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对用移动激光扫描数据重建三维地籍的评估Minghui Hao, Zhengjun Liu , Yushan Sun摄影测量与遥感研究所中国科学院测绘中国北京市莲花池西路28号mhhao1228@摘要：将建筑目标建模和重建为三维模型已经在不同的领域中实施，比如城市规划和三维城市可视化从地籍角度，已登记的三维属性是指需要通过物理目标的有界限的合法空间总数因此，一个有充足的几何表示的建筑模型是精确登记三维性质的前提随着三维数据购买和重建的快速发展，现在，用精密的几何信息将建筑目标模拟为三维形态是有可能的安装到交通工具顶部，激光扫描仪将很容易在交通工具行驶的速度下沿着道路捕捉并记录城市设施的空间信息建筑目标的空间信息和几何构造，比如建筑/楼层的高度、建筑外立面的悬挂部分可从移动激光扫描（MLS）产品中获得，并且可以在重建模型中表示出来在这项研究中，移动激光扫描（MLS）数据和加工建筑物立面图应用到了对建筑目标重建中实验结果展示了引入移动激光扫描（MLS）数据和在地籍注册中为三维物理建筑物和房间模拟加工建筑物立面图的适用性关键词——三维地籍；移动激光扫描（MLS）；立面图；几何构造；精度评估I 引言传统上，地籍是基于二维的。

随着世界人口的增长，土地的消耗也在增长这个趋势戏剧性地改变了人和土地的关系，并且导致了土地所有权重要性的增长不仅如此，土地特别是在商业区域和住宅区域和城市区域增长的压力已经导致了重叠属性，比如高层的住宅区的复合和建设从地籍的角度，怎样在二维地图上展示和登记这些重叠的物体成为了一个挑战因此，可以将地籍登记拓展为三维的三维建筑模型成为了必然三维模型的定义可以在[1]中找到：“一个物体的三维模型可以被看做以数据获得开始并以在计算机上形象化地交互式三维虚拟化模型结束的完整过程传统上，摄影测量是在三维模型中获取数据用到的主要工具基于模型的图像技术可以用一组二维图像测量精确地还原或表现三维物体信息[1]在近几年中，许多努力用在发展可以用做三维模型的获取、处理和形象化的新方法上现如今，基于昂贵的主动式传感器的机载激光扫描（ALS）有能力为三维测量生产密集的点云，成为一种成熟的获得表面模型的方法同时，有根据要求为现实的三维城市模型提供建筑物外立面细节优点的基于地面的激光扫描也在发展，并且广泛地应用于实地测量伊斯坦布尔的三维城市模型“历史半岛项目”是在2006年创立的三维数据收集是用移动激光扫描（MLS）在街道水平面为建筑物外部构造实施的。

项目背后的主要思想是“记录文化遗产，保护历史环境，用三维模拟城市”[2]另外，在地籍区域应用移动激光扫描（MLS）数据和产品的适用性是非常值得考虑的这项研究从这个项目中收集到数据和有关的报告II 相关工作三维地籍被称为“不仅在二维地块，也在三维属性单元中登记和深入了解正确的和限制条件”[3]随着三维地籍研究方面的发展，研究已经定义并发展了地籍概念上的模型LADM以执行三维属性的地籍登记[4-8]，然而，少数研究对什么类型的方法可以用来为地籍的目的获取三维数据或什么类型的三维数据需要被提取出解决二维地籍地图中存在的争论提供了详细的说明Stoter[3]称现在三维地籍登记最主要的缺点是“地籍自己缺少一个考虑到法律和技术框架的基本方法”只有法律方面被作为第一优先然而在技术方面，收集数据和提取三维信息的方法是建立一个三维地籍系统的必要部分摄影测量法是三维数据获取的主要执行方法重叠的航拍照片被沿条带走，然后三维物体可以用立体图像对重建然而，用把立体图像对作为单个数据来源为三维建筑物体建模还是存在许多困难[9]按照Remondino的观点[1]，几种对来自于地球的影像和点云数据的三维信息进行获取、处理和形象化的方法已经被研究和比较。

Süveg[9]提及如全色图像、地形模型、激光扫描数据或地籍地图等多数据融合可以提高数据提取过程的可靠性在从机载系统中进行建筑重建的工作中，采用既有的二维信息与机载数据相结合的方法被Vosselman [10]和Süveg [9]提出各种各样对建筑外部墙壁进行的研究已经显示出就机载激光扫描（ALS）数据集成到地籍地图而言存在着问题：在地籍地图是被提取的墙壁和建筑足迹有不同的表现[11-13]移动或展现出为对现实三维城市模型的产品提出要求的建筑外立面提供细节的优势的地面地面激光也广泛地被应用于实地测量[12,14-17]在移动激光扫描（MLS）绘图和准确评估的工作可以在[18,19]找到，15厘米和10厘米位置的精度已经分别达到了住宅区域的绘图III研究区域和数据集这个研究的研究区域位于历史名城伊斯坦布尔中心（图一）历史半岛项目”创始于2006年为了收集详细的建筑信息并生产一个现实的三维城市模型，数据收集以应用移动激光扫描（MLS）为建筑墙壁进行检测和建模来实施[2]A. 移动激光数据收集项目在土耳其伊斯坦布尔的一个老城市住宅区域进行由于测量条件的限制，莱卡HDS 4500 扫描仪被主要应用于移动扫描[20]。

HDS 4500 有着极好的扫描速度（500,000点/秒）和精度（5毫米/50米）；这些特性“允许使用者在非常短的一段时间内来收集需要的地面点的密度的数据”[21,22]它很适合在狭窄的道路扫描而且受噪声的影响不大B.立面图为了抽取出真正的建筑外立面的结构，地理坐标参考的点云数据可以被用作二维行映射在“历史半岛项目”中，以点云数据绘图建筑物轮廓是人工操作，最终结果的质量在很大程度上取决于操作员的技能和熟练程度自从绘图程序不与这个研究的主要目标有关联，用移动激光扫描（MLS）数据生产的地标外观地图被用作进一步质量评估三维建筑物属性单元模型在这个项目中生成的建筑物立面图有着1:200的比例基于这个项目绘图的必要条件，表现在立面图上的每个特性位置的水平上和垂直上的误差都应该在10厘米的范围内根据项目的精度报告，这个必要条件已经被完成根据项目报告[20]，建筑物立面图精度表示在如下的表格中：表一立面图位置精度绘图空间物体空间比例因子1200相对精度0.2毫米40 毫米绝对精度0.5 毫米100 毫米IV 对物理建筑物几何结构的质量评估根据访问激光扫描数据，位于Eminonu区域的49街区被选作研究对象（图一）。

这个典型的街区由一组独立的地块和16个多层的建筑物组成整个区域在2006年用（移动激光扫描）MLS扫描过，不仅如此，建筑物的点云数据和它们在立面图上的足迹已经在土耳其坐标系中进行地理参照，并且处理过的建筑立面图是基于精度要求的（表一）图一.496建筑街区的航片（左图）；立面图（中图）；立面图和建筑街区屋顶结构（右图）A. 建筑物高度测量值建筑物高度信息表示每个在垂直尺度上的属性单元的权利的限制；因此对三维属性重建和登记来说这是非常必要的特性在这个步骤中，主要用到的是建筑物外立面的绘图提取自点云的建筑物足迹的交线和房顶在立面图中被建模除此之外，细节信息，例如楼层序号、楼层位置和窗户结构，也被表示出来图二.点云和立面图（左图）；建筑外部构造和建筑构造规划和几何值（中图）；一个外立面高度测量的例子（右图）每个外立面的高度值测量的结果被总结在表二（左）里高度值的平均误差分布在0.5厘米到14厘米，然而相应的标准偏差在小于5厘米的范围内为了得到一个相对建筑高度的系统精度评估，平均差和均方根误差是基于“差异”列的结果计算得到的这些全部的结果展示出了从激光点重建的高度和真值之间的平均差为5.4厘米，与此同时均方根误差在长度上小于6.8厘米。

表二建筑高度和悬臂深度的测量值建筑高度测量值平均值地面真值差值标准差高度_16.80426.80000.00420.0189高度_26.81026.80000.01020.0235高度_39.11099.25000.13910.0163高度_410.424310.35000.07430.0102高度_56.13436.20000.06570.0069高度_66.77466.74000.03460.0526高度_76.08706.20000.11300.0263高度_83.04773.08920.04160.0274高度_92.87122.83330.03790.0100高度_1011.038711.06940.03070.0284高度_112.81272.77350.03920.0009高度_123.27803.40530.12730.0029高度_1310.369310.32290.04640.0093高度_147.04937.06000.01070.0166高度_156.90896.84100.06790.0077高度_166.89576.84100.05470.0118高度_177.08037.06000.02030.0266合计平均差0.0540均方根误差0.0686悬臂深度测量平均值地面真值差值标准值深度_11.32501.45000.12500.0328深度_20.71990.85000.13010.0637深度_30.49590.60000.10410.0052深度_40.70680.80000.09320.0229深度_51.56041.65000.08960.0235深度_60.83030.85000.01970.0320深度_71.03070.85000.18070.0265深度_81.52191.55000.02810.0323深度_91.02770.85000.17770.0810深度_101.04010.85000.19010.0734深度_111.49841.60000.10160.0548深度_120.76060.80000.03940.0480深度_130.92730.80000.12730.0478深度_141.30721.27000.03720.0195深度_150.87180.87000.00180.0015深度_161.02451.00000.02450.0533深度_170.96981.00000.03020.0567深度_181.60581.60000.00580.0008深度_191.64491.60000.04490.0265深度_200.94140.90000.04140.0149深度_211.03320.85000.18320.0779合计平均差0.0846均方根误差0.1072B.悬臂深度测量值21组基于10个外立面测量值外伸部分的长度的测量值被抽取并在表二（右图）中检查。

和建筑高度的评估一样，对于。