便攜移動測量技術(shù)在景觀改造工程中的應(yīng)用研究

劉庚余

（福州市勘測院，福州350100）

1 引言

隨著城市發(fā)展進程的加快，城市完成了從追求基礎(chǔ)功能的滿足到生態(tài)宜居的提升，城市公用的綠地、公園及景觀廣場越來越多，城市景觀改造成了當(dāng)前一二線城市建設(shè)熱點。如何讓城市景觀既滿足民眾對城市綠化的要求，也達到美化城市的目的，這就要求從居民行走的視野和感受來進行城市景觀改造設(shè)計，而手持便攜移動測量技術(shù)可以滿足這一設(shè)計的需求【1】。移動測量誕生于20世紀80年代，是衛(wèi)星定位技術(shù)、遙感技術(shù)、計算機技術(shù)、圖像技術(shù)、人工智能及地理信息技術(shù)的最新集成，它通過測量人員背包行走采集地理信息、實景影像和視頻數(shù)據(jù)，由衛(wèi)星及慣性定位確定實景影像的位置姿態(tài)等測量參數(shù)，實現(xiàn)了隨時隨地的按需測量。便攜移動測量是自動化程度較高的技術(shù)手段，可以將便攜移動設(shè)備直接背在身上，極大地提高了效率，且與民眾行走的路線一致，設(shè)計人員可以按照這些測量成果進行設(shè)計。

2 便攜移動測量特點

2.1 操作便捷性

便攜移動測量操作具有便捷性，單人單機便可以進行作業(yè)。這與傳統(tǒng)的測量方式很不相同，傳統(tǒng)的測量方式至少需要3人以上的小組來進行外業(yè)測量，而且傳統(tǒng)測量需要進行相應(yīng)的控制準(zhǔn)備工作，而便攜移動測量可以輕裝上陣，只要有網(wǎng)絡(luò)連接，設(shè)備正常，借助計算技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及傳感系統(tǒng)，所有動作都可以單人完成，操作起來無比便捷【2】。便攜式移動測量系統(tǒng)詳見圖1。因此，便攜移動測量在外業(yè)采集過程中，依托實時定位，可以得到景觀設(shè)計所需的空間定位、植被狀況、地形狀況等。

圖1 便攜式移動測量系統(tǒng)

2.2 成果豐富多樣

由于便攜移動測量采集的內(nèi)容比較多，不但包括傳統(tǒng)的測繪地理信息數(shù)據(jù)，還包括一些視頻數(shù)據(jù)。依托功能強大的移動測量設(shè)備，測量人員可以進行多種形式的數(shù)據(jù)采集，并利用傳感器和計算機進行數(shù)據(jù)集成，形成了一個三維空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)和動態(tài)地理信息系統(tǒng)，為景觀設(shè)計提供了可靠、全面、高效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。便攜移動測量通過網(wǎng)絡(luò)傳遞，能夠?qū)⑹占降木坝^設(shè)計所需的各種數(shù)據(jù)（植被情況、地形情況等）記錄并反映在設(shè)計人員設(shè)計窗口上。

便攜移動測量技術(shù)中的視頻系統(tǒng)，除了能夠獲得景觀設(shè)計范圍內(nèi)的實景景象之外，還能夠獲得與該項工程有關(guān)的歷史典故、文物、遺產(chǎn)、名勝等設(shè)計所需的信息【3】。后臺運行的軟件系統(tǒng)對于所接收的數(shù)據(jù)進行進一步的加工、分析、處理、合成，形成三維數(shù)據(jù)庫。設(shè)計工程師能夠通過網(wǎng)絡(luò)第一時間了解到現(xiàn)場的實際情況，從而做出相應(yīng)的設(shè)計。

2.3 實時動態(tài)性

便攜移動測量系統(tǒng)綜合了動態(tài)定位測量快速和近景攝影測量信息量大的特點，將動態(tài)定位測量裝置在背包內(nèi)，使測量人員在行走過程中完成自身姿態(tài)定位和測量目標(biāo)的定位。便攜移動測量能夠瞬間獲取測量對象的物理屬性信息和幾何信息，特別適合于測量目標(biāo)眾多的場合。便攜測量通過網(wǎng)絡(luò)連接，實時進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)采集速度加快，數(shù)據(jù)甚至可以同步應(yīng)用，因此，便攜移動測量提高了野外數(shù)據(jù)采集的效率，而且所獲得數(shù)據(jù)的豐富多樣，可以隨時從影像數(shù)據(jù)或視頻數(shù)據(jù)中獲得特定目標(biāo)的信息，改變了以往按照分專業(yè)分工序的測量和設(shè)計模式，實現(xiàn)了“一次測量，多次應(yīng)用”及“實時測量，實時應(yīng)用”的新模式。

同時測量人員還可以根據(jù)設(shè)計人員需要進行線路設(shè)計和行走，便攜移動測量技術(shù)由工程師背包進行數(shù)據(jù)收集，完成電腦自動繪圖【4】。通過比較可知，與傳統(tǒng)測繪手段相比，外業(yè)數(shù)據(jù)獲取時間更短，數(shù)據(jù)更加全面豐富。

3 工程應(yīng)用

3.1 項目簡要情況

本文以某一級城市干道××大道景觀改造工程項目為例，簡要介紹便攜移動測量技術(shù)在景觀改造工程中的應(yīng)用。該新區(qū)地處城市的西面屬于河流沖積平原，隨著城市的發(fā)展，原有景觀（原來道路主要滿足交通功能，基本上沒考慮美感）已不能滿足城市發(fā)展的要求，因此要對該道路進行景觀改造。該道路全長約12km，建成10a來，為新區(qū)的最主要城市干道，日常車流量較大，傳統(tǒng)測量方法需投入大量人力，且在測量過程中會影響交通通行，因此工期較長，很難滿足業(yè)務(wù)的工期要求。因此，為保證工期要求，本項目采用了便攜移動測量方法。

3.2 項目組織實施

測量單位根據(jù)業(yè)主項目設(shè)計范圍及要求，與設(shè)計人員一起進行實地踏勘，同時，利用覆蓋全局的CORS站進行平面基準(zhǔn)控制，實時獲取背包測量人員所在的位置，同時，對道路上測設(shè)的控制點進行水平及高程復(fù)合控制。內(nèi)業(yè)的平面位置也按照測設(shè)的控制點按照符合平差的方式進行解算。按照等級水準(zhǔn)點作為起算，行進過程中對高程控制點進行測設(shè)。外業(yè)時背包測量人員按事先設(shè)計的路線勻速行走，沿路線進行數(shù)據(jù)采集，沿線所需的高程數(shù)據(jù)同步也掃描結(jié)束，對數(shù)據(jù)進行下載后外業(yè)測量工作就完成了，其作業(yè)流程見圖2。設(shè)計人員可以根據(jù)測量人員傳回來的數(shù)據(jù)進行設(shè)計，并可以根據(jù)設(shè)計需要實時調(diào)整測量人員外業(yè)行進線路，以滿足設(shè)計要求。

便攜移動數(shù)據(jù)處理主要包括預(yù)處理和后處理。預(yù)處理內(nèi)容主要包括姿態(tài)解算、平面解算、高程結(jié)算、數(shù)據(jù)解析等；后處理主要包括數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、高程轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)融合。數(shù)據(jù)處理操作完成后，數(shù)據(jù)才能真正應(yīng)用于項目生產(chǎn)，點云資料向量化完成后，可以根據(jù)設(shè)計人員需求形成設(shè)計所需的各種數(shù)據(jù)，比如，地形圖、三維模型、視線分析等。同時行進途中所拍攝的視頻數(shù)據(jù)也可以對設(shè)計人員進行輔助【5】（見圖3）。

圖2 景觀改造工程背包測量作業(yè)流程

圖3 便攜移動測量三維成果圖

4 結(jié)語

通過對便攜移動測量技術(shù)的分析，并結(jié)合實際工程項目的應(yīng)用情況可見，在城市景觀改造工程實踐中，便攜移動測量技術(shù)在外業(yè)效率、數(shù)據(jù)類型、實時調(diào)整等方面都有明顯的優(yōu)勢，為景觀改造工程的順利開展提供了保障。