袁志明 李沛鴻

摘 要：三維激光掃描技術(shù)是繼全球定位系統(tǒng)技術(shù)之后的又一項重大的測繪新技術(shù)革命，幾十年來的發(fā)展使得三維激光掃描技術(shù)發(fā)展地越來越成熟。實際生產(chǎn)中，小范圍的等高線獲取采用GPS、RTK或者全站儀等獲取點位信息，然后使用Cass等軟件進行等高線的生成；大范圍區(qū)域等高線獲取通常采用傳統(tǒng)的航測、空三加密、立體設(shè)備采集等流程，流程復(fù)雜。三維激光掃描技術(shù)具有數(shù)據(jù)采集高效、高精度、非接觸性等特點，能夠極大降低外業(yè)勞動強度、減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)、縮短生產(chǎn)周期的優(yōu)勢。本文提出使用Riegl VZ1000掃描儀，運用RiSCAN_PRO軟件和Realworks軟件進行快速獲取等高線的方案。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描；高效快速；Riegl VZ1000；RiSCAN_PRO；Realworks

1 緒論

三維激光掃描技術(shù)（3D Laser Scanning）是一種能快速獲取掃描物體表面模型的新興技術(shù)，三維激光掃描儀發(fā)射紅外線光束，光束接觸到物體后反射回掃描儀，掃描儀對激光點所接觸物體表面的信息進行處理并自動存儲和計算，獲得點云數(shù)據(jù)。朱蕾蕾結(jié)合基礎(chǔ)的地理信息系統(tǒng)這一平臺進行三維激光掃描的點云數(shù)據(jù)快速生成等高線，具有高效、快速、簡約以及美觀清晰的特點。[3]馮梅等人利用三維激光掃描儀測得的點云數(shù)據(jù)，使用六種不同的軟件生成等高線。通過不同軟件之間的分析、比較、找出最合理有效的等高線生成方法。[10]本文所采集的數(shù)據(jù)是贛州市某地區(qū)的邊坡點云和江西理工大學(xué)本部校園內(nèi)的邊坡數(shù)據(jù)，通過運用RiSCAN_PRO和Realworks這兩個軟件進行數(shù)據(jù)處理，研究出一套適合工程應(yīng)用的地面等高線獲取的方法。

2 數(shù)據(jù)采集

2.1 數(shù)據(jù)采集流程

（1）任務(wù)概述和測區(qū)概括；

（2）技術(shù)依據(jù)；

（3）導(dǎo)線控制網(wǎng)主體方案；

（4）實地選點和埋石；

（5）外業(yè)觀測和內(nèi)業(yè)計算；

（6）測站的架設(shè)；

（7）標(biāo)靶點云數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集。

2.2 設(shè)計方案主體如下

（1）控制網(wǎng)點應(yīng)該建立在穩(wěn)固的地方，距離待測邊坡100米以內(nèi)；（2）每次進行掃描工作時，都要對控制點進行復(fù)測，以驗證控制點是否發(fā)生位移；（3）新建的控制點要與原有的控制點進行聯(lián)測，包括其水準(zhǔn)測量和平面測量；（4）用RTK與三維激光掃描儀一起聯(lián)測，需要獲取公共區(qū)域的特征點，保證相鄰的兩站數(shù)據(jù)有30%以上的重疊。

3 點云數(shù)據(jù)的處理

3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)的預(yù)處理：由于本文數(shù)據(jù)采集點區(qū)域范圍不大，所以只采集了一站數(shù)據(jù)，因此數(shù)據(jù)處理無需點云拼接。第一個步驟是坐標(biāo)糾正，即控制點坐標(biāo)糾正、其次是點云去噪、點云數(shù)據(jù)濾波。若數(shù)據(jù)量非常大時，在進行數(shù)據(jù)去噪之前要進行數(shù)據(jù)分割，有利于數(shù)據(jù)的處理。

本論文運用軟件Riscan Pro，它的特點在于方便儀器參數(shù)的設(shè)置，數(shù)據(jù)的自動提取，不同坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，可導(dǎo)入其他測量工具的測量數(shù)據(jù)以提高精度。

3.2 運用 RiSCAN PRO進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換

左鍵project然后點擊open，打開點云數(shù)據(jù)文件，在SCANS文件下有顯示測站數(shù)據(jù)，雙擊打開數(shù)據(jù)能設(shè)置點云數(shù)據(jù)的顯示狀態(tài)。在view type中選擇3D模式，在描述欄中選擇All points have the same color，選擇單色，確定好之后我們可以看到點云數(shù)據(jù)的3D空間分布圖。

3.3 RealWorks進行除噪

進行數(shù)據(jù)的濾波，常規(guī)的方法有以下幾種。第一種，減短掃描儀到掃描物體的距離，這樣以來其遮擋物更少，點云數(shù)據(jù)的噪聲更小。第二種方法，是減少掃描儀系統(tǒng)自身的噪聲，通過調(diào)整儀器的參數(shù)。第三，則是通過電腦和軟件進行手動的噪聲剔除，提取噪聲小的數(shù)據(jù)。

3.4 RealWorks進行等高線的提取

左鍵File，點擊Open鍵，打開已經(jīng)存儲的數(shù)據(jù)。在彈出的窗口的Header選擇0，Separator欄選擇Comma，Units選擇米然后點擊ok。

在軟件的界面上可以看到點云數(shù)據(jù)的三維形狀，雙擊點云數(shù)據(jù)可以選中所有的數(shù)據(jù)。點擊Segmentation tool→點擊Polygonal Selection→從一點到另一點，提取所需要的點云區(qū)域范圍，間隔為1米→計算等高線，限差為0.01，進行預(yù)覽→定義主等高線，可以定義跳過的個數(shù)→顯示等高線，點擊創(chuàng)建即完成。

4 結(jié)語

本文不足之處在于，點云數(shù)據(jù)采集只有一站數(shù)據(jù)，沒有涉及到點云的拼接。以后的研究中，在點云壓縮，點云去噪，數(shù)據(jù)分割，特征點提取等過程可以采用其它學(xué)者提出來的算法進行數(shù)據(jù)處理，以提高數(shù)據(jù)處理的效率進而提高工程應(yīng)用的效率。通過其它數(shù)據(jù)處理軟件進行實驗對比，比較本文的等高線提取方法和其它軟件處理的效率的高低，從而得出更為合適的方案。本文通過自身的實踐操作，總結(jié)出來在已有條件下快速高效獲取等高線的一套方案，該方案將三維激光掃描技術(shù)和GPS測量技術(shù)相結(jié)合，以保障數(shù)據(jù)采集的精度。

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