基于三维激光扫描数据的正射影像制作

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1、基于三维激光扫描数据的正射影像制作：为了研究LMS_Z420i型地面三维激光扫描仪的使用，利用三维激光技术制作正射影像。论述了数据采集和数字正射影像制作的过程，最后得到了理想的建筑立面正射影像。　　关键字：三维激光扫描点云正射影像　　一、仪器简介　　　　图1仪器主体及工作示意图　　奥地利RIEGL公司出品的LMS_Z420i型地面三维激光扫描仪（图1）具有高达12000点每秒的数据采集速率，点位精度可以达到4mm，对于一般场景的全景扫描仅需十几分钟。且仪器连接、设置简单，不需要复杂的操作。　　除了它本身所具备的真实彩色摄取功能外，它还可以与高档的数码彩色相机和地球

2、定位系统GPS相结合，给出所测物体的具有三维结构坐标的高分辨的彩色纹理，由此可生成具备三维立体地理坐标的，真实彩色的“三维立体学校”，“三维立体博物馆”，“三维立体公园”，“三维立体矿区”，“三维立体街道”，“三维立体城市”等等。　　三维扫描点云应用领域十分广阔，它可广泛用于各行各业，例如古迹保护，遗址测绘；古迹，建筑物测量；城市模型；土木工程学；控制，水电大坝、滑坡变形监测；过程自动化控制；逆向工程学；采矿和地形学；隧道测绘；实景模拟；工程、测量、安全、娱乐，数字地理信息系统等行业，根据用户的需要提供极为丰富的三维立体空间模型及三维定量分析等，有着很高的社会经济

3、效益。　　二、正射影像简介　　数字正射影像图（DigitalOrthophotoMap）简称DOM，是利用数字高程模型经过逐像元进行投影差改正、镶嵌、剪裁生成的影像数据。数字正射影像图和通常我们所接触的地图一样，不存在变形，它是地面上的信息在影像图上真实客观的反映，但是所包含的信息远比普通地形图丰富，而且其可读性更强，它同时具有地图的几何特性和影像特征。如果在数字正射影像图上加上一些符号以表示不易看到的地物或者抽象的信息（包括各种独立地物、电力线、管线以及等高线和高程）这种产品将更受广大用图者的欢迎。数字正射影像图的应用十分广泛，在土地管理、城市建设与规划、林业、

4、农牧业旅游、环境保护、水文水资源等行业用作土地详查、城市变迁、资源调查、环境监测的原始资料；它还是很多测绘新产品的基础数据，如城市三维模型、立体景观地图、计算机动画、计算机仿真、虚拟现实、数字影像库等。　　传统的DOM是基于遥感或航空摄影的影像数据来制作的，尽管原理相同，三维激光扫描仪却是以实物表面激光点云数据为基础，通过对数字影像的正射纠正，同样可以得到基于不同投影面的正射影像，其制作过程灵活、简单，数据精度可靠。　　三、数据采集　　我们以某宾馆外表面立面为扫描对象，通过架设3个扫描站对宾馆大堂立面进行了扫描，经过多站数据拼接并进行点云着色后的点云如图2所示。　

5、　　　图2扫描数据　　在所有的扫描点云数据中，不仅存在我们需要的立面点云，还存在很多我们不需要的冗余点（如地面点、汽车点云等），这些点对后续建模是没用的，必须去除掉，仅保留我们需要的立面点云。　　四、正射影像制作　　点云数据处理完毕之后，通过模型化处理可以得到立面的DSM。与常规DOM不同的是，激光点云正射影像的制作需要在DSM的基础上先生成纹理模型，即：将扫描时拍摄的数码影像映射到DSM上，使之形成带真彩色纹理的三维模型（图３）。　　　　图3立面纹理模型　　有了纹理模型，我们只需要在需要的方向指定任意一投影面，设定好栅格参数，RIEGL软件就能自动生成我们需要的

6、DOM（图４）。　　　　图4立面正射影像　　五、结束语　　通过对某宾馆立面正射影像的生产制作我们深切的体会到：利用三维激光扫描点云制作DOM，其制作过程快速、简单、灵活，可以根据客户要求制作不同尺寸、不同比例尺的DOM；而且产品丰富，通过扫描不仅可以得到DOM，还可以得到激光点云、DSM、纹理模型等数据，后续的多用途数据加工业有了相应的基础，可谓是“一机多用”。　　　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。