摘要：本文從概念、邏輯和形式上對測量儀器的建筑物形體特性的獲取方式行了分析與研究，深入淺出的剖析了測量儀器的建筑物形體測量技術應用。旨在引起重視、深入探討、充分理解、促進共識。
　　關鍵詞：建筑形體 測量 技術
　　1 前言：形體測量技術最初來源于制造業中對那些精度要求很高的零部件的外形尺寸和結構等技術參數的測繪，所利用的方法為工業上的測繪技術和精密測繪儀器，比如光學經緯儀、電子經緯儀、光電測距儀、激光掃平儀、雷達測速儀、全自動影像測量機、光學影像測量儀以及磁力場三維測繪系統等。工業常用的測繪大多運用于工業生產流程和運送膠帶上，產品的高速測量或試驗模型、產品或一些產品的零件部位的距離測量。
　　2 建筑物形體特性的獲取方式
　　建筑物形體特性指的是建筑物或其構成、外部形態、方位、高度、寬度、長度、體積等重要的幾何數量的敘述，而且還包含其內部與外部互相關聯特點。形體特性是對建筑物及其組成結構的精準的敘述，是對建筑物空間信息的具體與抽象，對于完成形體測繪的目的至關重要。
　　形體特性是對建筑物實物的抽象描寫，利用重要幾何量的描寫，需要時加之對實物內部、實物與其余參考物的關聯描寫，就能夠精確地表示建筑物實物對象的基本特性。比如某間正方體房屋，描述了它的邊長，便能夠客觀表示其形狀特性。此時的“正方體”與長度值便是房屋的形體特性。形體特性的幾何值基本包含分析對象的外形、方位、高度、寬度、長度、體積等，還包括對象內部、對象相互間的幾何關聯特性，比如平行、距離、垂直等相互關系等，這里主要根據建筑物的形體測繪對特性的具體要求有所取舍。
　　2.1點的形體特性
　　點的形體特性基本體現為方位，刻劃方位最簡易的方式是確立一致的坐標體系。當給予僅有的一個三維坐標后，該點的方位固定了，點和坐標就組成了一對相對關系。對點方位特性獲取就成為了對點坐標的獲取的轉變。建筑物或其結構上存在無數個點，但是具體用在形體描寫的點是較少的，而且是重要的點。一些重要點是以實物形態存在，叫作實點;其它的重要點不是以形態存在，它們是隱蔽的或附屬于其余部位存在，叫作虛點。實點依據測繪條件劃分成可測點與不可測點。可測實點坐標能夠利用測繪方法取得，不可測實點和虛點坐標不可以利用測繪方法取得，最好的辦法便是利用解構分析的辦法測算取得。以下羅列一些較為普遍情形的獲得方法。
　　(1)可測實點
　　可測實點需要符合的主要要求有:特性點應該看得見摸得著，實實在在，而且容易從測站進行測繪，測繪角需要滿足相應的精確度要求，與此同時“點”特性應該十分顯著，可以符合照準精確度要求。這些點的三維坐標能夠利用多次測繪計算均值的辦法獲得。
　　(2)不可測實點
　　不可測實點不具有可測實點的要求和特性。當重要特性點的方位特別，難以實施測繪，或“點”特性很隱蔽，或測繪方式不滿足要求，至于這類實點，要求利用幾何數學方式取得。此方式的基本原理是現實中沒有真正的孤立點，點一定是要與周邊物體發生各種關聯，組成拓撲關系。依據解析幾何原理發現，點能夠是線與線的交叉點，線與面的交叉點，很多面也能夠交叉到一個點等。根據該基本原理，能夠完成不可測實點獲得坐標的方式。
　　(3)虛點
　　虛點坐標的獲得方式與不可測實點獲得方式大致相同，也是利用解析的方式獲得。有些虛點是非常隱蔽的，比如大型天線的外面制造成拋物球面體(如圖1)，因此它的焦點應該是隱蔽的。這時可以通過對天線表面采樣測量，首先擬合得到天線拋物面解析方程，進而焦點可以通過解析式解算得到。
　　2.2線的形體特性
　　線有曲線和直線之分，直線是曲線的特殊例子。線的形體特性基本體現在長度、外形及方位等方面，長度是線的基本特性，實踐中的線不管怎么繁雜，肯定都具有長度的。線的籠統化歸納即為外形，比如曲線、直線以及圓弧等。長度和外形是線的內在特性，方位便是外在屬特性，對方位的描寫需要借助對比物，和對點方位的分析相似，必須確立一個恰當的坐標體系，獲得空間曲線的解構分析公式，使方程與曲線互相關聯上來。曲線的解構分析方程包含了曲線的絕大部分特性，主要有它的外形、方位，當確定了坐標變動量的界限，長度便惟一固定了。對線外形特性的獲取轉變為解答計算線的解析式。
　　建筑物或構成部位上對于形體描寫的線較少的，這類線屬于重點線。一些重點線是以實物方式存在，叫作實線;其它的重點線不是以實物方式存在，而是隱蔽的或者是依賴于其余部位存在，叫作虛線。實質上，曲線是具備某類特性的無數點的集合，也就是說曲線是由無窮個點組成的，但是為了分析的便利性，只有用較少的點對曲線實行刻畫，這是出于收集分散點對曲線實行分析的理論根基。對線形體特征的取得較為實用的方法是利用解構分析的辦法獲得。以下羅列幾種比較容易遇到的情形的處理方法。
　　(1)可測實線
　　可測實線需要符合一定的基本要求:曲線能夠看得見，摸得著，實實在在，而且從測站能夠容易測繪，測繪角需要符合一些的條件，“線”特征應該十分顯著，線上的點能夠符合照準精確度要求。利用在實線上收集的分散點坐標，操作者自己研判曲線外形，確定帶參數曲線方程，把點坐標輸入方程，得到所需要的系數，得出曲線的解構式，從而充分分析與曲線有關的外形特征。
　　(2)不可測實線
　　不可測實線是在符合實線概念的要求上，但不具有可測實線的要求和情形。當重要特征線的方位特別，難以直接測繪，或者是“線”特征不顯著，或者是測繪方式不滿足要求，這種類型實線的外形特征，應當利用幾何數學方式取得。此方式的基本原理是，線通常會和周邊圍結構發生某些關聯。依據解析幾何原理發現，線能夠是面與面交叉獲得。根據該基本原理，能夠利用求解面轉換獲得線的解析方程。
　　(3)虛線
　　虛線解析式的取得方式和不可測實線獲得方式大致相同，也是利用解析的方式獲得。比如大型煙囪的煙囪垂直角度是通過中軸線反映，而不能夠直接測繪，先取得煙囪外面的空間解析式，其中軸線便能夠利用解析方程換算得出。
　　2.3面的形體特性
　　面有平面與曲面之分，曲面的一個特殊例子是平面。面的外形特性基本體現在外形、方位及面積等，外形是對面的籠統化歸納，比如平面、球面等，其面積也屬于面的基本特性，實踐中的面有多么繁雜，都肯定有面積的。外形與面積是面的內在特性，方位便是外在特性，對方位的描寫需要依靠比照。這和對點、線方位的分析相似，應當卻立一個恰當的坐標體現，獲得空間曲面的解析式。曲面解析式包含了曲面的絕大部分特征，對面形態特征的獲取轉變成解答計算面的解析式。
　　建筑物或構成部位上對于形體描寫的面是較少的，這類面屬于重點面。形態測繪僅僅分析一些能夠看見的并實實在在的面。實質上，曲面是具備某類特性的無數點的集合，也就是說曲面是由無窮個點組成的，但是為了分析的便利性，只有用較少的點對曲面實行刻畫，這是出于收集分散點對曲面實行分析的理論根基。為取得面的解析式，先要收集面上的分散點坐標，操作者自己研判面的外形，確定有參數的解析式，把點的坐標值輸進方程式，回到解答計算參數，得出面的解析式，回到標差等相關數據能夠反應計算結果。曲面有很多類型，實踐中大多利用某些參照曲面實施涉及，使得解析更為便利。
　　3 建筑物形體測量技術應用實例
　　正如前面所述，建筑物形體測量方法各式各樣，而免棱鏡全站儀是不依賴合作對象就能夠實施測距的儀器，是免棱鏡測距技術與傳統儀器的組合，具備一般的全站儀所不具備的特點。運用免棱鏡全站儀使得測距變得更加快速、便利，體現了能見就能測，能測即能得的效果。這種先進的儀器目前已經廣泛運用到大部分測量行業，以下面以該儀器為例，研討建筑物形體測繪技術的實踐運用。
　　3.1免棱鏡全站儀的根本原理與優點
　　電子測距儀的主要構成部分有發射、回光、接收、測繪和計算結果部分，至于具備反射鏡測距，回光以及反射條，能夠把絕大部分的入射光線經入射光線的路徑返回到測距儀的接收部分，從而達到測距的目的。
　　該儀器的測距方式分為: 脈沖法和相位法。一般情況下，脈沖法所測繪的距離較長，而相位法測繪的精準度比較高。脈沖法用測繪的時候發射和接受信號間的時間差來測算長度，計算多次測繪算術平均數即為被測距離。相位法利用接受信號間的相位之差，以此算出測量的距離，它們的測距理論和有合作對象的測距理論一致。
　　該儀器與同一般的全站儀來進行比較，具備如下幾個優點:(1)操作便利。無需觸碰被測點就能夠獲取該點的坐標，大大降低了操作人員的勞動強度，并且可以減少安全事故的發生，提高了操作的安全性，同時對于那些關鍵建(構)筑物在某種程度上也有保護效果。(2)快速高效。該儀器的測量距離得速率通常為1s上下，因為無需專們派人去安裝棱鏡，較普通全站儀的測量距離得速率高數十倍，降低了操作人員的作業強度，提升了測量效率。
　　3.2免棱鏡全站儀運用于竣工測量
　　(1)地物點測繪實驗選用的全站儀型號
　　地物點測繪選用的全站儀型號為索佳SET530RK，該全站儀為一種中等量程、精確度高，具有很多用途而且使用簡單的儀器。該全站儀能夠適應戶外運用的不同要求，用單鍵就能夠實現有/無反射棱鏡方式轉換進行測繪工作，針對底高度并且沒有太陽光照射的對象，無棱鏡方式量程是0.3 至350 米，有棱鏡方式量程是5千米，測量邊長的精確度在免棱鏡方式下是±5 mm+ 10 ppm×D，有棱鏡方式式下是±2 mm + 2 ppm×D，測量角度的精確度是2〞。該全站儀在很多工程中的運用說明其功能特性可靠。
　　(2)地物點測量實驗方法
　　利用同一住宅區的室內角點測量當作實驗區，而且都按照兩種方式實施，一種方式是有棱鏡測繪方式，也就是在房子的角點上安放微型圓棱鏡;另外一種方式是無棱鏡測繪方式，直接對準房子角點的位置。這個實驗區內總共測繪房子角點424個，有12個房子角點在免棱鏡測繪方式下沒有測繪出平均距離，其它412個房子角點每個點都記載了兩種方式測繪的平均距離，對平均距離相差5毫米以上的房子角點，都需要一起記載測繪之時的房子角點觀測環境，比如房子角點的光線亮度狀況、房子角點的色彩、房子角點的材料性質等情況。
　　(3)房子角點平均距離的對照研究
　　在兩種不同測量方法下，平均較差統計結果見表1。

較差	距     離
	≤100 m	100～200 m	200～350 m	≥350 m
≤ ±5 mm	192	39	12	1
±5 ～±10 mm	84	35	10	2
±10 ～±20 mm	11	12	5	3
≥±20 mm	0	2	4	2
未能測距的點數	1	3	4	5

　　房子角點測繪結束后將兩種方式測量的平均距離實行了研究分析后發現該儀器在無棱鏡方式下測量距離比較穩定，一般情形下，它的測量結果精確度和可靠性與全站儀的標準指數相同，它的精確度可以符合房子角點測繪的精確度條件。伴隨測量站到房子角點的測距增長，無射棱鏡方式下測量距離的精確度會下降。利用對平均距離相差高于±5毫米的房子角點測量要求和12個在免棱鏡測繪方式下沒有測量出平均距離的房子角點研究，發現如下論點:
　　①房子角點外表的反射作用較大，對象信號平穩可靠。房子角點外表色彩越淡，實體的反射信號就更強，對于測量距離更為有利，房子角點外表呈現黑暗的顏色時，需要轉換到有反射棱鏡方式下進行測繪。
　　②在測繪房子的拐彎角度時，尤其是角度非常小的尖形角，它的測量距離相差可能較大，對準時需要尤其小心，在需要之時應當利用有棱鏡測繪方式實施測繪進行。
　　③陽光直射的房子角點，反射信號非常微弱，有時候無射棱鏡的儀器測不到距離，需要轉換到有反射棱鏡方式下實施測繪) 普通地物點的材料是木料、磚頭、硅酸鹽水泥、墻體顏料、金屬結構框架等，利用免反射棱鏡都可以完成測量距離，但是對于材料為玻璃房子角點，通常沒有辦法精確測量距離; 房子角點外表比較毛糙，如果投射在粗糙表面上的光向各個方向反射的現象非常厲害，必須轉換到有反射棱鏡方式下實施測繪。