（安徽明珠规划建筑设计研究院有限公司，安徽，合肥，230601）
【摘 要】本文通过简介三维激光扫描技术的原理及特点，结合应用实例，分析论证了运用此项技术进行建筑规划竣工测绘，能够一次性快速、完整、全方位地采集所有数据，并且从数据处理结果来看，能够满足建筑规划竣工测绘的精度要求。
【关键词】三维；立体扫描；云数据； 三角网模型
一、引言
近年来，随着我国科技水平和测绘技术的发展，三维激光扫描技术作为一种现代高科技逐渐在测绘领域得到研究与应用，相比较于传统测绘手段的数据采集与处理方式，三维激光扫描技术具有很多无可替代的优势，本文将研究这项技术在建筑规划竣工测绘中的应用。
二、建筑规划竣工测绘内容及技术现状
城市建筑规划竣工测绘的内容主要有1:500数字地形图的测绘、室内地坪测量、建筑物与周边地物关系测量、建筑物高度测量，建筑物面积测量，绿地面积测量，成果报告编制等。传统的规划竣工测绘方法是使用全站仪、水准仪、钢尺、手持测距仪等配合完成，主要为二维平面测量，部分地区加测了楼高、面积等数据，这些数据为规划管理提供了基础数据，提高了规划管理的水平和工作效率。然而随着经济快速发展，城市化进程进一步加速，城市规划管理的要素也越来越多，管理越来越复杂，二维的竣工图不能直观的显示出建筑物的形状以及建筑物与周边地物的空间关系，也不能提供地下管线、建筑物风格、色调等要素，已不能满足规划管理的要求。
以激光扫描为代表趋势的三维数字化规划竣工测量是在传统测量基础之上，利用激光扫描仪快速、高效、准确地获取海量点云数据，将外业工作转移到内业进行，大大减少外业作业时间，减轻了劳动强度，提高了工作效率。成果的制作在固有竣工测量工作环节中增加三维量测和模型制作，实现三维竣工图的同步建立，以达到三维城市模型实时、准确和动态更新的目的。
三、三维激光扫描技术的原理及特点
三维激光扫描技术(3D Laser Scanning
Technology)是一种先进的全自动高精度立体扫描技术,可以快速地获得被测物体表面密集的、全面的、关联的、连续的三维坐标数据及影像数据，因此也被称为“实景复制技术”，它是继GPS技术之后测绘领域又一次技术革命。与基于全站仪或GPS的测量技术相比，其数据采集效率较高，且采样点数要多得多，形成了一个基于三维数据点的离散三维模型数据场,这能有效避免以往基于测量点数据的应力应变分析结果中所带有的局部性和片面性(即以点代面的分析方法的局限性)；与基于近景摄影测量的手段相比,尽管它无法像近景摄影那样能形成基于光线的连续三维模型数据场,但它比近景摄影具有更高的工作效率,并且其后续数据处理也更为容易,能快速准确地生成测绘对象的三维数据模型，这些技术优势决定了激光三维扫描技术在测绘领域有着广阔的应用前景。
四、采用三维激光扫描技术进行建筑规划竣工测绘的技术路线
三维激光扫描技术在竣工测绘中的作业流程包括外业数据采集和内业数据处理两部分。外业数据采集包括：竣工控制测量、激光扫描和影像采集；内页数据处理包括：点云数据拼接、坐标系转换、工程图制作、数据建模和纹理贴图。
（1）外业数据采集
竣工控制测量是激光扫描作业必不可少的一部分，也是内业数据拼接质量的保证和点云从工程坐标系到地方坐标系转换的依据。外业控制测量使用GPS网络RTK在现场布设控制点，高程使用水准高程，控制点与扫描站要通视，由于要保证自动提取反射片中心坐标的精度，控制点之间不应过远，一般控制在100m；激光扫描作业应尽可能保证扫描数据的全面性，同时需要控制数据量，采样间距无需过密；由于后期需要制作三维模型，所以需要采集建筑物的纹理数据。
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（2）内业数据处理
点云数据拼接使用反射片的拼接方式，拼接精度≤5mm，对其中一些加密扫描站可以进行手工选点拼接，但在粗拼完成后，必须进行多测站平差计算，平差后拼接精度≤5mm。坐标系的转换使用竣工测量布设的控制点，转换精度≤1cm。点云数据转换完成后就可以进行竣工测量各种成果的制作了，根据扫描的点云数据，首先可以绘制1：500数字地形图，点云数据在这里取代了全站仪的测点数据。对于室内地坪测量，建筑物与周边关系测量，建筑物高度测量等可以直接在点云数据上量取，也可以在后期制作的三维模型上量取。
根据扫描点云数据，还可以得到建筑物的竣工立面图、平面图、剖面图等，通过在点云数据上直接绘图，形象直观，成果准确。
五、实测案例
由我单位负责的某建筑规划竣工测绘工作中，先前一直采用GPS-RTK和全站仪的工作模式，为了进行新技术的推广，选取了部分区域进行三维激光扫描方式的竣工测量。
1．仪器的选用
仪器选用我单位拥有的IMAGER 5006扫描仪，这款扫描仪每秒最大扫描976000点，25m内的系统距离误差不大于±2mm。
2．数据采集
（1）扫描参数设定
根据以往的工作经验，整个数据采集工作选用中等速度和质量进行，分辨率设为1/5，质量设为4X，一个测站的扫描时间大约为6min30s。
（2）外业控制测量及扫描数据
控制测量使用GPS网络RTK在现场布设控制点，控制点间距不超过100m,高程使用水准高程，控制点与扫描站之间保证通视，扫描作业应尽可能保证扫描数据的全面性，同时需要控制数据量，采样间距无需过密，同时采集建筑物的纹理数据。
3．数据处理
（1）点云拼接
利用仪器配套的FaroSense点云后处理软件进行测站拼接，并在Cyclone软件中删除噪点。
（2）三角网模型的建立
在Geomagic软件选定合适的参数对处理好的点云数据建立三角网模型，选用本次扫描仪测量获取的数据同前期用全站仪测量获取的数据进行比较，从比较结果来看，扫描仪获取的数据和全站仪获取的数据虽然在数值上会有一些差别，但变化趋势基本上一致。
4．成果制作
根据扫描的点云数据，绘制1：500数字地形图，建筑物的竣工立面图、平面图、剖面图，制作三维模型进行室内地坪测量、建筑物与周边关系测量、建筑物高度测量。
六、结束语
综上所述，采用三维激光扫描技术应用于建筑规划竣工测绘，能够一次性快速、完整、全方位地采集所有数据，并且从数据处理结果来看，能够满足建筑规划竣工测绘的精度要求。实践证明，采用本方法，与传统的测量方法比较，极大地提高了作业效率，降低了作业强度， 缩短了测量周期，值得推广应用。
参考文献：
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[3]高秀娟，杨伟华. 三维激光扫描测量技术及在测绘领域的应用[J]. 黑龙江科技信息. 2010(35).47
论文作者:吴根梅
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年2月供稿
论文发表时间:2016/5/27
标签：测量论文; 数据论文; 激光论文; 建筑物论文; 技术论文; 作业论文; 数据处理论文; 《工程建设标准化》2016年2月供稿论文;