专利名称：用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具的制作方法
技术领域：
本发明涉及数字化建筑测绘中用于标示建模标示线、拍摄标线建模照片的辅助工 具，主要应用于近现代建筑测绘领域。
背景技术：
目前，公知的建筑测绘方法是“传统建筑测绘方法”，其应用范围包括古建筑测绘， 也包括近现代建筑测绘。“传统建筑测绘方法”指1930年朱启钤创立《中国营造学社》后，中 国第一代建筑师梁思成、刘敦桢等引进西方现代建筑测绘方法、结合中国古代建筑特征创 立的现代意义上的建筑测绘方法，后来为中国建筑测绘界广泛应用并一直延续至今。如普 通高等教育土建学科专业“十五”规划教材《古建筑测绘》即延续这种建筑测绘方法。(参 见王其亨主编，吴葱，白成军编著.古建筑测绘[M].北京中国建筑工业出版社，2006)传统建筑测绘方法的弊病之一是高大建筑需要搭建脚手架测绘，如果不搭建脚手 架，测绘者不能直接接触的建筑部位的建筑立面测绘图将无法测绘。搭建脚手架需要耗费 大量财力物力，这使建筑测绘的成本大幅度提高；如果需要测绘的高大建筑不具备搭建脚 手架的条件，将使建筑立面测绘图的测绘无法进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具，以用于实 现在高大建筑不搭建脚手架的前提下，对测绘者不能直接操作的、高于测绘者所在位置的 建筑部位的数字化建筑立面测绘图的测绘。为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是该用于数字化建筑测绘的标线和 摄影辅助工具包括升降杆、控制杆和控制索，所述升降杆的顶部设有可旋转活动杆，所述可 旋转活动杆与所述升降杆的杆体同轴，所述控制杆与可旋转活动杆固定连接，所述控制杆 的长度方向与可旋转活动杆的长度方向形成一大于零的夹角，所述控制杆的两端分别与所 述控制索连接。进一步地，本发明所述控制杆与可旋转活动杆相互垂直。进一步地，本发明以所述控制杆与可旋转活动杆的固定连接处为中心，所述控制 杆呈对称状态。进一步地，本发明在所述可旋转活动杆上固定连接有激光标线仪安装架或摄影云台。与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)本发明结构简单，使用方便。(2)在不 搭建脚手架的前提下，使用现有技术，即使用传统建筑测绘方法无法测绘高大建筑中测绘 者不能直接接触的建筑部位，这导致建筑立面测绘图的测绘无法实施。由于使用本发明标 线和摄影辅助工具控制激光标线仪准确定位，利用激光标线仪标示该高大建筑高于测绘者 所在位置的拟测建筑部位外表面的建模标示线；使用本发明标线和摄影辅助工具控制摄影 装置准确定位，利用摄影装置拍摄该建筑部位的标线建模照片，进而完成对该建筑部位的数字化建筑立面测绘图的测绘，从而在不搭建脚手架的前提下，最终实现对高大建筑的数 字化建筑立面测绘图的测绘，完成使用现有技术无法完成的建筑立面测绘图的测绘。(3)本 发明是不搭建脚手架实施高大建筑的数字化建筑立面测绘图的测绘的辅助工具，不搭建脚 手架测绘高大建筑可以节省搭建脚手架的费用，大幅度降低建筑测绘的成本。
图1是本发明标线和摄影辅助工具的一种结构示意图；图2是图1的左视图；图3是本发明标线和摄影辅助工具的另一种结构示意图；图4是图3的左视图；图5是使用本发明对高于测绘者所在位置的建筑部位定位激光标线仪标示建模 标示线和定位摄影装置拍摄标线建模照片的示意图；图中，1.升降杆底座；2.升降杆的杆体；3.升降杆拉索；4.升降杆集线盒；5.可旋 转活动杆；6.控制杆；7.连接件；8.控制索；9.激光标线仪安装架；10.激光标线仪；11.摄 影云台；12.摄影装置；13.垂直激光扇面；14.建模标示线；15.拟测建筑部位。
具体实施例方式如图1至图4所示，本发明用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具包括升降 杆、控制杆6和控制索8。其中，升降杆由升降杆底座1、多节可升缩的升降杆的杆体2、升降 杆拉索3和升降杆集线盒4组成。升降杆的杆体2只可升降，不可旋转。升降杆的顶部连 接有可旋转活动杆5，可旋转活动杆5与升降杆的杆体2同轴，以使可旋转活动杆5可绕自 身的中心轴自由旋转而不能自由改变与升降杆的杆体2的相对位置。控制杆6与可旋转活 动杆5固定连接，控制杆6的两端各与一根控制索8的一端连接。控制杆6的长度方向与 可旋转活动杆5的长度方向形成一大于零的夹角。如图1和图3所示，若控制杆6与可旋 转活动杆5相互垂直，则可获得最长的力臂，即可使用较小的力控制可旋转活动杆5使之旋 转。如图1和图3所示，若以控制杆6与可旋转活动杆5的固定连接处为中心，控制杆6呈 对称状态，则可获得等长的力臂，以相等的力量施于两根控制索8可以获得相同的控制效 果，以利于利用控制索8拉动控制杆6控制可旋转活动杆5旋转。综上，利用升降杆可以实 现可旋转活动杆5向上升起，利用控制索8和控制杆6可以实现可旋转活动杆5以其长度 方向的中心轴为轴自由旋转，因此利用升降杆、可旋转活动杆5、控制杆6和控制索8的配合 可以将可旋转活动杆5升至测绘者不能直接操作的、高于测绘者所在位置的高度，并实现 可旋转活动杆5的旋转角度的准确定位。如图1和图2所示，作为本发明的一种实施方式，在可旋转活动杆5上固定连接激 光标线仪安装架9，激光标线仪10固定连接在激光标线仪安装架9上，使激光标线仪10与 可旋转活动杆5联动，通过升降杆、控制杆6和控制索8控制可旋转活动杆5在测绘者不能 直接操作的、高于测绘者所在位置的高度实现升起高度和旋转角度的准确定位，以使激光 标线仪10在测绘者不能直接操作的、高于测绘者所在位置的高度实现升起高度和旋转角 度的准确定位，从而实现在测绘者不能直接操作的、高于测绘者所在位置的高度利用激光 标线仪10准确投射激光扇面。
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如图3和图4所示，作为本发明的另一种实施方式，还可在可旋转活动杆5上固定 连接摄影云台11，摄影装置12固定连接在摄影云台11上，使摄影装置12与可旋转活动杆 5联动，通过升降杆、控制杆6和控制索8控制可旋转活动杆5在测绘者不能直接操作的、高 于测绘者所在位置的高度实现升起高度和旋转角度的准确定位，使摄影装置12在测绘者 不能直接操作的、高于测绘者所在位置的高度实现升起高度和旋转角度的准确定位，从而 实现在测绘者不能直接操作的、高于测绘者所在位置的高度利用摄影装置12在准确定位 的位置拍摄照片。目前市面上升降杆有多种型号，包括手动、电动和液压升降杆，所有升降杆的杆体 2都只能升降，不能自由旋转。本发明优先选用手动升降杆，以利于对没有电力供应的文物 建筑实施建筑测绘，如沈阳成哲群英专用机械厂生产的立牌TTG系列升降杆的II型手动升 降杆，有可升起12m的型号与可升起15m的型号。使用本发明辅助工具实施数字化建筑测绘时，使用的标线工具为自动安平激光标 线仪10。使用自动安平激光标线仪10向拟测建筑部位15的外表面投射符合数字化建筑测 绘方法要求的水平激光扇面或垂直激光扇面13，该水平激光扇面或垂直激光扇面与拟测建 筑部位15的外表面相交形成的交线就是拟测建筑部位15的水平剖切面或垂直剖切面的外 轮廓线，即拟测建筑部位15的建筑立面测绘图的外轮廓线，称为建模标示线14。目前市面上自动安平激光标线仪有多种型号，如莱赛LS619自动安平激光标线 仪，可输出一个180°水平激光扇面，两个相互垂直的180°垂直激光扇面，以及一个垂直 向下的激光定位点；莱赛LS618自动安平激光标线仪，可输出一个180°水平激光扇面，两 个相互垂直的90°垂直激光扇面，以及一个垂直向下的激光定位点。如图5所示，将升降杆底座1牢固固定在拟测建筑部位15的下方。安装激光标线 仪10时，升降杆底座1必须保持垂直状态。安装摄影装置12时，根据需要，升降杆底座1 可以保持垂直状态，也可以倾斜安装，但是与竖直方向的倾斜角度一般不超过25°，以保证 升降杆升起后不会因重力失衡而倾倒。将激光标线仪10、摄影装置12分别固定在各自使用的标线和摄影辅助工具的可 旋转活动杆5上。其中激光标线仪10使用安装在可旋转活动杆5上的激光标线仪安装架9 固定；摄影装置12使用安装在可旋转活动杆5上的摄影云台11固定，利用摄影云台11可 以调节摄影装置12的倾斜度。升起升降杆，使激光标线仪10、摄影装置12到达预定高度； 调节控制索8，使控制杆6带动可旋转活动杆5旋转，使固定在可旋转活动杆5上的激光标 线仪10、摄影装置12旋转到预定位置。激光标线仪10在升起前已经开启，在操作的全过 程中始终处于开启状态，到达预定位置即已完成建模标示线14的标示；摄影装置12到达预 定位置后使用无线遥控器控制该摄影装置拍摄，该拍摄作业需要通过预拍调整摄影装置12 的升起高度、旋转角度和倾斜角度，其中升起高度由升降杆的升起高度控制；旋转角度由控 制索8、控制杆6和可旋转活动杆5控制；倾斜角度由摄影云台11控制，通过预拍确认标线 建模照片的取景范围符合要求后，即可按已确定的升起高度、旋转角度和倾斜角度正式拍 摄。如图5所示，以下以外表面为单曲面几何形体、平面几何形体和中心轴对称的双 曲面几何形体的拟测建筑部位为例，介绍使用本发明标线和摄影辅助工具对高于测绘者所 在位置的拟测建筑部位15实施数字化建筑立面测绘图的测绘的步骤
(1)将自动安平激光标线仪10固定在本发明辅助工具的可旋转活动杆5上，升起 激光标线仪10到预定高度并旋转到预定位置后，利用激光标线仪10向拟测建筑部位15的 外表面投射垂直激光扇面13，垂直激光扇面13与拟测建筑部位15的外表面相交形成建模 标示线14，拟测建筑部位15的外表面的中心轴位于垂直激光扇面13所在的平面上。(2)在拟拍摄的拟测建筑部位15的取景范围内，获取两组线段，所获取的线段为 水平线或竖直线。其中，每一组线段含有两根线段，同一组内的两根线段相互平行，不同组 的线段之间相互垂直。获取一个与拟测建筑部位15相交的平面，该平面与激光扇面13平行或垂直；在该 平面内再获取一个几何图形，测量绘制该几何图形所需的定形尺寸。具体地说，如图5所示，在拟拍摄的拟测建筑部位15的取景范围内，获取包括线段 AB和线段DC的线段组1，以及包括线段AD和线段BC的线段组2，线段组1中的线段AB和 线段DC相互平行且均为水平线，线段组2中的线段AD和线段BC相互平行且均为竖直线， 且线段组1中的线段与线段组2中的线段相互垂直。获取由线段AB和线段DC定位的平面 AB⑶，该平面AB⑶与拟测建筑部位15相交，且平面AB⑶与激光扇面13垂直。在平面AB⑶内再获取一个几何图形，即矩形AB⑶，测量绘制矩形AB⑶所需的定形 尺寸线段AB和线段BC的长度。(3)利用摄影装置12拍摄拟测建筑部位15的照片，该照片显示有建模标示线14、 步骤⑵所述两组线段，即包含线段AB和线段DC的线段组1、包含线段AD和线段BC的线 段组2以及矩形AB⑶。(4)使用建模软件，例如使用Google SketchUp软件，以步骤(3)所述照片中的两 组线段为依据，调整建模场景的透视关系以使该建模场景的透视关系与步骤(3)所述照片 中的拟测建筑部位15的透视关系匹配。(5)依据步骤(2)所测得的绘制矩形ABCD所需的定形尺寸线段AB和线段BC的长 度绘制矩形ABCD，以矩形ABCD为建模尺寸参照面缩放步骤(3)所述的照片，缩放后的照片 与该建模尺寸参照面矩形ABCD相匹配，以缩放后的照片为依据建立拟测建筑部位15的三 维模型。(6)以步骤(5)所述三维模型为依据生成拟测建筑部位15的建筑立面测绘图。综上，利用本发明辅助工具可在测绘者不能直接操作的、高于测绘者所在位置的 高度使用激光标线仪10标示拟测建筑部位15的建模标示线14，以及使用摄影装置12拍摄 该拟测建筑部位的标线建模照片，从而能够以该标线建模照片为依据，使用建模软件，建立 拟测建筑部位15外表面的三维模型，并以该三维模型为依据生成拟测建筑部位15的建筑 立面测绘图，最终实现在不搭建脚手架的前提下完成该建筑部位的数字化建筑立面测绘图 测绘。
权利要求
一种用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具，其特征是包括升降杆、控制杆(6)和控制索(8)，所述升降杆的顶部设有可旋转活动杆(5)，所述可旋转活动杆(5)与所述升降杆的杆体(2)同轴，所述控制杆(6)与可旋转活动杆(5)固定连接，所述控制杆(6)的长度方向与可旋转活动杆(5)的长度方向形成一大于零的夹角，所述控制杆(6)的两端分别与所述控制索(8)连接。
2.根据权利要求1所述的用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具，其特征是所 述控制杆(6)与可旋转活动杆(5)相互垂直。
3.根据权利要求1或2所述的用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具，其特征是 以所述控制杆(6)与可旋转活动杆(5)的固定连接处为中心，所述控制杆呈对称状态。
4.根据权利要求1所述的用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具，其特征是在 所述可旋转活动杆(5)上固定连接有激光标线仪安装架(9)或摄影云台(11)。
全文摘要
本发明公开一种用于数字化建筑测绘的标线和摄影辅助工具，包括升降杆、控制杆和控制索，升降杆的顶部设有可旋转活动杆，可旋转活动杆与升降杆的杆体同轴，控制杆与可旋转活动杆固定连接，控制杆的长度方向与可旋转活动杆的长度方向形成一大于零的夹角，控制杆的两端分别与控制索连接。使用本发明可控制激光标线仪和摄影装置准确定位，标示高大建筑高于测绘者所在位置的拟测建筑部位外表面的建模标示线以及拍摄该建筑部位的标线建模照片，进而完成对该建筑部位的数字化建筑测绘，从而在不搭建脚手架的前提下，最终实现对高大建筑的数字化建筑测绘。
文档编号G01C15/00GK101915572SQ201010228599
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者于莉, 杨晓龙, 杨秉德 申请人:浙江大学