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當代地形測繪的新技術(shù)

發(fā)布日期：2021-09-17 來源： 點擊：

1.現(xiàn)有傳統(tǒng)方式存在的問題
常規(guī)的大比例尺地形測繪主要是運用全球衛(wèi)星實時動態(tài)差分定位（GNSS、RTK）、全站儀等地面技術(shù)進行。
（1）這些技術(shù)方法需要在被測對象特征點（碎部點）上豎立觀測目標（流動站或棱鏡等），逐點單獨觀測，得到的信息有限，不足以細致地表達測區(qū)的實際地形；
（2）測得的數(shù)據(jù)最終輸出都是二維結(jié)果（cad圖形），無法直觀表達數(shù)據(jù)的全面特征；
（3）外業(yè)數(shù)據(jù)獲取的時間較長、工作強度較大，工期難以得到保證，由于數(shù)據(jù)更新緩慢，越來越難以滿足大數(shù)據(jù)時代對地理信息的更新速率要求；
（4）在某些特殊、危險環(huán)境下難以保證數(shù)據(jù)采集技術(shù)人員和設(shè)備的安全。

2.三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)勢
采用三維激光掃描技術(shù)進行地形測繪是對傳統(tǒng)地面測繪技術(shù)的重大變革。
（1）三維激光掃描技術(shù)結(jié)合了RTK技術(shù)（或全站儀技術(shù)），在測定掃描儀測站點和后視定向點坐標后，獲得360°范圍內(nèi)可見面域空間點云數(shù)據(jù)和影像，在視線不可及的地方再行設(shè)站掃描，以致整個測區(qū)有重疊無漏洞。
（2）三維激光掃描儀的掃描半徑根據(jù)儀器和目標介質(zhì)的不同而存在區(qū)別，當前一般在1.5-1200m。在地形復(fù)雜、有不明危險點分布的區(qū)域，采用三維激光掃描技術(shù)進行大比例尺地形測繪，是科學優(yōu)化的選擇。
（3）經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)拼接、去噪、過濾和建模，生成等高線，繪制地物符號等后處理過程，完成地形圖成果。
（4）三維激光掃描技術(shù)突破了傳統(tǒng)的逐點單獨測量，實現(xiàn)了面域掃描數(shù)據(jù)采集。通過高速激光掃描測量，可快速獲取被測對象表面的三維坐標數(shù)據(jù)，具有采集速度快、獲取數(shù)據(jù)豐富等特點，且測量距離長、數(shù)據(jù)準確，不受大地水準面的精度制約。
（5）三維激光掃描技術(shù)測量的數(shù)據(jù)不僅包含目標的空間位置信息，且記錄了目標的反射強度信息和色彩灰度信息，整體呈現(xiàn)更真實。

3.作業(yè)流程
（1）外業(yè)數(shù)據(jù)采集
首先對測區(qū)周圍環(huán)境進行踏勘, 確定掃描儀和標靶的位置。一要保證各掃描站最終獲取的數(shù)據(jù)能代表完整的測量區(qū)域；二要選擇盡量少的測站,以減少原始數(shù)據(jù)量。掃描同時還必須對測區(qū)的地物及特殊地形拍照, 以便于后期的數(shù)據(jù)處理、地形圖的編輯修改。
每一測站掃描完后, 還必須對N個標靶進行精細掃描。在掃描過程中通過選取控制標靶區(qū)域內(nèi)的點, 提取每個標靶的中心點。同時還需用無反射全站儀或RTK精確測出標靶中心在當?shù)刈鴺讼迪碌娜S坐標, 用于后續(xù)多站數(shù)據(jù)的配準。標靶的分布應(yīng)以能獲得較好的測站整體坐標配準精度為標準, 應(yīng)盡量避免布設(shè)為狹長形狀, 如布設(shè)3個測站時布設(shè)為近似正三角形較好, 此外標靶離掃描儀的距離也要適中, 太近會帶來較大的坐標轉(zhuǎn)換誤差, 太遠會降低標靶中心位置的識別精度。
（2）點云數(shù)據(jù)配準
由于每次掃描只能得到測區(qū)局部的數(shù)據(jù), 為了得到測區(qū)完整的三維數(shù)據(jù), 所以需要從不同的位置進行多次掃描, 每次掃描得到的數(shù)據(jù)都處在以當前測站為原點定義的一個局部坐標系中。因此, 需要在掃描區(qū)域中設(shè)置一些控制標靶, 從而使得相鄰的掃描點云圖有3個及以上的同名控制標靶, 通過同名控制標靶將掃描點云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個坐標系下。
（3）地物的提取與繪制
地物特征點的提取是在配準好的點云數(shù)據(jù)中手工提取的, 如房屋角點、電線桿中心點等?？梢岳玫孛嫒S激光掃描的后處理軟件來提取, 如HD SCENE軟件, 可以在點云視圖中手工提取地物特征點, 并以一定的格式輸出到文本文件中。
（4）地貌數(shù)據(jù)獲?。ㄔ肼暼コ?br/>由于三維激光掃描技術(shù)是對整個測區(qū)空間信息的掃描, 包含了地表的所有信息。地形表面的樹木植被及地物的存在會影響等高線的自動生成，所以在生成等高線前需要將非地貌部分的點云數(shù)據(jù)剔除, 此部分目前還沒有相應(yīng)的軟件能做到完全百分之百自動化的剔除。
（5）等高線生成（抽稀處理）
地面三維激光掃描時一般掃描密度較大, 相對地形測繪來講其點位太密, 且分布不均勻。如果直接利用掃描點來構(gòu)三角網(wǎng)追蹤等值線,其細節(jié)信息過多, 會導致等高線紊亂。因此, 一般將剔除非地貌因素后的點云數(shù)據(jù)按地形測繪要求的密度進行抽稀。最后將數(shù)據(jù)導入到大比例尺數(shù)字測圖軟件中, 自動生成等高線。
（6）地形圖編輯
將地物圖形與等高線圖形進行疊加、編輯, 同時由于切除了地物部分的數(shù)據(jù)造成生成的等高線局部缺失、扭曲、不光滑等，這時需要對照照片及點云數(shù)據(jù), 手動進行修改。最后加上高程注記, 生成圖視圖例圖廓, 進行局部的修飾。


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