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1、西安科技大学 硕士学位论文 地下建筑物测绘技术的研究 姓名：李国梁 申请学位级别：硕士 专业：地图学与地理信息系统 指导教师：杨永崇 2011 论文题目：地下建筑物测绘技术的研究 专 业：地图学与地理信息系统 硕 士 生：李国梁 （签名） 指导老师：杨永崇 （签名） 摘 要 目前，地下建筑物测量与三维表达技术是一个新的领域，国内外学者对地层、地下 管线等地物研究较多，对地下建筑物测绘技术的研究却很少。与地面上三维数字地形图 测绘技术相比，地下建筑物测绘技术有着相同的地方，但地下建筑物测绘技术受空间环 境条件制约，具有一定的复杂性，而且缺乏规范约束，因此，对地下建筑物的特点与测 绘技术的研究对人
2、们合理开发地下空间起着重要的作用。本文从地下建筑物分类与特 点、测量技术、图形绘制以及空间分析三方面讨论地下建筑物测量技术与三维表达的理 论和应用。主要工作如下： 论述了地下建筑物测绘技术的研究意义及需要解决的问题：地下建筑物的分类 和特点；地下建筑物测量技术的方法；地下建筑物测绘信息平台的框架、地下建筑物的 绘制和三维表达以及空间分析的功能。 对地下建筑物进行了比较详细的分类，并根据地下建筑物的分类对各种常见的 地下建筑物的特点做了总结 。 对地下建筑物的三维数据的表达和特点做了研究，将地下建筑物的测量技术进 行总结，并根据地下建筑物的特点，提出了常见地下建筑物的测绘方法。 对地下建筑物的绘
3、制技术作了探讨，基于 AutoCAD 平台利用 ObjectARX.net 语 言开发常用的绘图功能。 关 键 词：地下建筑物；测量技术；AutoCAD ；ObjectARX.net；二次开发 研究类型：理论研究 Subject ：The Research of Underground Buildings Surveying and Mapping Technology Specialty ：Cartography and Geographic Information System Name ：Li Guoliang Li (Signature) Supervisor ：Yang Yongch
4、ong (Signature) ABSTRACT Currently, technology of underground buildings surveying and three-dimensional expression is a new research hotspots. Research on underground pipeline and stratum are getting more attention than surveying technology of underground buildings which has some similarities compar
5、ed with three dimensional digital terrain map on the ground. However, there exists some space environment with a certain complexity and lack of normative constraints. Therefore, it is significant for us to develop the utilization of underground space effectively by studying on features of undergroun
6、d buildings and surveying technology. In this paper, we discuss the theory and application of underground buildings technologies and three-dimensional expression based on the classification and characteristics of underground buildings, surveying technology and spatial analysis. The main conclusions
7、of this article are as follows: (1) For underground buildings, we introduce the significance and the problems needed to be solved, the features and classification, framework of information platform, technology of drawing and three-dimensional expression, spatial analysis and surveying methods; (2) W
8、e get a summary of the common ground buildings according to the more detailed classification of underground buildings; (3) We make a research on features and expression of three-dimensional data, get a summary of the surveying technologies and bring up ways to underground buildings with its features
9、, (4) We have a study on the drawing technology and create a component which can carry out all experiments by ObjectARX.net based on AutoCAD. Key words : Underground buildings AutoCAD ObjectARX.net Secondary development Thesis : Application Research 1 绪论 1 1 绪论 1.1 研究背景及意义 1.1.1 研究背景 随着城市化的不断发展，我国大部
10、分城市出现了城市规模扩大，人口与耕地矛盾逐 渐显著的现象，而国家建设资源节约型与环境友好型社会的发展战略，传统的外延扩张 模式已不能适应城市的发展利用，可是城市化的发展不可阻挡，城市人口大幅度的增长 和城市用地的扩展必然会造成生态空间和生存空间在用地上的矛盾，如果不占用耕地， 城市用地发展只有两条路可以走，即高空和地下。从20世纪初至今，城市高层建筑的发 展也带来一系列固有矛盾，包括城市环境恶化，空间狭小，城市中心失去吸引力。以高 层建筑和高架为标志的城市高空发展是有限度的。许多历史文化名城，如罗马、巴黎、 伦敦等，都采取有效措施禁止建设高层建筑，以保护历史传统风貌。城市土地中地下空 间资源的
11、开发逐渐引起人们的注意，这样就行成地面、高空、地下多方位开发城市的过 程，并取得良好的效果，地下建筑物开发的空间和潜力还是十分巨大的。我国地下空间 开发利用已经进入快车道，各大城市都在大规模发展地下铁路、地下街、地下综合体等 地下建筑物， 北京地下空间建筑面积已在3000 万m2 以上， 平均每年增加建筑面积约300 万m2，占总建筑面积的10%左右1。此外，上海、南京、天津、深圳、青岛等城市都在 大力拓展城市地下空间。 地下空间的快速发展离不开测绘技术的辅助， 地下建筑物测量与三维表达技术是一 个较新的领域2，作为对客观存在特征的一种科学的概括(综合)和抽象的传统规划或二 维平面地图极大的方
12、便了人们的使用， 但这种地图代表的平面空间不能直观地展现现实 世界的丰富多彩和千姿百态，更无法完全表述三维的地理信息。传统的地图有以下不足 的方面： 与地面上类似，地下建筑物的传统地图，采用正形投影的方式来表达地物和地 形，将所有空间地理信息都正交投影在一个平面上，用线划或者符号来表示相应比例尺 的地物，能够较准确的反映出地物在水平上的位置。但在竖直方向，只有高程注记，而 且由于受到图面上数据量负荷的限制，在地物密集的区域，高程注记无法准确而形象的 反映出地物的高程和高度，而且高程值会出现重叠现象。 无法表达出地物的空间立体结构。它对地物的高度不予表示，或者近似表示。 虽然这些都简化了空间信息
13、理解和表达的过程，但是损失了空间信息真实性以及完整 性。 西安科技大学硕士学位论文 2 不能实现空间方面即三维的量算和分析。特别是对线状地物，本来是一种空中 曲线， 二维的只能准确的反映其在水平面上的投影位置， 不能全面的反映它的空间特性， 更加不能准确的量测它的空间长度。 地下地图对于空间的信息很不直观，有时候需要有一定的地图学知识经验才能 准确判断地物的高程和特征，这些给工程规划与设计带来了一定的困难。 1.1.2 选题意义 建立城市地下建筑物测绘信息管理系统是提高城市地下空间资源规划、 开发和管理 能力和决策效率的必要途径。在对地下空间测量技术的研究条件下, 对地下建筑物实现 可视化和信
14、息化, 并对勘察、设计、施工及城市规划、管理中各种地下空间地理分布信 息进行数据采集、存储、管理和分析, 能够对庞杂的工程资料进行综合动态管理, 提高 数据可视化程度, 为建筑、城市规划及岩土工程勘察等相关领域提供有力的决策依据。 众所周知，地下建筑物的空间开发利用具有可见性低、难度大、开发后难恢复等特 点，如果希望地下空间资源在城市发展中发挥最大的长期效益，就必须对地下空间资源 进行有效规划。 1.2 国内外研究现状 进入 21 世纪后，地下铁路、地下街等地下空间建筑物的开发和利用， 使人们更加关注城市地下建筑物的特性， 如果希望地下空间资源在城市发展中发挥最大 的长期效益，就必须对地下空间
15、资源进行有效的规划。然而，不管是地下总体规划还是 详细规划，都需要在提供文字说明的同时，形成辅助说明地图，如地下空间开发利用现 状图、地下空间开发利用总体布局与结构规划图等，传统的技术只是关注研究区域的二 维表达，这些对于地面上的建筑物规划已经足够了，但是地下的环境因素极大的影响着 可建筑设施的类型、规模和费用，直接决定了地下建筑物的建设状况，在这里提出地下 建筑物三维表达与绘制方法为解决这一问题提供了可能。 地下建筑物的三维表达具有如下优点： 反映地物立体形状，能够给规划人员带来很直观的地下空间信息。 反映地物的平面位置或大小与竖直方向的高程或高度(所谓高度就是地面上空 一点沿铅垂线到地面的
16、距离)时，都是按1:1或同一比例尺表示的。 它能比较精确、细致和详细地反映空间地理信息。常用的地图比例尺(或空间分 辨率)为大比例尺(或高分辨率)，如1:500、1:1000和1:2000，且通常都是小区域的。 从 1863 年英国伦敦建成世界上第一条地铁开始，国外地下空间的发展已经历了相 当长的一段时间， 国外地下空间的开发利用从大型建筑物向地下的自然延伸发展到复杂 的地下综合体(地下街)再到地下城(与地下快速轨道交通系统相结合的地下街系统)，地 下建筑在旧城的改造再开发中发挥了重要作用。 1 绪论 3 与旧城改造及历史文化建筑扩建相随，在北美、西欧及日本出现了相当数量的大型 地下公共建筑：有公共图书馆和大学图书馆、会议中心、展览中心以及体育馆、音乐厅、 大型实验室等地下文化体育教育设施。地下建筑的内部空间环境质量，防灾措施以及运 营管理都达到了较高的水平。 地下空间利
