三維激光掃描在建筑規(guī)劃竣工測繪中的應用研究

陳德師

（福州市勘測院，福建 福州 350000）

0 引言

伴隨測繪技術的不斷進步，三維激光掃描得到較快普及，也得到了業(yè)內人士的深入研究，成為了當前常用的一項先進技術，與以往測繪手段進行對比，該技術存在不可替代的優(yōu)點，文章將探討這種技術在竣工測繪方面中的運用。

1 建筑規(guī)劃竣工測繪概述

規(guī)劃竣工測繪內容涉及諸多方面，如1∶500的地形圖繪制、建筑物高度測量以及室內地坪測量等。就之前的規(guī)劃測繪方式來看，一般都是借助全站儀及水準儀等配合實現(xiàn)，其中包含二維平面測量，一些地區(qū)還增加了樓高及面積數據的測量，但是基于經濟的深入發(fā)展，使得城市規(guī)劃管理的內容逐漸增多，原有的二維竣工圖已經很難全面呈現(xiàn)建筑物的形狀，以及建筑物與附近地、物之間的關系，無法準確提供建筑物風格等要素，很難有效達到規(guī)劃管理的實際需要[1]。

2 三維激光掃描概述

該項技術屬于全自動掃描技術，具備較高的準確性，能夠短時間內收集物體表面的連續(xù)三維坐標和相應的影像數據，基于此，該項技術也常被稱為實景復制技術，它屬于測繪領域技術運用的再次創(chuàng)新。同全站儀及GPS測量技術進行比較，三維激光掃描數據信息的獲取效率更高，且其采樣點數也相對較多，可全面防止原來的測量點數據應力分析中存在的片面性及局限性問題，也就是解決了以點帶面分析存在的不足；同近景攝影測量方式進行比較，雖然該項技術不能構建連續(xù)三維模型，但是其工作效率較高，后續(xù)數據處理工作也非常簡便，可以短時間內構建測繪的三維數據模型，有著非常好的運用前景。

由于激光掃描的三維數字化測量技術是在原有測量技術之上發(fā)展起來的，借助激光掃描儀，可以高效采集點云數據，把外業(yè)工作變?yōu)閮葮I(yè)工作，在很大程度上減少了外業(yè)工作時間，與此同時，還有效縮減了勞動強度，有利于全面提高工作效率。

3 三維激光掃描的技術路線

在開展竣工測繪作業(yè)的過程中引入三維激光掃描，需要做好兩部分工作，第一部分是對外業(yè)數據進行采集，第二部分是對內業(yè)數據進行處理。

3.1 外業(yè)數據采集

外業(yè)數據采集屬于非常關鍵的部分，它能夠實現(xiàn)內業(yè)數據的有效拼接，以及促進點云由工程坐標系發(fā)展到地方坐標系。外業(yè)控制測量應借助GPS網絡RTK，對控制點進行科學設置，同時在這一過程中，應確?？刂泣c同掃描站處于通視狀態(tài)且各個控制點的距離為100 m。針對激光掃描作業(yè)來說，應有效增強數據的全面性，并且對數據量進行科學把控，在這一過程中，應保證采樣的科學距離。

3.2 內業(yè)數據處理

點云數據拼接，應采取反射片方法完成，其拼接精度在5 mm以下,關于部分掃描站，能夠開展選點拼接，不過當拼接結束后，還需開展平差計算，其拼接精度應小于等于5 mm。在坐標系轉換方面，針對所設的控制點，要求其精度小于等于1 cm。當數據轉換結束時，才能制作測量成果，結合點云數據，構建比例為1∶500的地形圖，在這一過程中，通過點云數據代替全站儀測量數據。無論是地坪測量，還是建筑物測量和附近關系測量，甚至自身高度測量，都能夠依托于點云數據實現(xiàn)量取，也可以借助模型量取。充分結合點云數據，還能夠獲取與建筑物有關的資料，比如平面圖，借助點云數據進行繪圖，能夠保證圖形的直觀效果，確保其精確性。

4 實測案例

東湖蝶泉灣住宅小區(qū)項目地處連江縣，附近有沈海高速、福州繞城高速和104國道、228國道，交通便利。規(guī)劃用地面積約1.38×105m2，建筑面積約2.3×105m2，地下建筑面積約5.2×104m2。項目配套為東湖客運站、東湖加油站、東湖衛(wèi)生院、九龍山公園、湖畔步行街等。為更好地普及新技術，在本次測量中，對一些地區(qū)開展了三維激光掃描測量。

（1）儀器選擇

采用IMAGER5006掃描儀，每秒掃描9 760 000點，25 m范圍內的距離誤差在2 mm左右，該儀器掃描速度快，可以掃描到很多的點，并且所產生的誤差較小，不過也有一定的不足，例如成本較高。

（2）數據收集

第一，掃描參數設置。結合以往的工作經驗，數據采集工作，可采用中等速度及質量完成，分辨率應設置成1/5，質量可設置成4X，掃描時間應在6 min 30 s左右。在開展控制測量的過程中，應借助GPS網絡RTK設置控制點，每個控制點的距離在100 m以下，高程需通過水準高程完成測量，并且控制點同掃描站應實現(xiàn)通視狀態(tài)，對于掃描工作來說，應有效確保其數據全面性，并對數據量進行科學掌控，要求采樣間的距離不能太密，除此之外，還應對建筑物紋理數據進行采集[2]。

（3）數據處理

借助儀器攜帶的FarSense點云處理軟件開展測站拼接，同時在Cyclone軟件中刪除噪點。通過Geomagic軟件，選取有效參數，并對處理完成的點云數據開展三角網模型構建，借助掃描儀測量收集數據，將其同全站儀測量得到的數據加以對比，根據對比分析結果可以看出，掃描儀得到的數據信息，雖然同全站儀得到的數據的數值存在一定的差異，但其變化趨勢是相同的。表1所示的是全站儀測量和激光掃描的效率對比。

表1 效率對比

（4）成果制作

在有效轉換點云數據的基礎上開展測繪成果制作，結合所獲得的點云數據，將數據傳輸到計算機中，通過計算機軟件構建一定比例的地形圖，并且繪制與建筑物有關的圖形，比如平面圖，通過構建三維模型開展相應的測量工作。針對無法通過點云繪制的部分，需要通過其他技術采集數據，同樣依靠計算機處理數據從而得到圖形。

5 結語

在規(guī)劃竣工測繪中引入三維激光掃描，可高效、全面地獲取所需的全部信息，同時根據數據處理結果，提高規(guī)劃竣工測繪的準確性。根據相關的實踐研究顯示，相較于原有的測量方式，該方式可以在很大程度上提高作業(yè)效率，縮短測量周期，應大力推廣及運用。