三維激光掃描技術在地籍測繪中的運用

趙迎輝 李永亮

摘 要：三維激光掃描技術作為一種先進的、高精度的立體掃描技術，具有采樣點速率高、數字化采集、點定位精度高、軟件功能全面、兼容性好、測量距離遠的優點。將三維激光掃描技術應用于地籍測繪領域中，可以改變傳統測繪作業流程，能夠在很大程度上提高地籍測繪的工作效率。下面筆者結合實踐，對三維激光掃描技術在地籍測繪中的應用展開探討。

關鍵詞：地籍測繪；三維激光掃描技術；應用；發展

1 三維激光掃描儀特點

通過激光測距原理（包括脈沖激光和相位激光），瞬時測得空間三維坐標值的測量儀器。通過發射激光來掃描獲取被測物體表面三維坐標和反射光強度的儀器，是一種無接觸式主動測量系統。主要用于獲取高精度高分辨率的數字地形模型。其特點：

1.1三維測量

傳統測量概念里，所測的數據最終輸出的都是二維結果（如CAD出圖），在現在測量儀器里全站儀、GPS比重居多，但測量的數據都是二維形式的，在逐步數字化的今天，三維已經逐漸的代替二維，因為其直觀是二維無法表示的，現在的三維激光掃描儀每次測量的數據不僅僅包含X，Y，Z點的信息，還包括R，G，B顏色信息，同時還有物體反色率的信息，這樣全面的信息能給人一種物體在電腦里真實再現的感覺，是一般測量手段無法做到的。

1.2快速掃描

快速掃描是掃描儀誕生產生的概念，在常規測量手段里，每一點的測量費時都在2-5秒不等，更甚者，要花幾分鐘的時間對一點的坐標進行測量，在數字化的今天，這樣的測量速度已經不能滿足測量的需求，三維激光掃描儀的誕生改變了這一現狀，最初每秒1000點的測量速度已經讓測量界大為驚嘆，而現在脈沖掃描儀（如Leica公司的scanstation2）最大速度已經達到50000點/秒，相位式掃描儀最高速度已經達到1010000點/秒，這是三維激光掃描儀對物體詳細描述的基本保證。工廠管道、隧道等地形復雜的領域無法測量的情況已經成為過去式。

2 三維激光掃描技術在地籍測繪中的應用

我國改革開放之后，一直被忽視的地籍管理工作逐漸受到了關注，國家為了能夠有效的管理地籍，出臺了很多法規政策，以法律的角度對地籍問題進行了相關的規定。三維激光在地籍測繪中的應用步驟：

2.1前期準備

由于3D激光掃描儀屬于一種高速測量的全站儀系統，具有機身小、非接觸測量、不受環境影響的特點，主要是基于主動式激光掃描原理來實現的。為此，在前期準備工作中，只需要對測區進行現場勘查，并在實際作業中合理選擇位置，為今后的測量工作奠定良好的基礎。

2.2測區站點設置

3D激光掃描儀和常規全站儀是類似的，設站相對靈活，既可以選擇通視效果較好的巷道口，也可以選擇地勢較高的地方，由于3D激光掃描儀主要是采用獨立坐標系進行站點設置的，當測區的控制點設置完成后，在作業行進路線上設置相應的艦標，從而實現站與站之間數據的拼接。

2.3掃描測量

當站點設置完成后，需利用3D激光掃描儀進行轉掃操作，通常5分鐘左右完成一站的掃描測量。當掃描結束后，可以在設置的顯示屏上實時查看測量的云數據，若顯示屏上出現的點云數據處于不理想區域，則可以對掃描儀的精度進行調整，并重新掃描。為了直接引入測區的坐標系統，在測量過程中，可以直接設置UPS測量儀器。在轉掃測量過程中，測區主要以建筑為主，若以街巷測量為主，則需要在房屋密集區內布設站為輔的方式進行，主要因為內街巷窄，UPS信號不穩定。為了獲取高精度的地物坐標，不僅要找到有利于生產作業的方式，同時在后期的測量中應積極配合使用免棱鏡全站儀，在距離測量控制點不遠的范圍內均勻進行定位坐標測量，以方便坐標系統能較快引入到后期數據拼接處理中。

2.4數據處理

對獲取到的三維點云數據進行測站的拼接，雖然設置的每個艦標都有所不同，但三維激光掃描系統可以自動識別站標的十字靶心，這樣就可以減少人為操作所造成的誤差，有利于提高測量的精確度為此，在拼站操作過程中，可以選定某一站作為拼接的參考點，然后加載相鄰站點及其他站點的數據，系統自動完成初步的識別拼接，最終可查看拼接的整體效果及系統的拼接誤差。需要注意的是：由于拼接后的點云數據海量，因計算機系統處理速度的局限性，可以采用分塊處理的方式逐一進行點云數據的處理，可以提高測區拼站后的精度。SSW車載移動測量系統屬于一種快速、高效、無地面控制的測繪技術。總的來說，SD激光掃描儀和SSW車載移動測量系統在地籍測繪中都發揮了重要作用，在實際工作測量中，可以將兩種技術有效結合起來，優勢互補，可大幅度提高地籍測繪的工作效率。

3 三維激光掃描技術的未來發展展望

地籍測繪需要應該到很多技術，其中三維激光掃描技術最關鍵。該技術屬于GPS范疇，是一種新型技術，可以在非常短的時間內獲得三維信息。三維激光掃描技術與普通的掃描儀進行比較，前者的優勢更加明顯，三維激光掃描技術既有快速處理的能力，同時還能夠保證精度，另外，其適應性非常強，幾乎任何掃描環境都可以應用，效率極高。三維激光掃描技術在地籍測繪中使用，工作人員能夠獲得更多更鮮明的點云數據，也就能夠更加真實的獲得地物信息。迄今為止，還沒有任何一種技術能夠在測繪領域超過三維激光掃描技術。

信息時代的到來，三維激光掃描技術將會向著更加智能化的方向發展，其處理效率與質量都將會有所提高，同時為了保證其優勢持續下去，我國相關部門也會投入一定的資金，組建專業人員，以此對該技術進行更加深入的研究。

結語

在地籍測繪工作中，三維激光掃描技術的應用，在很大程度上提高了地籍測繪的效率和測繪精度，因此，相關測繪人員需要積極研究三維激光掃描技術的應用范圍，提高測繪水平，進而能夠幫助國家更好地進行國土資源管理。

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