探討地面三維激光掃描技術在日常不動產測繪中的應用

摘要：本文首先介紹了不動產測繪工作的主要工作內容，其次分析了地面三維激光掃描技術的原理，再次解析了將地面三維激光掃描技術應用于日常不動產測繪工作中的動因。最后研究了日常不動產測繪工作中應用地面三維激光掃描技術的主要路徑，從基本作業流程、外業控制點的布設、點云內業數據處理等方面詳細論述，以期能夠為相關人員提供參考。

關鍵詞：地面；三維激光；掃描技術；不動產測繪

文章編號：2095-4085（2024）01-0064-03

0前言

不動產測繪又被稱為地籍測繪，在保護我國地理性經濟、產權、土地利用規劃與決策管理方面起到了關鍵性的作用。基于新時期背景之下，隨著我國城鎮化建設規模的不斷擴大，不動產測繪工作也面臨著更加復雜的局面，為能夠解決既往測繪工作中所存在的突出問題，本文加大了對地面三維激光掃描技術的研究，以期能夠將其靈活應用于日常不動產測繪工作中。

1不動產測繪工作介紹

不動產測繪工作的復合性較強，所涉足的領域與專業內容較多，日常工作任務包括控制測量、界址測量、宗地（宗海）圖測制、面積計算、測量報告撰寫等。所面向的主體為具有自然與法律性質，且不可移動的財產，譬如：土地、房屋、探礦權、采礦權等。這些測量對象具有土地定著的特點。通過此項工作能夠為國家的土地資源調查與決策提供保障，同時也可以為行政區域界限的劃分提供良好的參考依據，是國家治理工作中的重要一環［1］。

2地面三維激光掃描技術原理

2.1基本原理介紹

地面三維激光掃描是一種自動化快速測量技術，該技術的原理為：首先由三維激光掃描儀器發出激光脈沖信號，該信號會經過測量物的表面，并沿原射出路徑將信息傳回至接收器中。所傳輸的信息內容包括被測物體表面的水平方向、斜距天頂距、反射強度等，所接收到的信息無需人工處理與計算，便可被自動存儲，并對信息進行有效處理，從而幫助工作人員生成更加精準的測繪報告。除此之外，該項技術測量的距離較遠，最高可達到1km，甚至更遠。掃描的頻率在每秒幾十萬。同時，掃描的角度也較為靈活，橫向可以圍繞豎軸進行360°全景掃描，豎向掃描角幾乎可以達到90°［2］。

2.2點云數據處理

系統處理完所收集的數據信息之后，會結合CAD軟件，快速生成被測量物體的三維視角模型，這一模型中包括測量物體的點、線、面、體、空間，以便為后期工作人員的測量報告生成，提供良好的參考依據。點云數據的存儲格式也較為常見，便于工作人員的轉換，例如：數據內部存儲格式有PLY、OBJ、TXT等，其中TXT文件格式多用于存儲文本性內容，OBJ主要用于存儲幾何信息，PLY則應用存儲多邊形文件信息。可以滿足不同的文件設計與數據轉換需求，且具備了數據可手工編輯、掃描數據拼接合并、影像三維空間測量等諸多可視化的功能，保證了所有的業務數據信息均能入庫存儲，同時可以通過實時化、直觀化的方式展現，最大程度保證了數據處理結果的精準性。

2.3常用設備分類

除上述自動化處理性能以外，該技術還能根據不動產測繪工作的實際需求，靈活選擇儀器，這樣在空間較為復雜的地段，工作人員也可以有序推進作業，同時可以利用一些移動設備，進行實時觀測，具體如下。

承載平臺：機載三維激光掃描、車載三維激光掃描、固定站三維激光掃描、手持三維激光掃描。

掃描距離：遠程≥500m［拓普康GLS-2000（L）RIEGL系列］、中程130～500m［GLS-2000（M）天寶TX8］、短程10～60m（LeicaHDS4500）、超短程≤10m（faro激光掃描測量臂）。

掃描現場：矩形掃描系統、環形掃描系統、穹形掃描系統。

掃描方式：線式掃描系統、面式掃描系統。

測距原理：脈沖飛行時間差測距、相位差測距、三角測量原理。

3將地面三維激光掃描技術應用于日常不動產測繪工作中的動因

當前我國已經步入了現代化社會主義建設的新時期，對不動產測繪工作也提出了更高的要求。測繪工作的復合性較強，導致日常工作中面臨著精度要求高、測繪周期時間短、任務繁多、工作量大、人力資源不足等諸多挑戰，迫切需要一種先進的科學技術，來改變既往不動產測繪作業結構。而地面三維激光掃描技術的出現，則為不動產測繪工作機制的創新帶來了更多發展機遇，該技術不僅能夠實現自動化作業，提高測繪結果的精準度，還具有高效率的特點。

地面三維激光掃描技術所具備的優勢為：第一，可以通過激光點云技術，自動生成地形、宗地、房屋分層分戶圖件等內容。第二，所有的數據業務場景均可以通過計算機進行查詢、閱覽、測量，能夠輔助工作人員開展外業修補與測量作業等。第三，可以為后期不動產登記工作打下堅實的基礎，能對不動產房屋進行分層、分戶管理與查詢。

除此之外，我國南通市測繪院有限公司的相關人員將其與傳統測繪手段進行了對比，發現在同一數量宗地測量條件下，該項技術能夠提高2.5倍工作速率，能夠加快我國不動產測繪常規業務向數字化的轉型［3］。

4日常不動產測繪工作中應用地面三維激光掃描技術的主要路徑

4.1基本作業流程分析

在日常不動產測繪工作中應用地面三維激光掃描技術切忌盲目開展，應做好充足的準備，并將其作為輔助人工作業的得力工具。根據上述不動產測繪工作的基本要求與技術特點，在應用時可以將關鍵控制點劃分為三個階段，分別為：準備階段、掃描階段、數據處理階段［4］。

第一，準備階段。明確此次測繪工作的目標，深入測繪項目現場，做好測區踏勘工作，并編制測量項目計劃，計劃中應包含掃描實施方案、選用設備類型、掃描測繪人員組織安排等，以便保證該項工作的有序開展。

第二，掃描階段。在進入現場掃描階段時，需要將所需測量設備在現場架設穩固，并安放標靶設置所需掃描的參數與區域，建立控制網站點，如實記錄測量過程。

第三，數據處理階段。該環節會直接影響到后期測繪結果的精準性與質量，在實際操作的過程中，工作人員需要對點云進行降噪處理，并做好拼接合并與建模工作，需要選擇具有高精度的拍攝儀器，同時也要充分利用點云處理軟件進行各類數據坐標的轉換，應將誤差值控制在2cm以內。

4.2外業控制點的布設

外業工作中控制測量以及點云數據的采集是關鍵控制點，在測量點布設的過程中，經常會出現點位選取不當，而造成數據采集不夠完整的情況，為能夠避免對掃描點位與結果產生影響，則需要加大對項目實地的勘查?？梢韵壤L制出該地區的草圖，規劃一個初步布置方案，如果所需要測量的范圍較大，可以在后期進行加密處理，要盡量保證控制點位在離需測量物的附近，且視野較為開闊，地點較為平坦穩定。同時，在掃描作業時，經常需要分區作業，此時工作人員需要提高點云數據的配準程度，以便減少誤差。

依照點云數據采集方式的不同，當前數據收集方式有兩種，第一種為標靶法，也是當前我國農村不動產測繪工作中的常用技術，該種收集方式的優勢在于測量的范圍較廣，且我國部分地區的不動產平面特征較為豐富，不易采集，可以使用這種方法有效解決相關問題。但其所存在的缺點在于勞動強度比較大，如果在人力資源不足的情況下，有時很難達到理想的采集狀態。第二種是地物特征采集法，其由于無需標靶的輔助采集，因此靈活度較高，可以根據項目測量現場的實際狀況，任意架設掃描站。如果采用此種收集方式，需要注意相鄰的測量站之間距離不能低于三個公共平面特征。例如：在某舊小區改造測繪項目中，各站點之間的距離需要保持在30m，且要在房屋的拐角處與凹凸面部位，提高掃描的密度，這樣在增多了點云數量的同時，還可以減少工作人員的重復勞動作業，所收集的信息能夠為后期的一次性出圖打下良好的基礎，并提高測繪工作的精準性與效率。

4.3點云內業數據處理

在開展內業工作時，所要掌控的關鍵作業階段包括有4大部分，一是點云配準作業；二是點云去噪作業；三是點云導出作業；四是完成點云制圖。

點云配準通俗來講，就是將前期所收集到的各類數據信息，轉換為坐標系的過程。在外業數據采集掃描過程中，工作人員應當分批次將所采集到的信息，傳送給內業工作小組，以便達到數據信息同步處理的目標。如果采用的是地物特征法，則可以利用臨近測站的公共平面特征，在軟件內進行自動配準，在布設控制點時，將儀器坐標系中的點云數據信息，統一至已知測量坐標系內即可，同時要將內精度控制在既定要求之內，可以通過多余控制點，來對其精度進行檢測，并做好點云外精度的計算。在完成點云配準工作以后，需要對原始點云進行降噪處理，處理完畢后提取有效的目標點云，并將其導出成圖軟件所需的格式即可。在配準的過程中，也經常會碰到點云站點匹配程度較低的問題，此時工作人員可以通過手動拼接的方式進行拼接。

在成圖環節，需要對不動產的要素進行采集，當前依照測圖方式的不同可以分為角點法與交點法。其中角點法是指選擇點云中的建筑物角點，來采集不動產要素。交點法是指選擇點云中墻面邊緣兩點間的投影成線，這樣兩個臨近的投影線交匯并可以得到交點，從而對要素進行采集。將數據整理完畢以后，可以快速計算出面積等所需信息，這樣成圖操作的結果會更加直觀，便于繪圖工作人員的讀取，能夠提高出圖的精度，同時所出具的測繪報告也更加完整與準確。

4.4測繪成果質量評測

4.4.1精度評測

在繪測成果質量評測方面，對測繪成果的精度檢測是關鍵，同時為了能夠發現應用該項技術中所存在的潛在風險，也要加大對其與傳統作業方式的綜合比對，了解在日常工作中應用此項技術的優劣勢，以便合理優化與改良下一次的不動產測繪方案，將其作為評價工作成效與推廣良好經驗做法的重要渠道。

在既往不動產測繪中通常會利用兩種方法，對測繪結果進行評測，一是平面絕對位置精度檢測法；二是平面相對位置精度檢測法。為能夠全面評定三維激光掃描技術不動產測繪工作形式的精度性，則采用兩種方法協同檢測的方式，進行合理評定。在評測時將傳統全站儀實測的結果作為對比參照組，以便提高評測結果的客觀性。

一是在平面絕對位置精度評測時，會將掃描儀所獲取的房角點與全站儀測量房角點坐標進行比對。為能夠直觀的獲取結果，需要將對比過程通過數據量化的方式表現出來。并結合相關測量數據，通過對點位誤差的計算，可以得出其誤差值在±0.017m范圍內。

二是在平面相對位置精度的評測時，需要將傳統實地丈量邊長數據與掃描反算相對應邊長進行對比，以便了解三維激光掃描技術繪測間距誤差，在計算時仍會使用與點位誤差相同的誤差公式進行計算，經評定其誤差的范圍在±0.013m。

依照我國不動產測繪相關規定中的一級房產界址點精度要求，地面三維激光掃描技術應用于不動產測繪中，均符合精度要求，因此該種方法應用于不動產測繪的日常工作中，具有較高的可行性。

4.4.2效率評測

在符合常規性作業要求的前提下，還要對應用此種工作方法的工作效率進行全面評定。在評定時，仍將傳統的全站儀測繪技術作為對照組，在評測時需要保證二者測繪條件相同。具體的評測結果如下：

第一，以90個宗地測繪條件為例，在相同外業數據采集作業標準下，全站儀測繪技術需要消耗24h，所需人員一組最少要有2人。而地面三維激光掃描法僅需要消耗8h，所需人員僅1人即可。

第二，在相同內業數據處理作業標準下，全站儀測繪技術需要消耗11h，所需要的工作人員為1名，而地面三維激光掃描技術需要消耗14h，所需要的工作人員為1名。

第三，綜合評定全站儀不動產繪測技術，共計耗時35h，且需要至少3人配合。地面三維激光掃描不動產繪測技術，共計耗時22h，只需2人配合即可。由此可以看出地面三維激光掃描不動產測繪技術具有較高的作業效率，并且精度也更高，建議大范圍的應用與推廣。

5結語

綜上所述，基于新時期背景之下，如何提高不動產測繪工作質量，并加快成果轉化力度，成為了當前的重難點問題。為能夠有效解決這一問題，測繪人員必須要改變既有的工作理念，充分抓住信息時代紅利，利用先進的智能化、數字化、信息化技術，有效解決既往測繪工作中的隱性風險與突出問題，從而推動我國地理性經濟、產權保護、土地利用規劃管理決策等工作的高質量發展。

參考文獻：

［1］謝海榮，沈書銘，許亞軍，等.地面三維激光掃描技術在農村不動產測繪中的應用研究［J］.測繪與空間地理信息，2022，45（6）：246-248.

［2］周珉羽，周小偉，周鵬，等.3DSLAM在農房不動產測繪中的應用研究［J］.資源信息與工程，2021，36（5）：74-77.

［3］湯堃，伍永濤.三維激光掃描技術在老舊小區改造不動產測繪中的應用分析［J］.江西測繪，2021（3）：57-60.

［4］于俊紅，張寧，呂悅.三維LiDAR激光掃描技術在不動產權籍調查中的應用［J］.北京測繪，2021，35（5）：645-647.