三维激光扫描技术在地形测绘成图中的应用 张海斌

发表时间:2020/5/15   来源:《基层建设》2020年第3期   作者:张海斌
[导读] 摘要:传统的地图测绘工作需要人工的支持,人工携带全站仪、GPS设备等大型仪器到野外进行实际测量,并把各个测点的所得数据绘制成图像并保证图像的数据准确以及数据应用。
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        摘要:传统的地图测绘工作需要人工的支持,人工携带全站仪、GPS设备等大型仪器到野外进行实际测量,并把各个测点的所得数据绘制成图像并保证图像的数据准确以及数据应用。这样完成信息采集的过程不但繁琐,同时作业时间长、难度高,对于测试的效率和效果都难以保证。现今的技术发展,可以采用三维激光扫描技术,通过快速细致的扫描,迅速的完成测绘工作并将其在测绘成图时。本文研究三维激光扫描技术,在地图测绘成图中的应用,将技术进行有效的推广,确保高效的地形测绘成图工作。
        关键词:三维激光扫描技术;地形测绘;测绘成图
        前言:三维激光扫描技术是随着我国社会技术的发展以及科学技术的进步而形成的一项创新技术。将三维激光扫描技术和测绘技术进行了结合,在测绘领域获得了广泛的应用。其本身具有快速高效的特性,同时能够更加细致和高精度的完成绘制工作,在成图过程中能够保证数据的稳定应用以及大幅度的完成成图测绘的精确性。因此和传统测绘技术相比具有极大的优势。通过对其分析和应用的研究,可以进一步的扩大其应用范围,确保对于测绘工作的提升。
        1 三维激光扫描技术的概述
        1.1 三维激光扫描技术的概念
        三维激光扫描技术实际上是进行多维度的激光扫描完成的领域内的测点测量。其和传统的GPS技术相比,是一种高效率和高精度的测量。同时扫描物体的表面的三维点,能够形成准确的数据共享。三维激光扫描技术最大的优势以及其在测绘领域的应用特性在于,其精度更高、效率更高,能够保证测绘数据的准确性和制图方面的连接,保证数据的获取。通过测量方式可以将其划分为三角测距、脉冲式测距和相位差三种,能够在室内和室外不同的长短距离内同步实现测绘。是目前具有创新技术意义的高端测绘技术的应用。
        1.2 三维激光扫描技术的构成
        三维激光扫描技术,其形成了一个稳定的扫描系统,这一系统中包含三维激光扫描仪、数码相机、软件控制平台以及数据处理平台,其他还包括一部分电源和附件设备。这些设备和软件共同组成了一个完整的高新技术系统,确保了地形数据的搜集,以及向云空间进行的分享和共享调取。
        1.3 三维激光扫描技术的原理
        三维激光扫描技术的工作原理是由激光脉冲二极管发射出激光脉冲信号,这一信号经过旋转棱镜的折射或反射直接射向探测目标。探测目标会反射。再次通过探测器进行数据回收接收反射的激光脉冲信号。当信号进入到脉冲记录器时,记录器会完成数据的记录,并将其识别处理为可视的视觉信息。再由软件系统方面进行处理,完成实体的建模输出,进而展现其数字地形图像。
        2 三维激光扫描技术在地形测绘成图中的应用过程
        2.1 以数据采集与处理过程
        2.1.1数据的采集
        数据采集是完成测绘工作的基础。通过三维激光扫描技术完成的数据采集,需要利用数据完成三维建模,对于测绘地形完成一个三维模型的规划,并确保其质量的保证。减少人为扫描过程中的误差。其主要包括现场勘查、初步扫描、精确扫描以及对反射体的建模、对目标区域的精确扫描和建模,最后需要拍摄现场测绘部分的照片。
        2.1.2数据的处理
        数据的处理是整个测绘工作的数据分析过程。

首先需要对数据搜集到的数据进行一个基础的校准,通过统一的扫描仪坐标系统建立和相机的坐标系统建立,形成两个坐标系统的统一。并完成坐标系统和地理纹理的贴近,确保数据是相互吻合的。能够在扫描仪顶部完成相机的安装,实现这一过程。其次是要完成数据噪点的消除,测绘中测试仪器或其它因素,难免会对测试数据产生噪点的影响。这个过程中。需要去除噪点对于数据质量的影响,确保其稳定输入的数据不会造成干扰。对于目标无关的非主体部分,也可以视为是噪点,一并将其清除。最后要进行点云的拼接。是指要建立一个和基础统一的稳定坐标系,在使用全站仪的情况下,和项目坐标系构成一个统一的坐标。对于扫描位置进行一个局部的坐标系建立。其具体的流程包括确定扫描位置、采集原始数据、配准照片和点云数据、完成交互方式、去除无用数据、计算扫描位置拼接、计算点云数据、导入专业软件。
        2.2 地形测绘成图的应用
        完成数据的采集和处理之后,就可以将三维激光扫描系统直接对进行测绘进行成图的应用。成图工作中,一是要保证激光扫描仪进行数据采集工作,二是要保证使用双频接收机完成测站坐标的定位,三是要保证按照标准的比例尺进行地形成图。整个过程是为了完成测绘地区的地形成图,为后期的规划设计或勘测提供数据支持和图像支持。
        三维激光扫描技术在地形测绘成图应用时,要注意扫描的点云数据会较为复杂,需要通过激光雷达点云数据的预处理。其中包括不同站点的统一坐标设置与数据的正确匹配,以及精确的地理坐标、扫描站点、固定的地理坐标系以及真实地理数据的稳定获取。通过这些注意点和消除步骤,保证消除地形的重复采样,并能够准确的判断地形中包含的悬浮物或电线杆等需要忽视的影响因素,对于建模来说能够提供更准确的帮助。
        3 三维激光扫描仪的应用特点
        3.1 快速性
        三维激光扫描仪能够快速的大面积获取应用探测目标的地理或者空间信息,应用扫描技术,对空间信息数据进行快速的采集,以及完成快速的反馈,对于立体信息的建立也能实现快速的反应。
        3.2 非接触性
        三维激光扫描系统技术采用的是非接触的方式,对测绘地形或目标物进行扫描和测量。其对实体测量的方式利用了坐标数据的建立,完成了模型的模拟,同时其探测的数据三维点云数据一次即可完成,能够快速的完成形态的重构,而整个过程都是在无接触的方式下进行的。
        3.3 相机协助特性
        整个非接触的探测过程后,是通过相机的协助完成扫描工作的监测、遥控选位、拍照、立体编辑等辅助操作的。这些过程和和测绘三维建模一起完成了二维和三维相互结合的数据方式。以彩色或色彩编码形式提供进一步的点云数据供测绘成图使用。
        结语:三维激光扫描技术,是在传统地形测绘工作的基础上,弥补其不足,进行研发的快速、精确的地形测绘成图应用。其具有快速、细致、高精度的特性,能够降低测绘的难度。同时对于测绘人员来说减轻其工作强度和工作周期,能够极大的提升测绘的效率和效果。
        参考文献:
        [1]郭琳娜,张吉平,柳永全,李辉,林永祥,殷耀国. 利用地面三维激光扫描技术进行地形测绘[J]. 中国科技论文,2015,10(09):1014-1018.
        [2]臧伟,钱林,孙宝军,董明. 地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用[J]. 北京测绘,2015(03):130-135.
        [3]曹玺,梁俊,王延洪,韩贤权,周玉红. 三维激光扫描技术在地形测绘成图中的应用[J]. 人民长江,2011,42(21):22-24.
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