三維激光掃描儀在國(guó)土測(cè)繪工作中的應(yīng)用

王戰(zhàn)峰

【摘? 要】隨著現(xiàn)代化技術(shù)及信息化手段的不斷發(fā)展，三維激光掃描儀得到了越來(lái)越多的重視，同時(shí)，其也使我國(guó)當(dāng)前的國(guó)土測(cè)繪工作發(fā)生了顯著變化。在國(guó)土測(cè)繪工作中靈活使用三維激光掃描儀，能夠進(jìn)一步突出工作中自動(dòng)化以及智能化的特點(diǎn)。論文對(duì)三維激光掃描儀的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了深入分析，同時(shí)，提出該技術(shù)在國(guó)土測(cè)繪工作中的具體應(yīng)用，以期進(jìn)一步提升國(guó)土測(cè)繪工作的效率及質(zhì)量。

【Abstract】With the continuous development of modern technology and informatization methods， three-dimensional laser scanner has been paid more and more attention. At the same time， it also makes China's current land surveying and mapping work has undergone significant changes. Flexible application of three-dimensional laser scanner in land surveying and mapping work can further highlight the characteristics of automation and intelligence. The paper deeply analyzes the advantages of three-dimensional laser scanner， and at the same time， puts forward the specific application of this technology in land surveying and mapping work， so as to further improve the efficiency and quality of land surveying and mapping work.

【關(guān)鍵詞】三維激光掃描儀;國(guó)土測(cè)繪;實(shí)際應(yīng)用

【Keywords】three-dimensional laser scanner; land surveying and mapping; practical application

【中圖分類號(hào)】P225.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）06-0186-02

1 引言

當(dāng)前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國(guó)土測(cè)繪工作效率也在不斷提升。同時(shí)，遵循計(jì)算機(jī)技術(shù)等科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)狀，將三維激光掃描儀技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化完善，使其能夠?qū)Ω鞣N事物進(jìn)行客觀反映和體現(xiàn)，對(duì)于當(dāng)前的國(guó)土測(cè)繪工作有著重要的作用。

2 三維激光掃描儀的基本概述

三維激光掃描技術(shù)，通常被稱作實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是繼測(cè)繪領(lǐng)域當(dāng)中GPS技術(shù)出現(xiàn)后的又一次全新的技術(shù)革命。三維激光掃描技術(shù)不僅有效改善了傳統(tǒng)測(cè)量方法中單點(diǎn)、復(fù)雜的測(cè)量方式，還擁有著高精度、高效率以及高質(zhì)量的明顯特征。三維激光掃描技術(shù)還能夠有效對(duì)掃描物體表面的各種三維點(diǎn)、云數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，從而獲得精度以及分辨率更高的數(shù)字地形模型[1]。

三維激光掃描儀主要以激光測(cè)距原理為主，通過(guò)對(duì)被測(cè)量物體表面上各類密集點(diǎn)的三維模型以及圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行有效記錄，從而快速將被測(cè)量目標(biāo)的各類圖像數(shù)據(jù)以及三維模型進(jìn)行復(fù)原。同時(shí)，由于三維激光掃描儀能夠?qū)⒈粶y(cè)量目標(biāo)的數(shù)據(jù)信息點(diǎn)進(jìn)行大量獲取，與傳統(tǒng)單點(diǎn)測(cè)量的方式相比有著明顯的優(yōu)勢(shì)，這也是從單點(diǎn)測(cè)量過(guò)渡到面測(cè)量的一種革命性突破。

3 三維激光掃描儀的優(yōu)勢(shì)所在

3.1 應(yīng)用三維激光掃描儀對(duì)安全生產(chǎn)有著重要作用

在應(yīng)用傳統(tǒng)的全站儀以及RTK等測(cè)量技術(shù)的過(guò)程中，所采用的方式通產(chǎn)都是接觸式測(cè)量，這需要相關(guān)工作人員必須到相應(yīng)的點(diǎn)位上開展測(cè)量工作，在實(shí)際國(guó)土測(cè)量中，如礦山等地點(diǎn)在測(cè)量時(shí)極易存在安全隱患。應(yīng)用三維激光掃描儀，則可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)非接觸式測(cè)量，只需要將所涉及設(shè)備在一個(gè)相對(duì)安全的位置進(jìn)行架設(shè)，就可以輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)各種信息數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集，使得國(guó)土測(cè)繪工作人員的人身安全得到保障，有效降低了在國(guó)土測(cè)繪工作開展過(guò)程中各類安全事故發(fā)生的概率。

3.2 應(yīng)用三維激光掃描儀得到的數(shù)據(jù)更加全面

應(yīng)用三維激光掃描儀收集到的數(shù)據(jù)信息，可以有效將整體現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行復(fù)制，有效避免了各類數(shù)據(jù)缺失問(wèn)題的發(fā)生，同時(shí)，也減少了數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的返工現(xiàn)象。并且，應(yīng)用三維激光掃描儀收集到的數(shù)據(jù)信息非常豐富，不僅能夠?yàn)閲?guó)土測(cè)繪工作提供幫助，還能夠?yàn)橄鄳?yīng)的設(shè)計(jì)單位以及安監(jiān)部門等提供數(shù)據(jù)支持，在總體工作效率得到提升的同時(shí)，還能夠有效節(jié)省相應(yīng)的公共資源[2]。

3.3 三維激光掃描儀的外業(yè)數(shù)據(jù)采集效率高

三維激光掃描儀通常都是以全自動(dòng)掃描方式為主，不僅有著更高的測(cè)量速度，還能夠保證收集到的數(shù)據(jù)有著更高的一致性以及同步性，并且總體數(shù)據(jù)的分布也更加均勻，同時(shí)，提高了數(shù)據(jù)信息的質(zhì)量。在對(duì)大小以及結(jié)構(gòu)相近的礦山進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)在對(duì)其進(jìn)行測(cè)量時(shí)，所采集到的三維點(diǎn)大約為一萬(wàn)個(gè)，通常需要多個(gè)作業(yè)組同時(shí)進(jìn)行作業(yè)，在3個(gè)工作日之后才能完成測(cè)繪工作。而利用三維激光掃描儀時(shí)，只需要一個(gè)作業(yè)組、僅僅幾個(gè)小時(shí)就能夠收集到將近一億個(gè)三維點(diǎn)，而且所生成的測(cè)繪結(jié)果也更加準(zhǔn)確。

4 三維激光掃描儀在國(guó)土測(cè)繪工作中的具體應(yīng)用

在國(guó)土測(cè)繪工作開展過(guò)程中，利用三維激光掃描儀能夠完成礦山測(cè)量、土方計(jì)算、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)以及地形測(cè)繪等多個(gè)方面的工作，以礦山測(cè)量為例，三維激光掃描技術(shù)的具體工作流程主要分為兩個(gè)部分：一是內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理;二是外業(yè)數(shù)據(jù)采集。使用三維激光掃描儀能夠?qū)λ鶞y(cè)量的礦場(chǎng)進(jìn)行定期檢測(cè)，從而進(jìn)一步明確礦山的總體地形，以便能夠在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)完成對(duì)邊坡安全以及土方質(zhì)量的檢測(cè)等具體工作。

4.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

在國(guó)土測(cè)繪工作中，內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理方面通常都是采用美國(guó)天寶公司所研發(fā)的Trimble RealWorks軟件，這種軟件自身具備著極其強(qiáng)大的功能，能夠?qū)θS激光掃描儀所獲取的各種三維點(diǎn)的云數(shù)據(jù)進(jìn)行有效拼接，完成植被去除、數(shù)據(jù)分割以及點(diǎn)云去噪等具體工作，并且還能夠?qū)Σ煌瑫r(shí)期蘊(yùn)含的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加，從而展開對(duì)比分析工作，快速將不同時(shí)期點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息的實(shí)際變化量加以明確，并自動(dòng)生成工作報(bào)告[3]。

應(yīng)用三維激光掃描儀去除點(diǎn)云噪聲以及地表植被覆蓋后，就能夠明確整體礦山中的目標(biāo)點(diǎn)云，并能夠在此基礎(chǔ)上完成各類等高線的自動(dòng)生成以及土方計(jì)算等具體工作。在對(duì)礦山進(jìn)行有效測(cè)量時(shí)，應(yīng)當(dāng)定期對(duì)礦山開展相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息采集工作，對(duì)所收集到的礦山點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，從而使得礦山整體的動(dòng)態(tài)變化得到更加直觀的體現(xiàn)。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)對(duì)礦山儲(chǔ)量變化進(jìn)行計(jì)算，進(jìn)一步為礦山開采工作提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)支持。通過(guò)將不同時(shí)間段的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加對(duì)比，能夠有效明確礦山的整體對(duì)比分析圖，從而對(duì)礦山的主要變化區(qū)域進(jìn)行更加直觀的觀察，利用三維激光掃描儀中的軟件，能夠利用微積分抑或TIN格網(wǎng)方式對(duì)礦山土方量變化情況進(jìn)行更加準(zhǔn)確高效的計(jì)算，使得整體計(jì)算精度得到顯著提升。

4.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

應(yīng)用三維激光掃描儀進(jìn)行外業(yè)數(shù)據(jù)采集，主要就是利用SX10三維激光掃描儀，準(zhǔn)確高效地將各類高精度點(diǎn)云進(jìn)行獲取，還能夠同步將相應(yīng)的影像信息進(jìn)行獲取。

①點(diǎn)云數(shù)據(jù)的獲取。采用SX10三維激光掃描儀，每秒鐘能夠獲取26600個(gè)三維點(diǎn)，并且每一個(gè)三維點(diǎn)的精確度都能夠得到保障，并且SX10三維激光掃描儀還擁有600m的有效掃描距離，在完成相應(yīng)測(cè)站的測(cè)量之后，就能夠立刻進(jìn)行搬站，其整體工作流程與傳統(tǒng)的全站儀搬站比較類似，就是通過(guò)不斷的轉(zhuǎn)移來(lái)對(duì)礦山數(shù)據(jù)進(jìn)行更加全面的獲取，通過(guò)最終所采集到的三維點(diǎn)完成對(duì)整體礦山的數(shù)據(jù)信息采集工作。

②點(diǎn)云坐標(biāo)系統(tǒng)的確定。在應(yīng)用三維激光掃描儀時(shí)，通常采用西安80坐標(biāo)系統(tǒng)，為了進(jìn)一步保證整體坐標(biāo)系統(tǒng)以及后續(xù)數(shù)據(jù)對(duì)比的一致性，應(yīng)當(dāng)將系統(tǒng)內(nèi)部的中央子午線進(jìn)行有效設(shè)定，從而更好地開展國(guó)土測(cè)繪工作。

4.3 生成國(guó)土測(cè)繪圖紙

國(guó)土測(cè)繪的主要目標(biāo)在于將國(guó)土進(jìn)行更加客觀、真實(shí)的反映，從而將其進(jìn)行有效復(fù)原。因此，在測(cè)繪過(guò)程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)有效保障整體信息數(shù)據(jù)采集的完整度以及詳細(xì)度，從而為后續(xù)的測(cè)繪工作提供有效的參考依據(jù)。為了將獲取到的各種點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)將拼接過(guò)程后得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)在相應(yīng)的三維激光掃描技術(shù)軟件中進(jìn)行優(yōu)化處理，再將點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型導(dǎo)入系統(tǒng)之中進(jìn)行切片處理，從而根據(jù)數(shù)據(jù)信息的具體特征進(jìn)行圖像繪制，在點(diǎn)云信息隱藏之后得到更加完善的立面圖[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

三維激光掃描儀除了能夠?qū)ΦV山地形進(jìn)行探測(cè)外，還能夠有效進(jìn)行地籍調(diào)查以及地形測(cè)量，三維激光掃描儀擁有著數(shù)據(jù)豐富等凸出優(yōu)勢(shì)，在目前的國(guó)土測(cè)繪工作中發(fā)揮了極大的推進(jìn)作用?？傮w來(lái)說(shuō)，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的背景下，測(cè)繪技術(shù)已經(jīng)得到了跨越式的發(fā)展，三維激光掃描儀不僅為國(guó)土資源管理提供了堅(jiān)實(shí)的信息數(shù)據(jù)技術(shù)支持，同時(shí)，也使得相關(guān)部門的資源分配更加合理。因此，必須進(jìn)一步強(qiáng)化三維激光掃描儀在國(guó)土測(cè)繪工作中的實(shí)際應(yīng)用，借助三維激光掃描儀智能化、人性化以及精確化的特征，進(jìn)一步提升國(guó)土測(cè)繪工作的整體效率以及準(zhǔn)確性。

【參考文獻(xiàn)】

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【4】梁飛，郝蓉.國(guó)土資源管理工作中測(cè)繪的應(yīng)用[J].科技風(fēng)，2017（08）：150.