基于車載LiDAR移動測量技術的地籍測繪應用研究

柳中洲

摘要：在概述LiDAR技術的基礎上，對其應用于地籍測繪中的整體作業流程進行了介紹，結合項目實例，進一步探討了利用該系統快速地籍成圖的詳細過程，同時對測量精度進行了驗證，為新的地籍測繪作業方式提供借鑒。

關鍵詞：車載LiDAR;移動測量;地籍測繪;精度

1 LiDAR技術

LiDAR簡稱激光雷達，它通常被稱為“實景復制技術”，其能夠對地物三維空間信息進行直接獲取，是一種相當成熟的立體測量技術。與傳統的測量技術相比，它不但可以對復雜的目標地物的進行全方位的測量，而且還具有非接觸性快速掃描、實時還原目標地物的空間結構特點，是測繪技術的一次重大突破。

LiDAR技術與傳統的測量技術如全站儀、RTK測量等有明顯的區別。首先，它屬于一種非接觸性的測量，可以直接獲取地物復雜的結構和克服惡劣的環境條件;其次，具有豐富的采樣率，每一個地物都有很多的點來表示，突破RTK與全站儀的單點模式;再次，具有高密度，高精度和主動性。可以通過大規模點云數據對地物進行三維仿真。從測量精度來看，全站儀與RTK測量容易造成人為誤差，LiDAR技術屬于客觀測量，在相同的坐標系下具有更高的精細度。按照LiDAR技術所搭載的不同平臺，其可分為車載、地面、機載、星載四種模式，其中，車載LiDAR技術相對于其他搭載方式，具有成本低、作業效率高、靈活方便等因素而備受關注。

2 實例應用

2.1工程概況

某農村土地變更調查項目需要進行地籍測繪工作，測區面積約10km，測區地形較為復雜，山巒起伏，溝深大澗，道路穿測區而過。受甲方委托，我公司負責該項目的測繪工作，考慮到采用傳統測繪方法實測困難，項目組決定應用車載LiDAR移動測量技術進行作業。

2.2方案設計及作業流程

利用車載LiDAR移動測量技術采集點云云數據前，應對技術方案進行合理的規劃，首先，應完成作業區域的踏勘，以了解測區GPS信號的情況，同時對于GPS信號較差的區域，設計補測方案。其次，還需要參照收集的資料和既往經驗，對車輛的行進路線進行詳細的規劃，尤其是對有遮擋的復雜區域需要進行專項論證。

車載LiDAR移動測量技術應用于地籍測繪中主要有方案設計、點云數據采集和點云數據處理三大流程，其中點云數據采集包括設備調試、架設GNSS基站、點云采集，點云數據處理包括點云數據預處理、地籍信息提取與矢量化、地籍成圖以及精度檢查。

2.3數據采集

（1）設備調試

本次掃描設備采用華測導航MS-900車載激光掃描測量系統，該設備重約3.5kg，數據采集速度高達55萬點/秒，最大測距達到920m，測距精度可達10mm，重復精度5mm，通過搭載汽車平臺，一次跑車能將道路兩側的地物目標全方位無死角掃描。作業前應根據現場情況來調整激光、相機等傳感器的各項參數，確保系統各硬件接口和指示器正常工作。

（2）架設GNSS基站

單個基站覆蓋半徑不大于5km，基站應架設在平面和高程精度均優于1cm的已知點上，相鄰基站應保證有一定重疊度。

（3）數據采集

數據采集時，行車速度不超過30km/h，主要是為了保證點云數據的采集密度，盡可能減少因錯車造成的點云空洞，移動測量車在通過峽谷地帶在GNSS信號良好且安全處靜止1分鐘以上。

2.4點云數據處理

（1）點云數據預處理

車載移動測量系統采集的原始數據包含：組合導航數據、照片流數據、原始點云流數據和同步控制板數據，在數據解析后，可獲得地方坐標系下的高精度真彩點云數據、系統行駛軌跡、全景影像數據。點云及全景數據解析利用RISCAN Pro軟件來實現點云數據及全景數據的快速解析，該軟件還附帶坐標轉換參數計算功能，在獲得測區精確轉換參數后，可快速實現點云數據任意坐標系轉換。

（2）地籍信息提取與矢量化

利用swDY三維點云應用軟件將預處理后的點云數據中的地物進行快速分類，并自動提取出房屋、圍墻、柵欄等地物信息，道路、植被等地形信息，房角點提取，最后根據提取的信息進行地物、地形連圖處理，保證線形的連續性。

2.5地籍成圖

利用swDY軟件加載矢量化后的成果和原始調查影像圖，需保證兩者之間的完全套合，如果套合出現偏差，則要以矢量化的成果為基準來校正影像圖。在swDY軟件中，可在不同的視圖模式下分別對建筑物、道路、宗地等地籍要素進行矢量編輯，利用點云三維顯示的方式可直觀地提取出特征點和界址線，在俯視投影視角下可瀏覽地物的輪廓信息進而解譯出地籍要素并成圖。

2.6精度檢查

本項目以中誤差作為精度指標對車載LiDAR系統采集的點云數據質量進行分析評價，在測區范圍內均勻選取156個特征點作為檢查點，經與網絡RTK采集的坐標數據進行比對，計算得出點云數據平面中誤差為±4.13cm，高程中誤差為±7.09cm，滿足《地籍測量規范》（CH 5002-94）中對界址點的精度要求。

3結束語

通過車載激光掃描系統對某農村進行地籍測繪實驗，經過處理獲得精確的點云數據信息，在點云的基礎上進行界址點選取、宗地邊界的提取等工作。經實測分析可知，該技術能夠滿足農村地籍測量精度要求，且效率較高。將車載移動測量系統成功應用于農村地籍測繪，為農村地籍測量提供了一種有效可行的方式，形成的一套農村地籍測繪技術解決方案，對農村地籍測量有重大的技術指導作用，隨著科技的不斷發展，該系統在測繪領域必將具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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