通過地面三維激光掃描實現(xiàn)精細(xì)地形測繪的技術(shù)探究

通過地面三維激光掃描實現(xiàn)精細(xì)地形測繪的技術(shù)探究【摘要】伴隨著我國社會經(jīng)濟水平的迅速提升，測繪技術(shù)產(chǎn)生了巨大的變化，特別是三維激光掃描技術(shù)的大范圍運用，其能夠高精準(zhǔn)度詳細(xì)快速的優(yōu)勢，縮減測繪工作人員的日常工作時間及工作強度，促使測繪效率得到顯著的提升，具有非常顯著的優(yōu)勢。接下來，文章針對地面三維激光掃描實現(xiàn)精細(xì)地形測繪開展具體的論述，望能夠有一定的參考性價值。

【關(guān)鍵詞】地形測繪三維激光掃描技術(shù)測繪技術(shù)

在以前的地面地形測繪工作當(dāng)中，主要是采用gps設(shè)備、人工攜帶全站儀等相關(guān)設(shè)備，對野外現(xiàn)有的測點信息進行采集，通過專業(yè)軟件處理之后生成地形圖，與新興的地形測繪技術(shù)相比，固有的測繪方法即使較為穩(wěn)定，可是，測繪工作人員需面對一些比較危險的狀況、不容易達(dá)到邊坡的標(biāo)準(zhǔn)高度，在采集數(shù)據(jù)信息的時候所需時間也比較長，測繪工作人員工作強度大、特別容易有意外事故的發(fā)生。然而，三維激光掃描技術(shù)完全更改了以往的測繪工作方式，縮短了外業(yè)工作時間，有效的縮減測繪強度，使得測繪困難獲得顯著的降低，使得總體測繪質(zhì)量得到有效的保障。

1三維激光掃描技術(shù)概述

1.1三維激光掃描技術(shù)

地面地形測繪工作中，相繼GPS技術(shù)之后便迎來了三維激光掃描技術(shù)這場具有劃時代意義的技術(shù)性革新，該技術(shù)完全突破傳統(tǒng)的單一式測量，與以往傳統(tǒng)的GPS測量技術(shù)對比來看具有較高的測繪效果，并且能保證測繪數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤，同時還能夠提供在物體外表之外的三維點云數(shù)據(jù)信息。所以，在日常的地面地形測繪工作當(dāng)中可運用三維激光掃描技術(shù)來實現(xiàn)高精確度及高分辨率的準(zhǔn)確測繪成果。按照基本測量原則將其劃分為：基于三角測距原理、基于脈沖式和基于相位差。遵循用途的不同將其劃分為室內(nèi)外兩種，是從不同的長短距離原理入手進行的劃分。

1.2特征

進行三維快速掃描是三維激光掃描技術(shù)的獨特之處，而以往傳統(tǒng)的測量概念中得知，地形測繪所輸出的數(shù)據(jù)屬于二維數(shù)據(jù)。

隨掃描儀之后形成了快速掃描，通過快速掃描之后測量速度能夠高達(dá)1000點每秒，然而，通過一般的測繪技術(shù)會有2-5秒的浪費情況存在，而三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)完全更克服上述的問題，促使測量工作效率及工作質(zhì)量得到顯著的提升。

1.3工作原理

地面三維激光掃描技術(shù)在地形測繪中的運用，促使光得到有效的利用，實現(xiàn)目標(biāo)外表點的三維坐標(biāo)，以此可以較好的達(dá)到三維場景重建、提取地面詳細(xì)信息數(shù)據(jù)的目的。一般情況下，完整的三維激光掃描系統(tǒng)包含以下三方面內(nèi)容：激光測距系統(tǒng)、高精度動態(tài)GPS差分定位系統(tǒng)（DGPS）和高精度動態(tài)載體姿態(tài)測量系統(tǒng)（INS）。首先是激光脈沖二極管把激光脈沖信號發(fā)射出去，在通過旋轉(zhuǎn)棱鏡射至目標(biāo)物，可使用探測器把反射形成的激光脈沖信號進行信息數(shù)據(jù)的接收，而記錄器將全部的發(fā)展變化過程中的所有信號進行全部的記錄，將其轉(zhuǎn)換為有用的數(shù)據(jù)信息，作為測繪工作者則需學(xué)會對數(shù)據(jù)信息的認(rèn)真識別，將信息軟件進行科學(xué)處理，從而進行實體模型的建立。

1.4數(shù)據(jù)信息的采集與處理

其中，在進行點云數(shù)據(jù)處理的過程當(dāng)中，需要將點云數(shù)據(jù)反射強度與地面物體對激光的作用信息當(dāng)做以后運用點云數(shù)據(jù)來創(chuàng)建三維模型的重要參考因素，其中，對于三維模型的創(chuàng)建質(zhì)量也會遭受較大程度的作用及影響。

數(shù)據(jù)采集具體流程：現(xiàn)場勘查――相掃――精掃反射體――對目標(biāo)區(qū)域的精掃――拍攝場景照片。

數(shù)據(jù)處理具體流程：（1）校準(zhǔn)。對掃描儀坐標(biāo)系與相機坐標(biāo)系進行統(tǒng)一，因唯有將坐標(biāo)系進行統(tǒng)一之后，才能夠使得地貼紋理的精準(zhǔn)度得到保證；（2）噪點清除。在受到一系列不可抵抗要素或者來自測量設(shè)備等方面因素的影響，必然會有一些噪點的出現(xiàn)，這對于數(shù)據(jù)質(zhì)量將會產(chǎn)生非常大的影響，為此，進行云數(shù)據(jù)操作之前，需完全清理掉不干凈的噪點；（3）點云拼接。針對坐標(biāo)系實施統(tǒng)一的點云拼接基礎(chǔ)設(shè)施，可為工程精準(zhǔn)性測量提供充分的技術(shù)支持，得出高準(zhǔn)確度的數(shù)據(jù)信息。

2通過地面三維激光掃描技術(shù)實現(xiàn)精細(xì)地形測繪

2.1野外數(shù)據(jù)的采集

對測繪周邊區(qū)域的環(huán)境進行全面的考察，做出測站數(shù)量、標(biāo)靶及掃描儀的實際方位，最大限度上挑選比較少的測站，這樣才能夠使得原始數(shù)據(jù)量得到相應(yīng)的縮減，促使測量范圍之內(nèi)所使用的掃描得出完整的數(shù)據(jù)信息，與此同時，獲取紋理數(shù)據(jù)與點云數(shù)據(jù)，這對于今后數(shù)據(jù)的匹配處理有著很大的輔助作用，同時根據(jù)采樣進展情況來選擇不同的比例尺寸要求，采取逐站掃描的方式。

2.2相關(guān)數(shù)據(jù)的預(yù)處理

一般情況下，掃描點云數(shù)據(jù)是非常復(fù)雜的，通常是由不同的站點來最終獲得的數(shù)據(jù)信息，如果將相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一個坐標(biāo)系上，那么就需要在將點云數(shù)據(jù)進行掃描之后進行科學(xué)的匹配，這對于今后定量化的淺析及模型的建立是非常有幫助的，并且在進行匹配方法的選用上也存在一定的差異性。在精準(zhǔn)度較高的地理坐標(biāo)前提下，能夠利用GPS供應(yīng)各個掃描站點，這樣便能夠達(dá)到在固定的地理坐標(biāo)體系下包含全部的點云數(shù)據(jù)信息，此種辦法可以得到非常精準(zhǔn)的地理方位，便于今后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計。

2.3地物的繪制與提取

可以運用三維激光掃描技術(shù)來對點云數(shù)據(jù)進行提取以及后期的相關(guān)處理，其中，在地物提取的時候可以從地物的具體特點入手，利用Gyclone軟件從點云視圖當(dāng)中進行相關(guān)數(shù)據(jù)的提取，從而在文本文件當(dāng)中進行對應(yīng)格式的傳輸，同時也可以直接導(dǎo)入測繪圖軟件來進行地物的具體繪制。

3結(jié)語

總而言之，在具體的地形測繪過程當(dāng)中，三維激光掃描技術(shù)的有效運用能夠促使一些存在一定困難的數(shù)據(jù)采集工作可以在短時間內(nèi)順利完成。針對三維激光掃描技術(shù)的探究對我國社會經(jīng)濟的未來可持續(xù)發(fā)展來講有著非常重要的價值，可是，運用三維激光掃描技術(shù)的過程會受到外界環(huán)境、目標(biāo)物體反射面等因素的影響，為此，三維激光掃描技術(shù)運用過程當(dāng)中最大限度上彌補客觀方面存在的不足，這樣才能夠獲得準(zhǔn)確的測繪成果。

參考文獻：

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[2]曹璽，梁俊，王延洪等.三維激光