第四章 专题图测绘

第四章专题图测绘专题图是指为某一部门或行业专门定制的地图，如地籍图、房产图、水利图、交通图、城市管网图等等，为政府解决人口、资源、环境和灾害等社会可持续发展中的重大问题和各个行业或部门的建设与发展提供可靠的基础数据（或图纸）资料。本章主要介绍：工程竣工图测绘、地下管线探测与管线图测绘、建筑测绘等。

§4-1工程竣工图测绘

工程竣工图也称工程现状图；测绘竣工图目的是使设计、施工和生产管理人员掌握工程内部现有全部建（构）筑物的平面和高程位置关系，设计要素的现状以及场地地形、地物的情况，形成详细的工业竣工现状图和有关数据资料。该图及附件属技术档案资料，是将来工程改建、扩建以及投产后生产管理的重要依据。特别是地下管线因具有特殊性，如在施工过程中不及时测定其准确位置，将为今后的测量、管理带来困难和损失。一、工程竣工图测量

1、工程竣工图测量的任务

（1）在新建和扩建的工程中，为了检验设计的正确性，阐明工程竣工的最终成果，作为竣工后技术资料，就必须提交竣工图；（2）扩建和改建原有工程时，必须取得原有工程实际建（构）筑物的平面及高程位置，为设计提供依据。（3）为满足新建工程建成投产后进行生产管理和变形观测的需要也必须提供竣工图。2、竣工图测量的特点与原则

竣工图是在工程阶段竣工或全部竣工后进行实测编绘而成的。它不但与勘察和施工阶段的测量有关，而且与设计、施工和生产管理也有着密切的关系。如在勘察阶段的大比例尺地形图的测量，其测点的密度、精度及地形地物的取舍等，随比例尺大小而异。测图的精度以图解误差为依据推算，而竣工图主要以细部点的解析坐标为依据来确定。（1）控制测量采用的应与原有系统保持一致。

（2）测量控制网必须有一定的精度标准。（3）充分利用已有的测量和设计的资料。施测竣工图时，必须考虑以下几个原则：3、竣工图测量的内容和要求

（1）竣工图的内容

竣工图的内容比较复杂，不但要表示出地面、地下和架空的建（构）筑物的平面位置和高程位置及一般地形、地物情况，而且还要在图上表示出所测细部点的坐标、高程及各种要素。有时1：500比例尺的图也难以容下，必要时，可作更大比例尺的辅助图或分图。

下面以工业厂区竣工图为例说明竣工图的内容情况：①厂区现状标准图（现状总图）；②辅助图（附件、局部）；③剖面图（附件、反映地下、架空）；④专业分图（按用途分类表示）；⑤技术总结报告和成果表。见图（2）施测竣工图的要求①图幅；②比例尺；③坐标和高程系统；④竣工图测量的精度要求⑤控制网的建立及精度要求

图根点的精度，相对于邻近等级控制点的点位中误差，不应大于图上0.1mm；高程的中误差，不应大于测图基本等高距的1/10细部点选取的技术要求细部点选取的技术要求测量细部点选取的技术要求续——圆形物的测绘1、利用切线的极坐标法求圆心、半径

观测：β1、β2及l计算圆心O的坐标及半径r3、三点法2、交会法二、总图编绘

1、总图编绘的基本要求与规定

（1）工程测量规范对竣工总图编绘的基本要求a、竣工图的比例尺宜为1：500。其坐标系统、图幅大小、注记、图例符号及线条，应与原设计图一致。原设计图没有的符号，可用新的图例符号，并应符合现行总平面图设计的有关规定。b、竣工图应根据现有资料，及时编绘。重新编绘时，应实地详细检核。对不符之处，应实测其位置、标高及尺寸，按实测资料绘制。

工业与民用建筑竣工总图的编绘，应符合下列规定：——总平面及交通运输竣工图1.应绘出地面的建筑物、构筑物、公路、铁路、地面排水沟渠、树木绿化等设施；2.矩形建筑物、构筑物在对角线两端外墙轴线交点，应注明2点以上坐标；3.圆形建筑物、构筑物，应注明中心坐标及接地外半径；4.所有建筑物都应注明室内地坪标高；5.公路中心的起终点、交叉点，应注明坐标及标高，弯道应注明交角、半径及交点坐标，路面应注明材料及宽度；6.铁路中心线的起终点、曲线交点,应注明坐标，在曲线上应注明曲线的半径、切线长、曲线长、外矢矩、偏角诸元素；铁路的起终点、变坡点及曲线的内轨轨面应注明标高。（2）竣工总图编绘的基本规定——给、排水管道竣工图1、给水管道：应绘出地面给水建筑物、构筑物及各种水处理设施。在管道的结点处,当图上按比例绘制有困难时，可用放大详图表示。管道的起终点、交叉点、分支点，应注明坐标；变坡处应注明标高；变径处应注明管径及材料；不同型号的检查井，应绘详图

2、排水管道：应绘出污水处理构筑物、水泵站、检查井、跌水井、水封井、各种排水管道、雨水口、排出水口、化粪池以及明渠、暗渠等。检查井应注明中心坐标、出入口管底标高、井底标高、井台标高。管道应注明管径、材料、坡度。对不同类型的检查井应绘出详图。此外，还应绘出有关建筑物及铁路、公路。——动力、工艺管道竣工图1.应绘出管道及有关的建筑物、构筑物，管道的交叉点、起终点，应注明坐标及标高、管径及材料；2.对于地沟埋设的管道，应在适当地方绘出地沟断面，表示出沟的尺寸及沟内各种管道的位置。此外,还应绘出有关的建筑物、构筑物及铁路、公路。——输电及通讯线路竣工图1、应绘出总变电所、配电站、车间降压变电所、室外变电装置、柱上变压器、铁塔、电杆、地下电缆检查井等；

2、通讯线路应绘出中继站、交接箱、分线盒（箱）、电杆、地下通讯电缆人孔等；3、各种线路的起终点、分支点、交叉点的电杆应注明坐标；线路与道路交叉处应注明净空高；4、地下电缆应注明深度或电缆沟的沟底标高；5、各种线路应注明线径、导线数、电压等数据，各种输变电设备应注明型号、容量；6、应绘出有关的建筑物、构筑物及铁路、公路。——综合管线竣工图1.应绘出所有的地上、地下管道，主要建筑物、构筑物及铁路、道路；2.在管道密集处及交叉处，应用剖面图表示其相互关系。

管线，特别是地下管线，是厂区现状图测绘的一个重要内容，地下管线的位置、走向、埋深等信息是现代企业管理的重要资料。对原有的工业厂区，由于地下管线不能直接测绘，增加了测绘中的困难。为此，可采取以下措施：a.尽可能详细地收集已有图纸资料，如设计图、竣工图、维修记录生产部门所用的各种专业图纸等；b.请熟悉的人员（如施工人员、检修人员等）到现场指认，辅以特征点处的开挖等；c.用探管仪寻找地下金属管道和电缆。2、总图编绘的方法编绘的资料来自三个方面：①数字化的设计图（具有分层功能、专用图）②原有的纸质地图（可通过矢量扫描）③施工部门提供的施工放样检查和竣工资料（可直接装入竣工图的底图中）

§4-2地下管线探测与管线图测绘地下管线是隐蔽工程，是埋设于地下（或水下）的各种管（沟、巷）道和电缆的总称。是城市基础设施的重要组成部分，担负着城市工业与民用上下水、电、气、暖和通讯信息的供配与传输。随着城市现代化建设的发展,城市地下管线密如蛛网,查明城市现有的各类地下管线的确切位置和埋深、规格、尺寸等信息参数,对当前的城市建设和未来城市规划都有重要意义。

地下管线探测包括地下管线探查和地下管线测绘两个基本内容。

地下管线探查是通过现场调查和不同的探测方法探寻各种管线的埋设位置和深度，并在地面设立测点—管线点。

地下管线测绘是对已查明的地下管线位置即管线点的平面位置和高程进行测量，并编绘地下管线图。

一、地下管线的种类

按性能和用途分：1．给水管道—工业、消防给水、生活用水；2．排水管道—工业污水（废水）、生活污水、雨水等；3.气体管道—燃气、乙炔、氧气等；4.电力电缆5.电讯电缆6.供热管线7.人防通道8.其它按覆土深度分：深埋和浅埋按输送方式分：压力管道、重力自流管道。二、地下管线探测的目的和任务

目的：为全面、系统、准确地掌握了地下管线的现状，合理利用地下空间、地下与地面工程规划、设计、施工与管理提供完整的基础数据。通过地下管线探测，达到查清地下管线现状，建立健全城市或企业完整、准确、科学的地下管线信息管理系统，使地下空间与地面建设协调构成有机整体,实现地下管线动态的管理。

任务：

1、查明地下管线的平面位置、埋深（或高程）、走向、性质、规格、材质、埋设时间和产权单位，测绘地下管线图。2、对地下各种性质的专业管线进行质量评价，尤其是对管线故障、缺陷的检查和定位等。如对给水、煤气、输油、天然气以及其他工业管线的漏点检测；对电缆故障（开、短路点及漏电点）的查寻。3、建立动态的地下管线信息管理系统。（现势性和动态性）。三、地下管线探测的内容与要求

城市地下管线探测的精度要求《城市地下管线探测技术规程》（2003年）

比例尺从1：500~1：5000类别平面位置埋深1±0.1h±0.15h2±5cm±3cm3图上±0.5mm注：①类别1是指地下管线隐蔽管线点的探查精度要求，为限差；②类别2是指地下管线点的测量精度要求，为中误差；③类别3是指地下管线图测绘精度要求，为中误差；④h—地下管线的中心埋深，m。

四、地下管线探测方法地下管线按其物理性质可大致分为三类：（1）由铸铁、钢材构成的金属管线，如给水，燃气、供热等工业管道。上述管线与周围介质在电性、磁性、密度、波阻抗和导热性等方面均存在物性差异，因此，人们可以利用导电率、导磁率、介电常数和密度等物理参数，选择不同的地球物理方法进行地下管线探测。（3）由水泥、陶瓷和塑料材料构成的非金属管道，如排水、工业管道或某些给水管等。（2）由铜、铝材料构成的电缆(其外用钢铠、铝或塑料包装)，如动力电缆、通讯电缆和有线电视电缆等。

地下管线探测方法一般分为两种：一种是井中调查与开挖样洞或简易触探相结合的方法，目前，在某些管线复杂地段和检查验收中仍需采用。另一种是仪器探测（物探）与井中调查相结合的方法。探测地下管线的物探方法主要有：①电磁法（包括频率域电磁法、时间域电磁法、探地雷达法）；②磁测法；③地震波法；④直流电法；⑤红外辐射法等。非金属管线金属管线

电磁法探测的基本原理：以地下管线与周围介质的导电性及导磁性差异为基础，利用金属管线和电缆在一次电场的作用下产生感应电流，通过接收机测量在管线周围产生的二次电磁场的强度和分布，来探测确定地下金属管线和电缆的平面位置和埋深。见右图所示：（一）电磁法电磁法分为频率域电磁法和时间域电磁法。频率域电磁法是利用多种频率的谐变电磁场（精度高、常用）时间域电磁法是利用不同形式的周期性脉冲电磁场。

频率域电磁法根据场源性质，可分为：被动源法

主动源法被动源法—盲探、精度低、适用载流电缆；主动源法—发射机发射、产生交变电磁场、接收机接收根据给地下管线施加交变电磁场的方式不同，主动源法又可分为：直接法、夹钳法、感应法、示踪法和探地雷达法。①直连法﹙又称直接充电法﹚。

将发射机的输出端直接接到被测金属管线的出漏点上（水龙头、检查井内的各种管线的出漏点），发射机的另一端接地，把电磁信号直接加到被测金属管线上，在地面上用管线仪的接收机观测这种磁场，对管线追踪、定位，达到管线探测的目的。该法接收机产生的二次电磁场强度大、干扰小、定位、定深精度高。（条件-要有漏点、接地良好）②夹钳法。工作时,将发射机信号施加于夹钳上,再将夹钳套在被测金属管线或电缆上。夹钳相当于初级线圈,管线与大地形成的回路相当于次级线圈。当发射机输出的交变电流在初级绕组中流动,环形磁场穿过管线回路时,便在管线中产生感应二次电流。在管线密集区探测中,信号夹钳法是一种交叉影响小的有效方法。能够对多条并行的电缆进行逐条分辨。③感应法。

原理：利用磁偶极源在地面上建立一个交变电磁场，地下金属管线在一次场的作用下，便会产生感应电流，电流在管线中流动，产生二次场，在地面上探测二次电磁异常，便可确定地下管线的空间分布。对于直埋于地下的金属管线（如自来水、煤气、工业管道、电力及通信电缆等），可以考虑利用这种方法。感应法用途广泛，既可以对没有出露无法用直连法施加信号的管线进行定位，并进行长距离连续追踪，还可以在一个无障碍区域内盲扫来确定有无管线存在。④示踪法

是借助于示踪装置,使其沿非金属管道不断发射电磁信号,然后用地下管线探测仪寻找其追踪信号。比较常用的示踪装置有两种:一种利用能发射电磁信号的示踪探头塞于管道内;另一种利用外表有绝缘材料的金属导线一头剥开1m左右,裸露出导线,使其与非金属管道内水泥相接触,另一头接于发射机输出端,发射机另一端接地,然后利用地下管线探测仪追踪信号,达到探测非金属管道的目的。示踪线信号探头⑤探地雷达

基本原理是：利用高频电磁波（主频为106～109Hz）以宽频带短脉冲形式，由地面通过发射天线送入地下，由于管线与其周围介质存在物性（导电率和介电常数）差异，使脉冲波在界面上发生反射和透射，其中反射回波由仪器的接收天线接收。由主机记录，根据反射电磁波的特征，达到了解地表以下地质体特征的有关信息，求得地质体或介质分界面的位置和埋深。以图象的形式RD1000TM便携式探地雷达系统RD4000管线仪RD7000多功能管线定位仪SL580多功能地下管线探测仪（国产）LTD—2202暗管探测仪LTD—2202暗管探测仪实时系统界面（二）磁法磁法就是利用金属管线与周围介质之间的磁性差异，测量磁场的垂直分布强度，判断出由地下金属管线引起的磁异常，探出地下管线并大致确定其走向和埋深，通过定量计算，得到地下管线在地表投影的确切位置和埋深。该法探测深度大（10m±20cm）、易受附近磁体探扰。（三）地震波法该法以地下各种介质的弹性差异为基础，研究由人工震源（如机械敲击、空气枪、电火花等）产生的地震波的传播规律，利用地下管道与周围介质之间的波阻抗差异，确定管线的地面投影位置和埋深。（四）直流电法该法是利用地下管线与周围介质之间的电阻抗差异，对地下管线定位和定深。（五）红外辐射法温度是描述物体冷热程度的一个物理量。当物体内部或物体之间的温度不一致时，就会出现热的交换。温度高于绝对零度的物体，会从表面向外放出电磁辐射。物体的温度越高，辐射出的能量越多。辐射热的光谱主要位于红外波段，少量位于可见光波段，因此这种以电磁波辐射形式进行的热传导，又称为红外辐射。一般情况下，地下管线，尤其是供水管线中水温相对周围泥土偏低，由于热交换作用，管线周围的泥土及地面的温度会略低于管线两侧地面的，可以根据这个特性来探测地下管线。五、RD4000管线仪使用介绍

RD4000是英国雷迪公司管线仪中功能最多，应用新技术，新方法最多的产品，了解了它的工作原理，其它产品可以举一反三。1、管线探测仪能做到的和不能做到的定位管线走向定位管线深度能探测的管线类型:电缆，光缆，通信缆，金属管不能探测的管线类型：纯水泥管，PVC管，陶瓷管，以及各种塑料管（非电的良导体材料）。不能区分地下管线为何种类型不能得到某点管线的坐标（需配合其他仪器）不能探测地下管线的口径2、定位基本原理利用电磁定律：通电导线周围产生磁场（右手法则）

RD4000接收机中的接收线圈：TOPBOTTOMVERTICAL（1）峰值法定位原理：

当水平线圈轴线与通电导线垂直且处于通电导线正上方时，水平线圈信号最强。不但与位置有关而且与方向有关峰值法定位准确性条件：①水平响应曲线越陡峭越好。

②水平响应曲线越对称越好。（2）谷值法定位：在管线正上方，垂直安装的线圈响应最小。接收机

结合水平线圈的响应，RD4000的谷值法中设计有一个始终指向管线的箭头，依据此箭头，可以对目标管线进行快速追踪。3、深度及电流测量原理管线深度及电流测量原理：通过比较t天线和b天线的信号强度，接收机自动计算出管线的深度4、接收机和发射机简介接收机发射机发射机发射固定频率的信号施加到目标管线上，使用接收机接受此信号，达到定位和测深的目的。发射机和接收机的频率必须保持一致性。电池盒外接12V接口附件插口及串口①发射机的使用使用发射机的主要目的是给目标管线施加电流施加电流的方法主要有：1、直连法(适用于金属管）2、夹钳法（适用于电缆、光缆等通信缆）3、感应法直连法注意的问题：红色夹子夹目标管线，黑色夹子接地。尽量保持直连线与目标管线垂直。在马路中间使用时，导线不够长的时候可以用延长线。直连法时，尽量减少接触电阻，红色夹子夹目标管线的时候，接触点需清理铁锈或油漆。夹钳法注意问题：尽量使夹钳夹住目标管线之后，接触点管线与夹钳垂直方向。夹钳应闭合注意夹钳法适用的管线类型。感应法应注意的问题:发射机的手柄方向应尽量与目标管线保持一致；发射机尽量放置于目标管线的正上方。使用时，发射机与接收机不要太近，以免接收机接收到的信号完全为发射机的信号。感应法是无法使用直连或者夹钳法时才使用的。②接收机的使用(1)显示屏(2)键盘(3)增益控制旋钮(4)电池盒(5)附件盒A.附件接口B.RS232接口C.耳机插座①②③④⑤接收机的使用接收机的作用是定位和测深定位时要注意：精确定位用峰值，长距离追踪用谷值。测深时要注意：使用直连法和夹钳法下工作时，可以直接测深使用感应法工作时，尽量不要直接测深，选用70％法间接测深。接收机的使用a)保持接收机天线与管线的方向垂直，横过管线平移接收机。确定响应最大的点。b)当找到响应最大点时，不要平移接收机，原地转动接收机，当响应最大时停下来。c)保持接收机垂直地面，在管线上方左右移动接收机，在响应最大的地方停下来。d)把天线贴近地面，重复（b）。e)重复（c）。f)标志管线的位置和方向。重复所有的步骤以提高精确定位的精度。③野外施工须注意的几个问题发射机工作模式选取原则：

1、首选为直连法。 2、夹钳法 3、感应法频率选取原则：

1、当所测管线电连通性很好时，最好用低频。 2、当所测管线电连通性不好时，只能用高频。 3、当进行未知区域普查时，首先用高频感应法进行探察，再用低频直连法进行祥查精查。发射机位置选择：

感应模式工作时，发射机应根据目标管线的大致走向放置发射机，并尽量减少对非目标管线的激发。六、地下管线测量地下管线测量，随着测绘仪器的不断更新，现大多采用数字化的全站仪对外业普查定位的管线点进行数据采集，通过数据传输系统导入计算机。城市地下管线普查，在进行测量管线点之前，还需做以下工作：①坐标系的选择（必须采用本城市统一的平面坐标系统和高程系统）；②控制测量（为进行地下管线点连测及相关地形测量而建立图根控制，包括平面控制及高程控制测量）。七、地下管线图绘制（计算机成图）将外业测量采集的数据，利用计算机数字化手段，在保证数据的精度与现时性前提下，进行地下管线图的编绘，以达到建立地下管线数据库的目的。地下管线图一般分专业管线图、综合管线图、局部放大示意图及断面图。专业管线图和综合管线图的比例尺均为1：500；局部放大示意图及断面图的比例尺视实际情况而定。对于地下管线各种图件的编绘，在地下管线普查或探测工作实施前拟定的施工技术设计中都会有明确的规定。八、地下管线信息系统（简介）地下管线信息系统是地下管线普查的组成部分，也是地下管线普查成果广泛应用的保证。地下管线信息系统是依靠地理信息系统（GIS）技术来完成的。地下管线的信息是由空间数据和属性数据组成。空间数据包括大地坐标、地面标高、埋地深度等；属性数据包括种类、材料、大小（断面尺寸）等。但在实际工作中，以管线点和管线（段）为单位来描述地下管网的信息更直观且便于管理。计算机动态管理的实现，还要依靠地下管线信息系统。目前，针对城市或企业的综合地下管线和供水、供气、电信、电力等专业，已经有许多地下管线信息管理软件应用于城市或企业，并发挥极大作用。

§4-3建筑测绘

建筑测绘就是通过对实际建筑对象的现场调查、测量，用建筑平、立、剖面图的形成原理，将实测对象及其数据加以分析整理后，用平、立、剖面图表达出来。

古建筑（群）、古城镇、古村落的保护、维修、重建，首先需要对它们进行测绘工作，提供所需比例尺的建筑物总平面图、单体建筑的各层平面图、立面图、剖面图、建筑局部细图、等值线图或建筑物的三维立体模型等。

除了对古建筑进行建筑测绘外，对具有艺术性、标志性建筑，为了对这类建筑物的管理、维护和修缮，同样也需要进行测绘工作。对现有建筑物测绘应综合考虑建筑物的价值、构件类型、结构的繁简程度、测绘目的等因素确定测量的精度和测量方法。建筑物的测绘方法主要有以下几种：全站仪数据采集法、近景摄影测量方法、三维激光扫描测量方法。

基本步骤为：观察对象勾勒草图实测对象记录数据分析整理绘制成图一、全站仪数据采集法全站仪测量（特别是无棱镜测量）技术对不易到达的点的测量变得简单，所以在建筑物测绘中应用较多。步骤：明确细部测量精度推求控制网精度控制网优化设计（经济、可行）控制测量、细部测量建立三维立体线划图形成平面图、立面图、剖面图及三维立体模型。

控制测量的控制点尽量选择在建筑物的主轴线上、一般建立独立的建筑坐标系、建筑坐标系与大地坐标系转换；注意点的密度要足够建筑坐标系的高程通常以建筑物底层主地坪的高程作为零标高（±0.000）细部测量（边勾绘草图）、数据转换及传输、编辑建筑物的三维立体线划图。在此基础上绘制建筑物的平面图、立面图、剖面图，必要时绘制建筑物的三维立体模型。二、近景摄影测量方法

近景摄影测量方法是通过摄影（摄像）及随后的照片（图像）处理以获取被摄目标的形状、大小和运动状态的一门技术，在工业、生物医学、建筑学等众多领域得到广泛应用。近景摄影测量的作业过程大体可分为获取被测物体的照片（或影像）的摄影（或摄像）和对照片（图像）处理以获取被测物体上点群三维空间数据的摄影测量处理两个阶段。近景摄影测量采用的基本摄影方式有：正直摄影方式和交向摄影方式两种。正直摄影方式摄影时，像片对的两像片主光轴彼此平行，且垂直于摄影基线，这种方式多用于模拟近景摄影测量或解析摄影测量；交向摄影方式摄影时，像片对的两像片主光轴大体位于同一平面但彼此不平行，也不垂直于摄影基线，两主光轴相交，产生交会角，该方式多用于解析摄影测量和数字摄影测量。

特点：信息容量大、非接触、高精度、表达细微和速度快等。（三）三维激光扫描测量方法随着激光技术的快速发展,激光三维扫描技术广泛地应用于各个领域。如医学临床诊断治疗、机器人三维可视化、工业的模具设计和制造、逆向工程*等。

三维激光扫描仪采用非接触式高速激光测量方式,在复杂的现场和空间对被测物体进行快速扫描测量,直