武漢城市景觀大道房屋三維建模及整治測(cè)繪

陳 鎮(zhèn),劉素玉,鄭舉漢

（1.武漢市房產(chǎn)測(cè)繪中心，湖北 武漢 430000；2.武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430000）

武漢城市景觀大道房屋三維建模及整治測(cè)繪

陳 鎮(zhèn)1,劉素玉2,鄭舉漢1

（1.武漢市房產(chǎn)測(cè)繪中心，湖北 武漢 430000；2.武漢市測(cè)繪研究院，湖北 武漢 430000）

根據(jù)工程特點(diǎn)，房屋三維建模采用最適合當(dāng)前房管部門的基于圖形數(shù)據(jù)的建模方法。整治測(cè)繪采用傳統(tǒng)測(cè)量方法和基于GPS RTK測(cè)量的方法，在MicroStation V8開發(fā)的程序上進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)。本測(cè)繪成果的使用是房產(chǎn)測(cè)繪的社會(huì)服務(wù)、決策參謀功能的具體表現(xiàn)。

城市景觀大道；三維建模；整治測(cè)繪

長(zhǎng)江大道是連通武漢三鎮(zhèn)的脊梁線，是武漢城市建設(shè)的新標(biāo)桿。由于管理和整治滯后，沿線房屋墻面破損污染嚴(yán)重，老舊房屋空調(diào)外掛機(jī)凌亂，房屋雨陽篷及臺(tái)階破損，房屋立面形狀及色彩單調(diào)陳舊，嚴(yán)重影響市容環(huán)境。受武漢市住房保障和房屋管理局委托，筆者單位承擔(dān)長(zhǎng)江大道工程沿線房屋的三維建模、房產(chǎn)平面圖測(cè)繪及房屋立面面積測(cè)繪等項(xiàng)目，以期為工程設(shè)計(jì)、預(yù)算和施工監(jiān)理提供基礎(chǔ)保障。

1 技術(shù)路線及主要技術(shù)要求

1.1 技術(shù)路線

按照《武漢市長(zhǎng)江大道工程沿線房屋整治測(cè)繪技術(shù)設(shè)計(jì)書》的要求，充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和GIS技術(shù)，實(shí)施道路沿線房屋現(xiàn)狀三維建模，并與設(shè)計(jì)后的三維建模進(jìn)行對(duì)比。同時(shí)，以筆者單位現(xiàn)有的1∶500房屋分丘平面圖、1∶2 000房產(chǎn)管理圖、分層分戶圖和基本控制網(wǎng)為基礎(chǔ)，采用基于WHCORS的GPS RTK技術(shù)和全站儀配合內(nèi)外業(yè)一體化采集軟件對(duì)整治區(qū)域內(nèi)的房屋、道路、花壇等地物進(jìn)行全面核查，對(duì)有變化的進(jìn)行修補(bǔ)測(cè)。重點(diǎn)對(duì)整治房屋的房高及外墻面、門窗、陽臺(tái)、樓梯間、玻璃墻等立面面積進(jìn)行測(cè)量，并繪制道路沿線1∶500房產(chǎn)平面圖。

1.2 主要技術(shù)要求

1）數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。平面坐標(biāo)系統(tǒng)為1954年北京坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

2）基本精度。四等及四等以下的平面控制點(diǎn)相對(duì)于起算點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差不超過±5 cm。圖解距離與解析反算邊長(zhǎng)、檢測(cè)距離或?qū)崪y(cè)距離的較差允許誤差不得大于2倍中誤差。1∶500房產(chǎn)平面圖房角坐標(biāo)點(diǎn)位中誤差不得大于圖上±0.5 mm，房角點(diǎn)的間距中誤差不得大于圖上±0.4 mm。

3）測(cè)圖比例尺及圖紙規(guī)格。沿道路測(cè)圖比例尺為1∶500；不作正分幅要求，以區(qū)為單位成圖，內(nèi)插方格網(wǎng)，在圖紙首尾各注記一處坐標(biāo)，右上角標(biāo)指北針，右下角填責(zé)任表和圖例，見表1和表2。

表1 責(zé)任表

表2 圖 例

4）制作單棟房屋勘丈圖表。對(duì)整治的房屋制作房產(chǎn)勘丈表，表格樣式按《武漢市房產(chǎn)測(cè)繪實(shí)施細(xì)則<試行>》中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

2 項(xiàng)目實(shí)施及工作流程

本項(xiàng)目包含道路沿線房屋三維建模、道路沿線1∶500房產(chǎn)平面圖及立面面積測(cè)算，其工作流程如圖1所示。

3 道路沿線房屋三維建模

3.1 外業(yè)資料采集

外業(yè)資料采集主要包括三大部分：一是對(duì)建模地區(qū)的房屋進(jìn)行實(shí)地測(cè)量，繪制二維矢量圖，作為后期的基礎(chǔ)底圖；二是收集建模區(qū)的遙感影像圖，對(duì)特殊建筑實(shí)體特征信息進(jìn)行簡(jiǎn)要登記，以便于內(nèi)業(yè)建模處理；三是使用普通數(shù)碼相機(jī)拍照獲取各類建模對(duì)象的紋理，在拍攝過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

圖1 項(xiàng)目工作流程圖

①拍攝應(yīng)選擇在光線較適宜的天氣下進(jìn)行，避免光線黯淡或光線強(qiáng)烈而影響紋理的質(zhì)量。②為便于后期修改，拍攝時(shí)盡量讓被攝體直面鏡頭。③為了保證結(jié)構(gòu)的完整性，建筑物墻面存在遮擋物時(shí)，需要換視角拍攝多幅影像，形成完整的外觀紋理，便于后期拼接處理。④拍攝人攜帶房屋平面圖，按一定順序編號(hào)進(jìn)行拍攝和分類，對(duì)紋理數(shù)據(jù)文件統(tǒng)一命名管理，使其與建筑物模型唯一對(duì)應(yīng)。

3.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)建模

根據(jù)基礎(chǔ)資料和平臺(tái)的功能，采用基于矢量數(shù)據(jù)的建模方法，其內(nèi)容包括紋理照片預(yù)處理、三維模型構(gòu)建、建筑物紋理貼附、模型整合與發(fā)布等。采用的軟件工具有：圖形處理軟件AutoCAD，圖像處理軟件Photoshop，三維建模軟件3DS Max等。

1）二維矢量圖形處理。對(duì)建模區(qū)域的地形圖、房屋分層分戶平面圖等二維矢量圖進(jìn)行處理，刪除文字注記和多余的點(diǎn)、線及其他圖形，保留完整的房屋平面結(jié)構(gòu)圖形并依據(jù)建筑類別、層次結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行分層分類，得到符合建模要求的二維矢量圖形數(shù)據(jù)。

2）建立模型框架。將已處理的房屋平面圖導(dǎo)入3DS Max軟件，通過以下的方法，構(gòu)建房屋三維模型。

平面圖拉伸建模：根據(jù)基礎(chǔ)圖上建筑物的外輪廓和高度拉伸，形成一個(gè)立方形的柱狀，并貼圖（紋理）,可在AutoCAD上實(shí)現(xiàn)。

使用分層分戶圖的建模：它是根據(jù)分層分戶圖的一些屬性信息，自動(dòng)拉伸形成三維模型。與上述方法相比，它是根據(jù)分層分戶圖上的標(biāo)準(zhǔn)層來進(jìn)行拉伸，保證了模型與實(shí)際面積和形狀的一致，然后通過批量和指定貼圖，使外墻景觀一致，表現(xiàn)真實(shí)的場(chǎng)景。分層分戶圖生成三維模型是一種介于平面圖拉伸和三維建模之間的方式，比平面拉伸更細(xì)膩更真實(shí)，比其他方法更快捷更經(jīng)濟(jì)，最適合當(dāng)前房管部門的建模。

3）紋理照片處理與貼圖。采用Photoshop軟件對(duì)外業(yè)采集的照片進(jìn)行處理和糾正。經(jīng)過亮度和對(duì)比度調(diào)整、圖像變換、裁切等技術(shù)處理后，對(duì)模型進(jìn)行材質(zhì)貼圖。此時(shí)貼圖不增加模型的復(fù)雜程度就可以突出表現(xiàn)對(duì)象細(xì)節(jié)，并且可以創(chuàng)建反射、折射、凸凹、鏤空等效果，使模型更精細(xì)真實(shí)。

4 房屋立面整治測(cè)繪

本項(xiàng)目最重要的一項(xiàng)工作就是測(cè)繪和計(jì)算道路兩邊房屋的立面面積。利用工作底圖對(duì)實(shí)地變化的房屋、道路采用GPS RTK方法、裝測(cè)法、幾何作圖法等進(jìn)行修補(bǔ)測(cè)。建筑物的周長(zhǎng)乘以其高度就是該建筑物的立面面積，建筑物高度是相對(duì)于地面的高度。房高測(cè)量無法看到頂部時(shí)，可使用房屋竣工數(shù)據(jù)經(jīng)實(shí)地調(diào)查核實(shí)直接引用。建在坡面的房屋按高度不同的面分別進(jìn)行測(cè)量。

4.1 工作底圖制作

依據(jù)的1∶500分丘圖和1∶2 000房產(chǎn)管理圖、分層分戶圖等制作工作底圖。把圖疊加在一起，按照范圍切成單獨(dú)的文件，將現(xiàn)場(chǎng)指定需整治的房屋，在工作底圖上做好標(biāo)記，按市區(qū)為單位順序編號(hào)。工作底圖具體要求如下：

1）把1∶500地籍圖中的地籍信息JDZJ層、ZDHZJ層、QTZDZJ層、TDYTZJ層、JZX 層、JZD層、MPHM層、QLRZJ層、QSX層和JF層刪除，只保留房屋地形等信息。

2）1∶500地籍圖用黑白色，疊加1∶2 000房產(chǎn)管理圖用藍(lán)色。

3） 1∶2 000房產(chǎn)管理圖中門牌號(hào)、大廈號(hào)、單位名、小區(qū)名等要保留完整。

4）保留道路兩邊3排房子，3排房子以外有高于前排房子的要保留，大轉(zhuǎn)盤、十字路口高架橋要把周圍的房子保留完整。

5）道路兩端邊界底圖外延20 cm，保證道路完整，以免發(fā)生外業(yè)工作時(shí)缺圖的現(xiàn)象。

4.2 房屋立面面積量算與統(tǒng)計(jì)

房屋立面面積、門窗、陽臺(tái)、玻璃墻、樓梯間等外立面積使用MicroStation V8開發(fā)的程序進(jìn)行，計(jì)算規(guī)則如下：

1）四面沒有房子相鄰接的，獨(dú)棟房屋立面面積的計(jì)算方法：外立面面積=周長(zhǎng)×樓房高度。

2）層次不一樣、靠在一起的房子，只算能看到的墻面，有2種情況：①1層磚房的立面面積能看到的四面墻體的面積，就是用4條邊長(zhǎng)的和乘房高。②特殊房屋的算法：人字形房屋要把長(zhǎng)方形和三角形的立面面積分開計(jì)算后相加。

按以上方法，如果房屋前后不一樣高，立面要分開計(jì)算。門窗、陽臺(tái)的立面面積是比較規(guī)整的長(zhǎng)方形，按長(zhǎng)方形面積公式計(jì)算。房屋立面面積統(tǒng)計(jì)以行政區(qū)為單位，按房屋編號(hào)順序進(jìn)行，形成以區(qū)為單位的，包括有房屋名稱、樓高、立面面積、門窗、陽臺(tái)、玻璃墻等內(nèi)容的房屋立面面積統(tǒng)計(jì)表。

4.3 1∶500平面圖編輯

按照《城市測(cè)量規(guī)范》第6章的要求編輯平面圖。具體要求如下：

①數(shù)據(jù)格式：2002版AutoCAD、CASS7.0數(shù)據(jù)，DWG格式；②在編輯過程中，借用1∶2 000房產(chǎn)管理圖地物的要素編輯成1∶500的數(shù)據(jù)要求；③修測(cè)數(shù)據(jù)要處理合理，已改建的地物按照新的調(diào)繪或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯；④標(biāo)注的門牌號(hào)、單位名和小區(qū)名，不能有遺漏或錯(cuò)誤；⑤圖上要素的層色規(guī)定如表3所示；⑥在計(jì)算立面面積前，用拓?fù)錂z查工具檢查房高注記定位點(diǎn)是否在房屋面內(nèi)；⑦注意保持整個(gè)測(cè)區(qū)圖面表示的一致性。

表3 要素分層分色規(guī)定表

[1] 朱慶，林琿．?dāng)?shù)碼城市地理信息系統(tǒng)[M]．武漢：武漢大學(xué)出版社，2004

[2] 李保平．房地產(chǎn)測(cè)量[M]．鄭州：黃河水利出版社，2007

[3] 鄭舉漢，張鵬，徐磊，等．武漢市1∶2 000房產(chǎn)管理圖數(shù)字化測(cè)繪與建庫(kù)工程及成果應(yīng)用[J]．測(cè)繪通報(bào)，2011(12)：69-71

[4] 陳鎮(zhèn)，鄭舉漢，徐磊．房產(chǎn)基礎(chǔ)測(cè)繪和GIS在武漢市存量房計(jì)稅價(jià)格評(píng)估中的應(yīng)用[J]．測(cè)繪通報(bào)，2012(8)：89-91

[5] 陳鎮(zhèn)，彭金輝，張鵬．武漢市數(shù)字化房產(chǎn)分丘圖測(cè)繪若干技術(shù)探討[J]．地理空間信息，2011，9(6)：118-120

[6] 陳鎮(zhèn)，鄭舉漢，徐磊．武漢市房產(chǎn)測(cè)繪綜合管理信息系統(tǒng)的建設(shè)及應(yīng)用[J]．地理空間信息，2012，10(4)：15-17

3D Modeling Building of Wuhan City Landscape Avenue and Renovation Mapping

byCHEN Zhen

According to the engineering characteristics, the 3D modeling work adopted the most suitable method for the current real estate management branch, which was based on graphics data, and had fine and real image. The renovation mapping adopted conventional method and the GPS RTK method. And the statistical calculation was done in the MicroStation V8. The use of this surveying and mapping results is a concrete representation of the social service and decision making function of real estate surveying and mapping.

city landscape avenue, 3D modeling, renovation mapping

P208

B

1672-4623（2013）02-0130-03

10.11709/j.issn.1672-4623.2013.02.042

2013-02-20。

陳鎮(zhèn)，高級(jí)工程師，主要從事房產(chǎn)測(cè)繪技術(shù)與行政管理工作。