阅读说明：本技术 一种建筑室内实测实量数据采集和分析系统 (building indoor actual measurement data acquisition and analysis system ) 是由 陈俊杰 于 2019-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明涉及本发明公开了一种实测实量系统,此系统包括数据采集子系统,通过控制器控制全站仪,按所述数据采集子系统的预设程序进行测量,导出原始数据；分析子系统：当原始数据被导入分析子系统之后,按照“通讯协议”进行解释、并进一步按照分析子系统的预设程序进行计算,最终计算出一系列表征房屋的验收质量的相关数据；“通讯协议”：为以上两子系统之间的连接协议,本系统对建筑室内进行扫描、并通过分析子系统对数据进行分析,自动得出实测实量质量数据,实现了实测实量作业的自动采集、自动分析。(the invention relates to a real measurement system, which comprises a data acquisition subsystem, a data acquisition subsystem and a data processing subsystem, wherein the total station is controlled by a controller, and measurement is carried out according to a preset program of the data acquisition subsystem to derive original data; an analysis subsystem: after the original data are imported into the analysis subsystem, the original data are interpreted according to a communication protocol and further calculated according to a preset program of the analysis subsystem, and finally a series of related data representing the acceptance quality of the house are calculated; "communication protocol": for the connection protocol between the two subsystems, the system scans the indoor space of the building and analyzes the data through the analysis subsystem to automatically obtain the actual measurement quality data, thereby realizing the automatic acquisition and automatic analysis of the actual measurement operation.)

一种建筑室内实测实量数据采集和分析系统

技术领域

本发明涉及建筑测量技术领域，一种针对建筑工程施工过程中建筑室内实测实量的自动化系统。

背景技术

现有的房屋建筑工程验房工作中，开发商委托监理单位进行的房屋施工尺寸精度测量，此工序称为“实测实量”，作为质量验收的依据。目前，实测实量均采用人手、进行测量、录入、换算，从而得出质量分数值。这种工艺效率低、易出错、主观性强。

目前技术条件下，尚无一种完整、严密的自动化测量方案，离此最接近的技术是徕卡“Disto 3D”测量应用方案，但该方案功能单一、不符合建筑验收规范对于实测实量的定义，无法满足使用要求。

发明内容

针对上述现有技术的缺陷，本发明提供了一种对工程质量的数据实现高效采集，对工程质量参数实现自动分析的建筑室内实测实量的自动化方法和系统。

在本发明徕卡“Disto 3D”测量应用方案的概念上，使用测量机器人全站仪作为测量平台，并将外业数据采集与内业数据分析子系统分开，再以通讯协议作为连接，建立了一个跨品牌、跨平台的技术体系。

技术体系采用开放式技术标准，凡符合技术条件的数据采集工艺均可作为外业采集的数据来源。

外业得出的数据通过通讯协议赋予了格式与分类，实现数据的通用性，数据能用于一系列与本技术兼容的-面向此目的定制开发的分析软件，这些软件中，有部分产品比起原有的“Disto 3D”自带的分析子系统能更好的满足建筑验收规范、企业管理的要求，且操作无需人手操作，实现自动分析。

本发明的优点在于，对工程质量的数据实现高效采集，对工程质量参数实现自动分析，减少成本，操作简单，普通工人通过简单培训即可掌握。

本发明提供的一种建筑室内实测实量的系统，包括以下子系统：

数据采集子系统，通过控制器控制全站仪，按所述数据采集子系统的预设程序进行测量，导出原始数据；

分析子系统——当原始数据被导入分析子系统之后，按照“通讯协议”进行解释、并进一步按照分析子系统的预设程序进行计算，最终计算出一系列表征房屋的验收质量的相关数据；

“通讯协议”——为以上两子系统之间的连接协议，具体负责解释测量时所采集到的数据用于何种类型，如不同的施工阶段类型、不同表面材质类型等，不同类型的质量检测具有不同的数据分流形式及计算方法，具体分流及计算方法由分析子系统决定，“通讯协议”为开放性内容；根据用户的使用需求，用户可以自主选择，对不同的数据采集子系统及不同的数据分析子系统组合使用；

其中所述分析子系统的计算包括计算地面标高限差DX、地面 DJ，天花TJ标高极差的计算、地面DP和墙面QP平整度计算、墙垂直度QC的计算、阴阳角方正度QF的计算、阴阳角直线度QZ的计算、房间方正度QS的计算、门洞宽度MG与高度MK的计算。

具体的步骤如下：

步骤(1)：建立任务，根据系统设计的菜单，建立本次测量任务，即创建任务文件。

步骤(2)：信息录入，分成两步：

2.1.输入项目、楼栋号、层号、房间号等基本项目属性，用于数据分析子系统中的数据入库索引参考。

2.2.输入属性项，在程序提供的一个菜单里手动录入的方式两个“属性”，以供后续计算使用。

步骤(3)、房间测量工作，分成3步骤：

3.1.测量房间角点——数据采集子系统的程序通过采用激光直接测量的方式，测量房间天花的4个角点、1个地面点，

3.2测量“假北”点——通过直接测量“假北”子午方向上的任意一点测量假北方向，此方向用于数据分析子系统中决定生成的分析图的摆放方向(假北方向对应于分析图的正上方)，从而便于阅读，

3.3测量门窗位置——利用棱镜框架直接接触门洞口、并用追踪棱镜的方式，追踪棱镜的运动轨迹，并在此追踪过程中每个门窗测量 6个点作为对轨迹的表征，3.4全自动扫描——仪器自动依次执行所有扫描任务，扫描方式为先横行、后竖列，

步骤(4)、数据导出，以上步骤完成后，程序将按照通讯协议导出“点云头文件”和“点云文件”两个文件。

点云头文件信息包括：

框架点编号、坐标、四位英文字母项目名称、项目分期号、楼栋号、层号、户号、所在的房间号、框架点属性

点云信息包括：

框架点编号、坐标、四位英文字母项目名称、项目分期号、楼栋号、层号、户号、所在的房间号、扫描点墙面归属及扫描点属性1和属性2，

步骤(5)、原始数据进入数据分析子系统后，数据分析子系统首先读取属性1数据、并通过分析子系统《数据分流表》决定每个房间需要做哪些项目的指标分析、分析过程中采用哪些算法、采用哪些计算参数进行合格与否的判断、输出哪些格式的结果、以及全户数据怎样组合成质量评估表格。

当确定数据流向之后，采用分析子系统的核心算法，分别计算出房间的各个质量指标

步骤(6)、数据分析子系统通过读取项目、楼栋号、层号、房间号基本项目属性信息，并按照对应关系将质量数据写入至用户指定的的数据库位置中，从而实现了对工程质量的自动化分析。

附图说明

图1为本发明的系统框架图

图2为本发明现场测量示意图

具体实施方式

具体步骤如下：

步骤(1)：建立任务，根据系统设计的菜单，建立本次测量任务，即创建文件夹；

步骤(2)：信息录入，分成两步：

2.1.输入项目、楼栋号、层号、房间号等基本项目属性，用于数据分析子系统中的数据入库索引参考。

2.2.输入属性项，在程序提供的一个菜单里手动录入的方式两个“属性”——“Attribute1”--属性1，采用一组依照“协议”规定形式的状态编码，对本次测量任务涉及的房间数量、每个房间的建筑施工阶段以及地面、墙面、天花的材质进行指定。通过读取并解释这组状态编码，数据分析子系统将决定每个房间需要做哪些项目的指标分析、分析过程中采用哪些算法、采用哪些计算参数进行合格与否的判断、输出哪些格式的结果、以及全户数据怎样组合成质量评估表格。——“Attribute2”—属性2，指定了门窗测量的标准值，用于在数据分析子系统中判断门窗制造公差是否超限、测量门窗时所用的棱镜的偏移常量。

步骤(3)、房间测量工作，分成3步骤：

3.1.测量房间角点——数据采集子系统的程序通过采用激光直接测量的方式，测量房间天花的4个角点、1个地面点，从而在三维空间中“想象”出一个大致的房间轮廓，之后的全自动扫描工作将以此轮廓为基础，设定出各个面中需要扫描的网格点的位置，并以此为框架，对框架各面区域内的扫描点做出分类，根据通讯协议中的框架点属性。

3.2测量“假北”点——通过直接测量“假北”子午方向上的任意一点测量假北方向，此方向用于数据分析子系统中决定生成的分析图的摆放方向(假北方向对应于分析图的正上方)，从而便于阅读

3.3测量门窗位置——利用棱镜框架直接接触门洞口，在 Attribute2中，对棱镜中心点与棱镜边缘的产生的偏离量作手动输入、并通过数据分析子系统予以消除、并用追踪棱镜的方式，需配合天宝S系列全站仪或天宝SX系列扫描全站仪实现，追踪棱镜的运动轨迹，并在此追踪过程中每个门窗测量6个点作为对轨迹的表征，准确测量门窗的尺寸，同时，扫描网格点也会“跳过”这些门窗。

3.4全自动扫描——用户可通过菜单决定扫描面、扫描密度、不扫描边沿部分的边距等参数并建立并组合扫描任务，仪器自动依次执行所有扫描任务，扫描方式为先横行、后竖列。

步骤(4)、数据导出，以上步骤完成后，程序将按照通讯协议导出“点云头文件”和“点云文件”两个文件。

点云头文件信息包括：

框架点编号、坐标、四位英文字母项目名称、项目分期号、楼栋号、层号、户号、所在的房间号、框架点属性，

其中：“Level＝0”是指一米线位置上的任一点

“North”是指图纸的上方对应的方向上任一点

“Frame”是指房间顶部的角点、用于定义扫描的空间范围

“Aisle”是指要忽略的一段起止点、用于定义扫描过程因为有障碍等原因要忽略的墙面范围

“Ground”是最后测量的房间地面任意一点，用于定义扫描空间范围中的总高度

“DWX”代表门窗角点

点云信息包括：

框架点编号、坐标、四位英文字母项目名称、项目分期号、楼栋号、层号、户号、所在的房间号、扫描点墙面归属及扫描点属性 1、属性2，

属性1、属性2内容含义：

步骤(5)、原始数据进入数据分析子系统后，数据分析子系统首先读取“属性1”、并通过分析子系统的《数据分流表》决定每个房间需要做哪些项目的指标分析、分析过程中采用哪些算法、采用哪些计算参数进行合格与否的判断、输出哪些格式的结果、以及全户数据怎样组合成质量评估表格。

当确定数据流向之后，采用分析子系统的核心算法，分别计算出房间的各个质量指标。

所述计算地面标高限差DX的计算方法为：

读取测量的房间地面任意一点，用于定义扫描空间范围中的总高度的Gound点的标高，以此标高为中间值，上下各V1范围形成一个“有效范围1”，V1为程序调节值，若离开了“有效范围1”的，一律计为无效测点，“有效范围1”内的点标高取平均值L1，再以L1 为中间值，上下各V2范围内形成“有效范围2”；扫描点，若离开了“有效范围2”的，一律计为无效测点；“有效范围内2”的点全部为有效测点，点标高值与L1进行比较，上或下超出“计算参数”的计为不及格点，反之及格；以上算法与二次拟合的原理类似，用于去除地面扫描点因扫到轻微凹陷处造成的粗差；

所述地面DJ，天花TJ标高极差的计算方法为：

所有扫描点中，最高点与最低点的高差称为极差，若极差超过 AxV1(A为计算参数、V1为程序调节值，则去除此时标高最高值的点和最低值的点，重复以上步骤直至极差不超过AxV1，若此时点的数目少于4个，则此地面或天花为无效地面或天花，不参与DJ、TJ 统计、也没有及格判断值，若此时点数目大于4个，则为有效地面或天花，此时考虑极差，极差大于A，则地面或天花为不及格，DJ1或者TJ1值为0，反之则为及格，对应值为1。

所述地面DP和墙面QP平整度计算方法为：

扫描点数目超过4个的墙面，计为有效墙面，否则为无效墙面、也没有平整度判断值；采用“均方差最小化”的算法求平面，测试每一个扫描点，点与拟合平面之间的最短距离，如果大于程序调节值 V1的，则此点为无效点，下面的二次拟合过程不参与计算；无效点剔除出去之后，进行二次拟合，求拟合平面；设置三维“靠尺”区域；不同方向角的“靠尺”按顺序在平面内移动，当区域内测点数量不少于4个点时，注册成为“平整度测点组合”，组合不能重复；组合内的点，及拟合平面本身，向对应的“靠尺”侧面做出平面投影图形；平面图形中以墙面拟合线作为水平方向、仪器方向为上；各测点投影点，按单循环规则两两连线，非参与连线点分别做出点到“连线”的矢量；只考虑这些矢量的上下方向的分矢量；分矢量为负值的V均不参与以下判断，只考虑正值的V；如果在一个“平整度测点组合”中，若存在这样的一条连线，所有正的V均不大于“计算参数”，则这个“平整度测点组合”判断为及格；否则这组“平整度测点组合”视为不及格组合，并在后续图形输出结果中表达出位置，并在每个不合格尺的中段部位，沿靠尺的方向加上该靠尺的“最小偏离量”数字；若存在“不及格平整度测点组合”，则此墙在及格墙面数QP的统计中计为不及格。

所述墙垂直度QC的计算方法为：

扫描点数目超过4个的墙面，计为有效墙面，否则为无效墙面、也没有垂直度判断值；取QP计算结果的二次拟合面位置；拟合面法线与水平面的夹角，换算成每2m倾斜了多少个mm；换算后的值，如大于“计算参数”，则该墙面不及格，反之及格。

所述阴阳角方正度QF的计算方法为：

该角左右两堵墙，扫描点数目均超过4个的墙面，计为有效阴阳角，否则为无效阴阳角、也没有方正度判断值；取QP计算结果的相邻两堵墙的二次拟合面位置；两拟合面夹角若与90度或270度接近，即与90或270二者之一相差绝对值不超过V2时，将此夹角换算成每接近0度的值，不分正负方向，例如273度需要成3度、89度需要换算成1度；此小角度再换算成140mm偏离多少个mm；换算后的值，如大于“计算参数”，则该方正度及格，反之及格。

所述阴阳角直线度QZ的计算为：

该角左右两堵墙，扫描点数目均超过4个的墙面，计为有效阴阳角，否则为无效阴阳角、也没有直线度判断值；取QP计算结果的相邻两堵墙的二次拟合面位置，两拟合面棱边向量与铅锤向量之间的夹角此夹角需要换算成接近0度的正值，例如177度换算成3度；此小角度再换算成每2m多少个mm换算后的值，如大于“计算参数”，则该直线度及格，反之及格。

所述房间方正度QS的计算方法为：

读取所有墙角框架点，若框架点之间的距离超过V1，且此墙面扫描点超过4个，则此墙面为有效墙面；取房间内所有的有效墙面的二次拟合面；这些拟合面的法向量，两两比较，夹角与0或180相差的绝对值不超过V2(不分正负)的，则计为有效墙对；有效墙对的法向量夹角换算成接近0度的正值，例如177度换算成3度；此小角度再换算成每2m多少个mm；换算后的值，如大于“计算参数”，则该墙对及格，反之及格。

所述门洞宽度MG与高度MK的计算为：

外业依次顺时针测量了门洞周边6个点如图2，外业开始前，假定仪器已经通过测量“1米线”上的L点进行了真高修正，以L点作为坐标系的Z＝0点，外业里面输入了对应于本次测量所用棱镜的“侧向漂移常数”K，在外业时夹进A1字符串中，类似施工阶段的编码方式，外业里面输入了本栋楼统一的“预设标准值”Wa、Ha，在外业时夹进A1字符串中，类似施工阶段的编码方式、预设标准值由具体楼栋在样板验收后由项目部确定，并被人工记录下来统计到外业输入中；DW1——DW6的平距再加上2K定义为W1、DW2——DW5 的平距再加上2K定义为W2；DW3、DW4的标高加上K定义为H1、 H2；内业开始前读取“预设值控制标准值”Wa、Ha；

MK的计算：每个门的W1、W2作为一组，W1-Wa、W2-Wa如果有其中之一大于AxV1，A为计算参数、V1为程序调节值，分别从分析子系统的《计算参数表》、《程序调节值表》里面读出的情况，则此门洞不参与计算，有效门洞数MK2里面不算这个门，剩下的门洞中W1-Wa、W2-Wa有一个大于A且小于等于AxV1之间的，则此门洞计为不及格门洞，如两个均不大于A的，则此门洞计算为及格；

MG的计算：每个门的H1、H2作为一组，H1-Ha、H2-Ha如果有其中之一大于AxV1情况，则此门洞不参与计算，有效门洞数MG2 里面不算这个门，剩下的门洞中H1-Ha、H2-Ha有一个大于A且小于等于AxV1之间的，则此门洞计为不及格门洞，如两个均不大于A 的，则此门洞计算为及格。

步骤(6)、数据分析子系统通过读取项目、楼栋号、层号、房间号基本项目属性信息，并按照数据入库对应关系将质量数据写入至用户指定的的数据库位置中，从而实现了对工程质量的自动化分析。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。