房屋竣工验收中三维测绘技术的运用探讨

房屋竣工验收中三维测绘技术的运用探讨

陈思成

身份证号： 53272519860505****

摘要：三维测绘技术是在现代技术发展中催生出的一种新型技术，可以帮助建筑工程在进行竣工验收时提供重要的科学依据。本文以福建省厦门沧海市某房屋建筑验收工程为例，通过对工程概述、三维技术测量依据、三维竣工操作过程的阐述，对其测量结果进行分析探讨。可为类似竣工验收测绘提供经验。

关键词：三维测绘技术；操作过程；结果分析；规划效果

随着经济的快速发展，建筑行业的规模越来越大，人们的审美观念在不断提高，房屋规划的设计理念随着人们的审美观念也在不断发生变化，出现了形状不规则的建筑结构，在一定程度上增加了建筑工程测量的难度，也增加了竣工验收的难度。通过三维测绘技术，使用建模的方式对建筑物的进行全方位的信息采集，保证测量的准确性，以满足建筑工程竣工验收的需要。三维测绘技术可以帮助工作人员直观的观察建筑工程的平面图，对竣工验收的地形图以及平面图进行准确的测量，针对形状比较特殊的建筑物，三维测绘技术可以轻松获取建筑房屋的测量结果，从而为工程竣工验收提供准确的数据支撑。

1 工程概述

某建筑工程位于厦门海沧市，总投资185亿人民币，设计规模较大，功能先进，现代化程度高，建筑物的验收面积为53万m2。竣工测量在房屋规划建筑中必不可少，需要准确测量竣工建筑物的信息，为编制工程竣工图表做准备。测量作为建筑工程验收的重要参考指标，为了进一步提高城市规划水平，在现有的竣工测量技术基础之上，增加了三维测量和模型设计，以实现准确、实时的得到测量的数据。

竣工验收面积计算:在实际的工作中，如果遇到坡屋顶空间，在进行建筑面积建设时，如果净高度超过2m就需要进行面积计算，这种方法不正确。其正确的计算方法是：净高如果超过2m计算全面积；净高在1m~2m之间计算二分之一的面积；净高不足1m不进行面积计算。（见表1）

表1 面积计算（m²）

在实际的工作中，地下室以及半地下室的面积计算如果超过2.2m，需要按照外墙的外围水平进行计算。

竣工验收测量的目的：能够全面反映竣工后的施工现状，为后期的建筑管理和维修扩建提供数据支持；为工程验收提供数据支撑。工程竣工测量是反应施工后建筑物实际情况的直接表现，也是为后续设计提供重要的参考依据，根据工程建筑的实际要求，需要进行的竣工测量的任务为：在进行新建过程中，为了保证竣工验收的准确性，需要对工程竣工的最终效果进行说明，将其作为工程竣工的主要技术材料；扩建工程时，需要获取原始工程的数据信息，为设计提供数据支持。为了满足新建工程投入生产后的需要，需要通过工程竣工图进行验收。

2 采用三维（ 地面LiDAR）竣工测量的依据

针对上述工程竣工的测量情况，采用三维（地面LiDAR）技术可以快速获取建筑物的三维信息，采用三维采集技术，全方位、高精度的实现准确测量；具有较好的立体感；产品较为丰富，拓展竣工测量范围^[2]。

2.1 测量仪器的选择

三维竣工测量中所使用的关键仪器就是三维激光扫描仪（如附图1所示）。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势。三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。

附图1 三维激光扫描仪样图

2.2 三维竣工测量原理

三维激光扫描系统的工作原理（见附图2）。

附图2 地面三维激光扫描系统的工作原理

激光发射器将激光脉冲信号发出后，会被反射到被测物中，通过接收器将反射的激光脉冲信号进行结果的记录，最后转换成能够被识别的数据信息。三维激光扫描仪发射出一个脉冲信号后，经过反射后会沿着之前的路径传回到接收器中[6]，计算目标点与扫描仪的距离。扫描点P的坐标（Xp，Yp，Zp）计算公式为：

α表示横向扫描角度观测值；β表示纵向扫描角度观测值；S表示激光脉冲从发出到接收之间的时间延迟。

2.3 该工程的测量方案

鉴于该建筑工程所占建筑面积较大，设计结构较为复杂，设计人员对此进行了精心设计，结合多种新型仪器，对建筑工程进行竣工验收的测量工作。比如平面控制测量、高程控制测量以及三维模型制作等。根据相关技术要求，在测图区域布置网点，以C点作为起点，保证与E点施工控制保持一致。使用随机软件对GPS网基线进行结算，计算完成后进行平差计算。由于建筑区域限制较多，传统的测量方法无法完成竣工验收的数据采集，可以使用地面LiDAR技术解决竣工验收的数据采集问题。（如附图3所示）

^[3]。

附图3 地面LiDAR竣工测量技术

3 三维竣工测量操作过程

3.1 测量流程

数据采集的过程中，踏勘场地需要根据现场的情况对站点进行扫描，尽量保证扫描的区域有数据采集的信息点，保证扫描点的距离在有效的测程内。合理布置高精度的控制网，并获取控制点的坐标。拼接标靶主要用来进行点云数据的配准；控制标靶是需要通过点云数据获取真实的坐标。使用三维激光扫描仪进行扫描作业，并根据目标物的点云密集，对扫描分辨率进行设置^[7]。

3.2 点云数据处理

三维激光扫描仪所采集的原始点云数据，都需要对其进行格式的转换，转换完成后才能够进行数据处理，为了避免出现噪音或者重叠，需要通过数据预处理的方式减少噪音，并尽量减少点云数据量。较为突出的噪音有突起点或者孤立点，可以通过人工的方式进行删除。

如果建筑物的结构较为复杂，使用地面三维激光扫描仪进行测量时存在一定的局限性，不能一次性对所有的数据进行扫描，需要多视角进行扫描才能够得到完整的数据，最后对扫描后的点云数据进行多视拼接操作。

3.3 成果分析

（1）数据预处理：原始点云数据存在较大的噪声，数据质量较差，无法满足采集精度的要求，因此在进行数据处理之前，要先对其进行预处理，将噪音清除，然后再进行数据配准工作。在进行数据配准工作时，要使用控制点配准法的方式进行配准，配准精度高；对于无法配准的区域，使用公共区域同名点配准法进行配准，需要手动寻找同名点进行配准，容易增加时间成本。粗配结束后要进行精配，最后通过标靶坐标将所有的数据都控制在坐标系中。

（2）特征提取与成果制作：让直接从点云数据中将全部特征点进行提取难度较大，为了提高数据处理的效率，可以提取部分特征，制作成果资料，并构建三维模型^[4]。

（3）建筑面积计算：根据分层切片的方式获取数据，并将其导入到测绘信息化平台软件中进行处理，在建筑物面积中绘制建筑规划图，并进行面积计算。

（4）竣工地形图制作：使用平面投影绘制的方式，通过点云数据处理软件进行竣工地形图的制作，将投影数据输入导入地理信息测绘信息化平台软件中，制作平面图的位置关系图（如附图4所示）。

附图4 正射投影点云数据立面图

（5）3D模型制作：建筑物属于厦门海沧市标志性建筑，以钢结构为主要建筑材料，建筑结构较为复杂。为了 更好的体现出建筑物的实际情况可以与竣工验收的数据相符合，需要根据提取的特征，建立三维模型，并对其进行三维纹理映射。

4 结果分析

4.1 竣工图绘制完成

某房屋竣工图为1：500（如附图5所示），反映出了该建筑物的地物信息以及尺寸距离。

附图5 1:500房屋竣工图

用该技术进行房屋竣工验收，选取多个房屋点进行检测，使用竣工图纸的坐标得到实际测量的结果，坐标精度较为准确，说明使用竣工图纸进行测绘是有效的。减少了工作人员的在外作业工作量，提高了工作效率，降低了生产成本。使用竣工图测绘技术可以画出区域的地形图，并对地形图进行实时更新，以减少在外作业的频率。

4.2 突出优势

在原有竣工测量地形图的基础上，增加了一些测绘成果和摄影测量的工作，为过去难以实现的工作内容提供了方便。竣工验收测量成果的效果图中，加强了直观性和内容多样性，能够更加直接的反映出关于建筑的相关信息。将成品图与原有的地形图配合在一起，能够增加现场管理的效果，最后使用测绘规划竣工验收测量的成果与之前的环节进行对比。此外，对测绘规划竣工验收的资料建立数据库，并完善对比内容的关键环节。将规划管理的资料进行统一入库，可以完善规划管理监督机制，杜绝违法乱纪情况的发生^[10]。

4.3 规划效果

在房屋规划验收中使用测绘新技术，能够实现测绘成果的多样性，合理运行测绘新技术，为测绘成果提供完整的资料，包含数字规划图以及逼真的影像资料，将多种测量手段与测绘技术融合在一起，充分发挥出测绘生产自动化的服务理念；还可以有效改善规划管理的手段，近年来房屋规划工作总是前期进度较紧，后期的质量问题较为难关，究其根本就是因为在竣工阶段，只关注控制性规划，而忽略了可以为城市带来的问题。新的验收资料需要与设计的资料进行对比，对于那些无法达到要求的程序要进行剔除。与前期的重要参数进行对照，将人们最关注的绿化环保问题进行反映。新的验收资料可以为验收工作提供一个准确的参考依据，弥补实际工作中可能出现的一些缺陷，通过直观清晰的方式反映出设计到实施后的最终效果。

结语：

测绘新技术的应用从很大程度上解决了规划建设中设计与工程实施的脱节问题，同时也为正确规划管理提供了方便，维护了人们的广大利益，另外，新技术的应用还可以为规划部门的监督与检查工作开一个开头。为一些基础数据提供了新的发展空间，同时也可以为一些危险场所与建筑物的安全距离讨一个说法。为房屋规划的验收工作建立一个完整的数据库系统，在新的验收资料上不断完善测绘信息，摆脱传统的工作模式，实现高效的工作效率。总之，将三维测绘技术运用到房屋规划竣工验收工程中，能够极大的满足建筑工程的实际需求，同时还可以对形状较为复杂的建筑结构进行准确的数据采集，通过三维建模的方式对建筑结构进行全方位检查，及时发现建筑工程中存在的问题，并进行及时解决。在三维测绘技术的帮助下，让工作人员可以轻松完成数据测量，以提高工作效率。相信在科学技术的推动下，测绘技术可以得到不断的发展与创新，为建筑工程的竣工验收提供更多的数据支撑。

参考文献：

1. 沈伟. 城市规划竣工验收中对房屋高度测量方法的探讨[J]. 辽宁省交通高等专科学校学报, 2011, 13(5):25-28.

2. 高志国, 李长辉. 基于地面LiDAR的三维竣工测量方法研究[J]. 城市勘测, 2014(3):31-33.

3. 刘永祥. 建设工程竣工规划验收测量面积计算与分摊[J]. 测绘与空间地理信息, 2013, 36(7):203-205.

4. 海燕, 万祖海. 竣工规划验收测量流程与技巧探究[J]. 中国房地产业, 2017(14).

5. 王智. 三维激光扫描技术在异形建筑竣工测量中的应用[J]. 测绘通报, 2018, No.496(7):149-152.

6. 刘崇, 黄清宇. 浅谈规划竣工测量的三维测绘与成果表示[J]. 科学中国人, 2014(19):12-12.

7. 范兆娟, 任云峰. 浅谈规划竣工测量的三维测绘与成果表示[J]. 现代测绘, 2013, 36(6):28-29.

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[9] 张平, 周召兵, 冯盼. 现代测绘技术在公租房建设中的应用与实践[J]. 测绘与空间地理信息, 2014(11):174-176.