以地面三维激光扫描为基础的精细地形测绘

雷克

摘要：我国在三维激光扫描技术的研究仍处于探索阶段，由于引入时间较短，相关设备价格高昂，因此尚未在各领域普及使用，同时仪器各类旋转轴也缺少统一检测标准，设备校正体系有待健全。基于此，本文将对以地面三维激光扫描为基础的精细地形测绘对策进行分析。

关键词：地面三维激光扫描技术；精细地形测绘；工程测绘

1 三维激光扫描技术的技术原理

三维激光扫描仪由服务器激光扫描仪、辅助系统、开关电源、支撑架等构成。它根据基准点设定站，用方位点或内嵌风水罗盘明确方位，利用激光器单脉冲范畴基本原理，精确纪录和迅速复建被测地貌表面的三维坐标、地形特征、透射率、地质环境纹路等信息，完成被测三维模型和各种各样地图信息三维激光扫描仪在GPS技术自主创新后，又一项技术性拥有提升。不但可以达到各行业的空间测算需求，还能够给予精确高效率的信息结果，降低精确测量员工的体力劳动和当场运行时间。根据此，三维激光扫描仪的科学研究运用，在地形测绘中有着特别关键的实际意义。其中，电子计算机解决三维点云数据，去除、拼凑点，创建地表三维模型，建立等值线。因而，三维缴光扫描仪技术性可以用以得到大规模的数字高程模型，给予高像素、高精密的三维坐标数据信息。三维激光扫描仪与传统式测绘工程技术相结合，提升了地貌测量精度与地形测量的工作效能，促进了测绘公司的发展趋势。

2 基于地面三维激光扫描的精细地形测绘中存在的问题

2.1 购买三维激光扫描仪负担较重

地面三维激光扫描仪的研发成本较重，基于多年的研发工作也让其科技水平难以在短时间内超越，其价格一直居高不下。此种科技研发困难、科技水平较高的仪器设备因其稀有性和难以复制性导致价格普遍偏高，也造成购买地面三维激光扫描仪负担较重，想对此种设备进行大范围的推广是不可行的，有着不低的难度。

2.2 无法与传统测绘技术融合

传统的测绘方法虽然与地面三维激光扫描相比有着种种不足，但其在普通地貌或者危险系数低的地区的测量仍然有着不俗的表现，仍然是此种地貌测绘的主要手段。为了达到将不同危险系数地貌能够以最佳的方式进行测绘的工作目标，将传统测绘技术同地面三维激光扫描技术相结合是十分有必要的。但是目前的现实情况与此种理想状况差距较大，仍然需要有关工作人员进行不断的努力，将这两方面的测绘技术及手段进行方法上以及仪器上的融合，从而做到二者的融会贯通，为我国测绘事业提供良好的技术手段。

2.3 数据缺失问题

一般都是地理环境较差时才会使用地面三维激光扫描仪。如水流湍急的大河、陡峭的高山悬崖等，这些地貌通常不是仅表现为一处，而是多处险峻的地貌集合在一起，形成群山环绕、遮山挡峰的现象。这也对利用地面三维激光扫描仪进行扫描造成了阻碍和困难，容易出现数据缺失、数据不准确的状况，令开展精准绘制测绘图的工作面临重重阻碍。

3 以地面三维激光扫描为基础的精细地形测绘措施

3.1 土方量计算方面

将地面三维激光扫描技术运用在土方量计算中的流程为：构建基准面，在处理完点云数据后，需要进行坐标系的转换，利用最小二乘法进一步提高转换精度。同时在计算挖填土方之前，需要优先进行高程与边界的设计，以此打造基准面，并完成扫描点云的切取。一般情况下，在计算土方量时需要将基准面确定为高程平面；剔除地物，对于物质被的区域可直接采用点云数据完成土方量的计算，对于存在大范围植被的区域，则要进行植被过滤处理，同样利用迭代法进行剔除，操作步骤与上述地形图测绘的方式一致；生成数字高程模型与土方量计算，要利用剔除后的点云打造TIN三角网，建立高精度DEM，并与基准面模型进行相减操作，以此计算填挖土量。

3.2 道路竣工测量方面

将地面三维激光扫描技术运用在道路竣工测量中时需要将道路样图与纵横断获取作为工作重点。传统测绘方法大多会采用水准仪进行道路高程的逐点测绘，但该方法的外业作业量较高，内业数据的自动化处理水平较低。而采用三维激光扫描技术不仅可减少外业工作强度，还能提高道路图样的测绘效率。具体的工作流程为：在处理点云数据后要优先完成坐标系的转换，之后从点云内依照一定间隔进行三维坐标的提取，再自动生成等高线，最后便可完成道路样图的绘制。

3.3 加强对扫描过程的控制

为获得更加全面的地形数据，在选择三维激光扫描仪架设位置时，要严格遵循“方便保存、方便使用”的原则，并且要为其他辅助测量手段的开展提供良好的条件，并且周围的视线要尽量开阔，加强现场勘查，选择合适的三维激光扫描仪架设点位，一般地形测量范围比较大，为获得准确的地形数据，三维激光扫描仪架设点位不能少于8个。确定好架设点位后，将三维激光扫描仪运输到架设点位进行架设，对中整平，RIEGLVZ-1000三维激光扫描仪得到的空间点云数据，是一种以激光发射器为中心得到的自定义空间极坐标系，为提升的测量的准确，保证点云数据能够真实反映实际地形的空间位置，要通过操作手薄将测站坐标和后视点坐标输入系统中，再通过RiSCAN‐PRO软件得到平移参数和旋转参数，得到空间极坐标的“X、Y、Z”坐标数据，通过瞄准后视标靶进行精确定位，然后就可以进行数据预获取，检查后视点坐标和已知坐标的误差是否在允许范围内，如果在允许范围内，才能扫描测量，如果误差过大要及时调整。

3.4 大比例尺地形图绘制

3.4.1绘制地形表面

通常，在平面数据中观察地形图不够有效、直观，所以我们把这些数据利用软件，生成模型，以达到直观的可视化效果。利用软件解决的点云数据，制作地形立体表面，并检测点云地形数据处理方法中也许具有的误差，根据云数据地形立体表面的数据统计分析，尤其是单独峰的解决必须切峰技术性。过虑数据信息后，最后可以产生精确的云数据地形立体表面解决实体模型。

3.4.2绘制等高线

依照具体地形表面，二次生成处理的沿线点云图形数据，可直接通过利用软件自动形成等高点沿线。此外，制作地形倾斜度、坡度线和下横线，并全自动重合图形图形和等值线图形数据信息实现编写。除此之外，因为应用手机软件摘除了点云数据的一部分，二次转化成的等值线会缺少、形变或不光滑。这时，务必手动式开展地形改动，加上地形标高注解，转化成地物主视图和占比地形图的轮廊，并对地物开展部分图形改动。

3.4.3编辑地形图

在地形图处理方式中，将等高线重合较为后，对数据资料完成相对应的解决。处理点云数据时，一部分数据丢失，造成等高线数据丢失，危害特殊的编写实际操作。在这样的情况下，务必手动式变更地形图，并依据加上的各类资料和一些具体意见反馈数据信息实现编写。除此之外，地形图的改善可以运用于别的测绘工程软件，可以用这种软件编辑地形图，保证地形图的精确性和一致性，测绘工程工作中水准。

4 结束语

综上所述，地形测量是区域社会经济发展的重中之重，我国不同区域地形地貌起伏变化较大，高楼大厦比较多，大大提升了地形测量的难度。采用三维激光扫描技术，可在短时间内就获得大量真实的三维空间数据，具有扫描速度快、实时性强、主动信号、数字化程度高等优势，值得在地形测量中大力推广应用。

参考文献：

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