三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用研究

陈德师

（福州市勘测院，福建 福州 350000）

0 引言

伴随测绘技术的不断进步，三维激光扫描得到较快普及，也得到了业内人士的深入研究，成为了当前常用的一项先进技术，与以往测绘手段进行对比，该技术存在不可替代的优点，文章将探讨这种技术在竣工测绘方面中的运用。

1 建筑规划竣工测绘概述

规划竣工测绘内容涉及诸多方面，如1∶500的地形图绘制、建筑物高度测量以及室内地坪测量等。就之前的规划测绘方式来看，一般都是借助全站仪及水准仪等配合实现，其中包含二维平面测量，一些地区还增加了楼高及面积数据的测量，但是基于经济的深入发展，使得城市规划管理的内容逐渐增多，原有的二维竣工图已经很难全面呈现建筑物的形状，以及建筑物与附近地、物之间的关系，无法准确提供建筑物风格等要素，很难有效达到规划管理的实际需要[1]。

2 三维激光扫描概述

该项技术属于全自动扫描技术，具备较高的准确性，能够短时间内收集物体表面的连续三维坐标和相应的影像数据，基于此，该项技术也常被称为实景复制技术，它属于测绘领域技术运用的再次创新。同全站仪及GPS测量技术进行比较，三维激光扫描数据信息的获取效率更高，且其采样点数也相对较多，可全面防止原来的测量点数据应力分析中存在的片面性及局限性问题，也就是解决了以点带面分析存在的不足；同近景摄影测量方式进行比较，虽然该项技术不能构建连续三维模型，但是其工作效率较高，后续数据处理工作也非常简便，可以短时间内构建测绘的三维数据模型，有着非常好的运用前景。

由于激光扫描的三维数字化测量技术是在原有测量技术之上发展起来的，借助激光扫描仪，可以高效采集点云数据，把外业工作变为内业工作，在很大程度上减少了外业工作时间，与此同时，还有效缩减了劳动强度，有利于全面提高工作效率。

3 三维激光扫描的技术路线

在开展竣工测绘作业的过程中引入三维激光扫描，需要做好两部分工作，第一部分是对外业数据进行采集，第二部分是对内业数据进行处理。

3.1 外业数据采集

外业数据采集属于非常关键的部分，它能够实现内业数据的有效拼接，以及促进点云由工程坐标系发展到地方坐标系。外业控制测量应借助GPS网络RTK，对控制点进行科学设置，同时在这一过程中，应确保控制点同扫描站处于通视状态且各个控制点的距离为100 m。针对激光扫描作业来说，应有效增强数据的全面性，并且对数据量进行科学把控，在这一过程中，应保证采样的科学距离。

3.2 内业数据处理

点云数据拼接，应采取反射片方法完成，其拼接精度在5 mm以下,关于部分扫描站，能够开展选点拼接，不过当拼接结束后，还需开展平差计算，其拼接精度应小于等于5 mm。在坐标系转换方面，针对所设的控制点，要求其精度小于等于1 cm。当数据转换结束时，才能制作测量成果，结合点云数据，构建比例为1∶500的地形图，在这一过程中，通过点云数据代替全站仪测量数据。无论是地坪测量，还是建筑物测量和附近关系测量，甚至自身高度测量，都能够依托于点云数据实现量取，也可以借助模型量取。充分结合点云数据，还能够获取与建筑物有关的资料，比如平面图，借助点云数据进行绘图，能够保证图形的直观效果，确保其精确性。

4 实测案例

东湖蝶泉湾住宅小区项目地处连江县，附近有沈海高速、福州绕城高速和104国道、228国道，交通便利。规划用地面积约1.38×105m2，建筑面积约2.3×105m2，地下建筑面积约5.2×104m2。项目配套为东湖客运站、东湖加油站、东湖卫生院、九龙山公园、湖畔步行街等。为更好地普及新技术，在本次测量中，对一些地区开展了三维激光扫描测量。

（1）仪器选择

采用IMAGER5006扫描仪，每秒扫描9 760 000点，25 m范围内的距离误差在2 mm左右，该仪器扫描速度快，可以扫描到很多的点，并且所产生的误差较小，不过也有一定的不足，例如成本较高。

（2）数据收集

第一，扫描参数设置。结合以往的工作经验，数据采集工作，可采用中等速度及质量完成，分辨率应设置成1/5，质量可设置成4X，扫描时间应在6 min 30 s左右。在开展控制测量的过程中，应借助GPS网络RTK设置控制点，每个控制点的距离在100 m以下，高程需通过水准高程完成测量，并且控制点同扫描站应实现通视状态，对于扫描工作来说，应有效确保其数据全面性，并对数据量进行科学掌控，要求采样间的距离不能太密，除此之外，还应对建筑物纹理数据进行采集[2]。

（3）数据处理

借助仪器携带的FarSense点云处理软件开展测站拼接，同时在Cyclone软件中删除噪点。通过Geomagic软件，选取有效参数，并对处理完成的点云数据开展三角网模型构建，借助扫描仪测量收集数据，将其同全站仪测量得到的数据加以对比，根据对比分析结果可以看出，扫描仪得到的数据信息，虽然同全站仪得到的数据的数值存在一定的差异，但其变化趋势是相同的。表1所示的是全站仪测量和激光扫描的效率对比。

表1 效率对比

（4）成果制作

在有效转换点云数据的基础上开展测绘成果制作，结合所获得的点云数据，将数据传输到计算机中，通过计算机软件构建一定比例的地形图，并且绘制与建筑物有关的图形，比如平面图，通过构建三维模型开展相应的测量工作。针对无法通过点云绘制的部分，需要通过其他技术采集数据，同样依靠计算机处理数据从而得到图形。

5 结语

在规划竣工测绘中引入三维激光扫描，可高效、全面地获取所需的全部信息，同时根据数据处理结果，提高规划竣工测绘的准确性。根据相关的实践研究显示，相较于原有的测量方式，该方式可以在很大程度上提高作业效率，缩短测量周期，应大力推广及运用。