車載移動測量技術在地籍測量中的應用

陳大鵬

（黑龍江林業職業技術學院,黑龍江 牡丹江 157011）

隨著我國信息化建設的不斷發展，各行業對地理信息的要求也越來越高。我國為全面掌握土地現狀，滿足經濟社會發展和生態文明建設的需要，第二次全國土地調查（簡稱“二調”）于2007年7月1日全面啟動，目前部分地區二調仍在進行。二調的主要任務是查清我國每塊土地的使用狀況、面積、位置、權屬等信息。在二調工作中地理信息的采集成為整個項目既復雜又耗費人力、物力的工作。本文利用車載移動測量系統MMS采集物體三維坐標點云，快速高效的獲取地理空間信息。

1 車載移動測量系統

車載移動測量系統MMS（Mobile Mapping System）是近年來新興的一項測量技術，其原理主要是利用發射和接收激光束來測量系統與被測物體之間的相對位置，通過衛星定位設備獲取系統的地理坐標，利用汽車的運動和掃描鏡頭的旋轉來覆蓋地物的表面，總體來說即獲取地面物體表面的三維坐標點云，以此用于獲取高分辨率的數字地面模型。激光雷達技術突破了傳統單點測量方法的限制，具有高效率、高密度、高精度、穿透性、數字化、主動性、自動化等特性。車載移動測量系統的誕生將成為我國測繪事業發展的新航標。

1989年第一代車載移動測量系統GPSVan誕生于美國的俄亥俄州立大學。該系統被集成在汽車上，它的相對測量精度可達到5-10cm，絕對測量精度1-3m，主要由一臺GPS、兩個里程計、兩臺CCD 相機、兩個陀螺和兩個彩色攝像機構成。隨后在1995年VISAT機動測圖系統由加拿大卡爾加里大學與Geofit公司聯合推出，該系統搭載了雙頻GNSS和慣性導航系統，精度得到了很大的提高，應用領域也從原來局限的土地測量、線路測量向其它更廣泛方面擴大。在之后短短的20年中，隨著計算機技術和導航技術的不斷發展，移動測量技術也隨之快速發展，許多專業公司研制出了采集空間數據更多、精度更高車載移動測量系統產品，主要有以下幾種：OPTECH公司的Lynx（山貓）、RIEGL全新一代的VMX-250、Trimble/Applanix公司的TMX-3（landmark）、IGI公司的StreetMapper360和TOPCON公司的Ip-S2。谷歌在2007年啟動了街景視圖項目，以多種載體的移動測量系統獲取三維數據，目前最新的車輛已配備了15個鏡頭，可拍攝360度的照片。如今移動測量從室外轉移至室內，谷歌推出了“街景手推車”產品，用以采集博物館、體育館等室內數據。

國內武漢大學、立得公司、首都師范大學、山東科技大學、中國測繪科學研究院、中科院深圳研究院也相繼推出車載移動測量系統。2013年國內廣州中海達衛星導航技術股份有限公司公司最新研發的iScan車載移動測量系統是一種高度集成、一體化智能三維移動測量系統，將多個測量傳感器封裝到一個統一的平臺上，具有堅固穩定、免標定、體積小、重量輕的優點，方便用戶使用、維護、保管和攜帶。同時，系統配備齊全的數據加工處理、海量數據管理和應用服務軟件，可以為用戶提供快速、機動、靈活的一體化移動三維測量完整解決方案。

國外的車載移動測量技術研究起步較早、發展比較迅速、功能也相對比較完善，其應用領域探究也較為成熟。我國對車載移動測量技術的應用研究還不夠成熟和全面，需要大量的實驗論證。

2 車載移動測量技術獲取地形圖

車載移動測量技術無需建立控制網，無需人工采集碎部點，可自動采集地理空間信息。內業處理時無需構建模型，數據導入后通過編輯可直接提取特征地物信息自動成圖。其特點適用于中小城鎮的大比例尺地圖的測繪工作。

2.1 空間數據采集

車載移動測量系統的空間采集集成了GPS、CCD、慣性導航裝置、里程計、360°全景相機、總成控制模塊和高性能板卡計算機。為了保證車載GPS獲取空間點位精度，首先在測區附近架設基準站，基準站為車載GPS發送差分信號，獲取高精度的相對點位坐標，在車載移動測量系統移動過程中車內GPS實時獲取地面點位。CCD為激光掃描設備，在車載移動測量系統移動過程中通過多個攝像頭的旋轉掃描采集周邊地物的信息。

2.2 點云數據處理

點云數據軟件為iScan系統配套數據處理軟件。可以根據測量車載移動過程中獲取的高精度軌跡數據，自動生成激光點云；首先需要進行濾波處理，目的是剔除采集過程產生的噪點。通過噪點的剔除可以智能的保留需要的地位采集信息。結合CCD采集影像與激光點云配準，并對點云進行著色，使點云數據更直觀化；點云數據處理軟件提供多種方式的掃描過濾，可根據應用需要過濾不需要的點云，保留我們需要的點云信息，例如地籍測量中需要保留建筑物、宗地的垣柵信息、道路等；同時點云數據軟件提供智能的點云分類算法，方便點云的后處理，使點云后處理更加智能化。點云數據軟件支持多種點云數據格式的導出，包括xyz、obj、dxf、las等。

2.3 數字地面模型制作

在獲取到的點云數據中存在大量的道路兩旁的樹木、車輛、行人等其他非地形特征點，因此采用合適的濾波方法快速檢測出有效的空間數據是地圖成圖的關鍵。通過數字地面模型數據的獲取能夠能正確的反映出實際的建筑與地形、地貌特征，同時精度可靠有效，滿足了二調成果數據要求。

3 車載移動測量技術的展望

車載移動測量技術是當今測繪界最為前沿的科技之一，代表著未來三維地理空間信息采集與更新技術的發展主流。車載移動測量系統所測的數據將面向社會各個部門的應用服務，應用范圍越來越廣泛。我國目前對車載移動測量技術的應用研究還不夠成熟，但車載移動測量技術將會成為未來測繪工具的發展趨勢。車載移動測量技術已經在國家地理國情普查，城市部件測量、高速路養護、三維街景地圖等方面嶄露頭角。隨著移動測量成果的推廣使用，其直觀、易用、富信息、高精度等優點會逐步得到體現并被更多的客戶認可，因此移動測量系統的應用范圍也將逐步擴大，其應用領域將向更多行業擴展。