基于3DGIS技術輔助規劃驗收研究

李南江 程良勇

關鍵詞：3D GIS;三維;規劃竣工;規劃驗收;圖像識別;建設工程

中圖分類號：P208;TU984 ?文獻標識碼：A ? 文章編號：2096-4706（2019）06-0022-03

Abstract：This paper first puts forward a series of methods using 3D GIS high technology to assist in the planning and acceptance，including the method of using lidar technology to collect and quickly build the 3D model of completed construction project，the method of building the 3D database of urban temporal data，the method of the massive 3D data LOD scheduling，the method of split screen with virtual scene，the method of image recognition by optimization algorithm，etc.，they scientifically assist planning and law enforcement departments to carry out project planning and acceptance，successfully solve the above problems. Combined with the experiment of Tianjin Xiangnian square project，significant results have been achieved，and has been approved by the planning and law enforcement departments.

Keywords：3D GIS;three dimensions;planning completion;planning and acceptance;image recognition;construction engineering

0 ?引 ?言

傳統的規劃驗收手段是通過具備竣工測量資質的單位進行測量后形成竣工驗收測量報告，再由規劃執法人員現場核實，最終判定是否通過規劃驗收，這種手段一是難以全覆蓋建設項目的各個部位的驗收;二是工作效率低下;三是項目資料存儲和查閱困難;四是三維數字城市模型庫更新周期長、工作量大、成本高。本文以天津市規劃驗收竣工測量工程為案例，提出規劃驗收竣工測量技術、作業方法和城市地理信息元數據更新等相關問題的一套全新解決方案。

1 ?研究的背景及內容

1.1 ?研究背景

地理信息元數據有助于人們對空間數據的理解、發現、定位、挖掘、評估和維護，目的在于實現地理信息的有效管理和合理共享，并有利于元數據的管理、維護、檢索、傳輸交換。動態元數據是元數據的擴展，它不僅具備元數據的一般特征，還記錄了數據集在變化和更新過程中所產生的信息。城市動態元數據的描述體系是人們在三維數字城市數據庫更新維護過程中關心的內容，科學合理的元數據描述體系可以幫助人們了解數據產生過程、數據內容、成果質量、技術規格、現勢性、歷史性等多方面的內容，也方便了人們管理、應用、發布數據。我國現在的建筑工程驗交階段紕漏較多，檔案資料管理困難，城市三維地理信息元數據更新困難。

1.2 ?研究內容

工程驗收工作的第一步是進行工程測量，采用先進的激光雷達技術來采集三維空間數據，一是高精度特點保證了竣工工程測量數據的準確性，二是三維坐標數據與影像數據同時獲取。結合專業的三維點云自動建模技術，快速構建竣工建筑的三維模型。組建三維時態型數據庫，結合內業數據處理，生成動態的地理信息元數據，將整個城市及歷史裝進數據庫。結合3D GIS的相關技術方法，來輔助城市規劃驗收部門科學嚴格地進行建設項目的規劃驗收。

2 ?技術方法

2.1 ?激光雷達采集與建模技術

用站式激光掃描儀對竣工建筑進行外立面高精度掃描，獲取了整個建筑的三維點云數據，再通過點云融合技術，集成車載、機載和站式激光點云數據，使用精細度的三維模型構建技術，精度達到厘米級，建立竣工建筑方案的高精度三維數字檔案模型庫，如圖1所示。

2.2 ?數據更新技術

隨著建設工程竣工，通過規劃驗收后，直接將方案更新到現狀數據庫，自動將原現狀中對應的方案部分數據追加到歷史庫中，實現高效率的城市三維地理信息數據庫更新維護，如圖2所示。

2.3 ?圖像識別對比技術

在進行建筑外立面或者房頂等部位的對比審查的時候，需要對比規劃方案與竣工方案中的差別到底有多大，這時需要從三維系統中分別截取規劃方案與竣工方案在同一個角度下的圖像，然后對兩張圖像運用Zernike矩和相似度準則的圖像比對算法進行像素級別的對比分析，標記出不同像素，同時計算圖像差別百分數，圖像整體亮度偏差像素值，圖片偏差部位數目等，如圖3所示。

按照竣工實測方案和規劃三維模型的外包為圈分多個投影面進行誤差對比計算，確保每個部件無死角的采集到圖像，每個面的對比采用圖像對比分析方法進行，然后將現狀三維模型信息和規劃三維模型信息分別投影到這個固定的面上，對形成的圖像進行圖像像素F（u，v）對比分析通過像素重疊度計算偏差，透明部分直接過濾，不參與像素對比分析，首先需獲得Δ（u，v），計算公式為Δ（u，v）=Fj（u，v）-Fg（u，v），其中Fj（u，v）為現狀三維模型信息投影到固定面上的圖像在u行v列的顏色值，Fg（u，v）為規劃三維模型信息投影到固定面上的圖像在u行v列的顏色值，Δ（u，v）為現狀三維模型信息與規劃三維模型信息在u行v列的偏差值;

本文提出的利用3D GIS技術，能快速獲取高精度的竣工項目的空間數據，建立城市三維地理信息動態元數據的自動更新機制，能快速審查出建筑立面、屋頂結構、道路、綠化、出入口、停車位等審查要素是否一致，在承辦人員現場查驗無法全面查看或現場查驗完畢后記憶不深刻的部分，可以直接進行確認查看，保證承辦人員對建設項目驗收的每一部分都清楚明了，沒有疑點，降低承辦人員僅根據二維圖紙資料成果辦件有所偏差的風險。這套全新的方法補充了傳統規劃驗收工作的缺漏。建立的城市海量數據更新機制，能源源不斷地為三維數字城市建設輸入新鮮血液，保持其現勢性，為智慧城市建設打下堅實基礎。同時，隨著海量數據的更新，日積月累，形成比較全面的歷史數據庫，整個城市的發展過程都將被記錄下來，日后必將成為城市歷史復原保護等的寶貴資源財富。

參考文獻：

[1] 鄧世軍，王永杰，竇華成，等.數據分頁技術的海量三維數據模型動態調度 [J].測繪科學，2013，38（4）：97-100.

[2] 鄧世軍，朱卓娃，江宇，等.基于激光點云數據的三維建模技術研究 [J].科技資訊，2015，13（10）：32-33.

[3] 閆允一.基于Zernike矩和相似度準則的圖像比對算法 [A].Intelligent Information Technology Application Association. Proceedings of 2011 International Conference on Ecological Protection of Lakes-Wetlands-Watershed and Application of 3S Technology（EPLWW3S 2011 V2）[C].Intelligent Information Technology Application Association：智能信息技術應用學會，2011：4.

[4] 李軍福.GIS技術和數字化測繪技術在工程測量中的應用研究 [J].現代信息科技，2018，2（6）：45-46.

[5] 何明浩.基礎測繪GIS產品編輯制作的方法與技巧 [J].現代信息科技，2018，2（5）：14-16.

作者簡介：李南江（1985.08-），男，漢族，湖北大冶人，軟件項目經理，工程師，本科，研究方向：地理信息系統、三維數字城市;程良勇（1981.05-），男，漢族，湖北鄂州人，事業部經理，高級工程師，碩士，研究方向：地理信息系統、三維數字城市。