摘要：近年来人们生活水平的提高，对居住环境的要求也在提高。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。20世纪90年代以来，随着计算机和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。相较于人工测绘而言，数字化测绘不但大大提高了测绘精度和工作效率，还使所获信息更加全面、所测绘成果更加多样化，具有精确、便捷、多样化的优点。由于私家园林在形态上具有复杂、多变、不规则等特点，尤其需要采用数字化测绘技术和方法，为私家园林的保护、管理、修缮和研究等提供更适宜、高效和先进的途径。本文就数字化测绘技术在私家园林中的应用展开探讨。
关键词：私家园林；数字化测绘；应用
引言
随着城市化园林的推进，园林工程得到了很大的发展机遇。园林施工中，提高了测量技术的重视度，考虑到测量的需求，推行数字化测绘技术，保障测绘的合理性及科学性。数字化测绘技术，实践性强，全面参与到园林工程测量内，提供数字化的测绘服务。数字化测绘技术中，具备多样化的技术内容，满足了园林工程测量上的基本需求。
1 三维激光扫描测量技术
三维激光扫描技术主要是通过三维激光扫描仪测量获得激光束从发射到返回所用的时间得到距离观测值，以及利用精密时钟控制编码器保证激光扫描仪能够同步地测量出每个激光脉冲的横向扫描角度观测值a和纵向扫描角度观测值 。三维激光扫描测量使用的是仪器内部坐标系统，X轴在横向扫描面内，Y轴在横向扫描面内与X轴垂直，Z轴与横向扫描面垂直。由此可得到三维激光脚点坐标的计算公式：
三维激光扫描测量是对复杂实体或实景目标重建三维数据模型，通过三维激光扫描测控网布设，实地扫描，获取“点云”数据，对数据后期处理，获取目标的线、面、体等三维数据，完成对地貌、地物整体或局部的高精度测量，实现三维数字化测绘。
2 园林工程测量中的数字化测绘技术分析
数字化测绘技术的发展逐渐成熟，根据园林工程测量的需求，配置好软件及设备，规范好测量的信息，实现了数字化成图。数字化测绘技术的一体化，完善了工程测量的环境，一来维护工程测量的精确性，二来提高测量的效率，避免园林测量中出现误差，更是体现数字化测绘技术的实践性，确保园林工程测量的合理性及科学性，预防测量问题。
3 私家园林测绘内容、方法及结果表达
3.1 测绘内容
由于私家园林的构成要素丰富（包括建筑、植物、水体、山石等），因此，私家园林测绘的内容需反映园林空间和园林建筑、植物、理水、叠山等造园要素的营造信息，测量工作应包括园林空间的布局、高程、地形等主要项目，以及各园林要素的位置、空间范围、结构等具体内容。测绘工作主要包括测绘外业、测绘数据的处理、测绘结果的表达等步骤。
3.2 三维激光扫描点云数据采集
三维激光扫描是一项通过高密度的扫描点（点云）来表达和记录被测物体尺寸和形状的技术。点云是三维激光扫描仪扫描结束后通过软件执行后的一种数据保存方式。在三维扫描测量数据采集中，通过不同的扫描测量视点，获得其周边360“全方位的“点云”数据，在这些扫描测量数据中不可避免的会有测量误差，尤其是尖锐边和边界附近的测量数据以及测量数据中的坏点，这些数据点使其周围的曲面偏离其正确原曲面，所以对原始“点云”数据应进行野外预处理，如补测、重测。
3.3 测绘方法
工程测量学的主要测量方法中，以GPS测量时需设置稳固的GPS基站以提高精度，因此不适合用于树木和建筑较高、空间遮挡严重、卫星信号接收质量较差的私家园林等测量对象。目前在建筑学领域使用较多的测绘方法和技术中，私家园林较适用的数字化测绘技术主要包括传统工程测量方法中的全站仪（全站仪主要作为其他先进测绘技术的辅助，在此不做具体分析）、摄影测量中的近景摄影测量和三维激光扫描等技术。近景摄影测量操作方便快捷，不但可采用地面人工或车载相机的方式拍摄作业，还可与无人机结合，进行多种角度和距离的倾斜摄影测量，获得目标的三维空间信息。与三维激光扫描测量相比，摄影测量由于拍摄角度和距离的限制，应对空间层次复杂、测量对象之间遮挡严重的能力较弱，且精度更低。地面摄影测量的自动化程度一般，对测量人员的操作经验和技能要求较高，且后期处理方式较死板。因此，近景摄影测量较适合于遮挡情况不严重的大型私家园林的测量，而无人机摄影测量则更适合于各种类型私家园林的园林整体布局及周围环境的图像采集和测量。三维激光扫描技术不但可获得目标物体表面每个点云数据的绝对坐标，测量精度更高，对区分交织在一起的不同物质具有较高工作效率，还可通过内置或外置的相机将被测物体的颜色、纹理等信息保留至点云上，生成比例尺寸准确的正射投影照片，全面反映被测物体的真实信息。但其扫描精度与速度不可兼顾，且数据量大、冗余度高，因此更适合于面积和空间较小的私家园林（如环秀山庄、艺圃等）测量，或大型私家园林（如拙政园、留园等）中测量表面形状复杂、精准度要求较高或遮挡情况较严重的测量目标。
3.4 3D模型
3D模型是数字化测绘中最常用的软件，利用3D模型，模拟园林工程，明确园林工程测量的实际情况，在3D模型中，获取测绘的数据。数字化测绘技术中的3D模型，经常采用CAD制图软件，测量人员根据工程的特征点，连接并构成园林的基本轴线。CAD软件内，在测绘的基础上，灵活的修改园林的轴线数据，同时补充相关的参数信息，保障特征点的准确性，规划出园林的主线条结构。3D模型软件的使用，还要在数字化测绘技术中，实行细节性的设计和加工，以便构建出3D立体的园林工程项目。数字化测绘技术利用3D模型，规划了园林工程的主体模型，对比园林工程的现场，评估3D模型中的工程是否合理，利用数字化测绘，提高园林工程测量的准确性。
3.5 测绘结果表达及信息管理方法
目前，建筑及规划领域的测绘结果主要以二维测绘图、三维模型等表达方式为主。私家园林测绘结果的三维模型可通过摄影测量所获得的影像和三维扫描测量所获得的点云模型等数据构建。基于三维扫描点云数据所构建的三维实景模型的精准度极高，能够真实、细致地反映测量目标的立体信息，但数据量大、操作很复杂、速度慢、时间长，对整个园林环境的空间模型构建而言，成本较高，因此其更适合于园林建筑和假山石等单个地物的建模。通过测绘数据及多种软件（如Au-toCAD、Photoshop、ArcGIS等）配合制作的二维测绘图中，线画图和正射影像图各有特点，实际工作中应综合表达效果、数据和技术条件及工作效率等多方面因素对其进行合理选择。另外，可基于3S（GPS、ＲS、GIS）技术和三维仿真技术将数字化测绘所获取的私家园林空间数据与属性信息进行处理、存储、查询、检索、图文交互显示、智能分析等操作，完成私家园林相关信息的管理。
4 结语
园林工程测量技术，朝向信息化、自动化的方向发展。数字化测绘技术，是园林工程测量中的必然产物，数字化测绘技术具有一定的优势，其根据园林工程的测量实况，分配好数字化测绘技术的应用，确保数字化测绘技术，能够准确的应用到园林测量的各个环节内，充分体现出数字化测绘技术的实践价值。
参考文献：
[1]梁慧琳．基于空间句法的江南私家园林空间开合量化研究［J］．现代城市研究，2017（1）.
[2]侯飞．基于三维激光扫描技术的古陵墓可视化［J］．测绘工程，2015，22（5）：78－81．
论文作者:夏铭岐
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/10
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