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1、2011年 6月 第 3期 城? 市? 勘? 测 U rban Geotechnical Investigation 立面; 平面; 坐标文件; 格式转换 1? 前? 言 在城市建设中, 为了使临街建筑与街道的景观协 调起来, 往往需要对旧有建筑物的立面进行整治, 这就 要求作业人员测绘出建筑物的立面图; 一些原有的建 筑根据需要进行改建或扩建, 也要求测绘出立面图。 但是目前常见的测绘软件都是基于平面图测绘而开发 出来的, 无法直接用于立面图测绘。要进行立面测量, 就显得非常繁琐, 甚至有些无法下手。其实只要我们 知道了立面测量的基本原理, 通过编程的方法对测量 数据进行格式转换, 将转换后
2、的数据导入到测绘软件 中, 就可以轻松实现立面图的绘制。 2? 立面的基础知识 立面图是将建筑物不同的立面投影到铅直的、 与 立面平行的投影面上而得到的正投影图, 称为建筑立 面图, 简称立面图。它主要表现建筑物的外貌形状, 反 映屋面、 门窗、 阳台、 雨篷、 台阶等的形式和位置、 建筑 垂直方向各部分高度、 建筑的艺术造型和外部装饰等。 根据建筑形体的复杂程度, 建筑立面图的数量也有所 不同。一般分为正立面、 背立面和侧立面, 也可按建筑 的朝向分为南立面、 北立面、 东立面、 西立面。有时也 按轴线编号来命名立面图名称 (如图 1所示 ), 如 ? ?立面图或 A E 立面图, 这对平面
3、形状复杂的建筑 尤为适宜。在施工中, 建筑立面图主要是作建筑外部 装修的依据。建筑立面图应包括以下内容: ( 1)建筑两端或分段的轴线及编号。 ( 2)画出室外地面线及房屋的勒脚、 台阶、 花台、 门、 窗、 雨篷、 阳台; 室外楼梯、 墙、 柱; 外墙的预留孔洞、 檐口、 屋顶 (女儿墙或隔热层 )、 雨水管, 墙面分格线或 其他装饰构件等。 ( 3)注出外墙各主要部位的标高。如室外地面、 台阶、 窗台、 门窗顶、 阳台、 雨篷、 檐口标高、 屋顶等处完 成面的标高。一般立面图上可不注高度方向尺寸。但 对于外墙留洞除注出标高外, 还应注出其大小尺寸及 定位尺寸。 ( 4)各部分构造、 装饰节
4、点详图索引, 用料名称或 符号。 图 1? 立面图示例 3? 立面与平面的关系 从图 1中可以看出, 这个视图只能反映建筑物的 长度和高度, 还不能反映它的宽度。因此, 在一般情况 下, 一个视图不能完全确定建筑物的形状和大小。所 以我们可以设立三个投影面 (通常是三个投影面, 也有 可能是六个或更多 ), 然后从三个方向进行观察, 这样 就可以在三个投影面上画出三个视图, 用以表达建筑 物的形状和大小。 城? 市? 勘? 测2011年 6月 图 2? 三视图 如图 2所示, 从建筑物的前方向后观察, 在 V面上 所得的视图, 称为主视图, 它反映了长度和高度。从左 方向右观察, 在 W 面上
5、所得到的视图, 称为左视图, 它 反映了高度和宽度。从上方向下观察, 在 H 面上所得 的视图, 称为俯视图, 它反映了长度和宽度, 其实也就 是我们熟悉的平面图。为了将三个视图画在同一个平 面上, 规定 V面保持不动, 将其他两个投影面旋转和 V 面处于同一平面上, 这样就得到如图 3所示的三视图。 在实际画图中, 投影面的边框不必画出。 如图 3所示, 俯视图相当于建筑物的平面图, 主视 图相当于正立面图, 左视图相当于侧立面图。三者间 的联系规律也就是三视图的投影规律: 长对正、 高平 齐、 宽相等。它们对于建筑物的整体或局部以致建筑 物上任何两点之间的位置都是适用的。 图 3? 各投影
6、面的关系 4? 立面测量的原理 如图 4所示, 在立面测量过程中, 选定建筑物前一 开阔地方 P2架设全站仪, 照准 P1点后将仪器置零, P1 点和 P2点为平面坐标系 XOY中的点, 其坐标和高程 为已知。A、 B、 C、 D为建筑物正立面上的四个点, 我们 假定以面 ABCD为投影面, 该面与 A点所处水平面的 交线为 AB。现建立以 A为坐标原点, 以 AD方向为 X 轴, 以 AB方向为 Y轴的立面坐标系 XOY。 假定点 P是建筑物上的某一点, 它在投影面上的 投影点为 E, 立面测量的关键就是求 E点在 XOY坐标 系中的坐标。 图 4? 立面测量示意图 其中 P1点和 P2点的
7、平面坐标和高程为已知。仪 器照准 A点时根据极坐标原理可以得到 A点的平面 坐标 (XA、 YA)和高程HA, 同理可得到 B点和 P点的平 面坐标和高程。如图 4所示, 假设 P点在 A点所处水 平面上的投影点为 P?, 其平面坐标与 P的平面坐标相 同。 P?在投影面上的投影点为 F, 可以看到 F 点也是 P?在 AB线上的垂足。假定 E 点在 XOY坐标系中的 坐标为 XE、 YE, 根据几何关系可得: XE= EF=HP-HA YE= AF =(XF- XA) 2 + ( YF- YA) 2 ( 1) 因为 A、 B的平面坐标已知, 可以反算得到 AB的 坐标方位角, 假定为 ? 。
8、 tan?= YB- YA XB- XA ( 2) 根据式 ( 2)可以求得 ? , 因为 P?F与 AB相垂直, 所以假定 P?F的方位角为 ? , 则 ?= ?+ 90 。 由图 4可知, P? 与 P的平面坐标相同, 假设 F点的 平面坐标为 (XF、 YF), 那么: tan?= YF- YA XF- XA tan?= YF- YP XF- XP ( 3) 则求得 F 点的坐标如下: XF= XA? tan?- XA? tan?+ YA- YP tan?- tan? YF= YP+ tan? (XF- XP) 或 YF= YA+ tan? (XF- XA) ( 4) 根据式 ( 3)
9、即可求出 F点的平面坐标, 再代入式 ( 1)即可求得 YE了, XE可根据 P点和 A 点的高程求 142 第 3期别建晓 ?建筑物立面测量的研究 得, 这样我们就求出 P点在投影面上的坐标了。 5? 立面测量的实施 知道了立面测量的原理后, 就可以利用现有的测 绘成图软件进行立面图的测绘和成图。野外测量与平 时的平面图测绘没什么两样, 都是使用全站仪进行测 记法采集立面上某些特征点的三维坐标, 即北坐标、 东 坐标、 高程, 这些点的坐标都是平面坐标系中的坐标, 它们都存在全站仪中的指定文件里。内业处理时首先 将这些点坐标通过电缆线传输到计算机中, 再通过编 程的方法对测量的坐标数据进行转
10、换, 得到在立面坐 标系中的坐标; 转换的同时将坐标数据格式转换成绘 图软件所要求的格式。然后将转换后的数据导入到测 绘软件中, 再经过连线处理就可实现立面图的绘制, 如 图 5所示。 立面图测绘的作业流程如图 5所示。 图 5? 立面图测绘作业流程图 ? ? 在开发数据转换程序时, 利用 VB6进行, 程序界 面如图 6所示。其中基准点也就是图 6中的 A点, 它 的坐标必须是三维的, 即 XA、 YA和HA。基准方向点也 就是图 4中的 B点, 它与 A 点可以不在同一水平面 上, 也就是说它们的高程可以不相等。通过基准点和 基准方向点的竖直面也就是投影面了。 图 6? 程序界面图 6?
11、结? 语 本文重点阐述了立面测量的基本原理和作业流 程, 由不同品牌的全站仪导出的测量数据格式不同, 绘 图软件 EPS 2005或 CASS 7?0所要求的坐标文件格式 也不同, 这就要求首先掌握坐标文件的数据格式, 针对 所使用的全站仪和绘图软件编制出相应的转换程序, 从而保证立面图测绘工作的顺利完成。 参考文献 1? 陈大钊. 房屋建筑学 M . 北京: 高等教育出版社, 2001 2? 武汉测绘科技大学 ?测量学?编写组. 测量学 M . 北 京: 测绘出版社, 2004 3? 李青岳, 陈永奇. 工程测量学 M . 北京: 测绘出版社, 1995 Research of Surveying theVertical side of Building Bie JianXiao (WuhanMunicipalEngineering Design vertical side ; plane ; coordinate file ; format transform 143
