天河区岑村机场周边突破理论控高建筑物普查

朱德才，兰泽英，刘 洋，金兵兵

(1.广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060；2.广东工业大学 管理学院，广东 广州 510060)

天河区岑村机场周边突破理论控高建筑物普查

朱德才1，兰泽英2，刘 洋1，金兵兵1

(1.广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060；2.广东工业大学 管理学院，广东 广州 510060)

依照国家一级机场标准，充分利用规划审批数据及已有的ADS40航测成果，内外业相结合，综合采用GIS空间分析、ADS40立体测高技术、野外数字化测高技术以及二、三维可视化技术,全面地对天河区岑村机场净空控制范围(约123 600 hm2)内的约18万幢建筑物进行高程普查，明确"超高"建筑的数量及空间分布，对于检查机场控高和规划管理工作，指导天河区智慧城控规划编制具有重要意义。

机场净空管理；理论控高；ADS40立体测高技术；DEM；普查

随着广州市“东进”战略的实施，天河作为建设中的国家中心城市核心区，其城区范围不断向东北部郊区延伸，此前位于偏远位置的岑村机场也开始逐渐城区化，保证机场飞行安全的控高条件成为规划管理所要考虑的重要因素，而由于种种原因造成部分建筑物超高的现象，对飞行安全带来隐患。

在此背景下，本文依照国家一级机场标准及2001年广空提出的《岑村机场净空控制范围和高度控制方案》，充分利用规划审批数据及已有的ADS40航测成果，内外业相结合，综合采用GIS空间分析、ADS40测高技术、野外数字化测高技术以及二、三维可视化技术系统、全面地对天河区岑村机场净空控制范围(约123 600 hm2)内的约18万幢建筑物进行高程普查，明确“超高”建筑的数量、空间分布、突破规律及其历史原因，一方面加强超高建筑的动态监管，对规划管理工作进行反思、检讨，积极寻求解决飞行安全隐患的办法；另一方面为智慧城市控制性详细规划编制提供基础支撑数据。

此外，本文中所提“超高”建筑指的是在岑村机场净空管理范围内，经广空后勤部同意并审批的建筑物最高点高程(建筑物±00处的广州高程加上建筑物最高净高，而建筑物最高净高包括建筑物报建设计图中的天面层、梯屋、水池、装饰架、避雷针等附属物)，超过依据岑村机场控高方案所规定的理论控制高程(依据广空发布的岑村机场净空控制方案规定的理论上最高限制高程，根据相关数学模型计算得到)的建筑物。

1 研究范围及基础数据

广空依据国家一级机场标准提出岑村机场控高区域方案，该控高区域由升降带、端净空区、侧净空区、过渡面、内水平面、锥形面等部分组成，如图1、图2所示。

图1 岑村机场控高区三维图

图2 岑村机场控高区域区位图

依据此方案，岑村机场净空控制区域范围长30 km，宽13 km，控制面积达39 000 hm2，就天河区而言，除北部凤凰山区域外，90%以上的区域均纳入此控制范围，总面积约123 600 hm2，涉及建筑物约18万幢建筑物。

本文充分利用规划审批数据及已有的ADS40航测成果，综合采用多种技术手段和软件平台，采用内外业相结合的作业方式，具体的基础数据包括：①2005年构建的新一代广州市高精度动态三维城市空间测绘基准(包括广州市连续运行卫星定位城市测量综合服务系统以及广州市似大地水准面精化成果)；②天河区“三规合一”决策支持平台以及截止2013年年底的规划审批信息数据库；③广州市2008年ADS40航测数据(覆盖全市域约740 000 hm2，分辨率为0.2 m)，2008年广州市全市域5 m×5 m精度DEM数据以及2013年现势性最好的1∶2000电子地形图。

2 关键技术

2.1 借鉴“等高线”思想构建建筑物理论控高计算模型

为了简化建筑物理论控制高程的计算，笔者借鉴“等高线”思想，设定曲线间距为100 m，并以此为单元分别对过渡面、锥形面、端净空、侧净空面分别按照1/10、1/20、1/50、 1/75进行内插加密生成“控高线”(见图3)，即这些面基本控高距分别为10 m、5 m、2 m、4/3 m。建筑物控制高程的计算类似于基于等高线模型内插计算高程，具体步骤如下：①首先获取建筑物基底图形；②根据空间坐标将建筑物基底配准到控高计算模型中；③获取建筑物基底图形中最接近内水平面的角点；④内插计算该角点在控高计算模型的控高值，即作为此建筑物的控制高程。如图4所示，该建筑物处于1/20锥形面上，可以得出该建筑物的理论控高为102 m。

图3 构建建筑物理论控高计算模型

2.2 基于天河区“三规合一”决策支持平台缩小建筑物普查范围

为了缩小“超高”建筑普查的范围，基于天河区现有的规划审批信息筛选出疑似“超高”建筑。具体步骤如下：

1)将“岑村机场区域控制红线”导入平台，与平台数据库中的“电子政务地图”、“天河行政区划图”进行叠加分析，根据办案时间、发文类型以及是否位于控高范围等查询条件，从平台数据库中初步筛选出符合条件的“建筑工程规划许可证”、“验收合格证”及有调整规划许可证审批信息的“函”等相关案件。

2)报建高度计算。通过查阅建筑物的报建图，将其建筑物最大高度加上总平面中标识出的±00的高程即可得到此建筑物最高点的规划报建高程。

3)获取建筑物基底图并进行核查。从下载的报建图上找到总平面图，通过坐标缩小1/1000的方式转为实际坐标的建筑物基底图。

4)基于理论控高计算模型，根据建筑物基底图获取其理论控高值，与建筑物规划审批高程及空军批文进行比对，获取“疑似超高”案件及建筑物。

2.3 综合采用ADS40测高技术及野外数字化测量技术明确“超高”建筑物的数量及分布

为了实测获取疑似超高建筑物的高程信息,本文采用两种方式：对截止2008年年底审批的案件，基于2008年ADS40航测成果，采用立体测量方式获取建筑物的高程信息；对于2008年以后审批的案件，采用全数字野外实测方式(GPS+全站仪)获取其高程信息。

2.3.1 采用ADS40立体测量方法获取建筑物高度

基于ADS40立体测高技术获取建筑物高程信息的总体技术路线为：①进行ADS40数据处理，包括空中摄影、像片外业控制测量、空中三角测量、L1级影像生成、立体模型建立，采用自动化的立体像对测高技术获取建筑物高度信息；②采用半自动化的DEM生成、高程异常改正及DEM更新方法，获取最新的DEM数据；③叠加DEM数据和建筑物高度信息可得到每幢建筑物的高程数据。

综合考虑数据源和精度要求，采用以立体测量方法来获取建筑物高度，主要步骤为：

1)采用Leica Photogrammetry Suite的PRO600模块，添加已转换到utm84坐标下的2D GIS房屋面数据，并打开对应航带L1级前、后影像，在立体环境下进行测量。

2)为了获取建筑楼高，需要分别测量建筑顶部及基底高程值，在地面可见度低的区域，可采取一对多的测量模式，即首先测量一系列使用同一个建筑基底高程点的建筑顶部高程点，然后测量建筑基底高程点。

3)构建自动化处理流程消除人工误差。具体方法是：①通过影像匹配算法提取密集同名点并求取视差,自动化构建同名点视差数据库；②在单幅影像中,在建筑物顶部和底部选取一点,计算机分别以这两点为中心,以N*N (N视情况选取)模板查找最近且灰度相似的数据库中的点作为所选取点并获取该点视差；③利用公式批量求取建筑物高度。对于房屋或树木遮挡而无法测量的建筑物，可采取野外方式补测。

2.3.2 DEM生成与更新

在已获得L1级影像的前提下，通过利用影像匹配技术，自动在前、后、下视影像上提取同名点，并根据每条扫描线的外方位元素，计算出该点的地理坐标值，根据这些同名点的地理坐标，内插出需要提取的DEM的格网点高程。但在实际操作中，由于存在着房屋、树木等高于地面的地物，因此，还需要将格网点的高程调整到地面来生成DEM。作业可采用Inpho MATCH-T进行DTM的自动提取，然后，基于LPS软件平台进行DTM数据编辑来生成DEM，具体流程见文献[1]，对于近期发生变化的区域，还需要基于最新的大比例尺地形图进行DEM数据的更新和精化处理[1]。

3 研究结果分析

就天河区而言，除北部凤凰山部分区域外，90%以上的区域均纳入岑村机场净空控制区域，总面积约123 600 hm2，涉及建筑物约18万幢。通过天河区“三规合一”决策支持平台筛选出有控高要求的待查规划案件1190宗。最终确定并实测高程的“超高”建筑物379幢。其中，基于ADS40立体测量技术测量337幢建筑物高程信息，精度可以达到0.5 m，GPS结合全站仪测量42幢建筑物高程，精度为±15 cm。本文采用二、三维可视化技术，对“超高”建筑物的数量分布、空间分布、突破规律和原因进行分析。

3.1 “超高”建筑物数量分布

如图5、图6所示，由数量分析可知，突破比例<10%的数量最大，约占30%；突破比例<20%的“超高”建筑物则约占50%；突破比例<60%的“超高”建筑物则约占94%。可见，近一半的“超高”建筑物突破比例较小(<20%)，绝大多数“超高”建筑物突破比例<60%。有约60%的“超高”建筑物位于40～80 m(包括80 m内水平面)的理论控高范围内，约30%的“超高”建筑物位于80～230 m的理论控高范围内，只有约10%的“超高”建筑物位于40 m理论控高范围内。

图5 “超高”建筑突破比例统计

如图7所示，除因历史原因造成有13宗案(13.7%)、36幢建筑物(9.5%)的建筑物报建高程超过空军发文批准高程，其余82宗(86.3%)、343幢(90.5%)“超高”建筑物的报建高程都介于“机场理论控高”和“空军批准高程”之间。

图6 “超高”建筑在理论控高模型中的分布统计

图7 超高建筑物理论控高、空军批准高程以及实际高程的比较情况

3.2 “超高”建筑物空间分布

如图8所示圆点即为超高建筑位置，从浅到深建筑物超高幅度逐渐增大。从空间上看，“超高”建筑主要分布在珠江新城、汇景新城、棠下小区、天河体育中心、天河公园及岑村附近的建筑，主要集中在天河区的南部、西南部及东南部。其中珠江新城及汇景新城为“超高”建筑的主要聚集区，且超高程度较大，这主要由历史原因造成。

图8 超高建筑物二维空间分布图

3.3 对天河区智慧城控规编制的参考意义

如图9所示，智慧城绝大部分区域(超过70%的面积)位于80 m理论控高内水平面上，即机场控高为40～80 m，从而造成智慧城核心区内的地块开发强度普遍偏低,导致土地出让收益偏少。

图9 智慧城核心区控规建筑限高与机场理论控高对比情况

现假设智慧城全区域理论控高均为80 m，若与广空充分协商且得到相互谅解的前提下，并结合本文研究成果(现状岑村机场周边已有若干建筑突破岑村机场限高要求，如汇景新城、 世纪绿洲花园、 华景新城等，突破幅度大多在30%～40%)，故如按允许突破理论控高的40%进行测算，则理论控高(高程值)可增加80×40%=32 m。现有的智慧城最新控规方案考虑了理论控高的限制，且按编制地块面积加权平均测算，智慧城核心区建筑物高度的限高平均约为60 m，现假设建筑物平均高度随着理论控高均增加32 m(仍满足理论控高的限制条件)，则根据假设理论上可增加的建设规模比例约为32/60=53.3%，即总建筑面积达2 065.7万m2。从天河区作为广州市的城市发展引擎这一重要地位来考虑，这无疑是有利于进一步促进天河区土地集约节约利用，实现土地产出、经济效益和社会效益的综合提升。

4 结束语

对天河区岑村机场控高区域内“超高”建筑进行普查，对其数量、空间分布、突破规律及其形成原因进行分析，对控高标准放宽或机场搬迁可能对智慧城建设规划带来的影响进行定量化预测。这不仅对检讨机场控高及建设工程规划管理工作，妥善解决飞行隐患具有重要意义，同时为天河区智慧城控规划编制提供准确的基础数据。

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[责任编辑：张德福]

Surveying of tall buildings breaking the height theory in Cencun Airport of Tianhe District

ZHU De-cai1, LAN Ze-ying2, LIU Yang1, JIN Bing-bing1

(1.Guangzhou Urban Planning & Design Survey Research Institute, Guangzhou 510060, China; 2.School of Management, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510060, China)

According to the National Airport standards, it has looked over the height of 180 000 buildings in the airfield height control region of Cencun Airport (about 123.6 sq.km) for the first time. Based on the planning & approving data and ADS40 aerial survey data, GIS spatial analysis，ADS40 stereo-altimetry technology，field digital measurement and 2D/3D visualization are used synthetically to achieve the above result. Further more, the quantity and space distribution of extra tall buildings are clarified, which is significant to review the airfield height management and to guide the regulatory plan of Tianhe Intelligence Business District.

airfield height control;height theory ;ADS40 stereo-altimetry;DEM;census

2014-06-19

国家自然科学基金青年科学基金项目(41301377)

朱德才(1968-)，男，工程师.

P208

：A

：1006-7949(2014)11-0038-05