探索LIDAR技術在不動產測繪中的應用

陳天福

江西省核工業地質調查院 江西 南昌 330038

不動產測繪工作是當前測繪領域中較為重要的一項測繪任務，在實際測繪過程中，傳統的測繪方式主要選擇使用GNSS-RTK、全站儀、卷尺等測繪手段進行各項數據方面的采集。因此傳統的不動產測繪作業形式容易受到各類因素的影響，所以出現了現實問題，在作業周期方面整體時間較長，效率較為低下，在生產成本方面較高。因此為了解決上述問題，需要不斷對不動產測繪技術進行創新，明確新的方法，讓其在不動產測繪工作發揮出實際作用。

1 LIDAR技術介紹

LIDAR技術也可以稱之為探測系統，此類系統內部主要包括了下述幾項內容：POS系統、采集管理系統、傳感器系統、存儲與控制系統等。其中POS系統需要IMU導航或者GPS定位系統的支持，才可發揮出實際作用。其中GPS系統選擇應用了差分技術對其進行支持，因此可以快速對傳感器的位置進行精確定位；如果選擇使用IMU進行應用則可以針對空中傳感器進行定位。在地面出現激光束后，激光遇到障礙物可以形成回路，激光傳感器可以將回波信息進行記錄，在結合光速傳播的特點作出分析，以此明確障礙物的具體距離，精確障礙物的坐標，從而完成測繪工作[1]。

LIDAR技術的應用需要結合不同需求，判斷選擇哪種搭載形式，主要的搭載形式有：星載LIDAR、機載LIDAR和地面LIDAR。機載LIDAR可以劃分為陸地LIDAR和海洋LIDAR。根據不同的需求選擇不同形式的測量方式，一般情況下選擇使用陸地LIDAR主要對建筑物的三維坐標作出分析，此時也可以通過不同的圖式分析選擇顏色的渲染，以此構建構筑物的具體圖式，此時相關作業人員也需明確不同建筑物的采集需求，從而判斷是否要進行顏色渲染需要。

1.1 機載LIDAR測量

機載LIDAR方式主要指的是利用無人機對相關位置數據進行測量，此時機載設備可以選擇的類型如下：固定翼、旋翼機、有人機。此類測量方式與傳統的攝影測量方式相比較自身優勢更強，并且此類技術應用后可以快速對地物中三維坐標信息進行分析，機載在精度方面具有一定的優勢，可以豐富各類測繪產品的需求。機載LIDAR測量如圖1所示。

圖1 機載LIDAR測量

1.2 地面LIDAR測量

地面測繪工作主要指的是利用三腳架或者背包式的形式對相關數據進行采集分析。此類測繪方式與機載測繪方式相比較，此類測繪方式可以對地面較近距離的構筑物進行三維坐標的設置。此類方式具有操作靈活性，并且在成本方面較低，可以獲取更為完整的點云數據，因此在分析過程中更具備優勢。

2 不動產測繪的特點

2.1 內容和比例的特點

一般情況下，在不動產測繪工作中，區域范圍膠帶，因此測繪工作的準確性和清晰度需要得到有效記錄才可滿足測繪的需要，此時將其安排在較小的圖紙之中，需要將測繪數據完全表達在圖紙上，才可便于后續其他工作的開展，此過程也是完善不動產測繪工作的一個過程[2]。

2.2 地形測量方面的特點

當前，不動產測繪和地形測量工作存在一定差異性，尤其針對區域方面，如果想要對城市進行有效設計分析，則需對城市狀態作出統計，此時不動產測繪工作發揮出了實際作用，可以有效勘探和測量地質問題，從而對地形作出測量。因此針對兩項工作的差異對其作出劃分。

2.3 權威性特點

不動產測繪工作需要按照法律規定進行操作，我國對測繪工作提出了相應的要求，在測繪過程中需要選擇各種的測量設備，在技術人員方面需要選擇具備專業素養的員工，以此才可有效開展不動產測繪工作。在測繪結束后需要將測量結果納入相關部門進行審查，在滿足相關科學依據的情況下才可對數據進行應用。

3 LIDAR技術在不動產測繪中的應用

在不動產測繪工作中，各個區域均存在一定的差異性，比如說：房屋的零散性，或者測試區域的密集度，地勢問題等相關問題均會對測量結果造成影響，因此為了有效應對各類測試區域的差異性，需要選擇不同的方式進行測繪操作，以此保障生產數據的精度，從而讓其符合相應的要求。基于此為了有效分析LIDAR技術不同載體的精度和效果，選擇分析了兩個案例，以此有效判斷不動產測繪工作的在使用LIDAR技術后不同的效果。

3.1 機載LIDAR在地籍測繪中的應用

首先需要對測繪區域進行明確，在本次測繪案例中地勢較為平坦，內部院落大概有80座左右，因此房屋整體分布較為零散，本次測繪工作選擇使用無人機搭載LIDAR設備進行各項數據的獲取。

其次在數據獲取過程中主要針對一平方公里內的數據進行采集，此時無人機需要選擇垂直的方式進行起降，在搭載LIDAR設備后，需要對航向和重疊度進行設置，無人機的高度需要在八十米以內。此時地面軟件也需對其進行配合，將各類數據導入數據庫中，從而有效對航線的數據進行規劃，在滿足航飛條件后進行云數據方面的采集。

再次針對數據處理方面，數據處理需要對各個控制點的云數據進行分析和糾正處理，為了保證坐標精度，還需對于云成果進行拼接操作，減少重復問題和漏洞問題發生概率。在作業采集過程中需要明確原始點，通過原始點對云成果作出有效分析，以此對后續數據進行拼接和糾正，促使成果可以過濾錯誤信息，同時有效去噪，以此將地面點和非地面點均進行云數據的分類處理，最終為后期進行地籍方面的采集，再將其匯總在原有地籍圖之中。

最后對于地籍圖采集和編輯工作方面，本次應用主要選擇使用三維EPS軟件，此類軟件可以對三種不同形式的數據源進行處理，比如說三維模型數據分析，DOM+DEM數據分析，點云數據分析等。在數據源分析過程中可以達成裸眼采集需求，并且在采集過程中可以優化整體精度和效率。如果選擇對點云成果作出分析，則可以將其格式更改為las。對于EPS而言最為支持的格式為pcd，此時可以直接將las的格式的信息導入在EPS之中，選擇直接加載或者轉換的形式進行數據處理和編輯操作。點云生產地籍流程如圖2所示。

圖2 點云生產地籍圖流程

針對采集工作應該明確圖形樣式，后續針對現有數據庫的模板進行圖式的判斷，本次案例選擇使用2007圖式對其進行圖式采集工作。如果在采集過程中發現有屬性較為明確的房屋，則可以選擇直接對其進行賦值的方式進行操作，在采集工作結束后，需要將成果直接導入進軟件，按照dwg的格式進行導入，再將其加載到CASS10.1的格式中，將圖式進行轉換，轉換成為符合當前標準的圖式內容，按照采集的需求對成果進行編輯，最終滿足相關規范要求。

在精度檢查和統計分析方面，需要對兩個方面內容進行檢查分析，一個是坐標絕對精度，一個是房屋邊長精度。此時需要使用全站儀對房角點進行分析，在分析過程中通過對同精度的誤差比值進行計算，以此明確房屋邊長的具體精度。在相關試驗后，針對不同的方向對差值作出比較，讓其在平面直線距離下對方向差值作出分析，盡可能在糾正差值后讓其可以符合地籍規范二級精度的需要，以此形成絕對坐標精度[3]。

在分析過程中可以發現，無論是最大差值還是最小差值都可以滿足地籍規范要求。在本次案例中可以看出機載LIDAR方式對地籍圖的生產在滿足相關精度后符合了地籍規范的要求，在精度方面整體分布較為均勻，也符合正態分布的需要，因此整體成果的可用性較強。

3.2 地面LIDAR在地籍測繪中的應用

地面LIDAR技術的應用案例測試區域屬于城區邊緣地帶，房屋在分布方面較為密集，并不符合使用機載LIDAR設備的方式進行測繪操作。因此在地面和機載選擇方面可以結合地形和房屋的分布特點作出分析，本次選擇使用GeoSLAM手持移動掃描儀進行房屋數據采集。

首先在數據獲取方面需要選擇應用手持移動掃描儀SLAM進行使用，針對每一個待測區域進行勻速的步行測量工作，以此有效對巷道兩側的密集點進行數據獲取，此時行走方式需要以交叉的形式進行，以此保證數據采集的完整性，確保云數據質量的提升。

其次針對數據處理方面在需要測試的區域內對每一個巷道的分布情況進行控制點數量的設置，以此有效利用全站儀對坐標進行采集。針對控制點方面每一站都需對云數據進行糾正處理，才可得到高精度的點云成果，在對不同站點的成果進行拼接，從而得到較為完整的結果，最后使用LIDAR360對相關數據進行有效處理分析，此時需要明確地面點的分類，還需對噪點和建筑物進行分類，分析不同的地物所處不同的數據層，在判斷是否存在漏洞區域，如果存在漏洞區域需要采取內插的方式對漏洞區域進行補充，以此完善整體區域的數據處理。

再次，針對地籍圖采集和編輯工作方面，需要將相關采集結果納入EPS軟件之中，通過軟件自動對格式進行調整和轉換，以此對各個點進行云數據加載處理，最終按照地籍圖采集的要求進行此項工作，后續將其應用在點云數據上，從而有效對地籍圖進行采集。針對結果方面需要選擇使用dwg格式進行分析處理。加載軟件主要選擇使用CASS10.1軟件，在軟件選擇技術后可以將圖式的格式進行轉換，后續在軟件自帶的CASS質檢模塊中，從而形成對地籍圖式的質檢，以此保證數據成果的可靠性。

最后，針對精度檢查和統計工作方面與機載LIDAR技術形式一致，需要對坐標絕對精度和房屋邊長精度作出有效判斷。本次案例選擇使用全站儀對房角點進行采集分析，在數據采集結束后需要對絕對坐標的精度進行判斷。對于房屋邊長的檢查工作需要利用卷尺對多條邊長作出檢查分析，以此檢測房屋邊長具體精度，從而判斷各個區域房屋邊長的具體準確性。

在檢測點分析后可以看出多個檢測點最大差和最小差與機載LIDAR方式相比較，地面的LIDAR技術應用的效果更為良好，尤其是對地籍圖成果精度分析方面整體效果更為良好。在實際分析過程中還可以看出邊長檢測工作最大差和最小差平均值精度符合地籍規范要求。在分析過程中發現地面LIDAR方式與機載LIDAR方式相比較地面LIDAR方式的應用自身精度更高。

在機載LIDAR方式和地面LIDAR方式相比較過程中可以看出機載屬于空中作業，與地面相比較效率較高，符合大面積任務工作，但是由于空域限制問題，在實際作業過程中需要獲取空域需求才可有效開展工作。對于地面LIDAR方式而言，此類方式更適合小區域的作業操作，無需空域的影響，天氣較為良好的情況下即可開展相應的工作。如果站在設備價格和安全性的角度作出分析，可以看出機載LIDAR方式在設備價格方面更高，風險性更高；但如果站在操作難易程度的角度作出分析，可以看出機載LIDAR方式操作難度較高，需要專業人員進行操作，針對專業的航線進行規劃，還需選擇規范軟件進行應用；但是地面LIDAR方式則無需此項操作，對于相關作業人員而言，自身的要求不高，所以更符合當前此項操作工作的需求。

4 結語

綜上所述，當前針對我國不動產測繪工作中方面融入LIDAR技術，需要先明確LIDAR技術系統的特點，并且通過技術原理和誤差的影響情況對其作出分析，從而有效發揮出技術的優勢，此時可以看出此類技術可以達成全天監測和高精度的需求，還可以對各類數據進行獲取，因此LIDAR技術自身具備較為良好的應用前景。此時使用LIDAR技術可以滿足不動產測繪項目的需要，并且還可以實現技術精準度的提升，不斷滿足當前測繪需要，減少外部人工工作量，降低人力方面的成本。除此之外，在應用LIDAR技術技術后各類測繪工作可以滿足地籍規范要求，因此也具備一定實用性。