劃核實測量中的新技術(shù)應(yīng)用

規(guī)劃核實測量中的新技術(shù)應(yīng)用張保鋼北京市測繪設(shè)計研究院規(guī)劃核驗測量中的新技術(shù)應(yīng)用CORS系統(tǒng)技術(shù)似大地水準面測繪技術(shù)三維激光掃描技術(shù)數(shù)字攝影測量技術(shù)CORS系統(tǒng)技術(shù)連續(xù)運行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（ContinuousOperationalReferenceSystem，簡稱CORS系統(tǒng)）是現(xiàn)代GPS的發(fā)展熱點之一。CORS系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)化概念引入到了大地測量應(yīng)用中，它不僅為測繪行業(yè)帶來深刻的變革，而且也為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)社會中的空間信息服務(wù)帶來新的思維和模式，CORS系統(tǒng)使得測區(qū)內(nèi)每個用戶都能實時獲得厘米級的精度，這種全新的RTK定位方法從根本上提高了作業(yè)效率和測量質(zhì)量。對于用戶來說，它不再要求建立臨時參考站，從而可以節(jié)省時間，最大限度地提高作業(yè)效率，節(jié)約了成本。在CORS網(wǎng)內(nèi)，等于建立了公用的控制網(wǎng)，消除了不精確的控制點所產(chǎn)生的誤差傳播。

CORS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國信息產(chǎn)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，需要采集多種實時地理空間數(shù)據(jù)，我國發(fā)展CORS系統(tǒng)的緊迫性和必要性越來越突出。近幾年，國內(nèi)不同行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)建立了一些專業(yè)性衛(wèi)星定位運行網(wǎng)絡(luò)和站點，同時在一大批城市、地區(qū)以及企業(yè)、建立了相應(yīng)的運行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。深圳市已經(jīng)建立我國第一個連續(xù)性的運行參考站系統(tǒng)（SZCORS），而且已全面地投入測量應(yīng)用。全國的部分省、市也初步建成或正在建立類似CORS系統(tǒng)，像：廣東、浙江、北京、福建、上海、成都、武漢和重慶等。例如在廣東省被廣泛使用的GDCORS系統(tǒng)，通過對其潛在功能的挖掘，在GPS大地測量方面開發(fā)利用，通過授權(quán)撥號登錄，對外開放網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)，實現(xiàn)用戶GPS實時高精度差分定位，已經(jīng)取得一定的收益，也為廣東省的城鄉(xiāng)經(jīng)濟建設(shè)發(fā)揮著日益重要的作用。

CORS系統(tǒng)在測繪應(yīng)用上的優(yōu)勢

覆蓋范圍廣，應(yīng)用便利。與常規(guī)RTK基站相比，CORS覆蓋范圍更廣，用戶只需要準備終端，不需要考慮差分以及差分站的質(zhì)量，用戶使用更方便靈活?？捎眯愿撸到y(tǒng)可提供全天候不間斷的服務(wù)，受氣候、通視條件、地形和季節(jié)等因素影響限制較少。數(shù)據(jù)質(zhì)量有保證，作業(yè)精度高。數(shù)據(jù)安全可靠，沒有誤差積累，精度水平在系統(tǒng)的有效覆蓋范圍內(nèi)大致均勻，同離開最近參考站的距離沒有明顯的相關(guān)性，可以避免臨時基站選站不當(dāng)而引起的起算偏差或支站引起的起算數(shù)據(jù)精度降低的影響。節(jié)省頻率資源，工作效率高。CORS系統(tǒng)無需用戶架設(shè)和搬遷基站，不需向無線電管理部門申請基站頻率，僅需一人操作，一般情況下幾十秒鐘就可獲得到點的坐標和高程，作業(yè)速度快，勞動強度低，有效地提高了工作效率，節(jié)省了費用，特別在作業(yè)區(qū)域范圍比較大、作業(yè)點比較分散的工程測量和圖件更新測量等工程中，其優(yōu)勢作用更是明顯。使用CORS系統(tǒng)時的注意事項

在使用網(wǎng)絡(luò)RTK時，由于影響精度的因素較多，所以必須加強對網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的可靠性檢查。作業(yè)前在獲得固定解后都必須找到測區(qū)附近的一個已知控制點進行檢查，即測前檢查，檢查合格后才能進行數(shù)據(jù)采集。反之，就要斷開連接，關(guān)機后重新連接，獲得固定解后再檢查，直到檢查合格。一般一個測段結(jié)束后還須找到附近另一個控制點做測后檢查，以此來判斷數(shù)據(jù)采集過程的精度的可靠性。

在控制測量中，應(yīng)使用三角架來提高對中的精度，并且每測完一測回后要重擺角架，重新對中，連接接收機。以此來提高成果數(shù)據(jù)精度。觀測條件方面，由于是在城市中進行測量，那就要求在測量過程中遠離干擾源，如反射性較強的建筑，較大面積的水面，通信發(fā)射塔，高壓輸電線以及建筑物或是植被較密集區(qū)域等，這些區(qū)域RTK無法獲得信號，不能工作。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用1）控制測量

常規(guī)控制測量如三角測量、導(dǎo)線測量，要求點間通視，費工費時，且精度不均勻。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對定位測量無需點間通視能夠高精度進行各種控制測量，但需要時間進行數(shù)據(jù)處理，不能實時定位并獲得定位精度，內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須重新測量。用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進行控制測量既能實時知道定位結(jié)果，又能實時知道定位精度，大大提高了作業(yè)效率。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進行實時定位可達到厘米級精度。因此，除了高精度的控制測量仍采用GPS靜態(tài)相對定位技術(shù)外，RTK技術(shù)可用于地形測圖中的控制測量，地籍和房地產(chǎn)測量中的控制測量。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用2）房產(chǎn)地籍測量

地籍及房地產(chǎn)測量是精確測定土地權(quán)屬界址點的位置，測繪供土地和房產(chǎn)管理部門使用的大比例尺的地籍平面圖和房產(chǎn)圖，并量算土地和房屋面積。地籍和房地產(chǎn)測量中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測定每一宗土地的權(quán)屬界址點及測繪地籍與房地產(chǎn)圖，能實時測定有關(guān)界址點及一些地物點的位置，并能達到要求的厘米級精度。但在影響衛(wèi)星信號接收的遮蔽地帶，應(yīng)使用全站儀、測距儀、經(jīng)緯儀等測量工具，采用解析法或圖解法進行細部測量。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用3）地形測圖

地形圖可為城鎮(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟建設(shè)提供服務(wù)。常規(guī)的測圖方法通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點，即在國家高等級控制網(wǎng)點基礎(chǔ)上加密次級控制網(wǎng)點。在加密的控制點和圖根控制點基礎(chǔ)上，測定地物點和地形點在圖上的位置，并按一定規(guī)則繪制平面圖。CORS技術(shù)的出現(xiàn)，可以高精度、快速測定各級控制點坐標。特別是應(yīng)用CORS下的網(wǎng)絡(luò)RTK新技術(shù)，可以不布設(shè)各級控制點，直接用流動站便可高精度、快速測定界址點、地形點、地物點坐標，利用測圖軟件在野外一次測繪成電子地圖，通過計算機和繪圖儀、打印機輸出各種比例尺圖件。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用4）城市規(guī)劃及放線

網(wǎng)絡(luò)RTK在城市規(guī)劃測量中有著廣泛運用，與傳統(tǒng)測量儀器相比，具有省時省工且精度高等特點。網(wǎng)絡(luò)RTK測量技術(shù)用于市政道路中線放樣，放樣工作一人即可完成。將線路參數(shù)，如線路起終點坐標、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，既能按樁號也可按坐標放樣，并可隨時互換。放樣時屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動，直到滿足放樣精度要求為止。似大地水準面測繪技術(shù)傳統(tǒng)測圖的高程控制網(wǎng)是通過水準測量方法來實現(xiàn)的。隨著GPS技術(shù)在測繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，利用GPS觀測信息獲得觀測點的正常高，逐漸成為GPS應(yīng)用領(lǐng)域的一個研究熱點。GPS相對定位技術(shù)能夠在10-6～10-8的量級精度上獲得所測點位的三維大地坐標，但其獲得的高程信息是相對于WGS-84橢球的大地高，而我國的法定高程系統(tǒng)是以似大地水準面為基準的正常高高程。GPS技術(shù)結(jié)合高精度、高分辨率（似）大地水準面模型可以取代傳統(tǒng)的水準測量方法測定正常高，真正實現(xiàn)GPS技術(shù)在幾何和物理意義上的三維定位功能。

似大地水準面測繪技術(shù)提供高精度的三維坐標是GPS測量突出的優(yōu)點和特點之一。但數(shù)字測圖工程中的高程控制仍沿用傳統(tǒng)的幾何水準測量的方法。通過高分辨率的厘米級似大地水準面模型，GPS觀測大地高可以轉(zhuǎn)換為正常高，達到四等及以下幾何水準的精度要求。與傳統(tǒng)水準測量相比,利用似大地水準面布設(shè)GPS三維工程控制網(wǎng)具有GPS點間不需通視、降低勞動強度、誤差不累積和提高工作效率等諸多優(yōu)點,可以滿足中、小比例尺地形圖圖根控制和城市地籍測圖以及規(guī)劃核驗對高程的精度要求，并為“數(shù)字城市”提供高效的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展,高精度、高分辨率似大地水準面的確定,似大地水準面和GPS高程測量將逐步代替常規(guī)幾何水準測量，實現(xiàn)真正意義上的GPS三維定位功能。

三維激光掃描技術(shù)三維激光掃描技術(shù)（threedimensionallaserscanner）通過發(fā)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(tǒng)。

三維激光掃描技術(shù)又被稱為實景復(fù)制技術(shù)，是測繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它突破了傳統(tǒng)的單點測量方法，具有高效率、高精度的獨特優(yōu)勢.三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。三維激光掃描儀的分類根據(jù)儀器的承載方式，三維激光掃描儀分為：地面三維激光掃描儀、車載三維激光掃描儀和機載三維激光掃描儀。按測量方式可分為：脈沖式

、相位差

、三角測距原理。按用途可分為為室內(nèi)型和室外型。也就是長距離和短距離的不同。一般基于相位差原理的三維激光掃描儀測程較短，只有百米左右。而基于脈沖式原理的三維激光掃描儀測程較長，測程最遠的可達6公里。三維激光掃描技術(shù)原理

三維地面激光掃描儀一般由激光測距儀和反射棱鏡組成，激光測距儀一方面主動發(fā)射激光，另一方面同時接收被測問題反射的激光信號，根據(jù)光速和激光來回時間差進行測距。由設(shè)備中心點坐標、每個測點的斜距、水平垂直角方向角三個要素就可求得每個掃描點的空間坐標。

三維激光掃描儀掃描獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是具有三維坐標的點云數(shù)據(jù)，這些離散點數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理和加工后，即可得到滿足生產(chǎn)應(yīng)用的空間信息數(shù)據(jù)。對激光點云數(shù)據(jù)進行的后處理工作一般包括不同站點的點云數(shù)據(jù)的坐標轉(zhuǎn)換和拼接，植被過濾和構(gòu)網(wǎng)，點云合并和關(guān)鍵信息的提取、點云分割和建模等。三維激光掃描測量技術(shù)的特點

三維激光掃描測量技術(shù)克服了傳統(tǒng)測量技術(shù)的局限性，采用非接觸主動測量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ我馕矬w進行掃描，且沒有白天和黑夜的限制，快速將現(xiàn)實世界的信息轉(zhuǎn)換成可以處理的數(shù)據(jù)。它具有掃描速度快、實時性強、精度高、主動性強、全數(shù)字特征等特點，可以極大地降低成本，節(jié)約時間，而且使用方便，其輸出格式可直接與CAD、三維動畫等工具軟件接口。

目前，生產(chǎn)三維激光掃描儀的公司有很多，它們各自的產(chǎn)品在測距精度、測距范圍、數(shù)據(jù)采樣率、最小點間距、模型化點定位精度、激光點大小、掃描視場、激光等級、激光波長等指標會有所不同，可根據(jù)不同的情況如成本、模型的精度要求等因素進行綜合考慮之后，選用不同的三維激光掃描儀產(chǎn)品。地面三維激光掃描技術(shù)地面三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)是以三維激光掃描儀的誕生為代表的，是繼GPS以來，測繪領(lǐng)域的又一次技術(shù)革命。盡管激光掃描技術(shù)已經(jīng)有十幾年的發(fā)展歷史，相應(yīng)的硬件問題已基本上得到解決，也有不少成熟的商用系統(tǒng)，但在數(shù)據(jù)處理方面的研究還相對比較落后，特別是直接從點云數(shù)據(jù)中提取實體特征信息和對目標分類的研究比較缺乏。北京航空航天大學(xué)和廣西桂能信息工程有限公司分別利用地面三維激光掃描進行古建筑數(shù)字化和山海關(guān)長城修復(fù)工程，均取得了良好的效果。長安大學(xué)地測學(xué)院利用Leica地面三維激光掃描進行了黃河小浪底樞紐工程出水大壩三維可視化模型重建，滑坡體的變形監(jiān)測，三維景觀模型重建等工作。北京建筑大學(xué)應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)先后獲取了北京故宮太和殿、太和門、神武門、慈寧宮和壽康宮院等的點云數(shù)據(jù)并建立了其三維模型，制作了二維線條圖和正射影像圖，進而應(yīng)用于古建筑整體變形監(jiān)測、大木結(jié)構(gòu)安全性分析。地面三維激光掃描儀HDLS300三維激光掃描儀

LeicaHDSC10用于規(guī)劃竣工核實的可能性地面三維激光掃描技術(shù)能夠快速獲取高密度、高精度的目標空間信息，具有掃描速度快、數(shù)據(jù)信息量大、精度高等特點，完全能夠滿足建設(shè)工程規(guī)劃竣工核實的應(yīng)用需求。三維激光掃描用于竣工核實車載三維激光掃描車載三維激光掃描儀的系統(tǒng)傳感器部分集成在一個可穩(wěn)固連接在普通車頂行李架或定制部件的過渡板上。支架可以分別調(diào)整激光傳感器頭、數(shù)碼相機、IMU與GPS天線的姿態(tài)或位置。高強度的結(jié)構(gòu)足以保證傳感器頭與導(dǎo)航設(shè)備間的相對姿態(tài)和位置關(guān)系穩(wěn)定不變。車載三維激光掃描儀機載三維激光掃描儀

機載激光三維激光掃描（LightDetectionAndRanging，簡稱LiDAR）是一種集激光掃描儀（Scanner）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）以及高分辨率數(shù)碼相機等技術(shù)于一身的光機電一體化集成系統(tǒng)，用于獲得激光點云數(shù)據(jù)并生成精確的數(shù)字高程模型（DEM）、DSM（數(shù)字表面模型），同時獲取物體DOM（數(shù)字正射影像）信息，通過對激光點云數(shù)據(jù)的處理，DSM、DOM可得到真實的三維場景圖。機載三維激光掃描儀直升機載三維激光掃描儀無人機載三維激光掃描儀機載三維激光掃描儀成果圖三維規(guī)劃竣工核實主要利用傳統(tǒng)的測繪手段獲取1∶500地形圖，提取地物幾何特征，綜合正射影像圖、照片提取地物紋理特征進行三維建模。這種方式進行竣工三維建模工作量很大，而且無法完全真實還原建筑物屋頂、窗臺等細部特征。所以，研究更加快捷、精確的建筑物三維建模技術(shù)和方法是當(dāng)務(wù)之急三維激光掃描技術(shù)的特點能夠滿足三維規(guī)劃竣工核實業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。它是規(guī)劃竣工核實的發(fā)展趨勢，具有模型精度高、外業(yè)時間短的優(yōu)勢，不僅適合三維規(guī)劃竣工許可指標的核實，還可以對三維模型竣工測量時的尺寸、色彩和小區(qū)環(huán)境等進行快速采集。三維激光測量的技術(shù)優(yōu)勢遠距離非接觸測量

–三維激光掃描技術(shù)的最大特點就是遠距離的非接觸測量。三維地面激光掃描是直接利用發(fā)生激光器對物體進行測量，直接獲取物體表面的三維激光點云坐標數(shù)據(jù)，不需要發(fā)射棱鏡或人工到達現(xiàn)場進行測量。三維激光掃描系統(tǒng)獲取的激光點云數(shù)據(jù)坐標真實可靠?？梢杂糜谖ｋU地、人員難以到達地等的遠距離測量，比傳統(tǒng)測量方法具有較大的優(yōu)勢。數(shù)據(jù)密度大、速度快

–無論是脈沖式激光掃描設(shè)備還是相位式激光掃描設(shè)備，激光掃描速度可達到數(shù)千點/秒甚至可以達到數(shù)十萬點/秒。激光獲取點云的掃描速度是傳統(tǒng)方法不能比擬的。三維激光測量的技術(shù)優(yōu)勢

自發(fā)激光

–三維激光掃描設(shè)備通過激光發(fā)射器主動發(fā)射激光，利用回波信號得到被測物體的點坐標數(shù)據(jù)信息，現(xiàn)場測量時，不受外部環(huán)境的影響。

精度高

–三維激光測量系統(tǒng)可以獲取高密度和高精度的激光點