赵志国 陆佳浩 杨清宇
上海元易勘测有限公司，上海 201203
摘要：基于三维激光扫描技术飞速发展，本文通过某城市旧城改造项目，旧小区外观装修改造测量项目，由项目中使用到的传统测量方法与三维激光扫描结合的模式中发现的问题与解决问题的方式来论述三维激光点云扫描与传统测量在实际生产应用中的互补作用。
关键词：激光点云；常规测量；地形测绘
随着经济社会的不断发展，全面建成小康社会的目标即将达成，很多老城区旧房破旧的外形成为了人们的心头的一块疤，于是，大批的老城区旧房外观装修改造项目接踵而至。这类旧房外观装修测量的项目往往需要对房屋表面的信息细致入微，常规的测量方法耗时耗力且易出错，对于这种项目，目前已经大量地使用三维激光扫描获取点云模型再作图的方法。本文结合某旧城改造项目，将三维扫描技术与传统测量方式有机的结合，实现快速、高效地完成该项目，并且
1、传统地形测量
现阶段地形测绘生产作业中应用最广泛的依然是全站仪与RTK采集碎部点的方式，外业采集碎部点数据，再后期内业成图。
外业测绘工作的主要内容就是数据采集——测量每个特征点的坐标。在具体进行测量时,一般是采用草图测绘法,即边测量边绘制测区的草图,将各特征测量点上的点号记录在草图的相应位置上,并尽可能多标注一些重要的地物地貌,以便准确的绘制地形图。也可使用“编码法”，根据规则形成自己的一套编码体系，将相同的地物用同样的编码表示，也可以准确快速画图。
在野外数据采集中,若用全站仪测定所有独立物的定位点、现状地物、面状地物的转折点的坐标,不仅工作量大,而且有些点无法直接测定。因此,需要灵活地运用“测算法”,利用测、算结合来确定碎部点坐标。碎部点坐标“测算法”的基本思想是:在野外数据采集时,利用全站仪测定一些“基本碎部点”的坐标,然后利用直线、直角、平行、对称、全等等几何特征，位置关系，计算出所有碎部点的坐标。
我们此次的该小区旧房外观装修测量项目共采集了338个碎部点，将点在南方CASS软件中展出连线后，得到了项目范围内的平面图
2、三维激光扫描技术
三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它打破了传统单点测量方法，通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。由于其具有快速性，不接触性，实时、动态、主动性，高密度、高精度，数字化、自动化等特性。
此次项目中使用的仪器是法如的Focus系列激光扫描仪。该扫描仪测量范围从0.6米到350米，测量速率高达每秒200万个点，距离精度也达到了±1毫米，角精度为19角秒（竖直角/水平角），搭载的集成型彩色摄像机分辨率高达165M像素，激光器类型为一类（Class 1），搭载了包括GPS、指南针、高度传感器、双轴补偿器在内的多种传感器。能够现场补偿，现场配准。扫描器的操作通过触摸显示器和WLAN进行操作。
现场测量的过程中，只需要设定好扫描参数，包括需要的分辨率、点密度，每站扫描的时间，然后在合适的位置架站对仪器进行整平，点击屏幕上“开始”即可测量。项目小区南侧有一排一层车库，与楼房主体相距过近，比较影响扫描成果，采集数据时在车库顶上又架了几站以获得更好的点云成果。点云的拼接方式有两种，基于对应目标标识物和基于公共点云区域，此项未设置目标标靶，拼接方式是基于公共点云区域。查看拼接的精度可以通过Sence生成的拼接报告
由报告可知，该项目中拼接精度是达到要求的，能够满足后期作图要求。
通过三维激光扫描得到的点云数据，我们在AutoCAD中绘制了带有房屋表面信息的立面图，剖面图成果。
3、新型测绘与传统测量间技术互补
3.1、点云数据辅助传统测量
在进行平面图绘制时，利用全站仪采集的碎部点连线，发现画出的房子不正，初步判定是采集时点没有采集到正确的位置。该房角点由两个测站进行过重复测量，但两个测站测出的点并不一致，如果是利用传统方法，这个点需要到现场重新进行补测。由于这个项目采用了三维激光扫描的方法，我们可以从点云数据中得到这个点与其他点的相对位置关系，再还原到原平面图中，得到该点的正确位置。将点云数据画出的图形与全站仪测量结果所作图进行对比。洋红色的激光点云成果图与绿色的全站仪碎部点成果图并不符合，存在误差，放大该角点，从图1我们可以看到全站仪采集的碎部点位置与正确位置之间偏移了10厘米。利用激光点云成果，我们对常规测量得到的碎部点成果进行了修正。
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图1 对比局部放大图
3.2、传统测量验证点云数据
在对最初的立面图成果进行检查的过程中，发现所绘的立面图楼高与实际对边测量所得的层高楼高不符。其中北立面相差较小在误差允许范围以内，而南立面高度相差较大，达到了十五厘米。在与内业绘图人员沟通后，是画图时出现了问题，由于南北立面楼顶距地面高度不同，而绘图人员直接将先画的北立面高度当作是南立面高度一起画了，导致了与实际结果的差距。
结合常规对边测量，以及全站仪、RTK所测数据，我们对立面图进行了修改，将其调整正确并注记了层高等信息。而空调外机位置，晾衣杆位置，门窗位置等信息在经过照片核对、校验修改后也基本符合现场情况。
4、结语
通过本文研究，可大致总结出以下三点：
（1）三维激光扫描能够快速、细致以及高精度地采集地物信息，应用在地形测绘的领域，可以减轻测绘工作人员的作业强度,减少作业时间，提高测绘效率，得到令人满意的测绘结果。
（2）三维激光扫描系统进行地形测绘成图的工作，是对于常规测量、传统地形测绘工作的有力补充，对于一些测绘工作人员难以到达的区域，需要采集信息数量巨大的情况，利用三维激光扫描开展数据采集具有十分大的优势。
（3）运用三维激光扫描在进行地形的测绘成图的工作时，也需要GPS、全站仪等设备运用常规测量手段来进行配合,从而提高测量成果的准确性。
参考文献
[1]徐凯，郝洪美，郭亚兴. 基于三维激光扫描仪的三维文物模型的建立[J].北京测绘, 2014, 33(04):120-122.