三维激光扫描仪在新源滑雪场地形图测绘应用

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1、三维激光扫描仪在新源滑雪场地形图测绘应用　　内容提要：本文通过测绘生产实例，简要介绍了三维激光扫描仪在全野外数字测图中的应用，与常规测绘方法相比，三维激光扫描仪具有扫描速度快、获取信息量大、精度高、自动化程度高、工作效率高等优点，能克服传统测量仪器的局限性，直接获取高精度三维数据，并实现三维可视化。关键词：三维激光点云数据三维立体模型地形图测绘中图分类号：P2文献标识码：A文章编号：一、引言常规全野外数字测图，测量外业一般采用全站仪和RTK技术采集地形数据，内业采用基于AutoCAD平台开发的成图软件编辑成图。由于地形数据是单点逐点采集，每点都要花费几秒

2、钟甚至几分钟，不能快速获取大量空间信息，特别是对高山峡谷等作业人员难以到达的地形险峻的地区进行数字测图，地形数据采集难度加大，作业效率较低，危险程度高。6三维激光扫描技术是上世纪九十年代中期开始出现的一项高新技术，也被称为实景复制技术，是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。它通过高速激光扫描测量的方法，大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据。可以快速、大量的采集空间点位信息，为快速建立物体的三维影像模型提供了一种全新的技术手段。它突破了传统的单点测量方法，具有高效率、高精度的独特优势.三维激光扫描技术能够提供扫描物体表面的三维点云数

3、据，因此可以用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。二、三维激光扫描仪的工作原理及配套软件三维激光扫描仪通过向目标发射安全的脉冲激光，直接照射到被测物体表面，经反射后到仪器上的传感器接收被测物体表面上反射的激光波束，同时仪器中的微处理器再迅速计算出发出激光波束和接收到反射回来激光波束的时间差t，就可以得到被测物体表面到测距仪之间的准确距离（S）：测量距离S=（Ct）/2（其中C为激光在空气中的传播速度）。测量距离确定后，仪器本身可以记录发出激光和返回激光的2个角度，这样被测物体相对仪器的三维坐标值就确定了。6通过连续对目标进行垂直和水平两个方向的高速激光脉

4、冲推扫式测量，获取被测物体的三维坐标值，在经过后处理软件得处理，快速获得目标体的三维坐标信息，利用后处理软件可实现目标真三维重建，生成目标体的三维图象和可量测点云数据，并可方便的转化为多种输出格式的图形产品。通过对这些数据和图形产品的深入分析，即可获取我们需要的信息。同时，将测绘模型快速转换为AutoCAD、3Dmax、PDF、AutoPlant、MicroStation等软件可处理的文件格式，为相关科研、规划和设计工作所用。三、在新源滑雪场地形图测绘项目的应用1.测区概况测区位于新源县东南面天山支脉，测区内部地势南高北低，平均海拔高为1500米，该测图

5、范围属于高山地区，最高海拔约为2429米，高差起伏较大，测区主要以地貌为主，地物较少。测区人员通行困难，普通全站仪外业数据采集效率低且比较危险。地形图成图比例尺为1：500，基本等高距1m。作业时间为春季，植被还未完全发育，比较适合三维激光扫描仪工作，本测区分别采用徕卡HDS8800和瑞格VZ1000两种扫描仪作业。2．外业数据采集徕卡HDS8800仪器架站需站点坐标及后视坐标，本测区采用实时测量测站点及后视坐标进行作业。在测站点整平对中后，输入测站坐标及后视坐标，瞄准后视定向，进行测站全景拍照，点击所需测量精度即可作业。6瑞格VZ1000仪器架设不需要

6、整平、对中、定向(仪器有±10度倾斜改正，内置磁罗盘)，不测量仪器高。采用的测量方式是扫描标靶方式，在每次测站周围4米左右的位置布设标靶（标靶为4个直径5厘米的原型反射片），扫描仪测到标靶反射的为红色，测量完毕后用RTK分别测量标靶坐标及高程。3.内业数据处理（1）徕卡MaptekI-Site软件：MaptekI-Site是专为地形测量开发的一款三维后处理软件。利用测站点和定向点坐标自动配准外业采集的数据，各测站数据配准简单方便。软件也提供更改架站坐标，自动生成DEM模型，自动生成和输出等高线，计算体积面积，自动剔除植被等功能，生成的等高线可直接导入到C

7、ASS软件，在CASS软件中只需进行平滑处理即可，自动化程度较高。（2）瑞格RISCANPRO软件:数据导入计算机后先进行粗略拼接配准，然后使用全自动拼接模块对点云数据进行配准，拼接完毕后选取部分适合的标靶点对全图进行纠正，内业进行拼接时所需时间较长，操作比较复杂。点云数据需抽稀后导入CASS软件生成等高线，与常规全野外数字测图方法类似。两种与激光扫描仪配套软件就不符合点（树、牛羊等）和植被均可批量处理，操作简单，与CASS成图软件具有较好的数据兼容功能。4.成图精度检核6在测区利用全站仪和RTK方法对于重合区域和比较明显的特征点进行打点检查，全测区共采

8、集48个地形特征点，经计算平面中误差为±0.05m；高程中误差为±0.161m，