王 芬，徐炳前，郝 旦

(廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣東 廣州 510060)

規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量是針對(duì)規(guī)劃驗(yàn)收而進(jìn)行的一種核實(shí)測(cè)量，又稱規(guī)劃核實(shí)測(cè)量。規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量需要核實(shí)的內(nèi)容相對(duì)繁雜，以廣州市建筑工程規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量為例，主要包括以下內(nèi)容：①驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)周邊30 m范圍內(nèi)現(xiàn)狀地形；②建筑物的面積信息(包括建筑面積、計(jì)算容積率面積、基底面積)；③建筑高度、層高；④建筑間距、四至退界、建筑退讓；⑤建設(shè)規(guī)模、公建配套面積、停車(chē)位、綠地率；⑥城鄉(xiāng)規(guī)劃主管部門(mén)要求的其他內(nèi)容。

為獲取上述內(nèi)容，按照傳統(tǒng)測(cè)量的方式一般為：收集擬驗(yàn)收建筑物周邊已有地形圖、項(xiàng)目驗(yàn)收竣工圖，到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)布設(shè)控制導(dǎo)線、全站儀提取特征點(diǎn)，拍攝項(xiàng)目及周邊地形圖，核對(duì)竣工圖，通過(guò)內(nèi)業(yè)處理，獲得上述規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量需要的相關(guān)信息。

相較于傳統(tǒng)的規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量方式，三維激光掃描技術(shù)可將擬驗(yàn)收建筑及周邊情況幾乎完全無(wú)差地復(fù)制到電腦中，具有絕對(duì)和相對(duì)坐標(biāo)信息，完全真實(shí)和同尺寸可縮放的三維影像資料。

三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量數(shù)據(jù)處理分為兩個(gè)部分：一是點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接與去噪，二是點(diǎn)云數(shù)據(jù)的后處理及利用，即規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量的成果獲取[1]。

1 三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接與去噪

三維激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)量大，一般每一站的數(shù)據(jù)量達(dá)到約1 GB，點(diǎn)量均達(dá)到以億計(jì)數(shù)的級(jí)別。三維激光掃描數(shù)據(jù)處理前應(yīng)完成數(shù)據(jù)的拼接，并刪除無(wú)關(guān)信息，以降低數(shù)據(jù)處理量。

1.1 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接

點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接是指將多次多個(gè)測(cè)站的數(shù)據(jù)在一個(gè)數(shù)據(jù)集中表示，便于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工利用。在進(jìn)行數(shù)據(jù)的拼接之前，應(yīng)先在控制點(diǎn)上設(shè)站的掃描數(shù)據(jù)中錄入控制點(diǎn)信息，便于下一步的拼接和點(diǎn)云數(shù)據(jù)的歸位。

配準(zhǔn)如在控制點(diǎn)站間，一般略作平移旋轉(zhuǎn)后即可進(jìn)行精配；配準(zhǔn)若在自由設(shè)站區(qū)間或跨站區(qū)間，數(shù)據(jù)自動(dòng)匹配度較差，需人工控制同名點(diǎn)匹配。如圖1所示。

圖1 點(diǎn)云配準(zhǔn)

一般精配后應(yīng)將點(diǎn)云匹配精度控制在小于3 mm，同名點(diǎn)量大于1萬(wàn)，呈正態(tài)分布。

在配準(zhǔn)完成后，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整體平差。在控制點(diǎn)數(shù)量較多的情況下，可檢查部分控制點(diǎn)的精度。如總共有7個(gè)控制點(diǎn)，選取6個(gè)點(diǎn)進(jìn)行平差，檢查其他點(diǎn)，可用于剔除粗差點(diǎn)?？刂泣c(diǎn)平差后，將點(diǎn)云進(jìn)行再次全體精配，可得到點(diǎn)云精度及同名點(diǎn)量。圖2為一驗(yàn)收項(xiàng)目平差與精配完成后點(diǎn)云質(zhì)量的分布情況，同名點(diǎn)量充足，點(diǎn)云的精度分析達(dá)到3.3 mm，可用于進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)應(yīng)用。

圖2 點(diǎn)云配準(zhǔn)精度

1.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪

點(diǎn)云數(shù)據(jù)的去噪可在點(diǎn)云配準(zhǔn)前，也可在點(diǎn)云配準(zhǔn)后。因廣東省文藝職業(yè)技術(shù)學(xué)院綜合樓驗(yàn)收測(cè)量工程項(xiàng)目中需要使用點(diǎn)云信息進(jìn)行地形圖的繪制，故在點(diǎn)云配準(zhǔn)時(shí)保留了所有的點(diǎn)云信息。但因數(shù)據(jù)量巨大，故在配準(zhǔn)完成后，為便于操作，對(duì)擬驗(yàn)收建筑的點(diǎn)云部分進(jìn)行另存為和去噪操作。圖3和圖4分別為點(diǎn)云去噪前和去噪后的示意圖。

圖3 去噪前點(diǎn)云數(shù)據(jù)

圖4 去噪后點(diǎn)云數(shù)據(jù)(單色)

在繪制周邊地形時(shí)利用未去噪的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)較全面；繪制分層平面圖時(shí)，則采用去噪后的數(shù)據(jù)。如對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)不敏感，可選擇加載相片存儲(chǔ)的真彩色信息。

2 規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量的成果獲取

點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接去噪后，即可加工處理形成驗(yàn)收測(cè)量各類圖件。繪圖過(guò)程可根據(jù)實(shí)際情況分為3種方法：一是取線法，在Riscan中沿掃描點(diǎn)取線，導(dǎo)出DXF文件并加載到清華三維軟件中畫(huà)圖；二是切片法，選取一個(gè)合適的面，切割點(diǎn)云數(shù)據(jù)加載到清華三維軟件中畫(huà)圖；三是投影法，主要應(yīng)用于繪制立面圖，即選取一個(gè)投影面，將點(diǎn)云數(shù)據(jù)賦值以投影。

2.1 直接取線法

Riscan Pro軟件可在點(diǎn)云數(shù)據(jù)上提取點(diǎn)信息和沿點(diǎn)描線。該方法操作簡(jiǎn)單，宜用于繪制較大面積的現(xiàn)狀地形圖，如圖5所示。

圖5 在Riscan Pro軟件中直接取線

2.2 切片法

Riscan Pro軟件可以提取一段“區(qū)間”點(diǎn)云，加載到清華三維軟件中，“區(qū)間”點(diǎn)云為一定高度上連續(xù)密集的碎部點(diǎn)，結(jié)合特征數(shù)據(jù)可獲取特征線。該方法耗時(shí)較長(zhǎng)，但精度較高，宜用于繪制對(duì)精度要求高的分層平面圖。圖6為使用切片法繪制建筑物分層平面圖。

圖6 切片法繪制建筑物分層平面圖

2.3 投影法

在建筑物的規(guī)劃驗(yàn)收測(cè)量中，驗(yàn)收測(cè)量立面圖主要負(fù)責(zé)豎向規(guī)劃的核對(duì)和檢驗(yàn)，包括每層的標(biāo)高信息。但是由于建筑物一般并不是完全的正南正北布置，故無(wú)法直接利用XY構(gòu)成的面來(lái)直接切片提取數(shù)據(jù)，而需要設(shè)置投影面，獲得投影面點(diǎn)云，并加載至清華三維軟件，結(jié)合高分辨率數(shù)碼相機(jī)所獲得的照片完成立面圖，然后對(duì)比竣工圖，可判讀竣工圖的準(zhǔn)確性。圖7為某角度的點(diǎn)云立面示意圖，圖8為繪制出的相對(duì)應(yīng)的建筑物立面示意圖。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接與去噪，根據(jù)需要獲取成果的特點(diǎn)，分別選取合適的方法提取特征線。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，對(duì)于精度要求相對(duì)略低的地形地貌，情況較為多樣的更適用于采用直接取線法，可方便快捷而又直觀地獲得矢量線，繪制相關(guān)圖件；對(duì)于分層平面等對(duì)精度要求較高且具有統(tǒng)一特點(diǎn)的，可采用切片法，以提高內(nèi)業(yè)作業(yè)的精度。

圖7 點(diǎn)云立面示意圖

圖8 建筑物立面示意圖