宋奇鸿，程相兵

（1.广州市城市规划勘测设计研究院，广东 广州 510060）

改革开放以来，经过近40年的快速城市化建设，我国各主要城市的规模越来越大，传统的外延扩张发展模式已难以为继，同时城市内部大量的存量用地利用效率低下与当前的城市发展状态不相匹配[1]。2016年国务院印发的国发[2016]8号《国务院关于深入推进新型城镇化建设的若干意见》指出，要加快城镇棚户区、城中村和危房改造，推动棚户区改造与名城保护、城市更新相结合[2]。可见城市发展模式已由增量建设逐渐转变为存量改造，城市更新改造已成为新的发展方向[3]。在城市更新改造过程中，区域建筑体量作为片区策划和实施项目的主要基础数据，其现势性和准确性很大程度上决定了容积率、复建量等主要规划指标的划定[4]。本文以广州国际金融城西区为例，主要讨论了在基于载人直升机和倾斜航摄仪的市域范围内，快速获取房屋高密区建筑面积的方法。

1 主要技术路线

市域范围大面积的数据获取可通过载人直升机搭载高精度倾斜航摄仪，以倾斜摄影测量的方式建立区域实景三维模型；再通过软件实现房屋外轮廓线和层数的初始提取；然后结合外业核查获取建筑物的二维矢量信息和准确的建筑层数；最后通过自动搜索闭合面的方式实现房屋构面，并基于建筑基底的空间位置属性，进一步实现相关房屋面之间的楼幢关联，从而计算得到各房屋的单体面积和汇总区域建筑体量。主要技术路线如图1所示。

图1 建筑体量快速获取的技术路线图

2 市域范围的倾斜摄影测量

项目实践摄影测量的总面积为138 km2，设计航线为70 km，预计航时约为5 h，计划按6架次进行飞行，飞行高度为250 m。项目实践采用贝尔206直升机，搭载四维远见SWDC-5倾斜航摄仪，检定期内面阵像素为5亿（1亿×5），航向重叠度为85%，旁向重叠度为70%～75%，旋偏角控制在8°以下，通过1个垂直拍摄和前后左右4个40～45°倾角拍摄得到多视角影像、建筑物墙体真实纹理，航摄地面分辨率优于0.05 m，如图2所示。

图2 全市域范围倾斜摄影测量设计

3 建筑体量获取

本文以广州国际金融城西区为研究区，位于广州市核心区域天河区，北起规划花城大道、南临珠江岸线、东接金融城核心区、西至珠江新城，总面积为1.2 km2。区域范围内，现状以密集城中村村民住宅、旧厂房以及小产权房为主，另有部分住宅小区和商务办公楼。以市域范围倾斜摄影测量得到的实景三维模型为基础，根据模型和影像的三维地理信息，采用室内测图的方式进行高精度地物要素、地形数据的矢量采集工作，即首先通过给定建筑物侧面基点自动生成建筑轮廓点（图3），再通过建筑物楼顶高程和平均层高，实现对房屋外轮廓的绘制和层数的初始提取，最后结合外业核查获取建筑物二维线划数据。

图3 通过建筑物侧面基点自动生成轮廓点

为了准确获取建筑物外轮廓边线，点位选择应遵循一定的原则：①通过高低采集判断墙面是否垂直；②墙面两端各选取一个点，以保证墙面长度和长度权值的一致性[5]。

在二维线划数据向地理信息数据转换方面，本文基于ArcGIS平台，开发房屋属性提取与关联组件，首先通过自动搜索闭合面得到各房屋的分层构面，并在房屋面内再次搜索注记中心点；然后自动提取房屋结构和层数等属性信息；再结合房屋面的空间位置属性关系，采用人机交互的方式逐栋实现楼幢的地理关联，得到单体建筑信息的有机整体；最后根据规划用地红线范围，完成区域建筑面积的计算与汇总输出，如图4所示。

图4 通过房屋构面与楼幢关联获取建筑面积

4 质量控制与精度分析

在建筑体量获取的过程中，由于房屋分层线的悬挂以及注记中心点位的偏移，可能出现自动搜索构面出错或结构、层数等信息的提取失败的情况（图5），可通过设置开发组件进行检查提示，完善质量控制过程。

图5 分层线悬挂导致的自动搜索构面出错

为了检验通过倾斜摄影测量方式获取的市域范围大面积实景三维模型的质量，以及在此基础上生产得到的二维线划数据和建筑体量的精度，本文抽样了广州国际金融城西区范围内的200栋房屋（含私人住宅和集体物业），并均匀选取了80个房屋点位和100条边长间距，分别采用传统的全站仪导线测量法完成房屋点位检测，测距仪丈量法完成边长间距检测以及人工计算方式完成建筑面积精度检测。经统计，精度指标如表1、2所示。

表1 外业检测精度统计汇总表

表2建筑面积精度统计汇总表

5 结语

本文介绍了城市更新改造背景下，全市域范围内的建筑体量快速估算方法。首先通过载人直升机倾斜摄影测量的方式获取大面积、高精度的实景三维模型，然后测制二维线划数据，再基于房屋空间位置属性关系，在ArcGIS平台中通过人机交互实现房屋自动构面和楼幢关联，最后计算和统计规划用地范围的建筑体量。在当前全国城市以存量改造为主的发展模式下，该方法对快速完成城市更新基础数据调查具有较强的参考意义。