关键词：地下建筑物;三维测绘技术;发展
地下建筑物是指在自然形成的溶洞内或由人工挖掘后进行建造的建筑物，即所有位于地表以下人工建造的物体，泛指各种生活、生产、防护的地下建筑物，如位于地下的铁路、车站、隧道、国防工程、车库和桩基等。本文探讨的地下建筑物主要是地下空间中除地下管线以外的人工建设的建筑物。地下建筑物一般由建筑物主体、外围护桩和桩基等3部分组成:地下建筑主要以地下的洞室和隧道作为主体工程，除了通向地面的出入口外，其余部分均在地面以下;外围护桩是指建筑在地下深基坑外围的支护结构，包括重力式搅拌桩挡墙、地下连续墙、桩列式挡墙等;桩基是指建筑物的桩基础，由基桩和连接于桩顶的承台共同组成。地下空间实体很多，它包括地质构造、地下建筑物和地下管线等3类，地下建筑物与其他地下空间实体相比，具有形状规则和可进入等优点。与地上建筑物相比，它具有的特点见表1。
表1
1、三维测绘技术现状分析
对于三维测量仪器而言，目前常见的是卫星定位测量系统、摄影测量仪器、全站仪、三维激光扫描仪以及关节臂三坐标量测仪和激光跟踪仪。其中，前三种测量仪器均为我们日常工程测量中所熟知和常用的量仪器，而三维激光扫描技术则是近年来新出现的三维测绘仪器，以上测绘仪器分析如下：
1.1卫星定位测量系统
对于卫星定位系统而言，其点位坐标是地心直角坐标系中的三维坐标，同时也是真正的三维测量，而且其测量精度非常的高，尤其是双频GPS点差分测量精度可达到毫米级。实践中需要注意的是一种错误操作方法，即将卫星定位结果转换至大地坐标系之中，使之与传统的三维测量结果对比，则差值一定会非常的大。之所以会出现这一问题，主要原因在于三维测量受大地水准面影响，其精度会受到不同程度的影响。
1.2全站仪
全站仪是一个比较标准的三维测量仪器，能够同时测量距离和角度，全站仪有以下几个特点：第一，自动显示和计算数据；第二，多种数据记录和存储方式；第三，自动补偿水平角和垂直角；第四，气象改正和仪器常数改正；第五，激光对点器；第六，应用程序丰富，如：导线测量、悬高测量、后方交会等；第七，无合作目标测距。但是，在2+1维测量中，基准面是水准面，测量结果会受到大地水准面精度的影响。
1.3三维激光扫描仪
三维激光扫描仪是一种新型的三维测量仪器，它的工作是根据激光测距原理，利用高速激光发射器瞬间测得目标的三维坐标值。该种仪器扫描速度非常的快，而且点位精度相对较高、点密度也非常的高，因此应用普及速度较快。实践中可以看到，这种仪器设备通常不依赖水准面，而且受大地水准面精度影响也非常的小。
2、地下建筑物三维测量技术
与地上测量工作不同，在测量地下建筑物的同时，其地面附属设施也应该被测量，这样在三维表达的时候能达到地上与地下的统一。另外，不仅要测量地下建筑物在水平方向上的位置，也需要测量地下建筑物的高度，或者采集地下建筑顶部点的高程和各种特征点，以确定地下建筑物的垂直位置和立体形状。目前，地下建筑物的测量可采用以下3项技术:
2.1全站仪测量技术
全站仪测量技术是目前使用最广泛的测量技术，它可以获取三维空间数据(包括Z坐标值)，并且全站仪获取坐标数据的精度较高。全站仪采用的是特征点逐点采集的方法，其缺点是外业工作量大。
2.2激光测量技术
通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以通过返回坐标点的颜色ＲGB值和反射率值来区分不同地物。三维激光扫描仪采集数据的特点是采用点云采集的方式，速度快，缺点是内业工作量大。
以上两种方法只能从地下建筑物内部测量到内部特征点的三维坐标，其外部特征点还需要结合以下方法测量后推算得到。地下建筑物(构筑物)的墙体厚度可根据设计、竣工资料予以确定，没有竣工资料的墙体厚度可采用物探方法测定。探测墙体厚度的方法有测厚仪法和综合物探方法(地震影像法、地质雷达探测法、基桩反射波法等)，其探测精度需要进行试验验证。
以上方法只能测绘建筑物主体，还不能测绘作为地下建筑物的重要组成部分外围护桩和桩基。这需要利用竣工图纸进行补充，才能完整地绘制地下建筑物。
2.3利用竣工图纸的技术
指利用已有的竣工图纸，或者已有的设计图进行测绘，对待测的点或者特征点采用图解法获得相应的坐标，通过标注的参数获取坐标点的Z值或者高程值。用此方法测绘地下建筑物时需要用前两种方法实地抽样检查，才能保证测绘的可靠性和准确性。该方法的优点是测绘比较全面且成本较低。
3、基于AutoCAD绘制地下建筑物的技术
AutoCAD在较早期的版本中，由于不是专业三维建模软件，在三维模型的方面的表现一直不够理想。但由于三维模型在各行业中的应用越来越广泛，CAD近几年的版本着重对三维模型上的操作和表现效果方面进行了相应改进，可以满足多数三维建模的需求。AutoCAD在表达地面模型时，需要借助二次开发后的软件才能实现，如南方CASS。但生成的三角网模型面不够平滑，柔化效果不理想。生成的格网模型是整体曲面，只能透明显示(如图1所示)。
图1基于AutoCAD绘制的地下通道及局部效果
表示树木、路灯等地物的模型是通过多个三维实体和平面组成的块，当进行大范围显示时，由于此类型地物数据量较大，会较多地消耗系统内存，降低运行速度。在绘制非水平面和非垂直面的平面时，需要不断切换坐标系才能实现，操作比较繁琐。
4、基于SketchUp绘制地下建筑物的技术
SketchUp一直以来作为专业的建模软件，在建模效率上有比较明显的优势，也有较好的数据兼容性，可以直接导入CAD底图和模型，也可以导入通用的3D数据格式文件，被各个行业所广泛应用。SketchUp中的地形工具可以通过等高线直接构建地面模型，柔化效果比较理想(如图2所示)。但构建地面模型的运算效率较低。
图2基于SketchUp绘制的地下通道及局部表达
表示树木、路灯等地物的模型是通过多个三维实体和平面组成的组件，当进行大范围显示时，同样会较多地消耗系统内存，降低运行速度。
5、三维测绘技术未来发展前景展望
在新的历史时期，工程测量已经不再是单一的简单的提供一些地图数据方面的服务活动，它要求工程测量提供相关的、准确地理信息服务，从而全面推动我国工程测量事业进入信息化发展时代。所谓信息化测绘技术，其主要是依托于现代计算机网络技术，同时利用现代信息技术以及空间技术设备，为工程建设行业的发展提供了有效的地理信息服务三维测绘技术。从实践来看，三维测绘技术的未来发展，必将朝着实时获取信息、自动处理相关数据以及提供网络化信息服务和信息社会化应用方向发展。从某种意义上来讲，三维测绘技术正在正朝着数字化、高精尖方向发展。三维测绘技术最具代表性的是3S技术，即GPS、GIS以及RS。在现代工程测量过程中，3S技术的应用更加的广泛，其中GPS技术提供了准确的目标空间位置，便于工程建设的准确定位。在工程地面控制测量实践中，尤其是在新矿区建立新控制网过程中，对已有控制网应当进行全面的检验、改善与审核；同时，还要对旧有的控制网实施加密操作。对于GIS技术而言，其主要是更加便于建立多源数据信息模型，建立工程项目信息管理系统，综合管理工程建设项目的设计、沉降监测、开采以及矿区土地复垦和环境评估，对多种来源的时空数据综合考虑、处理和实施集成化与动态管理。RS技术主要是进行矿区地形图测绘工作，开展土地资源调查、矿区生态环境和地质灾害调查，快速提供矿区信息。“3S”技术是当前国内外工程测量技术发展的重要趋势，在应用过程中，GPS主要是确定目标的空间位置，RS主要是快速提供目标信息，GIS主要是对多种数据进行集成处理。三种技术在功能上相互补充，只有建立一个统一的平台，让他们充分发挥优势，才能实现工程测量的精准性。
6、结语
随着我国建筑业的继续发展，新的测量方法将会不断出现，同时也会极大地提升我国建筑业的水平和规模。通过利用三维测绘技术，能够很好地帮助我们进行建筑测量工作，提升效率。因此，地下建筑物的三维测绘技术及据此建立的地下空间信息系统可广泛应用于城市地下空间规划、城市地下空间管理以及城市地下建筑物内部管理。城市地下建筑物因其独特的空间特征，对测绘技术提出了新的要求，尤其在表达方面，因此对地下建筑物测绘的新理论、新技术的研究和开发将是测绘科学研究的重要内容之一。