四川省冶金地质勘查局测绘工程大队 四川成都 610212
摘要：随着信息时代的发展和现代科技的进步，工程测量技术也得到了迅速的发展，其中数学化测绘技术是工程测量领域内具有突破意义的测绘技术，其对于提高工程测量的自动化水平和测量质量具有重要的价值。数字化测绘技术是现代技术作用于工程测量领域的结果，其包含了计算机技术、自动控制技术及其它的数字技术等。本文介绍了数字化测绘技术概念及优势，并对某私家园林测绘实例进行了研究。
关键词：数字化测绘技术；私家园林；应用研究
测绘技术的发展带来了测绘的数字化，也提高了测绘精度和工作效率，还提供了更加生动、逼真和多样化的测绘结果表达方式，具有精确、便捷、生动和多样化的优点。私家园林相较于城市风貌等其他建筑或规划领域的测绘任务而言，具有景观性强、要素多样、外形自然等特点。同时，体现出其在测量技术和表达方式上对数字化的依赖，也对测绘技术的难度和复杂度提出挑战。
一、数字化测绘技术概念
数字化测绘技术是近年来伴随着信息技术发展而诞生的一种智能化技术。数字化测绘技术的出现，解决了传统测绘技术在工程测量应用中存在的缺陷，提高了测量结果的准确性，为工程测量事业的发展奠定坚实基础。数字化测绘技术主要包括原图数字化技术和数字化成图技术。这两项技术主要应用于大比例地形测量中，解决了传统测绘技术无法确保大比例测量精准度的问题，同时减轻了工程测量的工作量，极大地提高了测量效率。
二、私家园林的特点
1、面积范围有限。私家园林常位于城市中，规模较小、面积范围有限，大至几公顷，小则数百平方米；
2、构成要素丰富。私家园林主要包括建筑、植物、水体、叠山等四大造园要素，因此，私家园林的测绘比较复杂，涉及景观环境、建筑、地形地貌等多方面测绘；
3、整体风格自然、灵活多变。中国园林讲求师法自然，因此不论是园林的整体布局还是构园要素，都讲求自然山水意境的反映和营造手法的灵活多变；
4、园林建筑的对称、独特、玲珑精致。私家园林中的园林建筑既具有中国古典建筑的对称、端正的外形特征，也兼具私家园林独特、精巧的观赏特性，与园林环境有机结合；
5、局部讲求细节处理。私家园林中不论是叠山置石，还是园林建筑，均讲求局部处理的细致和精巧，极大地突出了欣赏性，也增加了测绘的工作量和难度。
6、景观层次复杂。私家园林的空间不开阔，景观在竖向上层次丰富、变化多端，园林要素彼此间的遮挡、交错等情况严重。
三、私家园林测绘实例研究
1、测量外业。由于某私家园林规模较小、地形和景观要素形态复杂，实验选用地面三维激光扫描测量获得园内景观信息、无人机近景摄影测量获取园林整体及周边环境信息的测量方法。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆实验中所采用的地面三维激光扫描仪为Leica ScanStation C10，中轴外置全景相机Canon 60D，镜头为Simgagma 8mm鱼眼镜头，搭载约1800万像素CMOS图像感应器（APS-C）和DIGIC 4高性能数字影像处理器。无人机为Phantom3 Advanced，其平台上搭载的相机为一体化集成相机，每秒30帧的2.7 K高清录像，1200万像素的静态照片拍摄。利用三维激光扫描仪扫描研究区域过程中，首先布设扫描测站点和标靶，以完成各扫描测站点的点云数据配准。保证扫描精度的同时，根据其园林的布局和要素构成特点，合理布设扫描测站点和标靶的数量和位置，适当选择扫描分辨率等相关参数。然后逐站点进行测量目标的扫描和标靶的精细实验采用DJI的无人机Phantom3 Advanced飞行平台及其自带相机X3所组成的测量系统进行园林整体环境及周围情况的信息获取。设计飞行航线10条（6纵4横），设定获取影像的地面平均分辨率为3 cm，实际拍摄高度约30 m，共飞行1个架次，约10 min时间完成倾斜影像数据获取，获取地面影像130张。
2、数据处理。首先将三维扫描各测站点所获取的原始点云数据导入软件Cyclone进行去噪。然后，通过标靶编号对所有测站点去噪后的点云进行拼接，形成研究区域完整的点云模型。对于标靶数量低于4的测站点，选取代表性公共点进行公共点云配准。然后，对重复、重叠和多余的点云进行去冗和删减，获得既能体现私家园林布局及各园林要素结构又不影响数据处理效率和速度的有效点云数据模型。最后，通过纹理映射功能，将园林真彩色图像映射至起点云模型上，即获得据实景颜色的点云数据模型。另外，将无人机摄影测量获取的原始数据导入软件Pix4DMapper中进行特征点的校正、及影像拼接和点云加密等参数的设置后进行运算，扫描。最后利用中轴外置数码相机采集各站点测量对象的颜色及纹理信息。扫描共设扫描测站点13个，每个测站点设置4至6个标靶，标靶编号共计13个。激光强度设置为默认设置，扫描分辨率设置为中等；相机拍摄分辨率设置为1800万像素。即可获得园林及周围环境的遥感影像和三维点云模型。
3、测量结果。1）基本信息获取。在软件Cyclone中，对三维激光扫描测量获得的点云模型进行测量和信息提取等操作，可获得园林空间及园林要素相关信息。同时，对无人机倾斜摄影测量获得的数据模型进行测量和信息提取等操作，可获得园林空间和要素及其周边环境的相关信息。2）三维模型建立。用软件Cyclone处理所得的园内三维实景点云模型，以及用软件Pix4DMapper处理所得的园林及周围环境三维实景模型。从三维模型可看出：地面三维扫描所获数据能够充分反映园内的空间层次和各景观要素特点，而无人机近景摄影测量所获数据能够从空中角度充分反映研究区域和周围环境的整体情况，两者相补充，足以展示研究区域及其周围环境的景观特征。3）二维测绘图形成。由软件Pix4DMapper处理所得的园林及周围环境遥感影像。为进一步表达和分析园内的景观特征，在Cyclone中对三维激光扫描的点云模型分别进行水平和垂直方向切片，然后将切片后输出的平面和剖面等数据文件导入软件AutoCAD中，提取各园林要素的特征线和轮廓线，通过软件AutoCAD和Photoshop的图形编辑功能，利用园林绘图的线形和符号，对地形、植物、假山、建筑、水体等要素的细部特征进行绘制，最终编辑成图。依据同样方法进行亭子的点云数据模型切片，并进行亭子的线画图绘制，可分别得出亭子的底层平面图、俯视图、仰视图、正立面图、侧立面、剖面图。从测绘图结果可看出：表现效果上，影像图比线画图更逼真、形象、直观、生动，能够反映出测量目标的外观线条、颜色和纹理等，甚至园林植物的季节情况等，而线画图无法表达测量目标的材质等信息；线画图需操作人员对测量目标理解后进行二次表达，其制作的自动化程度低于影像图，精准度上也因受操作人员人为影响较大而低于影像图，且测绘对象形体越复杂两者差距越明显。但是，若要获得与线画图相对应的影像图，需首先对点云模型进行表面模型的构建，其工作量大和操作时间长，但由于线画图是直接利用点云模型进行描绘的，可随测绘目的和要求的不同而调整绘制手法和详细程度，其操作灵活度大幅增加，而工作效率也可随着操作人员绘图效率和技巧的提高而大幅提高。另外，从图中的表达效果而言，线画图同样可表达园中的空间层次和要素特征。
私家园林是我国历史文化遗存的重要组成部分，是世界园林艺术的瑰宝，有重大保护和留存价值。近年来，随着测绘技术的不断发展，测绘行业逐渐由传统人工测绘向数字化测绘发展。同时，数字化测绘不但提高了测绘精度和工作效率，还使所获信息更加全面、所获测绘成果更加多样化，具有精确、便捷、多样化的优点。
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论文作者:贾月江
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/12
标签：园林论文; 测量论文; 技术论文; 要素论文; 模型论文; 景观论文; 画图论文; 《建筑学研究前沿》2017年第30期论文;