三維激光掃描技術在地籍測繪中的應用

余德坤

廣東省國土資源測繪院 廣東 廣州 510000

從地籍測繪的發展歷程角度來看，我國已經經過了2000多年的發展，并取得了一系列較為突出的成就。現階段所開展的各種土地規劃、土地管理工作，更是需要利用到地籍測繪信息的優勢。在傳統地籍測繪工作中，弊端較為明顯，對后期工作產生了一定負面作用。現階段三維激光掃描技術作為一種最為常見的地籍測繪技術，如果能夠將其運用到地籍測繪工作中，則可以更好地提升地籍測繪速度。

1 三維激光掃描技術概述

從三維激光掃描技術的內涵角度進行分析，這是一種在信息技術和遙感技術的基礎之上所建立的一種掃描系統，并且該系統還具備了較為明顯的立體化特征。從硬件設備角度來看，其中所涉及到的設備較多，但主要集中在激光發射器、接收器以及計算機系統中。從其原理角度進行分析[1]，三維激光掃描儀在運用的過程中會對被檢測的環境自動發出激光信號。激光信號在經過物體表面之后便會形成反射，如果可以被探測接收器所接收便可以存儲到云數據系統中。如果后續工作中需要利用這些數據，便可以進行及時提取，從而更好地提升工作效率。同時，計算機技術和大數據技術可以實現對海量信息的有效處理，為后續工作的開展創造良好條件。如圖1，為北京一所公司所建造的三維激光掃描儀。

圖1 三維激光掃描儀示意圖

2 地籍測繪及其工作要素分析

當前階段，我國所開展的各項地籍測繪工作主要是以土地權屬調查為工作的立足點和出發點。通過前期地籍測繪工作中所獲得的各項數據信息，為后續相關工作的有序開展創造良好條件，并提供指導性意見。結合前期相關調查和研究可以發現：我國現階段所開展的地籍測繪工作中，其中所包含的工作內容主要集中在地籍的測量、控制以及各項調查要素、測量要素等方面[2]。為了進一步提升地籍測繪工作質量和效率，在實際工作中，還需要結合具體工作的實際情況，落實由高級到低級、由整體到局部的工作原則，從而更好地提升地籍測繪的工作質量。從我國地域特點來看，陸地范圍廣泛，導致地籍測繪的工作量較大。若想進一步提高地籍測繪數據的精準度，還需要綜合利用到各種新式測繪技術和設備的優勢，以便促進地籍測繪工作的有序開展。

綜合上述特點來看，在今后所開展的地籍測繪工作中需要結合現場的實際情況，選擇最為合適的測繪技術，推動測繪工作的有序開展。三維激光掃描技術作為一種新興技術，工作人員在利用的過程中需要實現對各種三維點的大量采集。盡管是在復雜的環境中，也可以實現對相關信息的有效掃描。針對測量工作中所出現的不規則地域、復雜程度較高的范圍之內，則可以利用到大型實景三維數據測量的方式，完成對各項數據信息的獲取和處理。并綜合利用到計算機技術、輔助軟件的優勢，實現對測量目標物的三維點云模型構建工作。在后續的實際工作中，對其進行有效運用[3]。

3 地籍測繪中應用三維激光掃描技術的基本流程

3.1 前期準備

三維激光掃描技術在運用的過程中需要充分結合三維激光掃描儀的優勢，對于被檢測區域范圍內的數據進行提取和處理。從該方面特點來看，儀器本身設備的質量將會直接影響到整個測繪工作的精準性。因此，在今后工作中，需要工作人員充分認識到前期準備工作的重要性。通過前期充分的準備，為后續相關工作的有序開展創造良好條件。具體來看，可以從以下幾個方面開展具體工作。首先，在儀器的選擇和參數的調整方面，應當結合地籍測繪方面的實際需求，確定合適參數。儀器投入到正式的使用工作之前，還需要加強對儀器性能的測試和檢測。如果在此階段中發現其中存在著任何不合理的問題，則可以對其進行及時解決，從而為后續相關工作的順利開展創造良好條件。其次，還應當切實落實好實地勘探部分的工作。針對地籍測繪區域內的各種信息進行明確，三維激光掃描儀的實際運用區域可能會存在著一定差異性。如果發現其中存在著部分高大樹木和房屋遮擋的情況，則可以利用到全站儀、人工測量的方式對其進行輔助測繪，提升測繪數據的準確性[4]。最后，當完成上述工作內容之后，還需要工作人員加強對檢測區域整體情況的檢查力度，確定合適的掃描站位置。當開展項目實施方案編寫工作的時候，還需要綜合考慮到現場的實際狀況。若想進一步提升三維激光掃描儀的積極作用，還需要綜合利用到其它相關的信息技術。在現階段工作中應用最為廣泛的便是GPS全球定位技術，將兩種技術的優勢進行有效融合，可以進一步提升信息獲取的精準度。因此，在后續工作中，測繪工作人員需要充分認識到該方面特點的影響，結合現場的實際情況，對各種技術進行合理運用。

3.2 測區站點設置

當三維激光掃描技術投入到地籍測繪處理工作的時候，還需要考慮到測區站點位置的影響。綜合前期的相關案例進行研究之后便可以發現：現階段所開展的各種地籍測繪工作中，在站點位置方面還存在著極為明顯的靈活性特征。對于工作人員而言，需要綜合考慮到測繪現場的實際情況，選擇最為合適的站點位置。例如：如果此次檢測的范圍較為廣泛，便可以將站點位置確定為地勢較高的位置上。加強對周邊環境的檢測，避免電磁干擾因素的影響。為了進一步提升測量數據的精準性，還需要盡可能選擇在天氣狀態良好的階段中開展檢測工作。從坐標選擇角度來看，三維激光掃描設備在使用的過程中，選擇將站點作為圓心的獨立坐標系。對此，則需要在完成測量區域內部所有的控制點確定工作之后，建構起系統、完善的三維立體圖形。當開展實際掃描工作的時候，如果發現掃描區域內部范圍出現了大量高大建筑物的時候，則需要在建筑物較為密集的區域范圍之內，設置多個掃描站點和GPS信號檢測點，避免因為信號不良對測量準確性的影響。如圖2所示，為某地地籍測繪工作中測區站點位置示意圖。

圖2 地籍測繪工作中測區站點位置確定圖

3.3 掃描測量

當完成了測量站點設置工作之后，還需要結合現場的實際狀況設置合適的GPS接收器。如果在后續工作中需要引入坐標系統，利用GPS接收器的優勢，便可以實現該方面的工作目標，從而實現精準測量的工作。通常來講，在具體工作中還需要確定合適的站點轉掃時間。一般情況下，多是將其控制在5～6min左右。當完成了正式的轉掃工作之后，便需要相關工作人員結合其中所檢測到的各種數據，完成數據分析工作。其中，需要重點考慮是否存在著點云數據不夠明確的問題。如果發現最終的掃描結果未能夠達到預期目標，則需要工作人員針對性調整站點位置。在最合適的位置上，開展二次測量工作。并且，三維激光掃描技術的信息傳輸精準性較高。但需要注意的是，如果發現在此過程中出現任何的遮擋物，將會導致信息失真現象的發生。若想緩解該方面問題的影響，需要工作人員在實際運用和操作工作中，結合全站儀設備的優勢，開展輔助測量工作，為后續數據拼接工作的開展創造良好條件。同時，如果在后續工作中需要對測量結果進行對比，可以利用到該設備的優勢[5]。

3.4 數據處理

當完成了上述的測量工作之后，便需要結合其中所獲取到的點云數據信息進行有效拼接。當開展該部分工作的時候，還需要充分利用到各種軟件設備的優勢，對于其中所出現的各種數據進行識別處理。每一個站標的實際位置不同，在十字靶心的位置上也存在著極為明顯的差異，工作人員需要綜合考慮到該方面因素的影響。當開展數據拼接工作的時候，需要將其中某一個測量站作為基本點，依次加載周邊位置上可能會出現的各種信息。完成初步的信息、數據識別工作之后，便可以進行自動拼接。完成正式的拼接工作之后，便需要工作人員結合前期勘察工作中所出現的圖像、信息以及相關數據進行仔細核查和對比，降低誤差的影響。需要注意的是，部分地區的地形相對較為復雜，三維激光掃描技術可能無法有效運用三維激光掃描儀。對此，則需要結合人工拼接的方式，對于其中所出現的海量信息進行分塊、分批次整合和處理。經過系統軟件檢測和人工校對之后，信息數據的精準度便可以更加符合前期的預期要求。如果發現坐標定位出現了不精準的問題，還需要對其進行及時糾正，保障三維立體圖形和地圖之間保持高度的一致性。針對其中所出現的各種冗余數據，則可以利用軟件過濾的方式，對其進行有效處理。

4 三維激光掃描技術在地籍測繪中的應用研究

在地籍測繪工作中所運用到的各種三維激光掃描技術，充分結合了三維激光掃描系統的優勢。具體來看，地籍測繪工作中所運用的三維激光掃描系統和前期設定的系統之間存在著較為明顯的差異。在具體工作中，需要工作人員綜合考慮到系統特點、測繪的實際狀況等，并結合系統平臺的運行情況、空間掃描儀位置等相關信息，將對分為機載型掃描系統和手持型激光掃描系統等不同類型。結合工作的實際情況，選擇最為合適的測試類型，推動相關工作的有序開展。在本篇文章所開展的地籍測繪工作中，所運用三維激光掃描系統便是屬于地面型激光掃描系統中的一部分內容，也就是應用較為廣泛的3D激光掃描儀。作為德國生產的一種重要激光掃描儀設備，在現階段的地籍測繪工作中得到了極為廣泛的運用。從其優勢角度進行分析，可以在整個測繪工作中高效、實時、動態化處理各種數據和信息。如果在實際測量工作中出現了大量的三維地形數據信息，該設備也可以對其進行及時獲取。需要注意的是，任何設備在使用過程中必然有其優勢，但也存在著一定的弊端問題。上述三維激光掃描儀在使用過程中，需要聯合各個站點之間的拼接完成云數據的處理，對此則需要利用到各種專門性的數據處理軟件。如果在實際工作中缺乏了專門性數據處理軟件，該設備將無法正常使用。同時，如果工作人員能夠結合GPS全球定位系統等相關性技術的優勢，則可以更好地滿足地籍測繪方面的實際需求，從而獲得更為精準的數據。

將3D激光掃描儀運用到地籍測繪工作中，可以從以下幾個方面進行全面考慮，保障測繪工作的有序開展。

首先，在開展正式的地籍測量工作之前，需要工作人員結合測量場地的實際情況、地質地形狀況等相關性因素，做好充分的測量準備。針對測量工作中可能會出現的各種問題，提前設置相關的解決方案，降低對工程進度所產生的影響。從3D激光掃描儀的優勢角度進行分析，在實際測量工作中不受地形因素的影響，在站點位置的設定方面相對較為靈活。因此，相比較于其它的測量設備，這種儀器在使用的過程中所需要完成的前期準備工作內容相對較少。在大多數情況下，只需要完成前期的測量現場的全面勘察、站點位置的確定工作之后便可以有序推動后續相關工作的開展。

其次，在站點位置的設定方面，因為3D激光掃描儀測繪設備在運用的過程中，其站點位置相對較為靈活。如果需要在地勢較高、視覺表現良好的巷道位置上利用這種儀器設備，還需要充分考慮到站點的實際要求等因素的影響。如果在開展該部分工作之前，已經完成了站點位置的確定工作，則可以對站點位置進行有效調整。最好將其設定在控制點上，隨后對其進行對中整平處理。此外，還需要注意的是，整個測量工作中，都需要確定其坐標系統為獨立的坐標系，為不同站點之間的數據拼接工作開展創造良好條件。

最后，當開展正式的測量和數據處理工作的時候，因為整個測量工作內容量較大，其中所涉及到的數據信息眾多，很有可能出現部分測量數據未達標的情況。對此，則可以通過掃描精度局部調整或者重新掃描的方式完成該部分的工作，實現測量數據的獲取目標。如果需要在街巷等較為特殊的位置上開展測量工作，還需要考慮到該區域范圍內房屋密度較大特征的影響。為了減少外界因素的干擾，則可以將站點位置確定在房屋的院落或房頂位置上，以便推動測量工作的有序開展。在整個測量工作中，還需要利用到測區坐標系統的優勢，更好地提升測量的精準性。

5 結束語

綜上，在開展地籍測繪工作的時候，需要充分認識到三維激光掃描技術的優勢，其不僅可以更好地提升地籍測繪的精準度和工作效率，而且能夠提供高質量、高效率的測繪方案，并逐步提升測繪水平。同時還可以落實國家在技術創新層面的要求。為此，在今后工作中，相關工作人員還需要對該方面的技術進行深入研究和分析，將三維激光掃描技術和其它技術進行深度融合，打造更為科學的技術方案，提升資源空間的利用效率。