城市更新中的房屋數據快速統計技術范文

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［摘要］在城市更新（“三舊”改造）基礎數據調查當中，存在處理房屋調查數據外內業工作內容多、工作量大困難問題。在本文中，提出了采用無人機傾斜攝影測量技術與利用數據轉換系統FME進行模板建立技術外內業結合快速統計房屋數據方案。項目研究測試結果表明，采用無人機傾斜攝影測量技術與利用數據轉換系統FME進行模板建立技術外內業結合，能夠實現快速統計房屋數據，從而提高工作效率，縮短工期，節約成本。使城市更新（“三舊”改造）這項利民的工程得以順利實施。

［關鍵詞］無人機；房屋數據統計；FME；CAD小插件；城市更新

引言

城市更新（“三舊”改造）基礎數據是編制城市更新（“三舊”改造）片區策劃方案和項目實施方案的依據。［1］房屋的外業調查數據是城市更新（“三舊”改造）基礎數據調查當中八大類數據是消耗最多時間的。為了獲取改造范圍內的所有房屋建筑量數據，需要同時開展漫長的房屋外業測量工作和繁瑣的內業數據處理統計工作。而廣州市郊區的村民住宅，基本上都是有圍墻。如僅僅用人工作業模式完成城市更新（“三舊”改造）房屋數據調查工作，這樣的外業勞動存在強度大、工序復雜、耗工費時、成本高等問題。因為房屋入戶測量需要村民配合，如果出現村民拒測、華僑房屋等因素。會對整個項目工期、成本帶來影響也對后期的房屋數據質檢工作也帶來了更多困難，而無人機傾斜測量技術正好解決了這些外業難題［2］。在城市更新（“三舊”改造）內業數據處理工作中，使用南方Cass軟件成圖，繪圖員多數使用程序開發的測算面積的插件進行面積統計。測算面積的插件只能處理單個屬性圖形，不能批量計算房屋圖形的建筑面積，如想提高工作效率就必須投入更多的人員及設備。城市更新（“三舊”改造）基礎數據調查項目的工期比較短，基本是3個月內需要完成所有成果，所以提高房屋數據的生產效率，才能使項目得到順利推進完成。FME（FeatureManipulateEngine，簡稱FME）是加拿大SafeSoftware公司開發的軟件產品。也就是可用于讀寫存儲和轉換各種空間數據［3］。FME支持多種數據格式之間的靈活轉換，工作制定簡便、數據轉換可視化、可批量處理、工作空間和模板可重復使用等優點，被廣泛應用于數據格式轉換、數據質量檢查等領域［4］。本文以廣州市番禺區福涌片區策劃項目為例，利用無人機與FME軟件外內業結合快速自動化對房屋進行編號、統計房屋建筑面積。

1無人機傾斜攝影測量的原理和技術

傾斜攝影技術，是在同一臺無人機上面裝載5臺數碼相機為影像傳感接收器，同時從垂直、傾斜等不同角度去采集影像的數據信息［5］，這樣得到地面上的地物信息將會更加完整準確，再配合專業數據處理軟件（ContextCaptureCenter軟件）進行數據處理［6］，并輸出DSM、DOM以及3D模型等相關數據。獲得三維數據可以真實的反映地物的本來面貌，客觀的再現了地物的外觀、結構以及高度等屬性是城市更新工作上的高新技術方法［7］，如圖1所示。為了使相同名稱點之間得到準確的匹配結果，我們采用多視影像聯合平差的方法，充分考慮正射影像和傾斜影像之間的遮擋和幾何變形關系，再將它融合進pos數據，以及匹配金字塔數據，將相同名稱點的平面坐標投射到影像當中進行匹配，最后采用自由網光束法，對相關數據進行平差。與此同時，為了進一步提升該方法的精確性，在各種相關數據之間建立起多視影像自動檢測校驗區域網平差的誤差方程，并且進行同步聯調測算。多視影像匹配方法能精確得到各建筑物3D信息的關鍵，不僅僅對冗余信息進行充分考慮，同時，也在于迅速得到在多影像上的基于相同名稱點的平面坐標。通過對傾斜攝影的密集匹配，并得到高密度以及高精度的云數據點，來建立精準的3D模型。目前，最相對成熟并且使用率較高的有多基元多影像、基于物方的多視立體以及最小二乘影像三種匹配算法。

2實驗數據獲取

本次試驗項目位于福涌村。城市更新（“三舊”改造）基礎數據調查面積1．6km2，房屋密集，地形要素主要為居民區、水系、道路等。通過現場采集數據，并獲取測區的高清影像，將影像數據導入建模軟件進行解算，然后結合pos信息空三處理，生成點云，點云構成格網，格網結合影像生成賦有紋理的3D模型，再通過DP－Modeler軟件繪制1：500數字化地形圖［8］，最后利用地形圖里面的面狀房屋圖層統計房屋數據，為城市更新（“三舊”改造）基礎數據調查工作提供準確數據。

3基于3D模型生成建筑矢量線劃圖的方法

使用DP－Modeler軟件打開3D影像模型文件，選擇最合適的正射影像，把界面切換到頂視圖模式，使用矢量測圖管理器的繪圖功能，就可以把房子的輪廓從房子正射角度繪制出來。如果需要繪制的房屋有屋檐，從正射影像的視角無法準確的勾勒房屋輪廓，這個時候應該把視角切換到傾斜圖像的角度，同時使用相關功能模塊根據傾斜圖像校正屋檐，校正后的房角點才能與房屋的房角點準確位置對準，這樣才可以更真實可靠的反應地面建筑物的實際輪廓。基于傾斜攝影實景模型進行1∶500數字化地形圖內業生產［9］，應遵循“先整體后局部”的作業原則，以從實景模型中提取的地物邊界和建筑物輪廓數據為基礎，配合人工識別，從多維度逐步解決點、線、面地物不全的情況，在矢量圖的生產過程中實現2D平面圖和3D模型分屏顯示，矢量、模型、影像等多種格式的數據同步聯動更新，點、線、面都可以編輯，達到2D及3D顯示、符號、編輯一體化，實現1∶500數字化地形圖的室內生產。如圖2、圖3所示。

4FME的數據統計技術流程

結合城市更新（“三舊”改造）數據調查工作對房屋數據的分析統計和基本要求，綜合房產附圖及地形圖的表示方法。樓梯、飄、陽、結構、層數等要素它可以充分反映房屋的實際結構。在此制圖規則基礎上，使用FME軟件編制數據處理，數據編制處理思路是利用同一面內的注記點與面狀房屋的空間關系進行關聯掛接，面根據點注記的內容計算各單項面積，并與過預處理過的輔助線將面連串，輔助線會生成唯一的房屋ID編號，這樣就能可以批量地準確輸出房屋ID編號以及統計房屋的建筑面積、建基面積、建筑層數及建筑結構等數據。整套數據統計流程如圖4所示。

5實驗及結果分析

5．1數據預處理

在利用FME軟件進行統計房屋數據之前，必須根據對應的參數規則對圖形進行檢查及進行預處理。例如：檢查房屋面及房屋附屬面是否閉合、注記是否缺失、注記是否在面內、拓撲問題等，并對同一棟獨立房屋的所有面用多段線連接（一條線則為一個房屋編號）。在圖件檢查完畢并進行修改正確之后，再使用編制相應的數據處理模板，讀取要處理的圖形，在短時間內能得到房屋數據統計結果。原數據如圖5所示。

5．2結果分析

本次用Dwg文件作為實驗數據，數據導出為Excel表文件以及對應的Dwg房屋編號圖層。輸出房屋明細表如表1所示。使用FME建立的模板輸出成果后，利用測算小插件對成果進行檢驗，結果如表2所示。從表2可以看出，FME統計的結果與測算小插件幾乎相同。但兩者之間仍然存在細微的差異，這是由兩者使用的不同面積計算模型引起的。總的來說，FME輸出的成果是符合面積測算規范要求的［10］。

6結束語

通過廣州市番禺區福涌村片區策劃進行試驗，我們可以看到無人機傾斜測量技術以及FME軟件處理數據的便捷與準確。滿足廣州市城市更新（“三舊”改造）基礎調查數據標準，而且彌補了傳統人工測繪模式的不足。目前在城市更新（“三舊”改造）工作中，房屋數據處理大多使用CAD小插件和ArcGIS等軟件，操作繁瑣，耗時耗力，不能有效提高工作效率，FME作為數據處理工具中的后起之秀，憑借著它在數據轉換領域的通用性，它將成為各應用軟件之間共享地理空間的數據橋梁。值得城市更新（“三舊”改造）從業者學習掌握并在工作中充分運用。相信以后更多的項目會應用這種高新技術方法，降低成本從而提高工作效率。

參考文獻

［1］廣州市人民政府法制辦公室，廣州市城市更新局．廣州市城市更新政策釋義［M］．廣東廣州：中國建筑工業出版社，2016．

［2］令狐進，鄭躍駿，岳仁賓．傾斜攝影在建筑密集區1∶500現狀測量中的應用研究［J］．北京測繪，2017（S1）：178－180．

［3］陶德明．FME在城市基礎空間數據轉化中的應用［J］．福建建筑，2006（5）：179－180．

［4］栗敏光，陶舒．FME道路實體連通性檢測算法［J］．測繪科學，2017，42（9）：121－125．

［5］陳琦，陳航．無人機傾斜攝影測量技術在城市更新基礎數據調查工作中的應用研究［J］．智能城市，2018，4（11）：12－13．

［6］李偉哲．基于ContextCapture實景建模及應用［J］．西北水電，2018（3）：27－31．

［7］黃立友．空地一體化測繪在城市更新中的應用［J］．北京測繪，2018，32（5）：562－567．

［8］張立軍．淺談北京規劃市區1∶500地形圖數字化測繪［J］．北京測繪，2012（6）：95－98．

［9］潘成軍．基于傾斜攝影模型的1∶500地形圖要素提取及精度分析［J］．測繪通報，2017（S2）：62－66．

［10］廣州市住房和城鄉建設委員會．房屋面積測算規范：DB4401／T5－2018［S］．廣東廣州：廣州市質量技術監督局，2018．

作者：陳森 孫佳龍 單位：廣州市城市更新規劃研究院