地下建筑物测绘技术的分析-地图学与地理信息系统专业论文.docxVIP

1 1 绪论 西安科技大学硕士学位论文 西安科技大学硕士学位论文 PAGE PAGE 13 PAGE PAGE 10 1 绪论 1.1 研究背景及意义 研究背景 随着城市化的不断发展，我国大部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： ⑴ 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。 ⑵ 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。 ⑶ 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。 ⑷ 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。 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。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： ⑴ 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。 ⑵ 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距离)时，都是按1:1或同一比例尺表示的。 ⑶ 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。 1.2 国内外