孫健

摘? ?要：三維激光掃描技術(shù)體現(xiàn)出速度快、精度高、使用便捷、對環(huán)境要求低的優(yōu)勢特點，可以較好地應用于地籍測量測繪實踐之中，利用全自動高精度立體掃描技術(shù)進行地籍測繪作業(yè)，實現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)和特征的三維建模，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)地籍成圖的作業(yè)方式，降低外業(yè)人員的工作強度，縮減外業(yè)工作周期，提升地籍測量測繪作業(yè)的自動化水平。

關(guān)鍵詞：地籍測量測繪? 三維激光掃描技術(shù)? 應用

我國成功引入了3S、攝影測量與遙感技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)，尤其是非接觸主動測量的三維激光掃描技術(shù)能夠高分辨率、快速獲取被測對象的空間三維坐標數(shù)據(jù)，并根據(jù)點云數(shù)據(jù)提取地物要素，突破了常規(guī)地籍測繪的局限性，推進了地籍測繪的發(fā)展和進步。

1? 地籍測量測繪概述

（1）地籍控制測量。主要依循“整體到局部、分級布網(wǎng)”的方式，進行各等級控制網(wǎng)的布設，實現(xiàn)地籍首級控制測量和地籍圖根控制測量，其中，地籍首級平面控制網(wǎng)測量采用靜態(tài)全球定位系統(tǒng)，通過水準測量、三角高程測量等方式，實現(xiàn)地籍首級平面網(wǎng)點的控制;地籍圖根控制測量則采用動態(tài)全球定位系統(tǒng)，通過RTK的方法布設圖根點，以三角高程測量技術(shù)施測，確保每個圖根點至少與一個相鄰圖根點的通視，有效提升地籍控制測量精度。

（2）地籍要素調(diào)查。主要是進行土地權(quán)屬的調(diào)查，包括不同宗地的土地權(quán)屬狀況和界址等內(nèi)容，并據(jù)此繪制宗地草圖，填寫地籍調(diào)查表。具體的測量手段為全野外數(shù)字測圖和數(shù)字攝影測量成圖，并采用幾何要素法和坐標法進行土地面積量算[1]。

2? 三維激光掃描技術(shù)應用原理分析

三維激光掃描系統(tǒng)主要包括有機載型激光掃描系統(tǒng)、地面型激光掃描系統(tǒng)、手持型激光掃描儀，主要目的是獲取被測目標的三維坐標信息，測量原理主要包括以下內(nèi)容。

（1）測距方法。要結(jié)合不同的激光掃描應用領(lǐng)域，選擇相應的測距方法，其中：三角測距法適用于近距離測量，可以達到微米級的精準測量，以三角形幾何關(guān)系為依托，求算掃描中心和掃描對象的距離。脈沖測距法則是利用發(fā)射和接收激光脈沖信號的時間差，求取被測目標的距離。相位測距法能夠?qū)崿F(xiàn)毫米級的測量精度要求，是通過測定調(diào)制光信號在被測距離的往返傳播相位差，求取被測距離。

（2）測角方法?？梢圆捎媒俏灰茰y量法和線位移測量法，獲取記錄線位移量。

（3）獲取數(shù)據(jù)。利用伺服驅(qū)動馬達系統(tǒng)控制多面掃描棱鏡，確定激光束出射方向，實現(xiàn)脈沖激光束的縱橫軸方向快速掃描，獲悉所有掃描點的距離及方向角，確定所有掃描點與測站的相對空間坐標。

（4）定向。計算定向識別標志的中心坐標，進行兩坐標系之間轉(zhuǎn)換參數(shù)的計算求取，實現(xiàn)三維激光掃描的定向。

3? 地籍測量測繪中的三維激光掃描技術(shù)應用分析

3.1 SSW車載移動測量系統(tǒng)的應用

（1）前期準備。這是一種快速、高效、無地面控制的測繪技術(shù)，各模塊以GPS時間為主線進行同步協(xié)調(diào)操作，依據(jù)相互之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系求取所測目標點的絕對坐標，采用推掃、轉(zhuǎn)掃等不同作業(yè)方式，采集移動和定點數(shù)據(jù)，獲悉目標地物的絕對坐標和紋理信息，體現(xiàn)出掃描距離遠、精度高、范圍大的優(yōu)勢特點。前期準備工作主要包括調(diào)查底圖制作和現(xiàn)場勘查兩個內(nèi)容，要重點考慮交通情況、地勢條件、站點掃描重疊情況，初步確立24個站點進行轉(zhuǎn)掃測量。

（2）確定站點。在穩(wěn)固安裝調(diào)整測量儀器的條件下，對每個站點進行轉(zhuǎn)掃測量，可以將每一個站點設置8～12個檢查點，通常將其設置于胡同中或開闊地，確保檢查點的視線通透性。同時，在確定站點之后、測量之前，要架設GPS基站，獲悉地籍數(shù)據(jù)的絕對坐標。

（3）轉(zhuǎn)掃測量。采用轉(zhuǎn)掃測量的方法，各站掃描時間設定為45min，獲取點云數(shù)據(jù)，進行現(xiàn)場實景拍攝?？紤]到測量車自身體積偏大，存在測量車半徑3m左右的測量盲區(qū)，因而要將站點盡量設置在距離建筑適宜距離的條件下，以獲取和接收點云數(shù)據(jù)。

（4）數(shù)據(jù)采集及處理。可以通過點云數(shù)據(jù)和同步照片相結(jié)合的方式，獲悉地籍要素的點、線信息，實現(xiàn)對有效點的識別和提取。要注意的是，在進行同步照片拍攝的讀取過程中，要通過照片拍攝時間、位置、旋轉(zhuǎn)角度、大小等數(shù)據(jù)，進行照片顯示透明度的合理調(diào)節(jié)，幫助內(nèi)業(yè)人員進行數(shù)據(jù)讀取和判斷。同時，還要進行快速建模，基于SSW點云數(shù)據(jù)之間的拓撲關(guān)系及彩色點云對應的照片信息，提取相鄰點云像素信息，并結(jié)合用戶感興趣區(qū)的約束條件，實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)的快速建模。最后，在完成全測區(qū)的測量成圖之后，可以利用全站儀進行點位的核查，抽取若干個檢查點，確認地籍測量中對界址點的精度要求，有效地將外業(yè)轉(zhuǎn)為內(nèi)業(yè)，降低外業(yè)人員的工作強度。

3.2 3D激光掃描儀的應用

本文選用德國Z+F公司的Imager 5010三維激光掃描儀進行地籍測量，利用其采集速度快、高分辨率、高精度、非接觸式測量、實時動態(tài)的測量優(yōu)勢，全方位自動獲取海量的三維地形數(shù)據(jù)，形成地籍點云數(shù)據(jù)集合，并利用該儀器的外接GPS功能，實時獲取和采集地物的絕對坐標。

（1）前期準備。要預先進行地籍現(xiàn)場勘查工作，利用3D激光掃描儀的非接觸式、主動性激光掃描原理，合理選擇實際作業(yè)的站位。

（2）站點設置。通常將站點設置在通視效果良好、地勢較高的控制點，并對其進行對中整平，可以在每一個站點的作業(yè)行進路線上設置覘標，通過各個站點的獨立坐標系，實現(xiàn)各站點間數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)拼接。

（3）轉(zhuǎn)掃測量?？梢詫崿F(xiàn)對被測地物的轉(zhuǎn)掃測量操作，快速實現(xiàn)一站的掃描測量作業(yè)，實時采集和查看點云數(shù)據(jù)，并對點云數(shù)據(jù)不夠清晰的區(qū)域，采用局部掃描精度調(diào)整的方式，獲取最大范圍測區(qū)坐標系統(tǒng)下的坐標點。同時，在后期的測量作業(yè)中，還可以將3D激光掃描儀與免棱鏡全站儀相結(jié)合，對站標十字靶心進行均勻的點位坐標測量，為后續(xù)的數(shù)據(jù)拼接處理做好準備。

（4）數(shù)據(jù)處理。利用Z+FLaserControl軟件進行三維點云數(shù)據(jù)的拼接處理，通過對不同站標十字靶心的自動識別，參考兩站間重疊區(qū)域的共同特征點，有效規(guī)避數(shù)據(jù)拼接處理的偏差。同時，軟件能夠自動進行點云數(shù)據(jù)的剖面裁切，提取被測地物的特征性，依循以下流程完成點云數(shù)據(jù)的內(nèi)業(yè)處理：多站點云數(shù)據(jù)的拼接、坐標系轉(zhuǎn)換、地物提取、CASS成圖，考慮到拼接后的點云數(shù)據(jù)量較大，可以進行分塊處理操作。并通過導出切片和剖面成像的方式，自動快速提取地物特征線，呈現(xiàn)出地物建筑的平面圖。

4? 結(jié)語

綜上所述，地籍測量測繪中的三維激光掃描技術(shù)應用體現(xiàn)出快速、靈活、高精度的特點，能夠獲取地物高精度的三維點云數(shù)據(jù)，滿足地籍測量要素的精度要求，可以通過移動測量車和3D激光掃描儀等不同載體，提取三維激光掃描點云數(shù)據(jù)，獲悉地籍測量測繪成果，有效降低外業(yè)工作強度，提升地籍測量測繪工作效率。作為新型的測量技術(shù)，三維激光掃描技術(shù)突破常規(guī)傳統(tǒng)測量的局限性，真實再現(xiàn)地物的形態(tài)信息，利用三維點云數(shù)據(jù)提取地物的三維空間數(shù)據(jù)，與立體化的土地集約化利用趨勢相契合。

參考文獻

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[3] 郭敬.淺談三維激光掃描技術(shù)在地籍測繪中的應用[J]. 價值工程，2018，499（23）：267-268.