

(1)

HM=HA+i+D′×sinα

(2)

D′為全站儀在A點(diǎn)觀測M點(diǎn)時(shí)的斜距，α為高度角。

圖1 三角高程測樓高原理

在全站儀A點(diǎn)附近N點(diǎn)立水準(zhǔn)尺，已知N點(diǎn)的高程值為HN。將全站儀調(diào)成水平，讀取水準(zhǔn)尺的讀數(shù)為k。由水準(zhǔn)觀測原理可知：

HA+i=HN+k

(3)

所以

s=HN+k+D′×sinα-HB

(4)

2.2 建筑樓高測量新模式作業(yè)步驟

目前測樓高工作模式是外業(yè)觀測具體樓高點(diǎn)位，在記錄本上記錄每次觀測的D′和α、k數(shù)值，然后通過等外水準(zhǔn)測量獲取HN和HB，最后利用式(4)編寫的程序，逐一手動輸入所需數(shù)據(jù)計(jì)算樓高。這種工作模式，不利于提高工作效率，且在重復(fù)錄入數(shù)據(jù)的過程中容易由人為因素造成錯(cuò)誤。

分析式(4)中所需的計(jì)算數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算建筑物樓高的數(shù)據(jù)共由兩部分組成。一部分為全站儀的觀測數(shù)據(jù)，包括：水準(zhǔn)尺讀數(shù)k，斜距D′和高度角α；另一部分?jǐn)?shù)據(jù)為已知點(diǎn)的高程值，包括立水準(zhǔn)尺點(diǎn)的高程值HN和建筑物首層高程值HB，這些數(shù)據(jù)需要通過等外水準(zhǔn)觀測得到。借助C#編寫的輔助工具，這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)均可以實(shí)現(xiàn)觀測、記錄、計(jì)算的自動化。

基于此，本文提出一種基于C#輔助工具的建筑樓高測量工作新模式，提高內(nèi)外業(yè)工作效率，并降低因數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)載造成失誤的概率。具體步驟如下：

(1)首先將全站儀整平，垂直角調(diào)整為0°，讀取立在已知高程點(diǎn)N的讀數(shù)k，將k記錄為全站儀的儀器高。

(2)調(diào)整角度，開始觀測樓高。以A樓為例，依次觀測樓高特征點(diǎn)，命名為A-1，A-2，…同時(shí)記錄每次的觀測數(shù)據(jù)。

(3)導(dǎo)出外業(yè)任務(wù)GSI文件，利用輔助工具的全站儀數(shù)據(jù)提取功能，自動提取計(jì)算樓高所需外業(yè)觀測數(shù)據(jù)，包括：觀測點(diǎn)號，高度角，斜距，所立水準(zhǔn)尺的讀數(shù)。

(4)通過輔助工具的高程數(shù)據(jù)整理功能，從等外水準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果中自動提取計(jì)算樓高所需高程值，包括：樓號，立水準(zhǔn)尺點(diǎn)的高程值和該樓的首層高程值。

(5)通過輔助工具的計(jì)算樓高功能，利用步驟(c)和(d)中提取的數(shù)據(jù)，自動計(jì)算樓高并輸出結(jié)果。

3 程序設(shè)計(jì)與工程應(yīng)用分析

3.1 程序設(shè)計(jì)

如圖2所示，利用C#編寫輔助工具實(shí)現(xiàn)的功能包括兩部分：

圖2 程序設(shè)計(jì)流程

(1)提取三角高程計(jì)算樓高所需數(shù)據(jù)。包括從全站儀的導(dǎo)出文件中自動提取水準(zhǔn)尺讀數(shù)k、斜距D′和高度角α；從等外水準(zhǔn)的計(jì)算結(jié)果文件中自動提取立水準(zhǔn)尺點(diǎn)的高程值HN和建筑物首層高程值HB。

(2)根據(jù)三角高程原理編寫相應(yīng)的公式自動計(jì)算各觀測點(diǎn)位的建筑樓高。

C#用來從文件中讀取數(shù)據(jù)的類是StreamReader。它是一個(gè)通用類，用于輸入流從外部源中讀取數(shù)據(jù)。使用其中的Readline()方法從文件中讀取文本，這個(gè)方法讀取換行之前的文本，并以字符串的形式返回結(jié)果文本。需要注意的是，使用StreamReader類讀取文件，必須設(shè)定參數(shù)UnicodeEncoding.GetEncoding(“GB2312”)，否則讀取的文件顯示中文是亂碼。

由于GSI文件中包含其他不需要參與建筑物樓高計(jì)算的數(shù)據(jù)信息，且對于不同設(shè)站點(diǎn)的HN值在等外水準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果文件中的位置沒有絕對規(guī)律可循，因此程序?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵性問題在于有用數(shù)據(jù)的提取和配對。

為了解決數(shù)據(jù)提取的問題，采用String類的Split()方法將字符串轉(zhuǎn)換為基于所提供的分隔符的數(shù)組，然后利用String類的Substring()方法提取其中有用的數(shù)據(jù)信息。為了解決數(shù)據(jù)配對的問題，設(shè)置全站儀記錄的水準(zhǔn)尺讀數(shù)k的格式為B-XXX，其中B表示立尺點(diǎn)的點(diǎn)號，XXX表示水準(zhǔn)尺的讀數(shù)。根據(jù)k值中點(diǎn)號B判定等外水準(zhǔn)計(jì)算結(jié)果中匹配的點(diǎn)位高程值。

3.2 工程應(yīng)用分析

以天津生態(tài)城瀾水苑小區(qū)一期規(guī)劃竣工驗(yàn)收為例，同時(shí)采用原來的工作模式和本文提出的新工作模式，并對比兩種工作模式所需時(shí)間和計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行實(shí)際工程應(yīng)用分析。

瀾水苑一期共有19棟聯(lián)排別墅，按照建設(shè)施工許可證和相應(yīng)圖紙要求，進(jìn)行規(guī)劃竣工驗(yàn)收時(shí)，每棟別墅至少測量4個(gè)建筑樓高點(diǎn)，共計(jì)76個(gè)測量點(diǎn)位。在不考慮外業(yè)觀測手動記錄發(fā)生錯(cuò)誤的情況下，兩種工作模式的最終結(jié)果完全一致，兩種模式下的工作時(shí)間如表1所示。

工作時(shí)間統(tǒng)計(jì)結(jié)果 表1

由表可知，新的工作模式具有如下特點(diǎn)：

(1)內(nèi)外業(yè)自動化程度高，效率較原有模式有很大的提升。其中，外業(yè)效率提升64%，內(nèi)業(yè)效率提升90%。這種效率的提升，隨著規(guī)劃竣工驗(yàn)收規(guī)模的擴(kuò)大，優(yōu)勢尤為明顯。

(2)能夠自動記載并保存觀測的原始數(shù)據(jù)，增強(qiáng)了后續(xù)計(jì)算樓高的可靠性。當(dāng)出現(xiàn)規(guī)劃樓高與實(shí)測樓高相差較大時(shí)，可以排除外業(yè)觀測記錄失誤的可能性。

(3)降低內(nèi)外業(yè)環(huán)節(jié)中由于人為因素造成失誤的可能性。新的工作模式減少了外業(yè)觀測數(shù)據(jù)手動記錄和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)手動整理輸入的環(huán)節(jié)，避免了人為因素造成的失誤，在一定程度上也避免了因失誤造成的工作時(shí)間浪費(fèi)。

4 結(jié) 語

本文提出基于C#輔助工具的建筑樓高測量工作新模式，在具體的工程應(yīng)用中進(jìn)行驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)樓高測量的效率得到了極大提升。

當(dāng)今科技飛速發(fā)展，測繪工作者也應(yīng)該不斷積累經(jīng)驗(yàn)，在測量方法和模式上推陳出新；同時(shí)，應(yīng)該經(jīng)常總結(jié)并解決現(xiàn)有工作中遇到的問題，不斷提高工作效率，減少發(fā)生錯(cuò)誤的可能。

[1] 王勇，吳俐民. 網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)在城市控制測量中的試驗(yàn)與研究[J]. 城市勘測，2006(4)：27～28.

[2] 王金玲. 測量學(xué)基礎(chǔ)[M]. 北京：中國電力出版社，2007.

[3] 潘正風(fēng)，楊正堯. 數(shù)字測圖原理與方法[M]. 武漢：武漢大學(xué)出版社，2005.

[4] 齊立波.C#入門經(jīng)典(第6版)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[5] CJJ/T 8-2011. 城市測量規(guī)范[S].

A New Pattern of Surveying the Height of Building Based on the Auxiliary Tool by C#

Lv Chengliang，Wang Binbin，Gao Zhichao

(Tianjin Institute of Surveying and Mapping，Tianjin 300381，China)

In order to solve the problem in surveying the height of building at Tianjin，this article designs an auxiliary tool by C#，and it takes a new pattern of working. In the concrete engineering project，it compares the result and efficiency of new pattern with the old one. The engineering practices shows that this new pattern is practical，and it increases reliability and efficiency.

the height of building；auxiliary tool by C#；trigonometric leveling；design program

1672-8262(2017)01-105-03

P258，P209

B

2016—03—20 作者簡介：呂成亮(1986—)，男，碩士，工程師，主要從事GPS數(shù)據(jù)處理方面的研究。