柳中洲

摘要：在概述LiDAR技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)其應(yīng)用于地籍測(cè)繪中的整體作業(yè)流程進(jìn)行了介紹，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)例，進(jìn)一步探討了利用該系統(tǒng)快速地籍成圖的詳細(xì)過(guò)程，同時(shí)對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行了驗(yàn)證，為新的地籍測(cè)繪作業(yè)方式提供借鑒。

關(guān)鍵詞：車載LiDAR;移動(dòng)測(cè)量;地籍測(cè)繪;精度

1 LiDAR技術(shù)

LiDAR簡(jiǎn)稱激光雷達(dá)，它通常被稱為“實(shí)景復(fù)制技術(shù)”，其能夠?qū)Φ匚锶S空間信息進(jìn)行直接獲取，是一種相當(dāng)成熟的立體測(cè)量技術(shù)。與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)相比，它不但可以對(duì)復(fù)雜的目標(biāo)地物的進(jìn)行全方位的測(cè)量，而且還具有非接觸性快速掃描、實(shí)時(shí)還原目標(biāo)地物的空間結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，是測(cè)繪技術(shù)的一次重大突破。

LiDAR技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)如全站儀、RTK測(cè)量等有明顯的區(qū)別。首先，它屬于一種非接觸性的測(cè)量，可以直接獲取地物復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和克服惡劣的環(huán)境條件;其次，具有豐富的采樣率，每一個(gè)地物都有很多的點(diǎn)來(lái)表示，突破RTK與全站儀的單點(diǎn)模式;再次，具有高密度，高精度和主動(dòng)性?？梢酝ㄟ^(guò)大規(guī)模點(diǎn)云數(shù)據(jù)對(duì)地物進(jìn)行三維仿真。從測(cè)量精度來(lái)看，全站儀與RTK測(cè)量容易造成人為誤差，LiDAR技術(shù)屬于客觀測(cè)量，在相同的坐標(biāo)系下具有更高的精細(xì)度。按照LiDAR技術(shù)所搭載的不同平臺(tái)，其可分為車載、地面、機(jī)載、星載四種模式，其中，車載LiDAR技術(shù)相對(duì)于其他搭載方式，具有成本低、作業(yè)效率高、靈活方便等因素而備受關(guān)注。

2 實(shí)例應(yīng)用

2.1工程概況

某農(nóng)村土地變更調(diào)查項(xiàng)目需要進(jìn)行地籍測(cè)繪工作，測(cè)區(qū)面積約10km，測(cè)區(qū)地形較為復(fù)雜，山巒起伏，溝深大澗，道路穿測(cè)區(qū)而過(guò)。受甲方委托，我公司負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的測(cè)繪工作，考慮到采用傳統(tǒng)測(cè)繪方法實(shí)測(cè)困難，項(xiàng)目組決定應(yīng)用車載LiDAR移動(dòng)測(cè)量技術(shù)進(jìn)行作業(yè)。

2.2方案設(shè)計(jì)及作業(yè)流程

利用車載LiDAR移動(dòng)測(cè)量技術(shù)采集點(diǎn)云云數(shù)據(jù)前，應(yīng)對(duì)技術(shù)方案進(jìn)行合理的規(guī)劃，首先，應(yīng)完成作業(yè)區(qū)域的踏勘，以了解測(cè)區(qū)GPS信號(hào)的情況，同時(shí)對(duì)于GPS信號(hào)較差的區(qū)域，設(shè)計(jì)補(bǔ)測(cè)方案。其次，還需要參照收集的資料和既往經(jīng)驗(yàn)，對(duì)車輛的行進(jìn)路線進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)劃，尤其是對(duì)有遮擋的復(fù)雜區(qū)域需要進(jìn)行專項(xiàng)論證。

車載LiDAR移動(dòng)測(cè)量技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)繪中主要有方案設(shè)計(jì)、點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集和點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理三大流程，其中點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集包括設(shè)備調(diào)試、架設(shè)GNSS基站、點(diǎn)云采集，點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理、地籍信息提取與矢量化、地籍成圖以及精度檢查。

2.3數(shù)據(jù)采集

（1）設(shè)備調(diào)試

本次掃描設(shè)備采用華測(cè)導(dǎo)航MS-900車載激光掃描測(cè)量系統(tǒng)，該設(shè)備重約3.5kg，數(shù)據(jù)采集速度高達(dá)55萬(wàn)點(diǎn)/秒，最大測(cè)距達(dá)到920m，測(cè)距精度可達(dá)10mm，重復(fù)精度5mm，通過(guò)搭載汽車平臺(tái)，一次跑車能將道路兩側(cè)的地物目標(biāo)全方位無(wú)死角掃描。作業(yè)前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況來(lái)調(diào)整激光、相機(jī)等傳感器的各項(xiàng)參數(shù)，確保系統(tǒng)各硬件接口和指示器正常工作。

（2）架設(shè)GNSS基站

單個(gè)基站覆蓋半徑不大于5km，基站應(yīng)架設(shè)在平面和高程精度均優(yōu)于1cm的已知點(diǎn)上，相鄰基站應(yīng)保證有一定重疊度。

（3）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集時(shí)，行車速度不超過(guò)30km/h，主要是為了保證點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集密度，盡可能減少因錯(cuò)車造成的點(diǎn)云空洞，移動(dòng)測(cè)量車在通過(guò)峽谷地帶在GNSS信號(hào)良好且安全處?kù)o止1分鐘以上。

2.4點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

（1）點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理

車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)包含：組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)、照片流數(shù)據(jù)、原始點(diǎn)云流數(shù)據(jù)和同步控制板數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)解析后，可獲得地方坐標(biāo)系下的高精度真彩點(diǎn)云數(shù)據(jù)、系統(tǒng)行駛軌跡、全景影像數(shù)據(jù)。點(diǎn)云及全景數(shù)據(jù)解析利用RISCAN Pro軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)及全景數(shù)據(jù)的快速解析，該軟件還附帶坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)計(jì)算功能，在獲得測(cè)區(qū)精確轉(zhuǎn)換參數(shù)后，可快速實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)任意坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。

（2）地籍信息提取與矢量化

利用swDY三維點(diǎn)云應(yīng)用軟件將預(yù)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的地物進(jìn)行快速分類，并自動(dòng)提取出房屋、圍墻、柵欄等地物信息，道路、植被等地形信息，房角點(diǎn)提取，最后根據(jù)提取的信息進(jìn)行地物、地形連圖處理，保證線形的連續(xù)性。

2.5地籍成圖

利用swDY軟件加載矢量化后的成果和原始調(diào)查影像圖，需保證兩者之間的完全套合，如果套合出現(xiàn)偏差，則要以矢量化的成果為基準(zhǔn)來(lái)校正影像圖。在swDY軟件中，可在不同的視圖模式下分別對(duì)建筑物、道路、宗地等地籍要素進(jìn)行矢量編輯，利用點(diǎn)云三維顯示的方式可直觀地提取出特征點(diǎn)和界址線，在俯視投影視角下可瀏覽地物的輪廓信息進(jìn)而解譯出地籍要素并成圖。

2.6精度檢查

本項(xiàng)目以中誤差作為精度指標(biāo)對(duì)車載LiDAR系統(tǒng)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)均勻選取156個(gè)特征點(diǎn)作為檢查點(diǎn)，經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)RTK采集的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，計(jì)算得出點(diǎn)云數(shù)據(jù)平面中誤差為±4.13cm，高程中誤差為±7.09cm，滿足《地籍測(cè)量規(guī)范》（CH 5002-94）中對(duì)界址點(diǎn)的精度要求。

3結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)車載激光掃描系統(tǒng)對(duì)某農(nóng)村進(jìn)行地籍測(cè)繪實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)處理獲得精確的點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，在點(diǎn)云的基礎(chǔ)上進(jìn)行界址點(diǎn)選取、宗地邊界的提取等工作。經(jīng)實(shí)測(cè)分析可知，該技術(shù)能夠滿足農(nóng)村地籍測(cè)量精度要求，且效率較高。將車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)成功應(yīng)用于農(nóng)村地籍測(cè)繪，為農(nóng)村地籍測(cè)量提供了一種有效可行的方式，形成的一套農(nóng)村地籍測(cè)繪技術(shù)解決方案，對(duì)農(nóng)村地籍測(cè)量有重大的技術(shù)指導(dǎo)作用，隨著科技的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)在測(cè)繪領(lǐng)域必將具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]易延光，黃洪彬.車載移動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)成與應(yīng)用[J].黑龍江水利科技，2011，（3）.284-285.

[2]張攀科，裴亮，王留召，等.車載激光掃描系統(tǒng)在地籍測(cè)量中應(yīng)用[J].測(cè)繪科學(xué)，2015（9）：163-166.