探討地面三維激光掃描技術(shù)在日常不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪中的應(yīng)用

摘要：本文首先介紹了不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作的主要工作內(nèi)容，其次分析了地面三維激光掃描技術(shù)的原理，再次解析了將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于日常不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中的動(dòng)因。最后研究了日常不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中應(yīng)用地面三維激光掃描技術(shù)的主要路徑，從基本作業(yè)流程、外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)、點(diǎn)云內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理等方面詳細(xì)論述，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：地面；三維激光；掃描技術(shù)；不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪

文章編號(hào)：2095-4085（2024）01-0064-03

0前言

不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪又被稱為地籍測(cè)繪，在保護(hù)我國(guó)地理性經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)權(quán)、土地利用規(guī)劃與決策管理方面起到了關(guān)鍵性的作用?；谛聲r(shí)期背景之下，隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作也面臨著更加復(fù)雜的局面，為能夠解決既往測(cè)繪工作中所存在的突出問(wèn)題，本文加大了對(duì)地面三維激光掃描技術(shù)的研究，以期能夠?qū)⑵潇`活應(yīng)用于日常不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中。

1不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作介紹

不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作的復(fù)合性較強(qiáng)，所涉足的領(lǐng)域與專業(yè)內(nèi)容較多，日常工作任務(wù)包括控制測(cè)量、界址測(cè)量、宗地（宗海）圖測(cè)制、面積計(jì)算、測(cè)量報(bào)告撰寫等。所面向的主體為具有自然與法律性質(zhì)，且不可移動(dòng)的財(cái)產(chǎn)，譬如：土地、房屋、探礦權(quán)、采礦權(quán)等。這些測(cè)量對(duì)象具有土地定著的特點(diǎn)。通過(guò)此項(xiàng)工作能夠?yàn)閲?guó)家的土地資源調(diào)查與決策提供保障，同時(shí)也可以為行政區(qū)域界限的劃分提供良好的參考依據(jù)，是國(guó)家治理工作中的重要一環(huán)［1］。

2地面三維激光掃描技術(shù)原理

2.1基本原理介紹

地面三維激光掃描是一種自動(dòng)化快速測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)的原理為：首先由三維激光掃描儀器發(fā)出激光脈沖信號(hào)，該信號(hào)會(huì)經(jīng)過(guò)測(cè)量物的表面，并沿原射出路徑將信息傳回至接收器中。所傳輸?shù)男畔?nèi)容包括被測(cè)物體表面的水平方向、斜距天頂距、反射強(qiáng)度等，所接收到的信息無(wú)需人工處理與計(jì)算，便可被自動(dòng)存儲(chǔ)，并對(duì)信息進(jìn)行有效處理，從而幫助工作人員生成更加精準(zhǔn)的測(cè)繪報(bào)告。除此之外，該項(xiàng)技術(shù)測(cè)量的距離較遠(yuǎn)，最高可達(dá)到1km，甚至更遠(yuǎn)。掃描的頻率在每秒幾十萬(wàn)。同時(shí)，掃描的角度也較為靈活，橫向可以圍繞豎軸進(jìn)行360°全景掃描，豎向掃描角幾乎可以達(dá)到90°［2］。

2.2點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)處理完所收集的數(shù)據(jù)信息之后，會(huì)結(jié)合CAD軟件，快速生成被測(cè)量物體的三維視角模型，這一模型中包括測(cè)量物體的點(diǎn)、線、面、體、空間，以便為后期工作人員的測(cè)量報(bào)告生成，提供良好的參考依據(jù)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式也較為常見，便于工作人員的轉(zhuǎn)換，例如：數(shù)據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)格式有PLY、OBJ、TXT等，其中TXT文件格式多用于存儲(chǔ)文本性內(nèi)容，OBJ主要用于存儲(chǔ)幾何信息，PLY則應(yīng)用存儲(chǔ)多邊形文件信息?？梢詽M足不同的文件設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換需求，且具備了數(shù)據(jù)可手工編輯、掃描數(shù)據(jù)拼接合并、影像三維空間測(cè)量等諸多可視化的功能，保證了所有的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息均能入庫(kù)存儲(chǔ)，同時(shí)可以通過(guò)實(shí)時(shí)化、直觀化的方式展現(xiàn)，最大程度保證了數(shù)據(jù)處理結(jié)果的精準(zhǔn)性。

2.3常用設(shè)備分類

除上述自動(dòng)化處理性能以外，該技術(shù)還能根據(jù)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作的實(shí)際需求，靈活選擇儀器，這樣在空間較為復(fù)雜的地段，工作人員也可以有序推進(jìn)作業(yè)，同時(shí)可以利用一些移動(dòng)設(shè)備，進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，具體如下。

承載平臺(tái)：機(jī)載三維激光掃描、車載三維激光掃描、固定站三維激光掃描、手持三維激光掃描。

掃描距離：遠(yuǎn)程≥500m［拓普康GLS-2000（L）RIEGL系列］、中程130～500m［GLS-2000（M）天寶TX8］、短程10～60m（LeicaHDS4500）、超短程≤10m（faro激光掃描測(cè)量臂）。

掃描現(xiàn)場(chǎng)：矩形掃描系統(tǒng)、環(huán)形掃描系統(tǒng)、穹形掃描系統(tǒng)。

掃描方式：線式掃描系統(tǒng)、面式掃描系統(tǒng)。

測(cè)距原理：脈沖飛行時(shí)間差測(cè)距、相位差測(cè)距、三角測(cè)量原理。

3將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于日常不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中的動(dòng)因

當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)步入了現(xiàn)代化社會(huì)主義建設(shè)的新時(shí)期，對(duì)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作也提出了更高的要求。測(cè)繪工作的復(fù)合性較強(qiáng)，導(dǎo)致日常工作中面臨著精度要求高、測(cè)繪周期時(shí)間短、任務(wù)繁多、工作量大、人力資源不足等諸多挑戰(zhàn)，迫切需要一種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，來(lái)改變既往不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪作業(yè)結(jié)構(gòu)。而地面三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)，則為不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作機(jī)制的創(chuàng)新帶來(lái)了更多發(fā)展機(jī)遇，該技術(shù)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，提高測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)度，還具有高效率的特點(diǎn)。

地面三維激光掃描技術(shù)所具備的優(yōu)勢(shì)為：第一，可以通過(guò)激光點(diǎn)云技術(shù)，自動(dòng)生成地形、宗地、房屋分層分戶圖件等內(nèi)容。第二，所有的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)場(chǎng)景均可以通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行查詢、閱覽、測(cè)量，能夠輔助工作人員開展外業(yè)修補(bǔ)與測(cè)量作業(yè)等。第三，可以為后期不動(dòng)產(chǎn)登記工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，能對(duì)不動(dòng)產(chǎn)房屋進(jìn)行分層、分戶管理與查詢。

除此之外，我國(guó)南通市測(cè)繪院有限公司的相關(guān)人員將其與傳統(tǒng)測(cè)繪手段進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)在同一數(shù)量宗地測(cè)量條件下，該項(xiàng)技術(shù)能夠提高2.5倍工作速率，能夠加快我國(guó)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪常規(guī)業(yè)務(wù)向數(shù)字化的轉(zhuǎn)型［3］。

4日常不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中應(yīng)用地面三維激光掃描技術(shù)的主要路徑

4.1基本作業(yè)流程分析

在日常不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中應(yīng)用地面三維激光掃描技術(shù)切忌盲目開展，應(yīng)做好充足的準(zhǔn)備，并將其作為輔助人工作業(yè)的得力工具。根據(jù)上述不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作的基本要求與技術(shù)特點(diǎn)，在應(yīng)用時(shí)可以將關(guān)鍵控制點(diǎn)劃分為三個(gè)階段，分別為：準(zhǔn)備階段、掃描階段、數(shù)據(jù)處理階段［4］。

第一，準(zhǔn)備階段。明確此次測(cè)繪工作的目標(biāo)，深入測(cè)繪項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，做好測(cè)區(qū)踏勘工作，并編制測(cè)量項(xiàng)目計(jì)劃，計(jì)劃中應(yīng)包含掃描實(shí)施方案、選用設(shè)備類型、掃描測(cè)繪人員組織安排等，以便保證該項(xiàng)工作的有序開展。

第二，掃描階段。在進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)掃描階段時(shí)，需要將所需測(cè)量設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)架設(shè)穩(wěn)固，并安放標(biāo)靶設(shè)置所需掃描的參數(shù)與區(qū)域，建立控制網(wǎng)站點(diǎn)，如實(shí)記錄測(cè)量過(guò)程。

第三，數(shù)據(jù)處理階段。該環(huán)節(jié)會(huì)直接影響到后期測(cè)繪結(jié)果的精準(zhǔn)性與質(zhì)量，在實(shí)際操作的過(guò)程中，工作人員需要對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理，并做好拼接合并與建模工作，需要選擇具有高精度的拍攝儀器，同時(shí)也要充分利用點(diǎn)云處理軟件進(jìn)行各類數(shù)據(jù)坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，應(yīng)將誤差值控制在2cm以內(nèi)。

4.2外業(yè)控制點(diǎn)的布設(shè)

外業(yè)工作中控制測(cè)量以及點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集是關(guān)鍵控制點(diǎn)，在測(cè)量點(diǎn)布設(shè)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)位選取不當(dāng)，而造成數(shù)據(jù)采集不夠完整的情況，為能夠避免對(duì)掃描點(diǎn)位與結(jié)果產(chǎn)生影響，則需要加大對(duì)項(xiàng)目實(shí)地的勘查。可以先繪制出該地區(qū)的草圖，規(guī)劃一個(gè)初步布置方案，如果所需要測(cè)量的范圍較大，可以在后期進(jìn)行加密處理，要盡量保證控制點(diǎn)位在離需測(cè)量物的附近，且視野較為開闊，地點(diǎn)較為平坦穩(wěn)定。同時(shí)，在掃描作業(yè)時(shí)，經(jīng)常需要分區(qū)作業(yè)，此時(shí)工作人員需要提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)程度，以便減少誤差。

依照點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集方式的不同，當(dāng)前數(shù)據(jù)收集方式有兩種，第一種為標(biāo)靶法，也是當(dāng)前我國(guó)農(nóng)村不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作中的常用技術(shù)，該種收集方式的優(yōu)勢(shì)在于測(cè)量的范圍較廣，且我國(guó)部分地區(qū)的不動(dòng)產(chǎn)平面特征較為豐富，不易采集，可以使用這種方法有效解決相關(guān)問(wèn)題。但其所存在的缺點(diǎn)在于勞動(dòng)強(qiáng)度比較大，如果在人力資源不足的情況下，有時(shí)很難達(dá)到理想的采集狀態(tài)。第二種是地物特征采集法，其由于無(wú)需標(biāo)靶的輔助采集，因此靈活度較高，可以根據(jù)項(xiàng)目測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，任意架設(shè)掃描站。如果采用此種收集方式，需要注意相鄰的測(cè)量站之間距離不能低于三個(gè)公共平面特征。例如：在某舊小區(qū)改造測(cè)繪項(xiàng)目中，各站點(diǎn)之間的距離需要保持在30m，且要在房屋的拐角處與凹凸面部位，提高掃描的密度，這樣在增多了點(diǎn)云數(shù)量的同時(shí)，還可以減少工作人員的重復(fù)勞動(dòng)作業(yè)，所收集的信息能夠?yàn)楹笃诘囊淮涡猿鰣D打下良好的基礎(chǔ)，并提高測(cè)繪工作的精準(zhǔn)性與效率。

4.3點(diǎn)云內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

在開展內(nèi)業(yè)工作時(shí)，所要掌控的關(guān)鍵作業(yè)階段包括有4大部分，一是點(diǎn)云配準(zhǔn)作業(yè)；二是點(diǎn)云去噪作業(yè)；三是點(diǎn)云導(dǎo)出作業(yè)；四是完成點(diǎn)云制圖。

點(diǎn)云配準(zhǔn)通俗來(lái)講，就是將前期所收集到的各類數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)換為坐標(biāo)系的過(guò)程。在外業(yè)數(shù)據(jù)采集掃描過(guò)程中，工作人員應(yīng)當(dāng)分批次將所采集到的信息，傳送給內(nèi)業(yè)工作小組，以便達(dá)到數(shù)據(jù)信息同步處理的目標(biāo)。如果采用的是地物特征法，則可以利用臨近測(cè)站的公共平面特征，在軟件內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)配準(zhǔn)，在布設(shè)控制點(diǎn)時(shí)，將儀器坐標(biāo)系中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，統(tǒng)一至已知測(cè)量坐標(biāo)系內(nèi)即可，同時(shí)要將內(nèi)精度控制在既定要求之內(nèi)，可以通過(guò)多余控制點(diǎn)，來(lái)對(duì)其精度進(jìn)行檢測(cè)，并做好點(diǎn)云外精度的計(jì)算。在完成點(diǎn)云配準(zhǔn)工作以后，需要對(duì)原始點(diǎn)云進(jìn)行降噪處理，處理完畢后提取有效的目標(biāo)點(diǎn)云，并將其導(dǎo)出成圖軟件所需的格式即可。在配準(zhǔn)的過(guò)程中，也經(jīng)常會(huì)碰到點(diǎn)云站點(diǎn)匹配程度較低的問(wèn)題，此時(shí)工作人員可以通過(guò)手動(dòng)拼接的方式進(jìn)行拼接。

在成圖環(huán)節(jié)，需要對(duì)不動(dòng)產(chǎn)的要素進(jìn)行采集，當(dāng)前依照測(cè)圖方式的不同可以分為角點(diǎn)法與交點(diǎn)法。其中角點(diǎn)法是指選擇點(diǎn)云中的建筑物角點(diǎn)，來(lái)采集不動(dòng)產(chǎn)要素。交點(diǎn)法是指選擇點(diǎn)云中墻面邊緣兩點(diǎn)間的投影成線，這樣兩個(gè)臨近的投影線交匯并可以得到交點(diǎn)，從而對(duì)要素進(jìn)行采集。將數(shù)據(jù)整理完畢以后，可以快速計(jì)算出面積等所需信息，這樣成圖操作的結(jié)果會(huì)更加直觀，便于繪圖工作人員的讀取，能夠提高出圖的精度，同時(shí)所出具的測(cè)繪報(bào)告也更加完整與準(zhǔn)確。

4.4測(cè)繪成果質(zhì)量評(píng)測(cè)

4.4.1精度評(píng)測(cè)

在繪測(cè)成果質(zhì)量評(píng)測(cè)方面，對(duì)測(cè)繪成果的精度檢測(cè)是關(guān)鍵，同時(shí)為了能夠發(fā)現(xiàn)應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)中所存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)，也要加大對(duì)其與傳統(tǒng)作業(yè)方式的綜合比對(duì)，了解在日常工作中應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)劣勢(shì)，以便合理優(yōu)化與改良下一次的不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪方案，將其作為評(píng)價(jià)工作成效與推廣良好經(jīng)驗(yàn)做法的重要渠道。

在既往不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪中通常會(huì)利用兩種方法，對(duì)測(cè)繪結(jié)果進(jìn)行評(píng)測(cè)，一是平面絕對(duì)位置精度檢測(cè)法；二是平面相對(duì)位置精度檢測(cè)法。為能夠全面評(píng)定三維激光掃描技術(shù)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作形式的精度性，則采用兩種方法協(xié)同檢測(cè)的方式，進(jìn)行合理評(píng)定。在評(píng)測(cè)時(shí)將傳統(tǒng)全站儀實(shí)測(cè)的結(jié)果作為對(duì)比參照組，以便提高評(píng)測(cè)結(jié)果的客觀性。

一是在平面絕對(duì)位置精度評(píng)測(cè)時(shí)，會(huì)將掃描儀所獲取的房角點(diǎn)與全站儀測(cè)量房角點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比對(duì)。為能夠直觀的獲取結(jié)果，需要將對(duì)比過(guò)程通過(guò)數(shù)據(jù)量化的方式表現(xiàn)出來(lái)。并結(jié)合相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)點(diǎn)位誤差的計(jì)算，可以得出其誤差值在±0.017m范圍內(nèi)。

二是在平面相對(duì)位置精度的評(píng)測(cè)時(shí)，需要將傳統(tǒng)實(shí)地丈量邊長(zhǎng)數(shù)據(jù)與掃描反算相對(duì)應(yīng)邊長(zhǎng)進(jìn)行對(duì)比，以便了解三維激光掃描技術(shù)繪測(cè)間距誤差，在計(jì)算時(shí)仍會(huì)使用與點(diǎn)位誤差相同的誤差公式進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)評(píng)定其誤差的范圍在±0.013m。

依照我國(guó)不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪相關(guān)規(guī)定中的一級(jí)房產(chǎn)界址點(diǎn)精度要求，地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪中，均符合精度要求，因此該種方法應(yīng)用于不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪的日常工作中，具有較高的可行性。

4.4.2效率評(píng)測(cè)

在符合常規(guī)性作業(yè)要求的前提下，還要對(duì)應(yīng)用此種工作方法的工作效率進(jìn)行全面評(píng)定。在評(píng)定時(shí)，仍將傳統(tǒng)的全站儀測(cè)繪技術(shù)作為對(duì)照組，在評(píng)測(cè)時(shí)需要保證二者測(cè)繪條件相同。具體的評(píng)測(cè)結(jié)果如下：

第一，以90個(gè)宗地測(cè)繪條件為例，在相同外業(yè)數(shù)據(jù)采集作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下，全站儀測(cè)繪技術(shù)需要消耗24h，所需人員一組最少要有2人。而地面三維激光掃描法僅需要消耗8h，所需人員僅1人即可。

第二，在相同內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下，全站儀測(cè)繪技術(shù)需要消耗11h，所需要的工作人員為1名，而地面三維激光掃描技術(shù)需要消耗14h，所需要的工作人員為1名。

第三，綜合評(píng)定全站儀不動(dòng)產(chǎn)繪測(cè)技術(shù)，共計(jì)耗時(shí)35h，且需要至少3人配合。地面三維激光掃描不動(dòng)產(chǎn)繪測(cè)技術(shù)，共計(jì)耗時(shí)22h，只需2人配合即可。由此可以看出地面三維激光掃描不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪技術(shù)具有較高的作業(yè)效率，并且精度也更高，建議大范圍的應(yīng)用與推廣。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，基于新時(shí)期背景之下，如何提高不動(dòng)產(chǎn)測(cè)繪工作質(zhì)量，并加快成果轉(zhuǎn)化力度，成為了當(dāng)前的重難點(diǎn)問(wèn)題。為能夠有效解決這一問(wèn)題，測(cè)繪人員必須要改變既有的工作理念，充分抓住信息時(shí)代紅利，利用先進(jìn)的智能化、數(shù)字化、信息化技術(shù)，有效解決既往測(cè)繪工作中的隱性風(fēng)險(xiǎn)與突出問(wèn)題，從而推動(dòng)我國(guó)地理性經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)權(quán)保護(hù)、土地利用規(guī)劃管理決策等工作的高質(zhì)量發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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