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        三維激光掃描技術(shù)在地籍測(cè)繪中的運(yùn)用

        2018-10-20 09:37:25趙迎輝李永亮
        炎黃地理 2018年7期
        關(guān)鍵詞:測(cè)區(qū)掃描儀全站儀

        趙迎輝 李永亮

        摘 要:三維激光掃描技術(shù)作為一種先進(jìn)的、高精度的立體掃描技術(shù),具有采樣點(diǎn)速率高、數(shù)字化采集、點(diǎn)定位精度高、軟件功能全面、兼容性好、測(cè)量距離遠(yuǎn)的優(yōu)點(diǎn)。將三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)繪領(lǐng)域中,可以改變傳統(tǒng)測(cè)繪作業(yè)流程,能夠在很大程度上提高地籍測(cè)繪的工作效率。下面筆者結(jié)合實(shí)踐,對(duì)三維激光掃描技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用展開探討。

        關(guān)鍵詞:地籍測(cè)繪;三維激光掃描技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展

        1 三維激光掃描儀特點(diǎn)

        通過(guò)激光測(cè)距原理(包括脈沖激光和相位激光),瞬時(shí)測(cè)得空間三維坐標(biāo)值的測(cè)量?jī)x器。通過(guò)發(fā)射激光來(lái)掃描獲取被測(cè)物體表面三維坐標(biāo)和反射光強(qiáng)度的儀器,是一種無(wú)接觸式主動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。主要用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。其特點(diǎn):

        1.1三維測(cè)量

        傳統(tǒng)測(cè)量概念里,所測(cè)的數(shù)據(jù)最終輸出的都是二維結(jié)果(如CAD出圖),在現(xiàn)在測(cè)量?jī)x器里全站儀、GPS比重居多,但測(cè)量的數(shù)據(jù)都是二維形式的,在逐步數(shù)字化的今天,三維已經(jīng)逐漸的代替二維,因?yàn)槠渲庇^是二維無(wú)法表示的,現(xiàn)在的三維激光掃描儀每次測(cè)量的數(shù)據(jù)不僅僅包含X,Y,Z點(diǎn)的信息,還包括R,G,B顏色信息,同時(shí)還有物體反色率的信息,這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實(shí)再現(xiàn)的感覺,是一般測(cè)量手段無(wú)法做到的。

        1.2快速掃描

        快速掃描是掃描儀誕生產(chǎn)生的概念,在常規(guī)測(cè)量手段里,每一點(diǎn)的測(cè)量費(fèi)時(shí)都在2-5秒不等,更甚者,要花幾分鐘的時(shí)間對(duì)一點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量,在數(shù)字化的今天,這樣的測(cè)量速度已經(jīng)不能滿足測(cè)量的需求,三維激光掃描儀的誕生改變了這一現(xiàn)狀,最初每秒1000點(diǎn)的測(cè)量速度已經(jīng)讓測(cè)量界大為驚嘆,而現(xiàn)在脈沖掃描儀(如Leica公司的scanstation2)最大速度已經(jīng)達(dá)到50000點(diǎn)/秒,相位式掃描儀最高速度已經(jīng)達(dá)到1010000點(diǎn)/秒,這是三維激光掃描儀對(duì)物體詳細(xì)描述的基本保證。工廠管道、隧道等地形復(fù)雜的領(lǐng)域無(wú)法測(cè)量的情況已經(jīng)成為過(guò)去式。

        2 三維激光掃描技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用

        我國(guó)改革開放之后,一直被忽視的地籍管理工作逐漸受到了關(guān)注,國(guó)家為了能夠有效的管理地籍,出臺(tái)了很多法規(guī)政策,以法律的角度對(duì)地籍問(wèn)題進(jìn)行了相關(guān)的規(guī)定。三維激光在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用步驟:

        2.1前期準(zhǔn)備

        由于3D激光掃描儀屬于一種高速測(cè)量的全站儀系統(tǒng),具有機(jī)身小、非接觸測(cè)量、不受環(huán)境影響的特點(diǎn),主要是基于主動(dòng)式激光掃描原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為此,在前期準(zhǔn)備工作中,只需要對(duì)測(cè)區(qū)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘查,并在實(shí)際作業(yè)中合理選擇位置,為今后的測(cè)量工作奠定良好的基礎(chǔ)。

        2.2測(cè)區(qū)站點(diǎn)設(shè)置

        3D激光掃描儀和常規(guī)全站儀是類似的,設(shè)站相對(duì)靈活,既可以選擇通視效果較好的巷道口,也可以選擇地勢(shì)較高的地方,由于3D激光掃描儀主要是采用獨(dú)立坐標(biāo)系進(jìn)行站點(diǎn)設(shè)置的,當(dāng)測(cè)區(qū)的控制點(diǎn)設(shè)置完成后,在作業(yè)行進(jìn)路線上設(shè)置相應(yīng)的艦標(biāo),從而實(shí)現(xiàn)站與站之間數(shù)據(jù)的拼接。

        2.3掃描測(cè)量

        當(dāng)站點(diǎn)設(shè)置完成后,需利用3D激光掃描儀進(jìn)行轉(zhuǎn)掃操作,通常5分鐘左右完成一站的掃描測(cè)量。當(dāng)掃描結(jié)束后,可以在設(shè)置的顯示屏上實(shí)時(shí)查看測(cè)量的云數(shù)據(jù),若顯示屏上出現(xiàn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)處于不理想?yún)^(qū)域,則可以對(duì)掃描儀的精度進(jìn)行調(diào)整,并重新掃描。為了直接引入測(cè)區(qū)的坐標(biāo)系統(tǒng),在測(cè)量過(guò)程中,可以直接設(shè)置UPS測(cè)量?jī)x器。在轉(zhuǎn)掃測(cè)量過(guò)程中,測(cè)區(qū)主要以建筑為主,若以街巷測(cè)量為主,則需要在房屋密集區(qū)內(nèi)布設(shè)站為輔的方式進(jìn)行,主要因?yàn)閮?nèi)街巷窄,UPS信號(hào)不穩(wěn)定。為了獲取高精度的地物坐標(biāo),不僅要找到有利于生產(chǎn)作業(yè)的方式,同時(shí)在后期的測(cè)量中應(yīng)積極配合使用免棱鏡全站儀,在距離測(cè)量控制點(diǎn)不遠(yuǎn)的范圍內(nèi)均勻進(jìn)行定位坐標(biāo)測(cè)量,以方便坐標(biāo)系統(tǒng)能較快引入到后期數(shù)據(jù)拼接處理中。

        2.4數(shù)據(jù)處理

        對(duì)獲取到的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)站的拼接,雖然設(shè)置的每個(gè)艦標(biāo)都有所不同,但三維激光掃描系統(tǒng)可以自動(dòng)識(shí)別站標(biāo)的十字靶心,這樣就可以減少人為操作所造成的誤差,有利于提高測(cè)量的精確度為此,在拼站操作過(guò)程中,可以選定某一站作為拼接的參考點(diǎn),然后加載相鄰站點(diǎn)及其他站點(diǎn)的數(shù)據(jù),系統(tǒng)自動(dòng)完成初步的識(shí)別拼接,最終可查看拼接的整體效果及系統(tǒng)的拼接誤差。需要注意的是:由于拼接后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)海量,因計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理速度的局限性,可以采用分塊處理的方式逐一進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理,可以提高測(cè)區(qū)拼站后的精度。SSW車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)屬于一種快速、高效、無(wú)地面控制的測(cè)繪技術(shù)??偟膩?lái)說(shuō),SD激光掃描儀和SSW車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)在地籍測(cè)繪中都發(fā)揮了重要作用,在實(shí)際工作測(cè)量中,可以將兩種技術(shù)有效結(jié)合起來(lái),優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),可大幅度提高地籍測(cè)繪的工作效率。

        3 三維激光掃描技術(shù)的未來(lái)發(fā)展展望

        地籍測(cè)繪需要應(yīng)該到很多技術(shù),其中三維激光掃描技術(shù)最關(guān)鍵。該技術(shù)屬于GPS范疇,是一種新型技術(shù),可以在非常短的時(shí)間內(nèi)獲得三維信息。三維激光掃描技術(shù)與普通的掃描儀進(jìn)行比較,前者的優(yōu)勢(shì)更加明顯,三維激光掃描技術(shù)既有快速處理的能力,同時(shí)還能夠保證精度,另外,其適應(yīng)性非常強(qiáng),幾乎任何掃描環(huán)境都可以應(yīng)用,效率極高。三維激光掃描技術(shù)在地籍測(cè)繪中使用,工作人員能夠獲得更多更鮮明的點(diǎn)云數(shù)據(jù),也就能夠更加真實(shí)的獲得地物信息。迄今為止,還沒(méi)有任何一種技術(shù)能夠在測(cè)繪領(lǐng)域超過(guò)三維激光掃描技術(shù)。

        信息時(shí)代的到來(lái),三維激光掃描技術(shù)將會(huì)向著更加智能化的方向發(fā)展,其處理效率與質(zhì)量都將會(huì)有所提高,同時(shí)為了保證其優(yōu)勢(shì)持續(xù)下去,我國(guó)相關(guān)部門也會(huì)投入一定的資金,組建專業(yè)人員,以此對(duì)該技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究。

        結(jié)語(yǔ)

        在地籍測(cè)繪工作中,三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用,在很大程度上提高了地籍測(cè)繪的效率和測(cè)繪精度,因此,相關(guān)測(cè)繪人員需要積極研究三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用范圍,提高測(cè)繪水平,進(jìn)而能夠幫助國(guó)家更好地進(jìn)行國(guó)土資源管理。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 宋化清,李芳林,邵龍等.三維激光掃描技術(shù)在農(nóng)村宅基地調(diào)查中應(yīng)用分析[J].測(cè)繪技術(shù)裝備,2016,(12).

        [2] 周文婷.淺談三維激光掃描技術(shù)在地籍測(cè)繪中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015,(18).

        [3] 張學(xué)文.地面三維激光點(diǎn)云處理關(guān)鍵技術(shù)與實(shí)現(xiàn)[D].北京:北京建筑工程學(xué)院,2016,(11).

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