文丨胖仔研究社

编辑丨胖仔研究社

前言

随着经济的不断发展，城市规模不断扩大，城市用地越来越紧张，而城市规划作为城市发展的重要依据，其内容越来越繁杂，建筑物的布局、各种地下管网及道路等都需要测绘。

传统的测量方法是通过人工现场测量或采用简单的仪器设备对建筑物进行测量，然后通过人工对测量结果进行绘图和标注。

随着科学技术的不断发展，利用先进的测量设备来获取建筑物真实数据已成为国内外测绘领域研究和应用的热点。

三维激光扫描技术具有快速、准确、实时、灵活等特点，可以不受时间和空间的限制，获取高分辨率三维模型数据并进行精确处理。

利用三维激光扫描技术获得的点云数据具有非接触性、高精度和实时获取等特点，能够快速有效地获取建筑物模型信息。

在国外，三维激光扫描技术应用于城市规划测绘是20世纪90年代后期开始的，国外一些城市在近十年里已利用三维激光扫描技术完成了建筑物的测绘。

我国近几年来在该领域也取得了很大进展。2005年7月由中国科学院长春地理与资源研究所主持完成的《三维激光扫描在城市规划中的应用》项目获得了国家科技进步二等奖。

2007年由同济大学主持完成了《基于三维激光扫描技术建立城市规划管理信息系统》项目，获得了国家科技进步一等奖；2007年5月由同济大学主持完成了《基于三维激光扫描技术建立城市规划管理信息系统》项目，获得了国家科技进步二等奖。

由于我国近年来城市化进程不断加快，大量农村土地被征用转化为城市用地。大量农村村民建房以及建设单位在获得用地后也开始在城市规划范围内建造建筑物。这就使城市规划管理面临着巨大挑战。

传统的测绘手段是采用实地测量或使用简单仪器对建筑物进行测量，如导线测量、三角高程测量等，不仅工作量大，而且受作业人员素质影响较大。

近年来随着三维激光扫描技术在测绘领域应用越来越广泛，它也为城市规划测绘提供了一种新方法和新技术。但传统的三维激光扫描技术在测量过程中存在一些问题：

当建筑物之间相互遮挡时，容易造成无法测距或者测距错误，当建筑物比较密集时，由于扫描角度不够造成无法获取三维模型数据。

由于建筑物比较密集时扫描数据量过大，处理效率较低，点云处理过程中容易受到天气影响，受天气影响较大时容易导致点云数据质量差，为了解决以上问题，国内外一些学者进行了深入研究和探索：

在国外一些城市已经利用三维激光扫描技术完成了城市规划竣工测绘工作，如美国洛杉矶、英国伦敦、德国法兰克福等城市已经完成了三维激光扫描城市规划竣工测绘工作，取得了很好的效果；在国内也有一些城市利用三维激光扫描技术完成了城市规划竣工测绘工作，如武汉、沈阳等地。

在使用三维激光扫描技术进行建筑规划竣工测绘时应注意以下问题：对于建筑物密集区域需要使用高分辨率的激光扫描仪；在建筑物密集区域需要进行多次重复扫描；对于建筑物比较密集的地区需要进行点云数据预处理。

三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用

在规划建筑竣工测绘中，根据实际情况的不同，需要采用不同的测量技术手段，例如，建筑物的三维模型重建、地面控制测量、数字测图等等。

而三维激光扫描技术是一种全新的技术手段，能够有效地解决传统测量中存在的问题，将其应用在建筑规划竣工测绘中具有非常明显的优势。

第一，三维激光扫描技术是一种新兴的测量技术手段，它能够将建筑物中的三维数据有效地采集到计算机之中。在建筑规划竣工测绘中应用三维激光扫描技术，能够有效地避免传统测量中存在的诸多问题。

例如：传统测量方式往往无法全面获取建筑物内各个位置的数据信息，在整个过程中需要进行多次测量，导致测绘工作量较大；而三维激光扫描技术能够对建筑物内部各个位置进行全面地采集，测绘工作效率得到有效提高。

第二，三维激光扫描技术具有非常高的精度。由于其能够将建筑物内各个位置采集到计算机之中，因此在整个建筑规划竣工测绘过程中无需对建筑物进行反复测量。

尤其是在复杂地形条件下，应用三维激光扫描技术能够有效地避免因地形影响而导致测绘工作无法开展的情况。

在传统测量方式中，需要通过人工来对建筑物进行测量与绘制工作，但是这种测量方式不仅效率低下而且耗时较长。而三维激光扫描技术不仅具有很高的灵活性而且能够实现自动化与智能化工作。在整个测绘过程中无需人工干预，能够有效地提高测绘效率。

在进行测绘工作时，通常需要将建筑物内部各个位置全部扫描完毕之后再进行建筑规划竣工测绘工作。然而在传统测量方式中常常存在一些难以克服的问题，例如：建筑物内部结构复杂、人员较多、光线条件较差等等。这些问题都会导致建筑规划竣工测绘工作难以开展。

而三维激光扫描技术则能够有效地解决上述问题。首先，三维激光扫描技术可以对建筑物内部各个位置进行全面地扫描，不需要对建筑物进行反复测量。

其次，三维激光扫描技术能够实现自动化与智能化工作，不需要人工参与；再次，三维激光扫描技术能够实现快速、准确地获取建筑物内部各个位置数据信息；最后，三维激光扫描技术具有较高的安全性与可靠性。

第五，三维激光扫描技术可以快速、准确地获取建筑物内部各个位置数据信息。由于建筑内部结构较为复杂而且光线条件较差等等原因导致传统测量方式很难对建筑物内部各个位置进行精确测量；其次是建筑物内部光线条件较差。

由于建筑工程在施工过程中往往会涉及到很多人员以及施工机械设备等因素导致传统测量方式很难对建筑物内各个位置进行精确测量。

而三维激光扫描技术则能够解决上述问题，其不仅能够对建筑物内部各个位置进行全面地扫描并且还能够实现自动化与智能化工作。

三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用实例

以笔者参与的一个项目为例，该项目位于江苏省宿迁市宿豫区，通过对该项目的研究，充分说明了三维激光扫描技术在建筑规划竣工测绘中的可行性。

该项目是在江苏某房地产开发有限公司开发的某小区项目上进行的，建筑面积为36000m2,其中地上面积为24000m2,地下面积为10000m2,规划建筑性质为住宅、公寓和商业用房。

为了获得真实可靠的测绘成果，需对项目进行实地测量和绘制平面图。平面图上的测量包括对建筑物高度、间距、墙体宽度、柱距等尺寸的测量；绘制建筑物位置坐标及高程控制点的平面图；绘制建筑物立面的立面投影图。

在项目开始之前，就需要对项目进行实地测量，获取建筑物实际高度数据及墙体宽度数据，并在实地进行三维激光扫描测量。

该项目使用三维激光扫描技术进行建筑规划竣工测绘主要是因为其具有以下优点：三维激光扫描技术可用于多种用途，如用于建筑物的实景模拟、三维建模、地形测量和变形监测等。

通过三维激光扫描技术可以生成大量高精度的点云数据，从而大大减少了传统测绘方法下手工绘制建筑平面图和立面图所需的工作量，节省了大量人力和物力资源。

与传统测绘方法相比，三维激光扫描技术具有快速、高效、高精度等特点。由于三维激光扫描技术采用了非接触式测量方式，不需要对被测物体表面进行任何形式的扫描或者处理，因此可以避免对建筑物造成任何损坏。

在实际项目中使用三维激光扫描技术可降低项目成本。在实际测量中由于仪器设备和天气等因素影响会产生较大误差。因此，在项目实施前需要对外业测量和内业数据处理进行充分研究和评估，从而确定最适合的工作方案。

该项目采用美国科利达公司生产的SRTM-200三维激光扫描仪进行测量和测绘。该扫描仪为双光束结构（1-2光束）。

其测距范围为30m~200m之间（根据扫描距离、角度可设定测距范围）。SRTM-200具有自动识别地面目标物、自动识别建筑物轮廓、自动识别地面和建筑物表面等功能。

该项目采用了高精度激光扫描仪进行测量，确保了测量结果的精度。SRTM-200采用双光束结构扫描方式可以大大提高效率和精度，能够满足该项目的测绘要求。

该项目测量工作采用了3S技术： GPS RTK测量系统、全站仪测量系统和三维激光扫描系统。

GPS RTK测量系统能够通过基站获取 GPS信号并实时更新基站坐标信息；全站仪测量系统主要是通过固定在被测物体表面的定位传感器接收反射回来的激光脉冲来确定三维坐标；三维激光扫描系统主要是通过扫描仪器获取被测物体表面的三维点云数据。

在实际工作中采用3S技术进行测量，首先利用全站仪采集整个建筑物的地面点云数据，然后将点云数据导入到计算机中进行处理，最后生成相应的建筑竣工成果图。

从上述工作过程中可以看出，使用三维激光扫描技术进行建筑物规划竣工测绘具有很高的效率和精度，这也是三维激光扫描技术在建筑规划竣工测绘中应用的优势所在。

笔者观点

随着三维激光扫描技术的不断成熟，三维激光扫描技术必将在更多的领域得到应用，其数据采集、数据处理和三维建模的能力也会越来越强，我们也可以利用三维激光扫描技术来进行更多的城市规划方面的研究，来提高我们城市规划建设方面的水平。

随着三维激光扫描技术的不断发展，它将会在测绘领域发挥更重要的作用，我们可以利用它来进行建筑物变形监测、建筑安全评估、地下管线探测等方面的研究，将会大大提高工作效率和数据精度。

对于城市规划管理部门来说，三维激光扫描技术将会成为一种新的测绘手段和方法，它将会为城市规划管理部门提供更加准确、更加全面、更加直观的信息，这样就可以更好地为城市规划管理部门进行决策提供参考。

对于一般企业来说，利用三维激光扫描技术可以快速准确地获取企业内部各个方面的信息，而且在一定程度上可以避免工作人员去到一些危险或者危险系数较高的地方作业，这也将大大提高了工作效率和安全性。

参考文献

周广明《城市三维激光扫描技术在规划竣工测绘中的应用》哈尔滨工业大学出版社，2006年。

徐晓华《基于三维激光扫描技术的城市规划竣工测量研究》测绘与地理信息，2019年。

许洪涛《基于三维激光扫描的建筑物规划竣工测绘方法研究》中国测绘科学研究院学报，2019年。

杨文慧。《基于无人机倾斜摄影测量的建筑物三维模型自动构建》测绘科学与技术学报，2009年。

赵刚《基于机载 LiDAR的建筑三维激光扫描数据处理及应用研究》测绘与空间信息，2009 年。