基于三维激光扫描技术的地形测量一体化应用研究

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1、基于三维激光扫描技术的地形测量一体化应用研究摘要：地形测量一体化是指利用测量仪器与技术针对某一地形进行外业测量，同时通过内业数据处理、地形图生成及建模的整个一体化生产过程。全站仪测图、GPSRTK测图及摄影测量等是比较常见的地形测量技术，但是对于一些危险地区的地形侧廊来说，传统测量技术往往不能快速获得数据，三维激光扫描技术的应用可以有效弥补传统测量技术的缺点，不需要接触被测地形即可快速获取三维点云数据。下面就针对三维激光扫描技术在地形测量一体化中的应用进行分析。中国1/vie　　关键词：三维激光扫描技术；地形测量一体化；应用　　DOI：10.16640/j.ki

2、.37-1222/t.2017.08.096　　随着社会的快速发展，当前三维激光扫描技术已经在各个领域中得到了广泛应用，并取得显著的效果，与传统测量技术相比，三维激光扫描技术在实际应用中具有工作效率高、测量精确率高等特点，在地形地质测量中应用不仅扫描速度快，同时测量精确度也得到了提高，当前很多科技人员均将这项技术作为实际工作中解决问题的主要手段，为工程测量及数据研究工作提供了保证。下面笔者尝试结合自己的工作经验，对这项技术在地形测量中的一体化应用进行深入剖析。　　1三维激光扫描技术发展与应用现状　　1.1扫描硬件技术　　（1）扫描速度，从以前的每秒几千点提升到了

3、现在的每秒几万点，数据采集的时间大大缩短，工作效率提高的同时还保证了野外数据采集的安全性；（2）扫描结构，从之前的分体式结构改变为现在的一体集成结构，这种扫描结构由扫描电池内置、高分辨率数码相机及高分辨率触摸屏等部分组成，不仅操作非常方便，而且便于携带；（3）视场角，从原来的几十度发展到了全景扫描，不仅工作效率高、操作简单，同时数据后续处理也更加简便；（4）精确度，细微扫描点测量操作可以实现，同时仪器的应用范围也得到了扩展，众多领域的数据需求均可以得到满足。　　1.2软件进步技术　　（1）处理量，随着近年来算法程序的改进，当前的扫描软件已经可以储存并处理十几亿点

4、的数据，这种性能上的变化为人们处理数据的过程中提供了有效的帮助，精细化扫描得以实现；（2）功能齐全，当前扫描技术在多个行业中就能满足实际需求，利用其可以实现准确地形测量、二维线条提取及建模等功能，当前建筑结构测绘、工业设计及文物保护等方面研究中都需要用到扫描技术。在地形与地质测量工作中，应用该技术不仅测量简单、容易操作，同时得到的测量结果也非常精确、全面，可以对三维结果进行计算与分析，并且不会受到环境因素的影响。　　2地形测量一体化的三维激光扫描数据采集　　随着全站仪、航空摄影测量仪及GPSRTK等技术的广泛应用，地形测量作业开始朝着内外业一体化方向发展。利用三

5、维激光扫描地形获取的数据悬浮于孔中，属于没有属性的、离散的点阵数据，被人们形象的称为“点云”。在地形测量一体化中，点云数据主要利用地面三维激光扫描仪与机载三维激光扫描仪测量获取，前者可以获取点云数据中大量数据，后者发射的激光脉冲可以部分穿透树林等遮挡物，直接获取真实地面三维地形的信息。　　2.1地面三维激光扫描仪的工作原理与数据采集　　地面三维激光扫描系统属于一种三维坐标测量系统，它集成了很多高新技术，其核心为三维激光扫描仪，经过多年的发展，不管从硬件上还是软件上地面三维激光扫描仪均得到了很大程度的提高。该扫描仪使用测距范围较大，与无棱镜测量的全站仪相比，这种仪

6、器可以使所有测量领域的要求得到满足；全方位视角，可以方便用户扫描头顶方向、水平及水平面上下物体，在扫描过程中不会受到视角的限制，充分实现了360°视角的扫描，几乎不存在盲区；测量电位精度高，扫描仪测量单个点精度可以达到毫米级，精扫功能对远距离标靶的精度较高，充分保证了数据拼接精度。在地形测量一体化中，主要利用地面三维激光扫描仪获得点云数据，测量前需要做好扫描仪架设位置、扫描顺序等准备工作，然后连接网络设置、拍照等，最后获取点云数据。　　2.2机载三维激光扫描仪的工作原理与数据采集　　利用机载三�S激光扫描仪可以获得真实的影响数字模型与高程模型，是当前航测技术的尖

7、端，其最大的特点在于不会受到天气条件、日照条件的限制，可以实现全天候观测，为数字制图、GIS应用提供地面模型数据。机载系统包括激光扫描、姿态测量、实时定位及计算机等诸多技术，利用激光测量技术可以快速获取精确的三维坐标，利用高速计算机计算得到地物垂直结构形态，从而增强对目标的识别能力。利用机载系统放射器发射的激光脉冲可以部分穿透树林的遮挡，得到真实地面的三维地形信息，在测量地形之前需要组好相应的准备工作，航行测量过程中应注意可能会发生的变故。首先制定飞行计划，然后设定GPS基站，再进行三维激光扫描测量与惯性测量，最后利用数码相机进行拍摄，进行数据传输。　　3三维激

8、光扫描技术的地形测量一体