探索LIDAR技术在不动产测绘中的应用

陈天福

江西省核工业地质调查院 江西 南昌 330038

不动产测绘工作是当前测绘领域中较为重要的一项测绘任务，在实际测绘过程中，传统的测绘方式主要选择使用GNSS-RTK、全站仪、卷尺等测绘手段进行各项数据方面的采集。因此传统的不动产测绘作业形式容易受到各类因素的影响，所以出现了现实问题，在作业周期方面整体时间较长，效率较为低下，在生产成本方面较高。因此为了解决上述问题，需要不断对不动产测绘技术进行创新，明确新的方法，让其在不动产测绘工作发挥出实际作用。

1 LIDAR技术介绍

LIDAR技术也可以称之为探测系统，此类系统内部主要包括了下述几项内容：POS系统、采集管理系统、传感器系统、存储与控制系统等。其中POS系统需要IMU导航或者GPS定位系统的支持，才可发挥出实际作用。其中GPS系统选择应用了差分技术对其进行支持，因此可以快速对传感器的位置进行精确定位；如果选择使用IMU进行应用则可以针对空中传感器进行定位。在地面出现激光束后，激光遇到障碍物可以形成回路，激光传感器可以将回波信息进行记录，在结合光速传播的特点作出分析，以此明确障碍物的具体距离，精确障碍物的坐标，从而完成测绘工作[1]。

LIDAR技术的应用需要结合不同需求，判断选择哪种搭载形式，主要的搭载形式有：星载LIDAR、机载LIDAR和地面LIDAR。机载LIDAR可以划分为陆地LIDAR和海洋LIDAR。根据不同的需求选择不同形式的测量方式，一般情况下选择使用陆地LIDAR主要对建筑物的三维坐标作出分析，此时也可以通过不同的图式分析选择颜色的渲染，以此构建构筑物的具体图式，此时相关作业人员也需明确不同建筑物的采集需求，从而判断是否要进行颜色渲染需要。

1.1 机载LIDAR测量

机载LIDAR方式主要指的是利用无人机对相关位置数据进行测量，此时机载设备可以选择的类型如下：固定翼、旋翼机、有人机。此类测量方式与传统的摄影测量方式相比较自身优势更强，并且此类技术应用后可以快速对地物中三维坐标信息进行分析，机载在精度方面具有一定的优势，可以丰富各类测绘产品的需求。机载LIDAR测量如图1所示。

图1 机载LIDAR测量

1.2 地面LIDAR测量

地面测绘工作主要指的是利用三脚架或者背包式的形式对相关数据进行采集分析。此类测绘方式与机载测绘方式相比较，此类测绘方式可以对地面较近距离的构筑物进行三维坐标的设置。此类方式具有操作灵活性，并且在成本方面较低，可以获取更为完整的点云数据，因此在分析过程中更具备优势。

2 不动产测绘的特点

2.1 内容和比例的特点

一般情况下，在不动产测绘工作中，区域范围胶带，因此测绘工作的准确性和清晰度需要得到有效记录才可满足测绘的需要，此时将其安排在较小的图纸之中，需要将测绘数据完全表达在图纸上，才可便于后续其他工作的开展，此过程也是完善不动产测绘工作的一个过程[2]。

2.2 地形测量方面的特点

当前，不动产测绘和地形测量工作存在一定差异性，尤其针对区域方面，如果想要对城市进行有效设计分析，则需对城市状态作出统计，此时不动产测绘工作发挥出了实际作用，可以有效勘探和测量地质问题，从而对地形作出测量。因此针对两项工作的差异对其作出划分。

2.3 权威性特点

不动产测绘工作需要按照法律规定进行操作，我国对测绘工作提出了相应的要求，在测绘过程中需要选择各种的测量设备，在技术人员方面需要选择具备专业素养的员工，以此才可有效开展不动产测绘工作。在测绘结束后需要将测量结果纳入相关部门进行审查，在满足相关科学依据的情况下才可对数据进行应用。

3 LIDAR技术在不动产测绘中的应用

在不动产测绘工作中，各个区域均存在一定的差异性，比如说：房屋的零散性，或者测试区域的密集度，地势问题等相关问题均会对测量结果造成影响，因此为了有效应对各类测试区域的差异性，需要选择不同的方式进行测绘操作，以此保障生产数据的精度，从而让其符合相应的要求。基于此为了有效分析LIDAR技术不同载体的精度和效果，选择分析了两个案例，以此有效判断不动产测绘工作的在使用LIDAR技术后不同的效果。

3.1 机载LIDAR在地籍测绘中的应用

首先需要对测绘区域进行明确，在本次测绘案例中地势较为平坦，内部院落大概有80座左右，因此房屋整体分布较为零散，本次测绘工作选择使用无人机搭载LIDAR设备进行各项数据的获取。

其次在数据获取过程中主要针对一平方公里内的数据进行采集，此时无人机需要选择垂直的方式进行起降，在搭载LIDAR设备后，需要对航向和重叠度进行设置，无人机的高度需要在八十米以内。此时地面软件也需对其进行配合，将各类数据导入数据库中，从而有效对航线的数据进行规划，在满足航飞条件后进行云数据方面的采集。

再次针对数据处理方面，数据处理需要对各个控制点的云数据进行分析和纠正处理，为了保证坐标精度，还需对于云成果进行拼接操作，减少重复问题和漏洞问题发生概率。在作业采集过程中需要明确原始点，通过原始点对云成果作出有效分析，以此对后续数据进行拼接和纠正，促使成果可以过滤错误信息，同时有效去噪，以此将地面点和非地面点均进行云数据的分类处理，最终为后期进行地籍方面的采集，再将其汇总在原有地籍图之中。

最后对于地籍图采集和编辑工作方面，本次应用主要选择使用三维EPS软件，此类软件可以对三种不同形式的数据源进行处理，比如说三维模型数据分析，DOM+DEM数据分析，点云数据分析等。在数据源分析过程中可以达成裸眼采集需求，并且在采集过程中可以优化整体精度和效率。如果选择对点云成果作出分析，则可以将其格式更改为las。对于EPS而言最为支持的格式为pcd，此时可以直接将las的格式的信息导入在EPS之中，选择直接加载或者转换的形式进行数据处理和编辑操作。点云生产地籍流程如图2所示。

图2 点云生产地籍图流程

针对采集工作应该明确图形样式，后续针对现有数据库的模板进行图式的判断，本次案例选择使用2007图式对其进行图式采集工作。如果在采集过程中发现有属性较为明确的房屋，则可以选择直接对其进行赋值的方式进行操作，在采集工作结束后，需要将成果直接导入进软件，按照dwg的格式进行导入，再将其加载到CASS10.1的格式中，将图式进行转换，转换成为符合当前标准的图式内容，按照采集的需求对成果进行编辑，最终满足相关规范要求。

在精度检查和统计分析方面，需要对两个方面内容进行检查分析，一个是坐标绝对精度，一个是房屋边长精度。此时需要使用全站仪对房角点进行分析，在分析过程中通过对同精度的误差比值进行计算，以此明确房屋边长的具体精度。在相关试验后，针对不同的方向对差值作出比较，让其在平面直线距离下对方向差值作出分析，尽可能在纠正差值后让其可以符合地籍规范二级精度的需要，以此形成绝对坐标精度[3]。

在分析过程中可以发现，无论是最大差值还是最小差值都可以满足地籍规范要求。在本次案例中可以看出机载LIDAR方式对地籍图的生产在满足相关精度后符合了地籍规范的要求，在精度方面整体分布较为均匀，也符合正态分布的需要，因此整体成果的可用性较强。

3.2 地面LIDAR在地籍测绘中的应用

地面LIDAR技术的应用案例测试区域属于城区边缘地带，房屋在分布方面较为密集，并不符合使用机载LIDAR设备的方式进行测绘操作。因此在地面和机载选择方面可以结合地形和房屋的分布特点作出分析，本次选择使用GeoSLAM手持移动扫描仪进行房屋数据采集。

首先在数据获取方面需要选择应用手持移动扫描仪SLAM进行使用，针对每一个待测区域进行匀速的步行测量工作，以此有效对巷道两侧的密集点进行数据获取，此时行走方式需要以交叉的形式进行，以此保证数据采集的完整性，确保云数据质量的提升。

其次针对数据处理方面在需要测试的区域内对每一个巷道的分布情况进行控制点数量的设置，以此有效利用全站仪对坐标进行采集。针对控制点方面每一站都需对云数据进行纠正处理，才可得到高精度的点云成果，在对不同站点的成果进行拼接，从而得到较为完整的结果，最后使用LIDAR360对相关数据进行有效处理分析，此时需要明确地面点的分类，还需对噪点和建筑物进行分类，分析不同的地物所处不同的数据层，在判断是否存在漏洞区域，如果存在漏洞区域需要采取内插的方式对漏洞区域进行补充，以此完善整体区域的数据处理。

再次，针对地籍图采集和编辑工作方面，需要将相关采集结果纳入EPS软件之中，通过软件自动对格式进行调整和转换，以此对各个点进行云数据加载处理，最终按照地籍图采集的要求进行此项工作，后续将其应用在点云数据上，从而有效对地籍图进行采集。针对结果方面需要选择使用dwg格式进行分析处理。加载软件主要选择使用CASS10.1软件，在软件选择技术后可以将图式的格式进行转换，后续在软件自带的CASS质检模块中，从而形成对地籍图式的质检，以此保证数据成果的可靠性。

最后，针对精度检查和统计工作方面与机载LIDAR技术形式一致，需要对坐标绝对精度和房屋边长精度作出有效判断。本次案例选择使用全站仪对房角点进行采集分析，在数据采集结束后需要对绝对坐标的精度进行判断。对于房屋边长的检查工作需要利用卷尺对多条边长作出检查分析，以此检测房屋边长具体精度，从而判断各个区域房屋边长的具体准确性。

在检测点分析后可以看出多个检测点最大差和最小差与机载LIDAR方式相比较，地面的LIDAR技术应用的效果更为良好，尤其是对地籍图成果精度分析方面整体效果更为良好。在实际分析过程中还可以看出边长检测工作最大差和最小差平均值精度符合地籍规范要求。在分析过程中发现地面LIDAR方式与机载LIDAR方式相比较地面LIDAR方式的应用自身精度更高。

在机载LIDAR方式和地面LIDAR方式相比较过程中可以看出机载属于空中作业，与地面相比较效率较高，符合大面积任务工作，但是由于空域限制问题，在实际作业过程中需要获取空域需求才可有效开展工作。对于地面LIDAR方式而言，此类方式更适合小区域的作业操作，无需空域的影响，天气较为良好的情况下即可开展相应的工作。如果站在设备价格和安全性的角度作出分析，可以看出机载LIDAR方式在设备价格方面更高，风险性更高；但如果站在操作难易程度的角度作出分析，可以看出机载LIDAR方式操作难度较高，需要专业人员进行操作，针对专业的航线进行规划，还需选择规范软件进行应用；但是地面LIDAR方式则无需此项操作，对于相关作业人员而言，自身的要求不高，所以更符合当前此项操作工作的需求。

4 结语

综上所述，当前针对我国不动产测绘工作中方面融入LIDAR技术，需要先明确LIDAR技术系统的特点，并且通过技术原理和误差的影响情况对其作出分析，从而有效发挥出技术的优势，此时可以看出此类技术可以达成全天监测和高精度的需求，还可以对各类数据进行获取，因此LIDAR技术自身具备较为良好的应用前景。此时使用LIDAR技术可以满足不动产测绘项目的需要，并且还可以实现技术精准度的提升，不断满足当前测绘需要，减少外部人工工作量，降低人力方面的成本。除此之外，在应用LIDAR技术技术后各类测绘工作可以满足地籍规范要求，因此也具备一定实用性。