三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用研究

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1、三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用研究杨恩傅（哈尔滨市勘察测绘研究院，黑龙江，哈尔滨，150010）【摘要】三维激光扫描技术A有高效率、高精度、非接触主动测量等独特优势，有效避免了传统作业方式外业劳动强度大、时间讼、重复测量、工作效率低等弊端。目前该技术运用到建筑规划竣工测绘中主要存在的技术难点有：外业作业时仪器的配备和组装困难，不方便操作；缺少相应软件利用点云数据制作二维平面图，所以加强对其的研宄意义重大。【关键词】建筑规划；竣工测绘；三维激光扫描；应用引言竣工测量（规划验收）是城市建筑工程的一个重要环节，它是在建筑工程竣工后，对建筑物实体进行的全方位的测量工作。随着城市化

2、进程的进一步加速，异形建筑越来越多，城市规划管理越来越复杂，二维竣工测量图不能提供建筑物风格、色调等要素，已经不能满足规划管理的要求。三维激光扫描技术具有密度高、精度高等特点，能快速、准确、大面积、高分辨率地获取被测对象表面的三维染标数据，为测绘人员突破传统测量技术提供了一种全新的数据获取手段，并在各个领域得到了广泛应用，将其引入到竣工测量中是一条可行途径。一、建筑规划三维竣工测量数据采集1、控制测量为满足建筑工程规划验收测量精度的要求，拟以《卫星定位城市测量技术规范》（CjH73-2010）为依据，布设一级静态GPS控制网，共测设静态控制点4个，范围涵盖两幢大楼，并联测四等水准

3、8km。一级控制网起算点选用工程附近的三等以上平面控制点，为提升整网精度，起算点范围涵盖四个一级控制点，高程控制以附近二等基岩水准控制点作为起算点。采用一级GPS控制网和四等水准不仅可以保证规划验收控制测量的精度。2、激光扫描测量数据采集采用RIEGLVZ-400三维激光扫描仪，其反射距离为500m。依据建筑物异形的特点，木次三维激光扫描主要采用了以下两种方式：单站绝对定向模式，三维激光扫描测站与靶标(类似全站仪的棱镜)布设在图根点上，并设置扫描相应参数，执行扫描；无靶标相对定向，采用无靶标方式，直接对目标建筑物进行扫描。扫描站点的坐标量测利用“连续运行卫星定位城市测量综合服务系

4、统(GZCORS)”对三维激光扫描仪中内置的GPS定位功能进行开发,使得三维激光扫描仪在扫描测量建筑物的同吋测量扫描站的RTK坐标，从而提高了外业作业速度和内业配准效率。工程实施过程中，对两幢楼的扫描采用精扫模式。二、建筑规划竣工测绘中三维激光扫面关键技术研究1、三维激光扫描方案根据测区的地形特点和已冇控制点分布情况，选取合适的扫描方案。扫描方案根据内业点云配准方法不同可分为以下3种：1.1坐标系扫描法。扫描仪与靶标均架设在已知控制点上，内业利用已知数据进行点云绝对定位定向。1.2碎部控制扫描法。扫描仪无须架设在已知控制点上，外业通过常规测量方法获取点云中一定数量的明显特征点三维

5、坐标，内业利用各站之间冋名碎部控制点进行配准和定向。1.3靶标配准法。扫描仪无须架设在已知控制点上，外业通过相邻两站之间设置的4个或以上靶标确定相邻两站之间相对位置关系，同吋通过常规测量方法获取少量碎部控制点，内业通过同名靶标球进行相邻站点云的配准，最后通过碎部控制点完成整体点云的绝对定向。2、扫描仪器配备及组装三维激光扫描外业扫描仪器及设备包括:三维激光扫描仪、发电机、数码相机、笔记本电脑、靶标球及三角对中杆、三脚架、数据通信线和电线等。为方便外业仪器的架设和转站，项0组采用自主设计和生产的推车进行组装和外业作业。三、建筑规划中三维竣工测量数据处理1、扫描测量数据预处理对建筑物

6、扫描后，需要进行点云数据的预处理，包括点云去噪与修补和点云配准等工作。1.1点云去噪与修补。获取的原始点云数据，会由于灌木丛遮挡、自身遮挡、玻璃透射等原因造成了大量的空洞和噪咅，致使原始点云质量较差，需要进行去噪、补洞等处理。首先在地面三维激光扫描仪的配套软件RiscanPro中去除偏差较大的噪音，再在GeomagicStudio中进一步去噪与交互式操作补洞。1.2点云数据配准。根据外业数据采集的两种方式，数据配准工作同样采用与之相对应的两种模式。1.2.1后视定向配准。对于起始测站采用靶标进行配准，输入测站坐标和靶标坐标，采用RieGLRiscan中后视定向配准模块进行配准，从

7、而确定整个点云数据的全局坐标。1.2.2站站间配准。首先要进行粗配，可以采用两种方法：选择冋名特征点的方法进行配准，该方法适用于同名点特征明显的点，至少要选择4个同名点，同名点应尽量选择房屋角、线杆顶等尖锐地物点；根据人工交互式移动测站，使未配准站移动到已配准站的对应位置，匹配精度以能够执行自动精确匹配为准。粗配结束，采用软件自动精确精配，提高配准精度，配准误差在0.01m以内，方可进行下一站配准。2、建筑物面积测算2.1采用切片法提取特征线。设计合适的切片厚度对配准之后的三维点