上周幫人做一個(gè)片區(qū)建筑摸底要在一天內(nèi)搞清楚三十多棟沿街建筑的底面積、大致層數(shù)和屋頂結(jié)構(gòu)用于更新基礎(chǔ)臺(tái)賬。擱以前我會(huì)先翻竣工圖再拿測距儀一棟棟量量完回來還要在CAD里描輪廓算面積一天根本下不來。這次我直接打開Bigemap底圖上把建筑輪廓描出來面積周長當(dāng)場出有一片區(qū)域的基礎(chǔ)矢量數(shù)據(jù)里還直接帶著樓層數(shù)字導(dǎo)出表格直接就能用。整個(gè)過程沒寫一行代碼也沒碰ArcPy那套東西。這篇文章就把這套“零代碼提取建筑信息”的路子完整拆開講覆蓋面積、周長、高度三條線的獲取方式順便把我在實(shí)操里踩過的單位坑、偏移坑、編碼坑全部交代清楚。適合規(guī)劃前期調(diào)研、建筑方案場地分析、房產(chǎn)評(píng)估資料補(bǔ)充、三維城市數(shù)據(jù)預(yù)處理這些場景。先說結(jié)論Bigemap這類工具解決的是“快速摸家底”的問題它替代不了法定測量但能把前期調(diào)查效率提升一個(gè)量級(jí)。1. “建筑信息提取”聽著簡單真做過的都知道有多磨人1.1 一個(gè)讓人崩潰的調(diào)研任務(wù)長什么樣這類事情在規(guī)劃院、設(shè)計(jì)院、評(píng)估公司太常見了。領(lǐng)導(dǎo)丟過來一個(gè)片區(qū)范圍說“看看里面有多少棟房子、每棟多大、大概幾層”聽起來像是個(gè)中學(xué)生就能完成的任務(wù)實(shí)際上手全是麻煩。沒有竣工圖的時(shí)候只能現(xiàn)場拿激光測距儀圍著房子轉(zhuǎn)還要跟物業(yè)、業(yè)主解釋為什么量房子。有竣工圖的時(shí)候更頭疼圖紙版本老舊跟現(xiàn)狀對(duì)不上需要先把CAD里的輪廓一個(gè)一個(gè)比對(duì)校正。就算這些全搞定最后要把幾十棟建筑的基底面積匯總成一張統(tǒng)計(jì)表還得有人在Excel里手工錄入計(jì)算。這個(gè)流程我走過無數(shù)次最崩潰的不是測量本身而是絕大多數(shù)時(shí)間耗在了重復(fù)機(jī)械勞動(dòng)上——描圖、錄數(shù)、核對(duì)單位。1.2 零代碼到底“零”在哪里這幾年“零代碼”這個(gè)概念被各種低代碼平臺(tái)說爛了開發(fā)圈里還有DevBox這類強(qiáng)調(diào)零配置的環(huán)境工具。但在GIS數(shù)據(jù)處理這個(gè)場景里零代碼的含義要樸素得多把原來需要寫Python腳本、用ArcGIS Model Builder拖模型、甚至手工輸公式算幾何的操作封裝成圖形界面里的一個(gè)按鈕、一次右鍵、一次導(dǎo)出。Bigemap正好卡在這個(gè)需求點(diǎn)上。它把地圖瀏覽、矢量編輯、屬性查看、幾何計(jì)算、數(shù)據(jù)導(dǎo)出這幾個(gè)高頻操作串成了一條完整的鏈路。你要做的不是寫代碼而是按順序點(diǎn)菜單。這也是為什么連很多不熟悉GIS的規(guī)劃、建筑、評(píng)估從業(yè)者都能很快上手——本質(zhì)上就是“畫個(gè)圈看屬性導(dǎo)表格”三件事。1.3 誰最需要這套路子誰別用我實(shí)際接觸下來最需要這套工具的是三類人做規(guī)劃前期踏勘的需要在現(xiàn)場或辦公室快速了解一個(gè)片區(qū)的建筑底數(shù)做建筑方案場地調(diào)研的需要知道周邊建筑的高度和退距關(guān)系做房產(chǎn)評(píng)估和銀行抵押盡調(diào)的需要快速估算建筑面積和樓層規(guī)模。但也要坦率說清楚邊界。如果要做竣工測量、不動(dòng)產(chǎn)確權(quán)、拆遷補(bǔ)償認(rèn)定這類涉及法定精度和法律責(zé)任的事情別指望用影像描輪廓來搞定該請(qǐng)測繪院上全站儀、無人機(jī)航測就得上。免費(fèi)影像本身存在幾米到十幾米的誤差再加上手工描點(diǎn)的誤差當(dāng)調(diào)研參考可以當(dāng)法律依據(jù)不行。2. 在Bigemap里能看到的“建筑”其實(shí)是三層數(shù)據(jù)疊出來的2.1 底圖負(fù)責(zé)“看得見”矢量圖層負(fù)責(zé)“算得出”很多人第一次打開Bigemap會(huì)問一個(gè)問題這地圖上明明能看到每一棟房子為什么不能直接點(diǎn)一下就把面積高度彈出來這里有個(gè)關(guān)鍵概念要理解你在屏幕上看到的建筑影像是柵格底圖本質(zhì)是一張由像素組成的照片沒有幾何屬性點(diǎn)上去不會(huì)告訴你這棟樓面積多少、高多少。真正能提取數(shù)據(jù)的是疊加在底圖上的矢量圖層。矢量圖層里的建筑是由一個(gè)個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)連成的面這些面才有周長、有面積還可能帶有樓高、樓層數(shù)、用途這樣的屬性字段。Bigemap的作用就是讓這上下兩層疊在一起你看著影像描輪廓實(shí)際上畫的是矢量面再用軟件的計(jì)算能力把面的幾何屬性算出來。2.2 建筑矢量數(shù)據(jù)的屬性能給到什么程度矢量數(shù)據(jù)的屬性豐儉差異很大。在OpenStreetMap比較完善的地區(qū)建筑面要素經(jīng)常帶building、building:levels樓層數(shù)、height高度、building:colour這類字段選中就能看到。國內(nèi)的部分城市級(jí)GIS數(shù)據(jù)服務(wù)工作也提供了帶樓層和用途屬性的建筑面但這些數(shù)據(jù)通常不是公開免費(fèi)的需要通過已有數(shù)據(jù)導(dǎo)入的方式進(jìn)到軟件里。實(shí)際操作里大部分區(qū)域能穩(wěn)定拿到的是“建筑外形輪廓”高度屬性并不保證有。這一點(diǎn)開篇就要有心理預(yù)期面積和周長基本任何區(qū)域都能做出來高度則要看數(shù)據(jù)源是否支持不支持的時(shí)候需要用后面第4章里的估算方法補(bǔ)上。2.3 高程數(shù)據(jù)不等于建筑高度這是一個(gè)大誤區(qū)Bigemap里能下載高程數(shù)據(jù)很多新手誤以為有了高程數(shù)據(jù)就能得到建筑高度這是我看過最普遍的誤解。高程數(shù)據(jù)是數(shù)字高程模型DEM描述的是地表地形起伏——山有多高、坡有多陡它對(duì)城市里那些高層建筑完全無感因?yàn)槲蓓敳⒉粫?huì)反映在DEM格網(wǎng)里。高程數(shù)據(jù)的正確用法是分析場地地形、計(jì)算地塊高差、生成等高線以及做建筑底面的地表高程參考。只有在極少數(shù)情況下配合非常高精度的DSM數(shù)字表面模型包含地表以上物體數(shù)據(jù)才能反推建筑高度但那種數(shù)據(jù)不是Bigemap免費(fèi)層級(jí)提供的東西。所以結(jié)論很簡單建筑高度別指望從地形數(shù)據(jù)里“一鍵長出來”。3. 面積和周長從零到一張統(tǒng)計(jì)表五分鐘跑完的完整流程3.1 選對(duì)影像底圖你的輪廓精度就贏了一半面積和周長算得準(zhǔn)不準(zhǔn)前提是你能不能看清建筑的屋頂邊界。打開Bigemap之后先在地圖源列表里選清晰度最好的影像數(shù)據(jù)尤其要注意選最近時(shí)相的。老影像在城市更新快的區(qū)域會(huì)出現(xiàn)“房子已經(jīng)拆了圖上還有”或者“新樓蓋起來了圖上還是空地”的情況。我個(gè)人的習(xí)慣是在添加地圖源這個(gè)環(huán)節(jié)多花兩分鐘把影像圖層和對(duì)應(yīng)的歷史影像做一次對(duì)比確認(rèn)當(dāng)前看到的版本是足夠新的。另外放大到18級(jí)以上看建筑輪廓邊緣如果邊緣模糊、有云影遮擋就切換到另一家影像源對(duì)比著看——不同源之間分辨率各有優(yōu)勢(shì)找到一個(gè)屋頂輪廓銳利、建筑投影小的位置再開始描。3.2 繪制建筑輪廓節(jié)點(diǎn)數(shù)量決定誤差大小在Bigemap里新建一個(gè)面圖層選“繪制多邊形”工具然后沿著建筑屋頂邊緣逐點(diǎn)描。這里有一個(gè)新手特別容易犯的錯(cuò)誤一棟矩形建筑就用四個(gè)點(diǎn)勾出來。四個(gè)點(diǎn)只能畫出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)矩形但絕大多數(shù)屋頂不是完美矩形——有檐口突出、有設(shè)備間、有坡屋頂?shù)霓D(zhuǎn)折線。我一般的要求是一個(gè)建筑至少8到12個(gè)節(jié)點(diǎn)弧形轉(zhuǎn)角處加密到3到5個(gè)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)太少面積會(huì)明顯偏小節(jié)點(diǎn)太多且沒對(duì)準(zhǔn)位置又會(huì)引入毛刺。描點(diǎn)的時(shí)候放大到能看清屋頂檐溝的程度沿著屋脊線或者女兒墻外沿走。雨棚、門廊這類懸挑結(jié)構(gòu)要不要納入輪廓取決于你做的是“建筑基底面積”還是“建筑投影面積”這個(gè)要在項(xiàng)目開始前就定好口徑不然統(tǒng)計(jì)結(jié)果前后會(huì)打架。3.3 一鍵讀取幾何屬性實(shí)時(shí)顯示與屬性檢查畫完一個(gè)面軟件右下角的屬性面板會(huì)實(shí)時(shí)刷新顯示這個(gè)面的周長和面積數(shù)據(jù)。這是Bigemap畫圖最舒服的地方——不需要額外點(diǎn)計(jì)算按鈕幾何信息是實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)的。如果你用的是已有的矢量數(shù)據(jù)比如自己導(dǎo)入的shp、KML或者在線加載的建筑面圖層那就選中要素后打開屬性表字段列表里通常直接就有計(jì)算好的周長和面積。沒有的話軟件一般也會(huì)提供“更新字段”或者“計(jì)算幾何”之類的功能選中目標(biāo)字段、選好單位確認(rèn)就完成了批量計(jì)算整個(gè)圖層幾百棟建筑一次性出數(shù)值。3.4 批量導(dǎo)出Excel/CSV做統(tǒng)計(jì)面積周長都出來之后全選圖層內(nèi)所有要素右鍵復(fù)制屬性或者直接導(dǎo)出圖層數(shù)據(jù)。導(dǎo)出時(shí)格式優(yōu)先選CSV或者Excel表格字段會(huì)自動(dòng)帶出id、類別、面積、周長這些屬性。導(dǎo)出后拿Excel一匯總按街道或者地塊分組求和一張統(tǒng)計(jì)表就成型了。這里有個(gè)細(xì)節(jié)值得注意導(dǎo)出CSV后如果直接用Excel打開發(fā)現(xiàn)中文亂碼多半是編碼問題。在Bigemap里導(dǎo)出時(shí)把字符集設(shè)為UTF-8或者在Excel里用“數(shù)據(jù)→自文本”導(dǎo)入并手動(dòng)選擇UTF-8編碼基本都能解決。要是導(dǎo)出后還要進(jìn)ArcGIS、QGIS做進(jìn)一步分析我更建議直接導(dǎo)出GeoJSON格式兼容性比CSV好得多。4. 建筑高度影像給不了你但這幾條路能拿到4.1 方案A矢量屬性里直接帶高度字段最優(yōu)解永遠(yuǎn)是數(shù)據(jù)源本身帶了高度信息。在Bigemap里加載建筑矢量圖層后打開屬性表重點(diǎn)看有沒有height、building:levels這類字段。如果有選中要素查看屬性或者直接字段導(dǎo)出即可這是真正的“一鍵獲取建筑高度”。部分基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)站在大城市的數(shù)據(jù)里連建筑層數(shù)都標(biāo)得很清楚這類數(shù)據(jù)拿來做建筑高度分布研究非常合適。需要提醒的是即使有height字段也要看一眼它的單位。有些數(shù)據(jù)源給的單位是米有些給的是英尺還有一些給的是“層數(shù)”而不是“米”。統(tǒng)一換算成米之前不要直接拿去做圖表。我處理過一個(gè)國外開源數(shù)據(jù)集高度字段全是英尺當(dāng)時(shí)沒注意直接按米用整個(gè)天際線分析圖做出來樓高全放大三倍改數(shù)據(jù)重畫了一下午。4.2 方案B有樓層數(shù)時(shí)用層高換算在沒有height但有building:levels的時(shí)候用層高去估算建筑高度是最常見的做法?；竟胶芎唵谓ㄖ叨取謽菍訑?shù)×層高屋頂附屬物高度電梯機(jī)房、水箱間、女兒墻等。層高怎么取值不同建筑類型差別挺大我給一個(gè)經(jīng)過多次項(xiàng)目驗(yàn)證的參考區(qū)間建筑類型層高參考范圍備注住宅2.8~3.0米含樓板實(shí)際層高常為2.9米左右普通辦公3.6~4.2米帶吊頂和架空地板的取上限商業(yè)綜合體4.5~5.5米底商通常明顯高于標(biāo)準(zhǔn)層酒店3.2~3.6米客房層也有做到3.8米的工業(yè)廠房6~10米帶行車梁的取偏高值換算完還缺一個(gè)修正項(xiàng)屋頂?shù)碾娞輽C(jī)房、樓梯間、水箱這些在建筑高度計(jì)算時(shí)通常是要計(jì)入的一般預(yù)留2到5米修正量。如果只是做粗略的分級(jí)分析直接用“樓層數(shù)×層高3米”就已經(jīng)夠用了。4.3 方案C什么字段都沒有時(shí)靠陰影和抽樣撐起來最不理想的情況就是數(shù)據(jù)源只有輪廓、沒有高度也沒有樓層數(shù)。這時(shí)候我一般用兩個(gè)辦法交叉驗(yàn)證。第一是陰影估高在影像上量出建筑陰影的長度配合當(dāng)時(shí)的太陽高度角做三角函數(shù)換算能估出一個(gè)大致高度區(qū)間。這個(gè)方法對(duì)獨(dú)立的高層建筑比較好用對(duì)互相遮擋嚴(yán)重的密集建成區(qū)會(huì)有明顯低估。第二是現(xiàn)場抽樣定標(biāo)挑三五棟代表性建筑實(shí)際去數(shù)一下樓層然后按照這片區(qū)域的建設(shè)年代和建筑風(fēng)格歸類同年代、同類型的樓直接套用樓層數(shù)。城市里的住宅小區(qū)尤其好辦——一個(gè)小區(qū)里樓型往往就那幾種抽兩棟數(shù)明白整個(gè)小區(qū)其他樓的樓層數(shù)都能推出來。這個(gè)方法聽著糙但效率和準(zhǔn)確率的平衡非常好。5. 實(shí)際操作中真正容易翻車的五個(gè)細(xì)節(jié)5.1 面積單位翻車0.000386不是0.386平方米先講一個(gè)我踩過的經(jīng)典坑。有一次導(dǎo)出一個(gè)shp建筑圖層屬性表里全是0.0003、0.0004這樣的小數(shù)我以為是數(shù)據(jù)壞了。查了一圈才發(fā)現(xiàn)問題出在坐標(biāo)系上——那份數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系是經(jīng)緯度坐標(biāo)用經(jīng)緯度直接算面積得到的是“度平方”這種毫無物理意義的值需要在應(yīng)用軟件里先把數(shù)據(jù)投影成以米為單位的投影坐標(biāo)系再重新計(jì)算幾何面積。判斷數(shù)據(jù)是否需要投影最直接的方式是看面積數(shù)量級(jí)。一棟普通住宅的基底面積應(yīng)該在幾十到幾百平方米如果你算出來是0.0幾基本就是坐標(biāo)系出了問題。在Bigemap里畫圖時(shí)它內(nèi)部會(huì)自動(dòng)處理但導(dǎo)入外部數(shù)據(jù)后一定要看一眼圖層的坐標(biāo)系定義確認(rèn)不是“度”。5.2 影像偏移輪廓和建筑永遠(yuǎn)差那么幾米地圖影像和矢量數(shù)據(jù)對(duì)不上是日常。有的區(qū)域影像整體偏移兩三米有的地方矢量底圖和影像之間錯(cuò)開十幾米這種情況下你按照影像描出來的輪廓放到另一個(gè)坐標(biāo)系或疊加在另一份數(shù)據(jù)上位置就是偏的。碰到明顯偏移時(shí)不要一根根線條去挪而是檢查整個(gè)圖層的坐標(biāo)定義和底圖是否一致。Bigemap的坐標(biāo)系配置里可以手動(dòng)指定疊加影像和矢量圖層各自的投影參數(shù)把兩邊統(tǒng)一之后偏移大概率會(huì)消失。如果還是對(duì)不上就找片區(qū)內(nèi)幾個(gè)明顯的參考點(diǎn)路口中心、建筑角點(diǎn)用“校正”功能做一次整體平移。5.3 屋頂邊緣被樹影和陰影咬掉一塊高分辨率影像里高層建筑的陰影會(huì)讓相鄰建筑的屋頂一部分泡在陰影里樹冠也會(huì)遮擋低層房屋的輪廓。描點(diǎn)的時(shí)候如果硬沿著陰影邊緣畫面積就會(huì)比真實(shí)基底小。我的做法是用兩個(gè)窗口對(duì)照著來一個(gè)窗口看當(dāng)前影像另一個(gè)窗口切換歷史影像或者另一家影像源把被遮擋的那一段輪廓從其他視角補(bǔ)出來。實(shí)在找不到干凈影像的就沿著屋檐應(yīng)有的延伸方向把邊界補(bǔ)齊寧可畫進(jìn)去一點(diǎn)也別少畫——從我用全站儀抽樣復(fù)核過的結(jié)果看人們描建筑輪廓的普遍誤差方向是“畫小了”不是“畫大了”。5.4 坐標(biāo)系配置文件別每次現(xiàn)配存一次能用一年Bigemap里坐標(biāo)系設(shè)置有各種投影和橢球參數(shù)搞過測量的人看著熟悉沒搞過的人第一次看到那一串參數(shù)確實(shí)懵。這里有現(xiàn)成的經(jīng)驗(yàn)軟件支持把坐標(biāo)系的配置參數(shù)保存下來不同項(xiàng)目需要同一套坐標(biāo)系時(shí)直接選擇已保存的配置即可不用每次都手動(dòng)輸入。網(wǎng)上也有熱心人分享現(xiàn)成的配置文件下載本質(zhì)就是一套預(yù)設(shè)好的坐標(biāo)系定義或自定義地圖源配置。導(dǎo)入以后在設(shè)置里選擇、激活就能省掉重復(fù)勞動(dòng)。我自己的習(xí)慣就是把常用城市對(duì)應(yīng)的投影坐標(biāo)系分別存好命名直接帶上城市名和用途比如“XX市_高斯投影_建筑調(diào)研”下次打開直接調(diào)用。5.5 導(dǎo)出的數(shù)據(jù)到ArcGIS/QGIS里打不開或?qū)傩詠G失好不容易畫完導(dǎo)出的數(shù)據(jù)拿到專業(yè)GIS軟件里卻雙擊打開沒反應(yīng)這是另一個(gè)高頻事故。多半是路徑問題——shapefile格式對(duì)保存路徑很挑剔路徑里有中文或者文件夾層級(jí)太深都可能加載異常。解決辦法是導(dǎo)出時(shí)請(qǐng)選擇純英文路徑例如D盤根目錄下一個(gè)“buildings”文件夾。還會(huì)遇到屬性表字段名被截?cái)?、中文屬性亂碼的情況。優(yōu)先用GeoJSON格式中轉(zhuǎn)它在字段兼容性和編碼上比shapefile省心得多。真要在ArcGIS里矢量編輯那就保留一份Bigemap導(dǎo)出的原始文件作底到ArcGIS里另存為新的shp再做處理。6. 數(shù)據(jù)提取之后把散裝建筑數(shù)據(jù)變成可復(fù)用資產(chǎn)6.1 建立自己的建筑信息圖層庫一次性提取完三十棟建筑的數(shù)據(jù)導(dǎo)出表格交差這是單次項(xiàng)目思維。做GIS數(shù)據(jù)做得久了會(huì)發(fā)現(xiàn)真正值錢的是持續(xù)積累起來的本地建筑信息庫。每做完一個(gè)片區(qū)就把圖層分組保存好命名帶上“年-月-片區(qū)”過兩年影像更新了再回來比對(duì)拆了哪些、新蓋了哪些一目了然。我在團(tuán)隊(duì)里推行的規(guī)則是四條圖層命名必須有時(shí)間和范圍屬性字段統(tǒng)一用拼音縮寫或英文不帶特殊符號(hào)每次保存都附帶一個(gè)txt說明描述數(shù)據(jù)來源和采集方式關(guān)鍵項(xiàng)目的數(shù)據(jù)不做覆蓋式保存舊版本留檔。這套習(xí)慣堅(jiān)持半年你手上就會(huì)有一個(gè)市面上買不到的歷史建筑演變數(shù)據(jù)集。6.2 高度分級(jí)渲染讓數(shù)據(jù)一眼看懂?dāng)?shù)據(jù)有了高度字段之后別只停留在表格里。Bigemap支持按屬性值做分級(jí)設(shè)色把建筑高度分成0到12米、12到24米、24到60米、60米以上幾個(gè)段一刷顏色整個(gè)城市的高度分布格局立刻浮現(xiàn)在地圖上。這種分級(jí)渲染圖在前期的匯報(bào)里特別好用。領(lǐng)導(dǎo)問“這個(gè)片區(qū)天際線怎么樣哪里高哪里矮”不用翻Excel拿一張分級(jí)圖就能說明白。更進(jìn)一步還可以結(jié)合已有的地表高程數(shù)據(jù)做3D拉伸查看把建筑底面拔高形成一個(gè)粗略的城市三維模型。這個(gè)模型精度有限但用于空間形態(tài)推敲完全夠。6.3 數(shù)據(jù)更新的節(jié)奏與標(biāo)注建筑信息不是一勞永逸的。城市的拆建周期短則三五年長則十幾年影像更新頻率也各不相同。我的建議是每年固定做一次重點(diǎn)片區(qū)復(fù)查把新建筑補(bǔ)繪進(jìn)去把已拆除建筑的圖層狀態(tài)改成“失效”而不是直接刪除——保留歷史狀態(tài)對(duì)追溯非常有價(jià)值。每一次更新都要在屬性表里加一個(gè)“更新時(shí)間”字段。這樣將來做任何分析都能知道哪些數(shù)據(jù)是新的、哪些可能過期了不會(huì)拿著一份五年前的圖層硬套現(xiàn)在的現(xiàn)狀。這個(gè)習(xí)慣救過我很多次尤其是做涉及拆遷和權(quán)屬分析的項(xiàng)目數(shù)據(jù)時(shí)點(diǎn)說不清楚結(jié)論就沒有意義。提一句我在實(shí)際項(xiàng)目里的體會(huì)Bigemap這套流程最大的價(jià)值不是把畫圖變簡單而是把“看現(xiàn)場之前的桌面預(yù)調(diào)研”變得極快。我現(xiàn)在接到一個(gè)片區(qū)任務(wù)先花十分鐘在軟件里把輪廓和高度數(shù)據(jù)拉出來到現(xiàn)場只需要抽驗(yàn)幾棟整個(gè)項(xiàng)目的前期部分就能收工。當(dāng)然最后要正式出具的成果該用專業(yè)測繪成果校核還是要校核——但被人追著要初步數(shù)據(jù)的時(shí)候能半小時(shí)交出一版帶面積、周長的統(tǒng)計(jì)表這種從容是以前加班到半夜換不來的。如果你的工作也常跟建筑摸底打交道建議先從一個(gè)小片區(qū)練起跑通一遍之后你就會(huì)回來給這篇文章點(diǎn)贊的。