車載移動(dòng)測量技術(shù)在地籍測量中的應(yīng)用

陳大鵬

（黑龍江林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,黑龍江 牡丹江 157011）

隨著我國信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，各行業(yè)對(duì)地理信息的要求也越來越高。我國為全面掌握土地現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的需要，第二次全國土地調(diào)查（簡稱“二調(diào)”）于2007年7月1日全面啟動(dòng)，目前部分地區(qū)二調(diào)仍在進(jìn)行。二調(diào)的主要任務(wù)是查清我國每塊土地的使用狀況、面積、位置、權(quán)屬等信息。在二調(diào)工作中地理信息的采集成為整個(gè)項(xiàng)目既復(fù)雜又耗費(fèi)人力、物力的工作。本文利用車載移動(dòng)測量系統(tǒng)MMS采集物體三維坐標(biāo)點(diǎn)云，快速高效的獲取地理空間信息。

1 車載移動(dòng)測量系統(tǒng)

車載移動(dòng)測量系統(tǒng)MMS（Mobile Mapping System）是近年來新興的一項(xiàng)測量技術(shù)，其原理主要是利用發(fā)射和接收激光束來測量系統(tǒng)與被測物體之間的相對(duì)位置，通過衛(wèi)星定位設(shè)備獲取系統(tǒng)的地理坐標(biāo)，利用汽車的運(yùn)動(dòng)和掃描鏡頭的旋轉(zhuǎn)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(biāo)點(diǎn)云，以此用于獲取高分辨率的數(shù)字地面模型。激光雷達(dá)技術(shù)突破了傳統(tǒng)單點(diǎn)測量方法的限制，具有高效率、高密度、高精度、穿透性、數(shù)字化、主動(dòng)性、自動(dòng)化等特性。車載移動(dòng)測量系統(tǒng)的誕生將成為我國測繪事業(yè)發(fā)展的新航標(biāo)。

1989年第一代車載移動(dòng)測量系統(tǒng)GPSVan誕生于美國的俄亥俄州立大學(xué)。該系統(tǒng)被集成在汽車上，它的相對(duì)測量精度可達(dá)到5-10cm，絕對(duì)測量精度1-3m，主要由一臺(tái)GPS、兩個(gè)里程計(jì)、兩臺(tái)CCD 相機(jī)、兩個(gè)陀螺和兩個(gè)彩色攝像機(jī)構(gòu)成。隨后在1995年VISAT機(jī)動(dòng)測圖系統(tǒng)由加拿大卡爾加里大學(xué)與Geofit公司聯(lián)合推出，該系統(tǒng)搭載了雙頻GNSS和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，精度得到了很大的提高，應(yīng)用領(lǐng)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(kuò)大。在之后短短的20年中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和導(dǎo)航技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)測量技術(shù)也隨之快速發(fā)展，許多專業(yè)公司研制出了采集空間數(shù)據(jù)更多、精度更高車載移動(dòng)測量系統(tǒng)產(chǎn)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(dòng)了街景視圖項(xiàng)目，以多種載體的移動(dòng)測量系統(tǒng)獲取三維數(shù)據(jù)，目前最新的車輛已配備了15個(gè)鏡頭，可拍攝360度的照片。如今移動(dòng)測量從室外轉(zhuǎn)移至室內(nèi)，谷歌推出了“街景手推車”產(chǎn)品，用以采集博物館、體育館等室內(nèi)數(shù)據(jù)。

國內(nèi)武漢大學(xué)、立得公司、首都師范大學(xué)、山東科技大學(xué)、中國測繪科學(xué)研究院、中科院深圳研究院也相繼推出車載移動(dòng)測量系統(tǒng)。2013年國內(nèi)廣州中海達(dá)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)股份有限公司公司最新研發(fā)的iScan車載移動(dòng)測量系統(tǒng)是一種高度集成、一體化智能三維移動(dòng)測量系統(tǒng)，將多個(gè)測量傳感器封裝到一個(gè)統(tǒng)一的平臺(tái)上，具有堅(jiān)固穩(wěn)定、免標(biāo)定、體積小、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，方便用戶使用、維護(hù)、保管和攜帶。同時(shí)，系統(tǒng)配備齊全的數(shù)據(jù)加工處理、海量數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用服務(wù)軟件，可以為用戶提供快速、機(jī)動(dòng)、靈活的一體化移動(dòng)三維測量完整解決方案。

國外的車載移動(dòng)測量技術(shù)研究起步較早、發(fā)展比較迅速、功能也相對(duì)比較完善，其應(yīng)用領(lǐng)域探究也較為成熟。我國對(duì)車載移動(dòng)測量技術(shù)的應(yīng)用研究還不夠成熟和全面，需要大量的實(shí)驗(yàn)論證。

2 車載移動(dòng)測量技術(shù)獲取地形圖

車載移動(dòng)測量技術(shù)無需建立控制網(wǎng)，無需人工采集碎部點(diǎn)，可自動(dòng)采集地理空間信息。內(nèi)業(yè)處理時(shí)無需構(gòu)建模型，數(shù)據(jù)導(dǎo)入后通過編輯可直接提取特征地物信息自動(dòng)成圖。其特點(diǎn)適用于中小城鎮(zhèn)的大比例尺地圖的測繪工作。

2.1 空間數(shù)據(jù)采集

車載移動(dòng)測量系統(tǒng)的空間采集集成了GPS、CCD、慣性導(dǎo)航裝置、里程計(jì)、360°全景相機(jī)、總成控制模塊和高性能板卡計(jì)算機(jī)。為了保證車載GPS獲取空間點(diǎn)位精度，首先在測區(qū)附近架設(shè)基準(zhǔn)站，基準(zhǔn)站為車載GPS發(fā)送差分信號(hào)，獲取高精度的相對(duì)點(diǎn)位坐標(biāo)，在車載移動(dòng)測量系統(tǒng)移動(dòng)過程中車內(nèi)GPS實(shí)時(shí)獲取地面點(diǎn)位。CCD為激光掃描設(shè)備，在車載移動(dòng)測量系統(tǒng)移動(dòng)過程中通過多個(gè)攝像頭的旋轉(zhuǎn)掃描采集周邊地物的信息。

2.2 點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理

點(diǎn)云數(shù)據(jù)軟件為iScan系統(tǒng)配套數(shù)據(jù)處理軟件?？梢愿鶕?jù)測量車載移動(dòng)過程中獲取的高精度軌跡數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成激光點(diǎn)云；首先需要進(jìn)行濾波處理，目的是剔除采集過程產(chǎn)生的噪點(diǎn)。通過噪點(diǎn)的剔除可以智能的保留需要的地位采集信息。結(jié)合CCD采集影像與激光點(diǎn)云配準(zhǔn)，并對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行著色，使點(diǎn)云數(shù)據(jù)更直觀化；點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件提供多種方式的掃描過濾，可根據(jù)應(yīng)用需要過濾不需要的點(diǎn)云，保留我們需要的點(diǎn)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(shí)點(diǎn)云數(shù)據(jù)軟件提供智能的點(diǎn)云分類算法，方便點(diǎn)云的后處理，使點(diǎn)云后處理更加智能化。點(diǎn)云數(shù)據(jù)軟件支持多種點(diǎn)云數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)出，包括xyz、obj、dxf、las等。

2.3 數(shù)字地面模型制作

在獲取到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)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(diǎn)，因此采用合適的濾波方法快速檢測出有效的空間數(shù)據(jù)是地圖成圖的關(guān)鍵。通過數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)的獲取能夠能正確的反映出實(shí)際的建筑與地形、地貌特征，同時(shí)精度可靠有效，滿足了二調(diào)成果數(shù)據(jù)要求。

3 車載移動(dòng)測量技術(shù)的展望

車載移動(dòng)測量技術(shù)是當(dāng)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(shù)的發(fā)展主流。車載移動(dòng)測量系統(tǒng)所測的數(shù)據(jù)將面向社會(huì)各個(gè)部門的應(yīng)用服務(wù)，應(yīng)用范圍越來越廣泛。我國目前對(duì)車載移動(dòng)測量技術(shù)的應(yīng)用研究還不夠成熟，但車載移動(dòng)測量技術(shù)將會(huì)成為未來測繪工具的發(fā)展趨勢。車載移動(dòng)測量技術(shù)已經(jīng)在國家地理國情普查，城市部件測量、高速路養(yǎng)護(hù)、三維街景地圖等方面嶄露頭角。隨著移動(dòng)測量成果的推廣使用，其直觀、易用、富信息、高精度等優(yōu)點(diǎn)會(huì)逐步得到體現(xiàn)并被更多的客戶認(rèn)可，因此移動(dòng)測量系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也將逐步擴(kuò)大，其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑾蚋嘈袠I(yè)擴(kuò)展。