地面三维激光扫描的精细地形测绘技术的探讨

周文婷

摘要：伴随着我国社会经济水平的迅速提升，测绘技术产生了巨大的变化，特别是三维激光扫描技术的大范围运用，其能够高精准度详细快速的优势，缩减测绘工作人员的日常工作时间及工作强度，促使测绘效率得到显著的提升，具有非常显著的优势。

关键词：地面三维；激光扫描；精细地形；测绘技术

引言

我国地域幅员辽阔，很多危险的地方需要进行精细测绘，比如对于非常险峻山峰、急流的河流和陡峭悬崖峭壁等等，运用常规的测绘方法对于这些地方不能精确测绘，具有非常高危险程度，为了解决这些危险地方测绘，需要运用三维激光扫描技术对其精细地形测绘，根据三维激光扫描原理，要及时运用到实际情况中，这就需要对于三维激光测绘扫描技术普遍推广和技术应用。

1.三维激光扫描技术概述

1.1三维激光扫描技术

地面地形测绘工作中，相继GPS技术之后便迎来了三维激光扫描技术这场具有划时代意义的技术性革新，该技术完全突破传统的单一式测量，与以往传统的GPS测量技术对比来看具有较高的测绘效果，并且能保证测绘数据的准确无误，同时还能够提供在物体外表之外的三维点云数据信息。所以，在日常的地面地形测绘工作当中可运用三维激光扫描技术来实现高精确度及高分辨率的准确测绘成果。按照基本测量原则将其划分为：基于三角测距原理、基于脉冲式和基于相位差。遵循用途的不同将其划分为室内外两种，是从不同的长短距离原理入手进行的划分。

1.2工作原理

地面三维激光扫描技术在地形测绘中的运用，促使光得到有效的利用，实现目标外表点的三维坐标，以此可以较好的达到三维场景重建、提取地面详细信息数据的目的。一般情况下，完整的三维激光扫描系统包含以下三方面内容：激光测距系统、高精度动态GPS差分定位系统（DGPS）和高精度动态载体姿态测量系统（INS）。首先是激光脉冲二极管把激光脉冲信号发射出去，在通过旋转棱镜射至目标物，可使用探测器把反射形成的激光脉冲信号进行信息数据的接收，而记录器将全部的发展变化过程中的所有信号进行全部的记录，将其转换为有用的数据信息，作为测绘工作者则需学会对数据信息的认真识别，将信息软件进行科学处理，从而进行实体模型的建立。

1.3数据信息的采集与处理

其中，在进行点云数据处理的过程当中，需要将点云数据反射强度与地面物体对激光的作用信息当做以后运用点云数据来创建三维模型的重要参考因素，其中，对于三维模型的创建质量也会遭受较大程度的作用及影响。

数据采集具体流程：现场勘查――相扫――精扫反射体――对目标区域的精扫――拍摄场景照片。

数据处理具体流程：（1）校准。对扫描仪坐标系与相机坐标系进行统一，因唯有将坐标系进行统一之后，才能够使得地贴纹理的精准度得到保证；（2）噪点清除。在受到一系列不可抵抗要素或者来自测量设备等方面因素的影响，必然会有一些噪点的出现，这对于数据质量将会产生非常大的影响，为此，进行云数据操作之前，需完全清理掉不干净的噪点；（3）点云拼接。针对坐标系实施统一的点云拼接基础设施，可为工程精准性测量提供充分的技术支持，得出高准确度的数据信息。

2.地面三维激光扫描精细地形测绘中存在问题分析

2.1地面三维激光扫描在制作精细地形测绘中存在很多优点，地图的准确性和清晰性，需要进行技术处理，首先三维激光扫描方法和传统方法相互结合，传统测绘方法在地势险峻地方不能准确数据分析，在平地测绘中占据主导地位，但是传统方法和地面三维激光扫描在相互融合方面存在很多问题，需要及时发挥测试优势，和传统测绘方法合理融合。由于科技含量比较高，三维激光扫描仪在推广中存在很多问题，最重要问题就是价格比较高，和传统测绘仪器相比价格比较高。

2.2数据采集不是很完善，三维激光扫描一般都是在环境不好地方，地势比较险峻地方测绘，比如山峰和高山中，这就导致高山对于测绘视觉造成了一定遮挡问题，使得扫描数据不是完整，数据有缺失存在，严重影响到测绘图精准性。三维激光扫描测绘扫描仪结果需要软件及时处理，目前还没有成熟软件，对于处理结果要相互协助才能得到非常准确结果，软件处理不完整就导致测绘结构不准确，原因就是软件处理精确度不是很高。

2.3三维激光扫描仪智能化水平不是很高，不能自动提取完整数据，需要人工进行辅助性数据分析，要求在设计中能够注重智能化应用，让三维激光扫描仪能够自动进行数据分析，自动处理数据获取数据，尽快解决三维激光扫描仪存在各种问题。毫无疑问地面三维激光扫描仪相对于传统测绘技术手段有非常高提高，尤其是对于险峻高山和陡峭悬崖等各种恶劣地形环境，都有非常广泛应用。

3.通过地面三维激光扫描技术实现精细地形测绘

3.1野外数据的采集

对测绘周边区域的环境进行全面的考察，做出测站数量、标靶及扫描仪的实际方位，最大限度上挑选比较少的测站，这样才能够使得原始数据量得到相应的缩减，促使测量范围之内所使用的扫描得出完整的数据信息，与此同时，获取纹理数据与点云数据，这对于今后数据的匹配处理有着很大的辅助作用，同时根据采样进展情况来选择不同的比例尺寸要求，采取逐站扫描的方式。

3.2数据预处理

激光雷达点云数据在进行处理的时候，主要流程有：点石匹配、噪声消除、分割、坐标变换、图像匹配。而对于那些不是同一站点获取的点云数据需要严格匹配正确，将其归置于一个坐标系内，进行目标构模和进行定量分析。常采用的匹配方法有以下几种。

（1）在GPS的帮助下，获得各个扫描站点的具体坐标位置，将获取的点云数据置于其中，以此就可以得出较为准确的点云地理位置，并且可进一步与其它遥感数据进行同步分析处理。基于配准的基础，利用地形的重采样和手动点云对植被、电线杆、房屋、空气等产生的噪音进行消除。分割点石构建目标模型。截取清晰的纹理图像与点石匹配，作为该地区的地理样貌特征信息资料。

（2）如在扫描的时候多次扫到相同的目标，可作为匹配的公共点坐标系，将不同站扫获的点云置于其中。

3.3等高线生成

详细的地面信息不能用三维激光扫描，因为三维激光扫描密度较大，在地形测绘当中点位过密且遍布不均。而如果采用扫描点构造三角网追踪等值线，很可能会因为一些繁琐的细节信息，导致等高线混乱。因此，点云数据在排除非地貌因素干扰后，都会依照地形测绘的具体精度标准做出相应的变动，最后得出数据，输入大比例数字测图软件，以此生成等高线。

3.4地形图编辑

编辑地形图的时候，可以将地物图形和等高线图形重叠编辑，但是会因为部分地物数据的删除而影响等高线，造成等高线残缺、异形、不完整等情况。所以，这里就需要手动修整点石数据，对照照片进行，添加高程注记，形成图廓，修饰对局部。

4.结语

在具体的地形测绘过程当中，三维激光扫描技术的有效运用能够促使一些存在一定困难的数据采集工作可以在短时间内顺利完成。针对三维激光扫描技术的探究对我国社会经济的未来可持续发展来讲有着非常重要的价值，可是，运用三维激光扫描技术的过程会受到外界环境、目标物体反射面等因素的影响，为此，三维激光扫描技术运用过程当中最大限度上弥补客观方面存在的不足，这样才能够获得准确的测绘成果。

参考文献：

[1]彭维吉，李孝雁，黄飒.基于地面三维激光扫描技术的快速地形图测绘[J].测绘通报，2013（3）：70-72.

[2]梅文胜，周燕芳，周俊.基于地面三维激光扫描的精细地形测绘[J].测绘通报，2010（1）：53-56.