文／蔡藝君 廣東省國土資源測繪院 廣東廣州 510000

引言：

房地一體測量是管理農(nóng)村土地資源以及房屋權(quán)籍等工作開展的基礎(chǔ)性工作，房地測量數(shù)據(jù)的準確性和客觀性對于農(nóng)村宅基地、集體建設(shè)用地的管理以及開發(fā)利用均會產(chǎn)生重要的影響。而傳統(tǒng)的測量技術(shù)設(shè)備已經(jīng)難以滿足新時期農(nóng)村房地測量工作的實際需要，因此在房地一體測量工作中應積極引入移動激光雷達等具有較高測量精度和抗干擾性能，能夠更好適應房地一體測量要求的新型技術(shù)設(shè)備。測量人員應加強對移動激光雷達技術(shù)的研究，準確掌握其應用要點和操作規(guī)范，充分發(fā)揮移動激光雷達技術(shù)優(yōu)勢，從而促進我國房地一體測量技術(shù)水平的全面提升。

1、概述房地一體測量

1.1 房地一體測量工作內(nèi)容分析

所謂房地一體測量也就是對所有房屋以及其所在地塊的邊長信息以及地理空間信息進行精確測量的工作。房地一體測量工作目標一般是根據(jù)地籍調(diào)查成果對土地資源進行調(diào)查核實，并將房屋調(diào)查信息補入其中，以便準確掌握房屋和土地位置面積、位置、宗地以及相關(guān)的權(quán)屬信息等，從而為農(nóng)村集體建設(shè)用地以及宅基地管理以及權(quán)籍調(diào)查提供可靠的參考依據(jù)。

1.2 房地一體測量現(xiàn)狀分析

在房地一體測量工作實踐中，由于環(huán)境條件復雜，入戶測量難度大，且目前房地一體測量工作中普遍存在測量技術(shù)設(shè)備相對落后，測量數(shù)據(jù)的全面性以及精度無法滿足實際需要、測量周期較長，測量成本較高等一系列的問題，這些問題都在不同程度上影響了農(nóng)村集體建設(shè)用地以及宅基地的管理質(zhì)量和開發(fā)利用的科學性、合理性。因此，在房地一體測量工作中應積極應用移動激光雷達等先進的技術(shù)設(shè)備，以便在保證測量數(shù)據(jù)、測量質(zhì)量的前提下降低測量成本，為農(nóng)村房地資源管理工作的順利開展奠定良好的基礎(chǔ)。

2、分析移動激光雷達技術(shù)

2.1 技術(shù)原理分析

所謂移動激光雷達是一種新型的非接觸式測量設(shè)備，該測量設(shè)備有效集成了激光測距技術(shù)以及動態(tài)GPS 差分定位測量技術(shù)，通過激光掃描方式高效準確地獲取測區(qū)范圍內(nèi)目標地物地理空間信息。在移動激光雷達設(shè)備中主要包括INS 關(guān)系測量系統(tǒng)、GPS 全球定位測量系統(tǒng)以及Laser 激光測距系統(tǒng)這3 大主要組成部分。移動激光雷達技術(shù)的基本原理是應用激光掃描設(shè)備掃描指定地表目標，并對其空間距離進行自動測算。系統(tǒng)可以自動完成對激光發(fā)射點空間瞬時坐標數(shù)據(jù)的測定，并能夠在無人機作業(yè)模式下利用關(guān)系測量單元獲取飛行平臺的航偏角、仰俯角以及側(cè)滾角等各項參數(shù)，再對所有數(shù)據(jù)進行綜合處理分析，以完成對目標地物點三維坐標數(shù)據(jù)的解算。

現(xiàn)階段的移動激光雷達技術(shù)在實際應用中一般分為背包作業(yè)以及無人機作業(yè)這兩種模式。其中在背包作業(yè)模式下，移動激光雷達系統(tǒng)主要包括背后筆記本、數(shù)據(jù)存儲分析系統(tǒng)以及背包頭頂單反設(shè)備這幾部分，系統(tǒng)通過對無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及云技術(shù)的綜合應用來采集測區(qū)目標地物的地理空間信息，該模式一般用于對環(huán)境較為復雜測區(qū)的房地一體測量工作。而隨著無人機技術(shù)的發(fā)展，無人機已經(jīng)成為移動激光雷達的主要搭載平臺。在無人機模式下能夠利用設(shè)置與飛行平臺上的激光掃描設(shè)備對測區(qū)地表進行覆蓋掃描，以獲取被測目標的三維坐標、間距等數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可以自動結(jié)合無人機飛行姿態(tài)角等相關(guān)參數(shù)完成三維模型的構(gòu)建，并獲取目標地物的三維坐標數(shù)據(jù)。隨著移動激光雷達技術(shù)的不斷發(fā)展成熟，其在多個行業(yè)中均得到了推廣應用，而房地一體測量則是移動激光雷達的主要應用領(lǐng)域之一。

2.2 移動激光雷達在房地一體測量工作中的技術(shù)優(yōu)勢分析

由于移動激光雷達綜合應用了計算機技術(shù)與激光掃描技術(shù)，其在測量的信息化程度、數(shù)據(jù)采集效率以及定位測量精度方面均具有突出的技術(shù)優(yōu)勢，能夠較好地滿足新時期房地一體測量工作的實際需要。同時，移動激光雷達在實際測量中具有較高的靈活性，且不易受到天氣等外界因素的干擾，技術(shù)適應性較好，能夠有效解決傳統(tǒng)房地一體測量技術(shù)中的限制線問題。此外，移動激光雷達技術(shù)在房地一體測量工作中的應用還可以極大地提高數(shù)據(jù)處理分析的效率，自動完成三維點云分布數(shù)據(jù)采集、點云數(shù)據(jù)解算分析、三維模型構(gòu)建以及成圖等各項任務，極大地提高了房地一體測量工作的自動化水平和工作效率，減少了人為因素對成圖精度的影響。而且移動激光雷達對于后期的維護管理要求不高，可以更好地適應房地一體測量工作的實際情況。這些技術(shù)優(yōu)勢使移動激光雷達技術(shù)在房地一體測量領(lǐng)域中具有較高的應用價值以及廣闊的發(fā)展前景。

3、移動激光雷達在房地一體測量中的應用要點分析

在房地一體測量工作中應用移動激光雷達能夠?qū)Ψ康貏澐痔卣鬟M行更加全面的了解，并準確掌握房地資源的使用或者閑置狀態(tài)，并為農(nóng)村土地資源的合理利用以及農(nóng)村經(jīng)濟建設(shè)提供重要的參考資料。由于移動激光雷達在房地一體測量工作中具有較為明顯的技術(shù)應用優(yōu)勢，因此測量人員應準確掌握其技術(shù)應用要點，提高測量操作的規(guī)范性和準確性，以確保測量數(shù)據(jù)的精度以及測量效率能夠滿足房的一體測量的實際需要。

3.1 測量方案制定要點分析

應用移動激光雷達技術(shù)進行房地一體測量時，測量人員應首先合理劃分測區(qū)，為后續(xù)測量工作的開展做好準備。劃分測區(qū)時，測量人員應詳細了解待測區(qū)域范圍和房地一體測量項目的基本要求，并要科學劃歸測區(qū)路線，做好測區(qū)資料的掃描處理等各項準備工作。同時，測量人員應根據(jù)測區(qū)特點選擇控制點位置，并布設(shè)控制網(wǎng)，以確保能夠有效覆蓋測區(qū)范圍。在對測區(qū)線路進行閉合處理時，應結(jié)合房地一體測量的精度要求，以及測區(qū)內(nèi)所有待測目標的實際情況，采取相應的處理方式，以提高點云數(shù)據(jù)采集的準確性和客觀性，且應合理確定點云厚度。在確定劃分測區(qū)時還應盡量避免路段冗余，防止重復測量以及掃描造成測量效率下降以及測量成本增加。測量人員在劃分測區(qū)時，一般應確保線路閉合時間不超過20min 到25min，以保證點云數(shù)據(jù)精度能夠達到房地一體測量精度要求。測量人員在設(shè)置路線閉合時間時應根據(jù)測區(qū)特點以及房地一體測量項目的具體要求，充分考慮測量周期以及測量精度兩方面的要求，確保路線閉合時間設(shè)置科學合理。

3.2 布設(shè)控制點要點分析

在應用移動激光雷達技術(shù)進行房地一體測量時，測量人員應合理布設(shè)控制點。為提高數(shù)據(jù)掃描測量的精度，測量人員應在完成測區(qū)劃分后應在合測區(qū)內(nèi)分別進行控制點的布設(shè)。每個測區(qū)內(nèi)控制點的布設(shè)數(shù)量一般應控制在3個－5 個之間。測量人員應嚴格遵守房地一體測量操作規(guī)范要求，將控制點布設(shè)于個測區(qū)外邊沿處，且應合理確定控制點位置和布設(shè)密度，確?？刂撇荚O(shè)均勻。在布設(shè)控制點時，測量人員應在兩相鄰測區(qū)的銜接處設(shè)置1-2 個公共控制點，以提高測量的精度。測量控制點坐標時，測量人員應合理設(shè)置測回數(shù)量以及歷元數(shù)等各項參數(shù)，以確保測量數(shù)據(jù)的平差處理接軌能夠達到80%以上的合格率，從而為提高房地一體測量數(shù)據(jù)的精度奠定良好的基礎(chǔ)。

3.3 采集測量數(shù)據(jù)要點分析

在應用移動激光雷達技術(shù)采集房地一體測量數(shù)據(jù)時，測量人員應根據(jù)測區(qū)的現(xiàn)場環(huán)境條件、測區(qū)面積、測區(qū)地形地貌特征、施測時的天氣等各種因素，合理選擇應用移動激光雷達的作業(yè)模式，以提高數(shù)據(jù)采集的全面性和精確性。

在房地一體測量工作中應用移動激光雷達時，測量人員應加強對測區(qū)環(huán)境條件的勘察，并按照房地一體測量要求進行基準站的設(shè)置，且應將移動激光雷達以及相關(guān)配套設(shè)施安裝就位。在完成設(shè)備安裝后，測量人員應啟動設(shè)備，并按照測量方案進行參數(shù)設(shè)置，在確認無誤后即可開展測量數(shù)據(jù)采集工作。采集測量數(shù)據(jù)時，移動激光雷達首先根據(jù)劃定的目標區(qū)域進行信號發(fā)射，且發(fā)射信號應確保能夠全面有效地覆蓋測區(qū)范圍。之后再對反射信號進行分接收以及處理，并利用設(shè)備內(nèi)置處理軟件對反射信號進行分析，以獲取測量數(shù)據(jù)，從而準確測定房屋位置、房屋高度、間距以及目標地塊面積等各項數(shù)據(jù)信息。

目前，在房地一體測量實踐中比較常用的移動激光雷達作業(yè)方式主要包括背包作業(yè)模式以及無人機作業(yè)模式等。其中背包作業(yè)模式主要用于對測區(qū)大量地物數(shù)據(jù)的采集，不過該作業(yè)模式較為容易受到外界因素的干擾，對點云數(shù)據(jù)的采集精度會產(chǎn)生一定的影響。因此在采取該作業(yè)模式時，測量人員應通過地面布控等方式使點云精度提高，從而糾正掃描點云位置，以獲取高精度激光點云數(shù)據(jù)。而無人機模式則具有較好的抗干擾性以及靈活性，測量人員在應用該作業(yè)模式時需要根據(jù)測區(qū)的實際情況合理確定航高、航線等參數(shù)，以保證誠如精度。為進一步提高該作業(yè)模式下數(shù)據(jù)采集精度，測量人員應同步設(shè)置地面靜態(tài)基站，并結(jié)合測區(qū)地形地貌條件以及移動激光雷達設(shè)備的性能參數(shù)等來合理選擇高程擬合和坐標轉(zhuǎn)換方式，以提高靜態(tài)基站測量數(shù)據(jù)的精度。在實際測量時，測量人員可以根據(jù)實際情況采用一種或者綜合應用多種作業(yè)模式來開展房地一體測量工作，這樣可以全面的提升房地一體測量的效率和質(zhì)量。

3.4 內(nèi)業(yè)處理數(shù)據(jù)要點分析

3.4.1 移動激光雷達測量數(shù)據(jù)預處理要點

在應用移動激光雷達技術(shù)采集房地一體測量數(shù)據(jù)時，測量人員完成房地一體測量數(shù)據(jù)的采集工作后應首先對測量數(shù)據(jù)進行預處理，以獲取被測目標的原始點云數(shù)據(jù)、基站數(shù)據(jù)以及GPS 數(shù)據(jù)等各項數(shù)據(jù)信息。測量人員應采用慣導計算等方式來對數(shù)據(jù)采集軌跡進行分析，以便在此基礎(chǔ)上完成對激光點云數(shù)據(jù)的無縫拼接處理。同時，在完成對點云數(shù)據(jù)的計算后，測量人員還應按照房地一體測量項目的具體要求進行坐標轉(zhuǎn)換處理，并準確計算轉(zhuǎn)換參數(shù)，以便結(jié)合投影參數(shù)等完成對點云數(shù)據(jù)的處理。

3.4.2 移動激光雷達測量數(shù)據(jù)矢量化處理要點

應用移動激光雷達技術(shù)采集房地一體測量數(shù)據(jù)時，測量人員在完成對點云數(shù)據(jù)的拼接處理后，還應進一步開展對測量數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)矢量處理，并進行數(shù)字線畫圖的編制，以便計算被測目標的邊長數(shù)據(jù)等。在矢量化處理時，測量人員應利用專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件自動矢量化房屋和其所在地塊數(shù)據(jù)，并結(jié)合相關(guān)影像數(shù)據(jù)信息判斷房屋特征、地塊的地物特點等數(shù)據(jù)信息。在矢量化處理時如基礎(chǔ)測量數(shù)據(jù)的精度、分辨率或者全面性未能達到房地一體測量要求時，應通過外業(yè)補調(diào)等方式進行完善更新，以保證成圖質(zhì)量

3.5 數(shù)據(jù)精度檢校要點分析

應用移動激光雷達技術(shù)采集房地一體測量數(shù)據(jù)時，測量人員在完成基本測圖工作后，還應通過人工校核以及人機交互等方式檢校測圖精度，以確保各項測量數(shù)據(jù)以及測區(qū)精度均能夠達到房地一體測量標準。

3.5.1 檢校間距精度要點

測量人員在對移動激光雷達測定的間距精度進行檢校時，應對內(nèi)業(yè)實地勘丈距離以及內(nèi)業(yè)出圖標注數(shù)據(jù)進行對比分析，且應確保邊長符合房地一體測量精度要求，從而將間距精度標準控制在1.5cm 范圍內(nèi)。

3.5.2 檢校間距精度要點

在對移動激光雷達測量數(shù)據(jù)中的點位精度進行檢校時，測量人員應隨機在測區(qū)范圍內(nèi)選擇一定數(shù)量的宗地進行實地勘測，且所選宗地數(shù)量應與房地一體測量項目區(qū)域面積相適應。之后，測量人員應對點云數(shù)據(jù)以及實地勘測數(shù)據(jù)進行對比，以分析兩組數(shù)據(jù)之間的差異。測量人員還可以采取抽檢等方式檢校測圖質(zhì)量，并判斷測量數(shù)據(jù)的精度是否達到房地一體測量要求。

4、移動激光雷達在房地一體測量中的應用實踐分析

4.1 房地一體測量項目概況

在廣東省某自然村的房地一體測量項目中，根據(jù)該測區(qū)范圍的實際情況，采用了移動激光雷達技術(shù)。其中，在測區(qū)內(nèi)相對空曠區(qū)域內(nèi)采用的是無人機作業(yè)模式，而存在較為密集建筑物和線纜設(shè)施的區(qū)域則采用可移動激光雷達技術(shù)中的背包作業(yè)模式來開展房地一體測量工作。

4.2 移動激光雷達在房地一體測量中的實踐應用

4.2.1 空曠區(qū)域移動激光雷達背包測量作業(yè)要點

在背包作業(yè)模式的實際測量過程中，測量人員首先在臨近測區(qū)的位置選擇一個已知點作為基準點，并將靜態(tài)基站設(shè)備設(shè)置按照于該點。之后測量人員應在該已知點坐標數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上導入點云數(shù)據(jù)，并進行差分處理。在完成上述操作后，測量人員應以勻速步行方式開始采集房地數(shù)據(jù)信息。采集數(shù)據(jù)時不得出現(xiàn)快速掉頭或者急轉(zhuǎn)彎等情況，避免由于慣導記錄誤差而影響測量數(shù)據(jù)的精度，以便準確獲取數(shù)據(jù)采集軌跡以及測區(qū)范圍等數(shù)據(jù)信息。在完成數(shù)據(jù)采集后，測量人員應選擇測區(qū)內(nèi)具有較高辨識度的地物角點作為地面檢查點，以提高影像數(shù)據(jù)的精確度以及分辨率。測量人員在進行數(shù)據(jù)解算時，應以靜態(tài)基站數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行差分處理，且應注意將點云數(shù)據(jù)格式進行轉(zhuǎn)換。在本次房地一體測量中點云數(shù)據(jù)應統(tǒng)一采用LAS 格式。測量人員也可以利用點云數(shù)據(jù)處理軟件根據(jù)檢查點布設(shè)位置進行選擇，并將點云坐標導出。此外，測量人員應結(jié)合RTK等測量數(shù)據(jù)對檢查點坐標加以對比，以提高數(shù)據(jù)處理的準確性。在測量數(shù)據(jù)處理完畢后，測量人員應通過專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件導出點云數(shù)據(jù)，并根據(jù)該房地一體測量項目的要求進行坐標轉(zhuǎn)換處理，并應嚴格按照項目精度標準對數(shù)據(jù)精度進行控制。在本次房地一體測量項目中，要求將點云數(shù)據(jù)誤差不超過0.054 點位，且殘差不應超過0.063m。經(jīng)過對測量數(shù)據(jù)檢校分析發(fā)現(xiàn)，采用移動激光雷達技術(shù)所獲取的測量數(shù)據(jù)相對中誤差為0.064m，符合該房地一體測量相應的精度標準，說明移動激光雷達技術(shù)的測量精度能夠達到房地一體測量要求。

4.2.2 復雜環(huán)境區(qū)域移動激光雷達無人機測量作業(yè)要點

而在應用移動激光雷達的無人機作業(yè)模式對地形地貌條件較為復雜的測區(qū)部分進行測量時，測量人員應結(jié)合測區(qū)前期勘察情況以及天氣條件等相關(guān)信息制定科學的房地一體測量計劃，合理選擇移動激光雷達設(shè)備以及飛行平臺的類型、型號，科學設(shè)置飛行高度、航向、重疊度、姿態(tài)角等各項參數(shù)，以確保能夠?qū)澏ǖ臏y區(qū)進行全面的覆蓋掃描，從而確保數(shù)據(jù)采集全面、準確。在完成數(shù)據(jù)采集工作后，可以利用專業(yè)數(shù)據(jù)軟件對激光掃描數(shù)據(jù)自動進行處理分析，并完成測圖工作，且應嚴格按照該房地一體測量項目的精度要求控制成圖精度，從而為該自然村的集體建設(shè)用地以及宅基地權(quán)籍調(diào)查提供準確客觀的測量數(shù)據(jù)。

4.2.3 測量數(shù)據(jù)檢校分析

在完成該房地一體測量項目的基本測圖工作后，測量人員采取抽檢方式檢校測圖質(zhì)量。檢校過程中分別抽取界址點215 個以及宗地100 個，經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)雖然有3 個點位的測量數(shù)據(jù)有誤差存在，但其差值僅為0.0035m，表明測量數(shù)據(jù)具有較強的一致性，測量數(shù)據(jù)差值被有效控制在允許的范圍內(nèi)。

5、移動式激光雷達在房地一體測量中的應用發(fā)展分析

雖然移動激光雷達在房地一體測量中具有測量效率高、能夠自動完成數(shù)據(jù)采集以及測圖等工作，且測量數(shù)據(jù)有較高的精度等明顯的技術(shù)應用優(yōu)勢，但目前然移動激光雷達技術(shù)在應用實踐中還存在如果在較長時間內(nèi)無法實現(xiàn)GPS 定位，僅依賴慣導系統(tǒng)難以滿足精確定位測量的要求。同時，當測區(qū)范圍內(nèi)有高壓線等對激光反射信號會產(chǎn)生較大干擾的地物時，或者地物之間存在較為嚴重的相互遮擋情況時，也會對點云數(shù)據(jù)精度產(chǎn)生不利的影響。因此，為進一步提高移動激光雷達技術(shù)在房地一體測量工作中的應用效果，未來應加強對點云漏洞等問題的研究，并積極研發(fā)相關(guān)的抗干擾技術(shù)設(shè)備，也可以采取結(jié)合SLAMM技術(shù)等多種方式來對現(xiàn)有技術(shù)進行改進和創(chuàng)新，從而有力推動移動激光雷達技術(shù)在房地一體測量領(lǐng)域的普及，不斷拓展移動激光雷達技術(shù)的應用范圍和技術(shù)應用有效性，為農(nóng)村房地資源開發(fā)利用以及管理提供更加科學的參考依據(jù)。

結(jié)語：

應用移動激光雷達技術(shù)進行房地一體測量，不僅可以有效提高測量的效率和測量數(shù)據(jù)的精度，縮短測量周期，降低測量成本，而且可以有效減輕測量人員的工作強度，因此移動激光雷達在房地一體測量領(lǐng)域具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和較高的應用價值。測量人員應加強對移動激光雷達技術(shù)的研究，充分了解其技術(shù)原理和應用要點，并結(jié)合房地一體測量實踐不斷優(yōu)化移動激光雷達技術(shù)應用方式，拓展移動激光雷達應用范圍。同時，測量人員應積極開展技術(shù)創(chuàng)新和改進，進一步提高移動激光雷達技術(shù)應用效果，從而為我國農(nóng)村房地資源管理以及科學開發(fā)利用提供更加精準可靠的參考依據(jù)。