通過地面三維激光掃描實現(xiàn)精細地形測繪的技術探究

通過地面三維激光掃描實現(xiàn)精細地形測繪的技術探究【摘要】伴隨著我國社會經(jīng)濟水平的迅速提升，測繪技術產(chǎn)生了巨大的變化，特別是三維激光掃描技術的大范圍運用，其能夠高精準度詳細快速的優(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)精細地形測繪開展具體的論述，望能夠有一定的參考性價值。

【關鍵詞】地形測繪三維激光掃描技術測繪技術

在以前的地面地形測繪工作當中，主要是采用gps設備、人工攜帶全站儀等相關設備，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、不容易達到邊坡的標準高度，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，使得總體測繪質量得到有效的保障。

1三維激光掃描技術概述

1.1三維激光掃描技術

地面地形測繪工作中，相繼GPS技術之后便迎來了三維激光掃描技術這場具有劃時代意義的技術性革新，該技術完全突破傳統(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中可運用三維激光掃描技術來實現(xiàn)高精確度及高分辨率的準確測繪成果。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1000點每秒，然而，通過一般的測繪技術會有2-5秒的浪費情況存在，而三維激光掃描技術的出現(xiàn)完全更克服上述的問題，促使測量工作效率及工作質量得到顯著的提升。

1.3工作原理

地面三維激光掃描技術在地形測繪中的運用，促使光得到有效的利用，實現(xiàn)目標外表點的三維坐標，以此可以較好的達到三維場景重建、提取地面詳細信息數(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，在通過旋轉棱鏡射至目標物，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，將其轉換為有用的數(shù)據(jù)信息，作為測繪工作者則需學會對數(shù)據(jù)信息的認真識別，將信息軟件進行科學處理，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。對掃描儀坐標系與相機坐標系進行統(tǒng)一，因唯有將坐標系進行統(tǒng)一之后，才能夠使得地貼紋理的精準度得到保證；（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。針對坐標系實施統(tǒng)一的點云拼接基礎設施，可為工程精準性測量提供充分的技術支持，得出高準確度的數(shù)據(jù)信息。

2通過地面三維激光掃描技術實現(xiàn)精細地形測繪

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相關數(shù)據(jù)的預處理

一般情況下，掃描點云數(shù)據(jù)是非常復雜的，通常是由不同的站點來最終獲得的數(shù)據(jù)信息，如果將相關數(shù)據(jù)統(tǒng)一在同一個坐標系上，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。在精準度較高的地理坐標前提下，能夠利用GPS供應各個掃描站點，這樣便能夠達到在固定的地理坐標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來對點云數(shù)據(jù)進行提取以及后期的相關處理，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軟件從點云視圖當中進行相關數(shù)據(jù)的提取，從而在文本文件當中進行對應格式的傳輸，同時也可以直接導入測繪圖軟件來進行地物的具體繪制。

3結語

總而言之，在具體的地形測繪過程當中，三維激光掃描技術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的過程會受到外界環(huán)境、目標物體反射面等因素的影響，為此，三維激光掃描技術運用過程當中最大限度上彌補客觀方面存在的不足，這樣才能夠獲得準確的測繪成果。

參考文獻：

[1]孫德鴻，王占超.三維激光掃描技術在地形地質研究中的應用（二）[J].測繪通報，2024，（4）：85-86.

[2]曹璽，梁俊，王延洪等.三維激光