张 蕊 辽宁云辉建设工程有限公司
随着科学技术的不断发展与进步，三维激光扫描技术得到了迅速发展，在建筑规划竣工测绘过程中起着至关重要的作用，弥补了传统单点测量方式中存在的不足。三维激光扫描技术可在规定时间内发射出数十万个的点，以点云的方式表达三维空间几何形态，采用高分辨相片技术实现物体的三维正射影像，以三维图像表达物体状态，解决传统技术中存在的各种测绘问题，可有效提高工作的效率和质量。
2.1 主要内容
2.1.1 总平面图测量
总平面图测量作为建筑规划竣工测量的重要内容之一，通过运用科学合理的测量技术手段，可以充分有效的显示建筑区域的具体位置，确保区域定位的准确性，为后续的规划提供科学指导。在实际开展总平面图测量工作中，首先需要结合地形图编制的任务目标，在此基础上对工程项目的总平面图开展高效测量。其中需注意的是，总平面图测量包括区域全部要素，包括临近区域的地形地貌等。在实际当中如果临近区域属于道路工程项目，此时要结合相关的测量技术显示道路的轮廓线。如果临近区域的起伏特征比较明显，为了确保总平面图测量成效，需对起伏区域实施高程测量，大体范围在建筑施工区域的30m以内。在实施高程测量过程中，一要明确区域高程点位，二要合理控制建筑细部点及高程点的误差，一般不得超过5cm。
2.1.2 面积测算
对于建筑竣工中面积测量环节，一般涉及的内容比较繁琐复杂，包括绿地面积测量、地下空间面积测量以及建筑基底面积测量等，在完全明确上述测量结果的基础上，还要对比分析测量结果与规划指标，明确竣工测量环节存在的问题，及时查找并解决，避免建筑施工面积测量出现偏差。
2.1.3 建筑高度测量
通常而言，测量的主要内容包括女儿墙顶部、室内层级地坪及建筑出入口测量等，为了全面有效提升建筑高度测量水平，在实际中可以运用水准仪或全站仪等测量设备，能有效确保测量精准度，还可以大幅降低人工测量过程中存在的测量误差。
2.1.4 建筑间距测算
在实际建筑间距测量工作中，工作人员需要以裙楼外墙面为基准实施操作，同时针对不同的建筑间距，要分别标注建筑间距。对于个别特殊性的高层建筑，如果建筑位于坡面上，此时建筑间距的测量方法会有所差异，通常测算需要先获取屋脊线在地面上的水平投影间距，以此为基准进行间距测算。在开展间距测算工作中，还要结合建筑竣工图纸，在该图纸上标注各建筑间距参数，同时确保测算精准度，一般要将误差控制在0.01m以内。
2.2 测量现状
2.2.1 控制点位难以满足测量要求
就目前而言，在实际开展建筑规划竣工测量工作中，存在很多影响和干扰因素，导致测量结果精准度较差。很多城市建筑及道路施工建设中，存在人为破坏的严重问题，不仅影响到建筑整体的使用寿命，也造成控制点位的破坏，使得点位选择难以满足竣工测量的现实要求。建筑竣工测量很多时候会处于施工作业地带，如此控制点位破坏问题的干扰会更大，加之很多控制点距离竣工测量区域比较远，要想有效开展竣工测量，需布设控制网，所以测量难度大幅增加。
2.2.2 测量难度大
受到测量技术手段方面的制约，在以往开展竣工测量中，全站仪是较常见的设备仪器，但要想利用全站仪发挥理想的测量效果，还要配合棱镜使用，即在开展测量前将棱镜放在准确的测量位置，然后实施测量作业。需要注意的是，很多竣工测量项目中，建筑物高空结构发生根本性的变化，加之建筑楼顶拐角位置测量人员难以抵达，所以数据采集存在很大的难度，导致测量结果的准确性受到影响。
2.2.3 不规则建筑测量困难
对于个别建筑物来说，由于形状存在不规则特点，在实际开展竣工测量时也会面临很大的难题。一般竣工测量大都是采用点测量的方式，即每一次的测量只获取单独一个点位。但是对于不规则建筑物结构，需要获取大量的点云数据，如此才能确保测量结果的精准性，所以迫切需要引进高端先进的竣工测量技术手段，全面提升测量精准度。
3.1 技术特点
对比传统的测量技术方式，三维激光扫描技术在外业测量中具备较大的优势和特点，将其运用到建筑竣工测量中，可以凭借技术的功能优势，真实有效地将建筑物的各个细节特征充分显示，尤其是对于一些高层建筑、不规则建筑等，三维激光扫描技术可以克服以往技术存在的弊端，发挥出理想的测量效果。三维激光扫描技术在竣工测量中的应用，还实现了单点测量方式的优化升级，形成了一种新型的点位数据采集方式。总体而言，三维激光扫描技术在建筑规划竣工测量领域的应用，发挥出实质性的作用和价值，包括以下几点：第一，三维激光扫描技术通过非接触式的测量原理，可以对结构复杂、不规则的建筑实施远程测量，不需要人员抵达现场，便可以实现对目标数据的采集，因此适应范围比较广泛，效果比较理想。第二，相对比一般的测量技术，三维激光扫描技术的点云数据获取速度更快，通常可以达到30万点/s，不仅极大地缩短了建筑竣工测量的周期，同时也全面提升了测量效率和质量，降低了人工测量劳动力。第三，对于以往的测量方式，一般只能获取平面及少量的高程数据信息，然后结合数据测量结果制作二维竣工图纸，以此为基础测算相关面积参数。而结合无人机倾斜摄影测量的三维激光扫描技术，不仅具备快速高效、成本投入低等诸多优势，而且获取的影像数据信息通过相关软件的处理，可以建立三维数据模型，在后续的使用中指导性和参考性更强。
3.2 技术原理
结合建筑竣工测量作业标准的不同，在实际运用地面三维激光扫描技术时，可以将其细分为两种作业方式，即固定式和移动式。由于两种方式的标准存在差异，三维激光测距的方法也不尽相同。二者共同表现出的测量原理是利用激光测距的方式获取高精密度的数据信息，最终完成竣工测量项目。在实际开展竣工测量时，为了更进一步提升三维激光扫描技术运用效果，相关作业人员需要从多个维度获取目标数据信息，结合实际情况进行整合分析，目的是在提升竣工测量准确性的基础上进一步缩短竣工测量周期。
4.1 应用要点
4.1.1 技术流程
在建筑规划竣工测量中运用三维激光扫描技术时，主要涉及外业数据采集和内业信息优化处理，其中外业数据采集又包括竣工交付项目控制测量、工程信息采集以及激光扫描等内容，内业数据优化处理则包括数据坐标转换、点云数据处理及三维数据模型构建等。在实际运用该项技术时，相关人员要有效确保内业数据信息处理的质量，为坐标系转换工作的开展提供充分指导。同时，对于外业控制测量而言，在运用三维激光扫描技术时可以结合GPS、RS 技术进行操作，即先利用GPS 定位技术实施现场点位布控，再配合无人机倾斜摄影测量技术实施远程控制测量，全面提升数据获取的质量和效率。
4.1.2 竣工测量相关数据信息采集
三维激光扫描技术在进行竣工测量获取数据信息中，除了严格按照技术流程和规范执行操作以外，还要结合工程实际调整设备仪器，一般的建筑竣工测量项目选择反射距离在500m左右的三维激光扫描仪即可。就目前测量领域来说，三维激光扫描技术的运用模式包括单站绝对定向模式和无靶标相对定向模式两种，其中前者要想发挥理想的测量效果，需要严格控制扫描点位与靶标的位置信息，在此基础上设定相关测量参数，完成竣工测量任务。后者的原理在于优化和简化处理建筑竣工测量项目的扫描作业流程，显著提升测量效率，一般结合GPS 技术进行测量，数据采集效率更高，质量更好。
4.1.3 数据集中优化处理
在完成外业数据采集工作后，需开展内业数据信息集中优化处理工作，目的是去噪和修复获取的点云数据，提升目标数据信息的精准度。一般外业数据采集过程中会受到多方面因素的干扰和影响，导致原始数据出现噪音、间停等问题，为了避免对测量结果精准造成影响，要结合三维激光扫描技术进行数据去噪和修复，确保数据具备足够的完整性。在实际开展数据优化处理工作中，结合三维激光扫描仪的配套软件去除点云数据的噪音，接着集中对数据进行去噪和修复处理。由于点云数据配准方式包括后视定向配准和站间配准两种，前者主要是在软件中数据靶标坐标以及测站基准坐标信息，然后结合后视定向配准模块，转换处理原始点云数据的坐标；
而后者则是通过人机协作的方式进行操作。
4.1.4 三维激光扫描技术的精确度指标
在实际运用三维激光扫描技术进行建筑竣工测量时，通常要严格确保测量结果精准符合既定标准。按照城市测量规范，在开展建筑物竣工测量中，可将竣工测量精度分为以下几个标准：一类标准是平面精度误差在5cm以内，二类及三类误差限定标准分别是7.5cm、25cm。而对于高程测量精度，误差要在15cm 以内。在对整体建筑实施竣工测量中，以往的各项测量技术手段均能达到测量精准度的要求，而对于复杂、不规则的建筑竣工测量项目，需要运用三维激光扫描技术进行局部精准度控制。
4.2 应用实践
4.2.1 工程概况
某建筑工程项目占地0.07km2，包括6 栋高层建筑及10 栋多层建筑，其项目整体布局如图1 所示。该建筑工程周边的道路基本竣工，小区内部绿化项目未进行，植被覆盖率较低，点位遮挡因素可以排除，所以可以运用三维激光扫描技术实施竣工测量。
图1 项目布局结构
4.2.2 数据采集项目
本次研究中主要利用自由设站法进行点云数据的获取，在实际开展作业中，要保证各站之间的重叠度参数符合要求，结合采集的公共地物点位进行点云拼接。在该项目中，各栋建筑之间构成了一个扫描闭合环，使得整体建筑结构如同一个庞大的闭合网。本次测量中，共计架设61个站位，其中每一个站位的用时在2.5min左右。
4.2.3 点云数据处理
将上述获取的原始点云数据导入Cyclone 软件中，实现点云数据的自动拼接处理。在此过程中，由于相邻站之间不可避免会出现缺少公共点位的情况，加之环境因素的干扰，所以点位拼接中需要人工干预，本次研究中主要运用到了目视拼接法，点云拼接过程中存在的误差符合拼接精度要求。拼接完成后导入外业控制点坐标，将点云模型校正到测量坐标系中，形成可直接测量的点云数据。
4.2.4 竣工地形图测绘
点云数据经过数据转换后传入EPS 三维测图软件中进行竣工地形图测绘，数据采集主要有建筑物各分层轮廓线采集、建筑物特征部位高程采集、构成小区的环境地物特征点采集、高程注记点采集，以及与周边环境做好相互衔接处理。由于软件可在三维窗口和二维窗口自由切换，并且实时联动，数据采集和编辑工作可同步进行，相较于传统的切片处理作业模式，效率有较大改善。地形图数据采集过程如图2所示，图形编辑完成后，叠加项目规划控制红线，并添加工程图廓,并输出DWG 格式竣工地形图供项目使用。
图2 EPS三维点云测图
综上所述，建筑规划竣工测量项目中运用三维激光扫描技术，一方面可以显著提升测量精准度，另一方面还可以有效缩短测量周期，降低人工测量劳动力。为了进一步提升三维激光扫描竣工测量效果，在实际当中要严格按照规范流程执行操作，同时结合工程实际调整技术流程及设备仪器，并结合GPS、RS等技术，全面提升三维激光扫描质量。本文结合实例分析，将三维激光扫描技术运用到实际的工程竣工测量项目中，经对比分析，测量结果的误差符合精度要求，可以发挥出实质性的测量效果，应大力推广及运用。
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