探讨地面三维激光扫描技术在日常不动产测绘中的应用

摘要：本文首先介绍了不动产测绘工作的主要工作内容，其次分析了地面三维激光扫描技术的原理，再次解析了将地面三维激光扫描技术应用于日常不动产测绘工作中的动因。最后研究了日常不动产测绘工作中应用地面三维激光扫描技术的主要路径，从基本作业流程、外业控制点的布设、点云内业数据处理等方面详细论述，以期能够为相关人员提供参考。

关键词：地面；三维激光；扫描技术；不动产测绘

文章编号：2095-4085（2024）01-0064-03

0前言

不动产测绘又被称为地籍测绘，在保护我国地理性经济、产权、土地利用规划与决策管理方面起到了关键性的作用。基于新时期背景之下，随着我国城镇化建设规模的不断扩大，不动产测绘工作也面临着更加复杂的局面，为能够解决既往测绘工作中所存在的突出问题，本文加大了对地面三维激光扫描技术的研究，以期能够将其灵活应用于日常不动产测绘工作中。

1不动产测绘工作介绍

不动产测绘工作的复合性较强，所涉足的领域与专业内容较多，日常工作任务包括控制测量、界址测量、宗地（宗海）图测制、面积计算、测量报告撰写等。所面向的主体为具有自然与法律性质，且不可移动的财产，譬如：土地、房屋、探矿权、采矿权等。这些测量对象具有土地定着的特点。通过此项工作能够为国家的土地资源调查与决策提供保障，同时也可以为行政区域界限的划分提供良好的参考依据，是国家治理工作中的重要一环［1］。

2地面三维激光扫描技术原理

2.1基本原理介绍

地面三维激光扫描是一种自动化快速测量技术，该技术的原理为：首先由三维激光扫描仪器发出激光脉冲信号，该信号会经过测量物的表面，并沿原射出路径将信息传回至接收器中。所传输的信息内容包括被测物体表面的水平方向、斜距天顶距、反射强度等，所接收到的信息无需人工处理与计算，便可被自动存储，并对信息进行有效处理，从而帮助工作人员生成更加精准的测绘报告。除此之外，该项技术测量的距离较远，最高可达到1km，甚至更远。扫描的频率在每秒几十万。同时，扫描的角度也较为灵活，横向可以围绕竖轴进行360°全景扫描，竖向扫描角几乎可以达到90°［2］。

2.2点云数据处理

系统处理完所收集的数据信息之后，会结合CAD软件，快速生成被测量物体的三维视角模型，这一模型中包括测量物体的点、线、面、体、空间，以便为后期工作人员的测量报告生成，提供良好的参考依据。点云数据的存储格式也较为常见，便于工作人员的转换，例如：数据内部存储格式有PLY、OBJ、TXT等，其中TXT文件格式多用于存储文本性内容，OBJ主要用于存储几何信息，PLY则应用存储多边形文件信息。可以满足不同的文件设计与数据转换需求，且具备了数据可手工编辑、扫描数据拼接合并、影像三维空间测量等诸多可视化的功能，保证了所有的业务数据信息均能入库存储，同时可以通过实时化、直观化的方式展现，最大程度保证了数据处理结果的精准性。

2.3常用设备分类

除上述自动化处理性能以外，该技术还能根据不动产测绘工作的实际需求，灵活选择仪器，这样在空间较为复杂的地段，工作人员也可以有序推进作业，同时可以利用一些移动设备，进行实时观测，具体如下。

承载平台：机载三维激光扫描、车载三维激光扫描、固定站三维激光扫描、手持三维激光扫描。

扫描距离：远程≥500m［拓普康GLS-2000（L）RIEGL系列］、中程130～500m［GLS-2000（M）天宝TX8］、短程10～60m（LeicaHDS4500）、超短程≤10m（faro激光扫描测量臂）。

扫描现场：矩形扫描系统、环形扫描系统、穹形扫描系统。

扫描方式：线式扫描系统、面式扫描系统。

测距原理：脉冲飞行时间差测距、相位差测距、三角测量原理。

3将地面三维激光扫描技术应用于日常不动产测绘工作中的动因

当前我国已经步入了现代化社会主义建设的新时期，对不动产测绘工作也提出了更高的要求。测绘工作的复合性较强，导致日常工作中面临着精度要求高、测绘周期时间短、任务繁多、工作量大、人力资源不足等诸多挑战，迫切需要一种先进的科学技术，来改变既往不动产测绘作业结构。而地面三维激光扫描技术的出现，则为不动产测绘工作机制的创新带来了更多发展机遇，该技术不仅能够实现自动化作业，提高测绘结果的精准度，还具有高效率的特点。

地面三维激光扫描技术所具备的优势为：第一，可以通过激光点云技术，自动生成地形、宗地、房屋分层分户图件等内容。第二，所有的数据业务场景均可以通过计算机进行查询、阅览、测量，能够辅助工作人员开展外业修补与测量作业等。第三，可以为后期不动产登记工作打下坚实的基础，能对不动产房屋进行分层、分户管理与查询。

除此之外，我国南通市测绘院有限公司的相关人员将其与传统测绘手段进行了对比，发现在同一数量宗地测量条件下，该项技术能够提高2.5倍工作速率，能够加快我国不动产测绘常规业务向数字化的转型［3］。

4日常不动产测绘工作中应用地面三维激光扫描技术的主要路径

4.1基本作业流程分析

在日常不动产测绘工作中应用地面三维激光扫描技术切忌盲目开展，应做好充足的准备，并将其作为辅助人工作业的得力工具。根据上述不动产测绘工作的基本要求与技术特点，在应用时可以将关键控制点划分为三个阶段，分别为：准备阶段、扫描阶段、数据处理阶段［4］。

第一，准备阶段。明确此次测绘工作的目标，深入测绘项目现场，做好测区踏勘工作，并编制测量项目计划，计划中应包含扫描实施方案、选用设备类型、扫描测绘人员组织安排等，以便保证该项工作的有序开展。

第二，扫描阶段。在进入现场扫描阶段时，需要将所需测量设备在现场架设稳固，并安放标靶设置所需扫描的参数与区域，建立控制网站点，如实记录测量过程。

第三，数据处理阶段。该环节会直接影响到后期测绘结果的精准性与质量，在实际操作的过程中，工作人员需要对点云进行降噪处理，并做好拼接合并与建模工作，需要选择具有高精度的拍摄仪器，同时也要充分利用点云处理软件进行各类数据坐标的转换，应将误差值控制在2cm以内。

4.2外业控制点的布设

外业工作中控制测量以及点云数据的采集是关键控制点，在测量点布设的过程中，经常会出现点位选取不当，而造成数据采集不够完整的情况，为能够避免对扫描点位与结果产生影响，则需要加大对项目实地的勘查。可以先绘制出该地区的草图，规划一个初步布置方案，如果所需要测量的范围较大，可以在后期进行加密处理，要尽量保证控制点位在离需测量物的附近，且视野较为开阔，地点较为平坦稳定。同时，在扫描作业时，经常需要分区作业，此时工作人员需要提高点云数据的配准程度，以便减少误差。

依照点云数据采集方式的不同，当前数据收集方式有两种，第一种为标靶法，也是当前我国农村不动产测绘工作中的常用技术，该种收集方式的优势在于测量的范围较广，且我国部分地区的不动产平面特征较为丰富，不易采集，可以使用这种方法有效解决相关问题。但其所存在的缺点在于劳动强度比较大，如果在人力资源不足的情况下，有时很难达到理想的采集状态。第二种是地物特征采集法，其由于无需标靶的辅助采集，因此灵活度较高，可以根据项目测量现场的实际状况，任意架设扫描站。如果采用此种收集方式，需要注意相邻的测量站之间距离不能低于三个公共平面特征。例如：在某旧小区改造测绘项目中，各站点之间的距离需要保持在30m，且要在房屋的拐角处与凹凸面部位，提高扫描的密度，这样在增多了点云数量的同时，还可以减少工作人员的重复劳动作业，所收集的信息能够为后期的一次性出图打下良好的基础，并提高测绘工作的精准性与效率。

4.3点云内业数据处理

在开展内业工作时，所要掌控的关键作业阶段包括有4大部分，一是点云配准作业；二是点云去噪作业；三是点云导出作业；四是完成点云制图。

点云配准通俗来讲，就是将前期所收集到的各类数据信息，转换为坐标系的过程。在外业数据采集扫描过程中，工作人员应当分批次将所采集到的信息，传送给内业工作小组，以便达到数据信息同步处理的目标。如果采用的是地物特征法，则可以利用临近测站的公共平面特征，在软件内进行自动配准，在布设控制点时，将仪器坐标系中的点云数据信息，统一至已知测量坐标系内即可，同时要将内精度控制在既定要求之内，可以通过多余控制点，来对其精度进行检测，并做好点云外精度的计算。在完成点云配准工作以后，需要对原始点云进行降噪处理，处理完毕后提取有效的目标点云，并将其导出成图软件所需的格式即可。在配准的过程中，也经常会碰到点云站点匹配程度较低的问题，此时工作人员可以通过手动拼接的方式进行拼接。

在成图环节，需要对不动产的要素进行采集，当前依照测图方式的不同可以分为角点法与交点法。其中角点法是指选择点云中的建筑物角点，来采集不动产要素。交点法是指选择点云中墙面边缘两点间的投影成线，这样两个临近的投影线交汇并可以得到交点，从而对要素进行采集。将数据整理完毕以后，可以快速计算出面积等所需信息，这样成图操作的结果会更加直观，便于绘图工作人员的读取，能够提高出图的精度，同时所出具的测绘报告也更加完整与准确。

4.4测绘成果质量评测

4.4.1精度评测

在绘测成果质量评测方面，对测绘成果的精度检测是关键，同时为了能够发现应用该项技术中所存在的潜在风险，也要加大对其与传统作业方式的综合比对，了解在日常工作中应用此项技术的优劣势，以便合理优化与改良下一次的不动产测绘方案，将其作为评价工作成效与推广良好经验做法的重要渠道。

在既往不动产测绘中通常会利用两种方法，对测绘结果进行评测，一是平面绝对位置精度检测法；二是平面相对位置精度检测法。为能够全面评定三维激光扫描技术不动产测绘工作形式的精度性，则采用两种方法协同检测的方式，进行合理评定。在评测时将传统全站仪实测的结果作为对比参照组，以便提高评测结果的客观性。

一是在平面绝对位置精度评测时，会将扫描仪所获取的房角点与全站仪测量房角点坐标进行比对。为能够直观的获取结果，需要将对比过程通过数据量化的方式表现出来。并结合相关测量数据，通过对点位误差的计算，可以得出其误差值在±0.017m范围内。

二是在平面相对位置精度的评测时，需要将传统实地丈量边长数据与扫描反算相对应边长进行对比，以便了解三维激光扫描技术绘测间距误差，在计算时仍会使用与点位误差相同的误差公式进行计算，经评定其误差的范围在±0.013m。

依照我国不动产测绘相关规定中的一级房产界址点精度要求，地面三维激光扫描技术应用于不动产测绘中，均符合精度要求，因此该种方法应用于不动产测绘的日常工作中，具有较高的可行性。

4.4.2效率评测

在符合常规性作业要求的前提下，还要对应用此种工作方法的工作效率进行全面评定。在评定时，仍将传统的全站仪测绘技术作为对照组，在评测时需要保证二者测绘条件相同。具体的评测结果如下：

第一，以90个宗地测绘条件为例，在相同外业数据采集作业标准下，全站仪测绘技术需要消耗24h，所需人员一组最少要有2人。而地面三维激光扫描法仅需要消耗8h，所需人员仅1人即可。

第二，在相同内业数据处理作业标准下，全站仪测绘技术需要消耗11h，所需要的工作人员为1名，而地面三维激光扫描技术需要消耗14h，所需要的工作人员为1名。

第三，综合评定全站仪不动产绘测技术，共计耗时35h，且需要至少3人配合。地面三维激光扫描不动产绘测技术，共计耗时22h，只需2人配合即可。由此可以看出地面三维激光扫描不动产测绘技术具有较高的作业效率，并且精度也更高，建议大范围的应用与推广。

5结语

综上所述，基于新时期背景之下，如何提高不动产测绘工作质量，并加快成果转化力度，成为了当前的重难点问题。为能够有效解决这一问题，测绘人员必须要改变既有的工作理念，充分抓住信息时代红利，利用先进的智能化、数字化、信息化技术，有效解决既往测绘工作中的隐性风险与突出问题，从而推动我国地理性经济、产权保护、土地利用规划管理决策等工作的高质量发展。

参考文献：

［1］谢海荣，沈书铭，许亚军，等.地面三维激光扫描技术在农村不动产测绘中的应用研究［J］.测绘与空间地理信息，2022，45（6）：246-248.

［2］周珉羽，周小伟，周鹏，等.3DSLAM在农房不动产测绘中的应用研究［J］.资源信息与工程，2021，36（5）：74-77.

［3］汤堃，伍永涛.三维激光扫描技术在老旧小区改造不动产测绘中的应用分析［J］.江西测绘，2021（3）：57-60.

［4］于俊红，张宁，吕悦.三维LiDAR激光扫描技术在不动产权籍调查中的应用［J］.北京测绘，2021，35（5）：645-647.