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基于点云的三维实景测量技术在房产测绘中的应用探索

作者:孙 影,…    文章来源:2014测绘学    点击数:    更新时间:2015-1-4
摘要:本文主要介绍基于点云的三维实景测量技术在房产测绘中的探索性应用,通过三维实景测量技术采集房屋内外部实景数据,可以实现房产测绘数据的形象化、直观化显示,实现对住宅小区360度无缝式浏览和量测,丰富房产测绘的成果内容。点云三维实景数据为房产测绘的后期检核与监理提供了有效技术手段。

1 引言

房产测绘作为测绘地理信息行业的重要组成部分,长期以来一直以面积分摊计算为核心,为房屋产权登记服务。近些年来,随着行业的不断发展,新技术、新方法在房产测绘领域被广泛应用,三维实景测量技术就是其中之一,该技术是一种可以快速获取空间数据的新型技术手段,越来越多的被应用到城市建设,工程管等领域,其应用是在二维地图的基础之上,增加了连续的360度实景三维影像,并通过专门的数据开发平台与地理信息行业应用软件无缝集成,从而给用户提供了具有丰富环境信息和立面信息的三维实景可视化环境。它不但以真实的方式展现了三维空间,而且创造了一种崭新的数据管理与服务方式,给人们提供了最好的交互性。三维实景测量技术可以丰富房产地理信息的数据类型,拓展了房产测绘的服务领域,使房产测绘行业的发展保持了旺盛的生命力。

2 传统的房产测绘管理信息系统

以某一住宅小区的房产测绘为例,在传统的房产测绘管理信息系统中,与该小区相关的基础GIS信息均以二维形式展现在用户面前。小区内的住宅建筑物、道路、相关配套设施等的地图要件及属性数据均以规范性文件进行抽象表达,房产测绘分层图上的建筑物相关要素均有简单的线和面组成,用户无法对该建筑物产生一种直观、全面、简单易懂的了解。

另一方面,当前房产实测绘需要到房屋现场实际采集房屋边长尺寸数据,数据采集是在竣工验收后房屋未装修前进行的,但是房屋装修后有些细部的尺寸很难采集或根本无法采集,如果后期对房产测绘成果有异议或纠纷,就很难还原到数据采集时的现场情况,由于施工过程中存在误差,完全依赖施工图纸进行追溯也会有较大的弊端,所以有必要寻求一种有效的技术手段还原数据采集时的场景。

3 三维实景测量技术及在房产测绘中的应用

基于点云的三维实景测量是以全景影像为前台表现,以点云为后台支撑的全新地理空间信息应用模式 其优势在于可以将海量的点云数据转换为深度图像,大大减少数据量,方便在B/S结构的程序中进行快速部署与测量。其不同于传统测量的单点定位方式,而是利用激光测量单元实现从左到右、从上到下的全自动高精度步近测量,进而得到完整的、全面的、连续的、关联的全景点的三维坐标和影像。应用在房产测绘中,这一技术可以打造实景可视化的数字住宅小区环境,将住宅小区和房屋的真实容貌在电脑中实现数字化再现,采集的房屋内部实景数据还可以作为房产测绘的后期质量检查和纠纷处理的有效依据。

三维实景数据及应用建设技术方案是一个需要综合考虑采集、生产、管理、应用服务各个环节的一体化集成技术解决方案。本方案由三大部分组成,分别为数据采集子系统、数据处理子系统、信息管理子系统,分别实现三维实景数据采集、数量加工处理与数据管理发布,系统架构如下图所示:

 

图1系统架构

 

三维实景测量数据采集系统由iScan系统、RTK及其操控软件(HD iScan Logging)组成,采集内容包括点云数据,全景影像数据,设备定位定姿数据,以及传感器间的时间同步信息,iScan是该系统的核心部件,它将三维激光扫描设备(LS)、卫星定位模块(GNSS)、惯性导航装置(IMU)、里程计、360度全景相机、总成控制模块和高性能板卡计算机高度集成、封装在刚性平台之中,具有坚固稳定、免标定、体积小、重量轻的优点,方便用户使用、维护、保管和携带。其一体化集成设计如下图所示:

 

图2 iScan一体化集成设计

 

数据处理系统,由专业软件完成,主要包括以下五项内容:

 

图3 数据处理软件

 

在实际生产中,也可以借助ESRI公司的City Engine工具进行数据建模处理,City Engine是城市三维建模的首选软件,应用于数字城市、城市规划、轨道交通、电力、管线、建筑、国防、仿真、游戏开发和电影制作等领域。该技术可以利用房产测绘中的基础地理信息二维数据快速创建三维场景,并利用已有的基础GIS数据迅速实现三维建模。基于房产测绘中建筑物的特征数据,住宅小区内的住宅楼模型构建不仅仅体现在外观上,往往也要展其室内场景,City Engine具备这一优点,可以实现建筑物内外的精细化规则建模。

完成数据采集并进行处理后,可将其数据成果应用在房产测绘信息系统中,使该系统囊括了房屋影像数据、二维矢量地图、分层分户图、三维实景四种图形模式,实现从宏观地图展示到微观房屋室内图形展示的全数据覆盖,极大的丰富了房产测绘信息系统的数据类型,扩展其应用空间和数据的综合服务能力。

4 应用案例

本文采用武汉海达数云技术有限公司的IScan移动测量系统,采集了济南市房产测绘研究院周边0.5平方公里范围内的实景数据。移动采集系统在高速移动过程中可以快速的获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据。室内单站摄影测量设备,可以在任何时段和光线条件下获取清晰的室内全景数据。通过专业软件将室内外数据进行专业处理后,可以与现有的二维地图和遥感影像数据以及房产分层分户图进行有效关联,实现了灵活高效的多数据联动机制。

 

图4 实景数据与二维地图的结合

 

 

图5  分层分户图和室内实景的结合

5 结束语

本文介绍了基于点云的三维实景测量技术,并讨论了其在房产测绘领域内的应用可行性。房产测绘作为测绘地理信息系统行业的一个重要分支,需要广泛吸收和借鉴行业内的优秀科技成果为自身发展服务。相信随着三维实景测量技术的不断发展,其在房产测绘中的应用也将越来越成熟。

参考文献

[1] 李德仁,胡庆武.基于可量测实景影像的空间信息服务[J].武汉大学学报:信息科学版,2007,32(5)377-380.

[2] CJJ/T-2010,城市三维建模技术规范.

[3] 梁世文,等.City Engine在三维城市建设中的应用[J].科技传播:168-170.

[4] 魏征,等.车载LiDAR点云中建筑物立面位置边界的自动提取[J].武汉大学学报:信息科学版,2012.

Tags:房产测绘,点云,三维实景测量  
责任编辑:gissky
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