車載激光掃描連續(xù)跟蹤技術(shù)在測繪地形圖中的應(yīng)用

摘要：激光掃描測量技術(shù)是科學(xué)技術(shù)發(fā)展進程向前推進的過程中涌現(xiàn)出來的一種嶄新的測量技術(shù)，相較于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，激光掃描連續(xù)跟蹤測量技術(shù)具有操作簡易程度高、針對既定地點適應(yīng)性強、成本容易控制等特點，因此在各個行業(yè)中的相關(guān)企業(yè)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。文章對車載激光掃描連續(xù)跟蹤技術(shù)在測繪地形圖中的應(yīng)用進行了探討。

關(guān)鍵詞：車載激光掃描技術(shù)；連續(xù)跟蹤測量；地形圖；測繪；測量技術(shù) 文獻標識碼：A

中圖分類號：P208 文章編號：1009-2374（2017）06-0051-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.026

1 概述

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展進程向前推進以及HNCORS系統(tǒng)在測繪地理信息行業(yè)中得到應(yīng)用，數(shù)字城市規(guī)劃工作以及國土資源信息監(jiān)測工作從各個層面之上對基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)提出了更高的要求。現(xiàn)階段地形圖要素更新工作進行的過程中主要使用到的技術(shù)有全野外數(shù)字化測圖技術(shù)和遙感技術(shù)。但是在某些既定的場所中開展地形圖測繪工作的過程中，使用全野外數(shù)字化測圖技術(shù)以及遙感技術(shù)具有成本比較高、難以有效地控制成圖周期等缺點，怎樣才能夠快速地獲得準確的道路要素數(shù)據(jù)逐漸的演變?yōu)槊恳粋€從事測繪工作的人員需要解決的問題。

2 車載GPS連續(xù)跟蹤測量技術(shù)的實際情況

2.1 技術(shù)原理

GPS其實就是全球定位系統(tǒng)。它是由分布在全球范圍之內(nèi)的24顆衛(wèi)星構(gòu)成的衛(wèi)星系統(tǒng)。設(shè)計目的就是保證在地球的任意一個位置之上，都能夠同時的觀測到4顆衛(wèi)星，從而就能夠?qū)⑦@一個點位的精度、維度以及高速收集到，進而就能夠?qū)υ诘孛嫔祥_展的導(dǎo)航以及定位等相關(guān)的工作進行引導(dǎo)，比方說車輛、船舶以及運輸機等，使其能夠按照預(yù)定計劃在路線上行駛，直到達到預(yù)定

地點。

因為它具有精準程度高、成本容易控制以及工作效率比較高等特點，在和其具有的特殊功能進行一定程度的相互融合的基礎(chǔ)上，在世界范圍內(nèi)各個國家中的地理信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建以及地形圖測繪等領(lǐng)域中得到了較為廣泛的應(yīng)用，并且在實踐的過程中這一項技術(shù)的功能逐漸地得到了深化和拓展。

2.2 使用這一項技術(shù)的過程中需要使用到的設(shè)備

依據(jù)地形圖測量工程任務(wù)涉及到的內(nèi)容、具體要求以及待測繪地區(qū)的實際情況，使用S80RTK型雙頻接收機，在操作的過程中它的工作半徑是15km，并且是需要使用到通訊效果比較好的設(shè)備的，這樣定位以及校正未知數(shù)的計算和檢測工作耗費的時間大致上就在2min

左右。

3 在地形圖測繪工作進行的過程中得到的實際應(yīng)用

使用HNCORS系統(tǒng)，將GPS流動站儀器接收機天線（其中包含基座）固定在汽車的頂部之上，在對衛(wèi)星數(shù)據(jù)線或者藍牙功能加以一定程度的應(yīng)用的基礎(chǔ)上和GPS控制器之間建立起來連接，在啟動流動站之后開始測量工作，最終將初始化工作完成。在將汽車保持在靜止狀態(tài)之下的時候使用車載GPS流動站信號接收機針對某一個點位展開測量，對得到的測量結(jié)果進行核查對照，尤其是需要對車載GPS的數(shù)據(jù)展開加權(quán)修正，在能夠?qū)?shù)據(jù)的準確性做出一定程度的保證的前提條件之下就能夠開展下一個環(huán)節(jié)的工作了。當車輛停泊穩(wěn)定之后，在對車載GPS流動站的信號接受設(shè)備加以一定程度的應(yīng)用的基礎(chǔ)上針對既定地點展開測量工作，并將測量結(jié)果和車載GPS中包含的各項相關(guān)數(shù)據(jù)進行比對，假如說在比對的過程中發(fā)現(xiàn)兩種類型的信息數(shù)據(jù)之間有出入的話，就應(yīng)當及時地對車載GPS中包含的信息進行調(diào)整，待相關(guān)的數(shù)據(jù)的精準程度能夠得到保證之后才能夠展開主體測量工作，實際測量流程如下文所述：

在GPS控制器中將待測繪地點的相關(guān)參數(shù)設(shè)置出來，并選定為自動儲存。在上述工作完成之后將對測量點結(jié)果的限差要求進行設(shè)置；在對GPS控制器中包含的“連續(xù)地形”功能加以一定程度的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，在依據(jù)距離和依據(jù)時間記錄數(shù)據(jù)兩種模式中選擇，然后設(shè)置出來記錄數(shù)據(jù)精準程度要求，針對超出規(guī)定范圍之內(nèi)的數(shù)據(jù)不予記錄；在地形圖測繪工作進行的過程中應(yīng)當由一個人來駕駛車輛，另外一個人在車輛當中負責(zé)指揮車輛的實際行進路線，第三個人在車輛當中負責(zé)GPS控制器的具體操作，總共三人就可以在車輛當中開展車載GPS連續(xù)跟蹤測量工作；在測量工作結(jié)束之后，將GPS控制器中的GPS手薄數(shù)據(jù)導(dǎo)出，再對數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)之后就可以使

用了。

在激光掃描控制器中將待測繪地點的相關(guān)參數(shù)設(shè)置出來，并選定為自動儲存。在上述工作完成之后將對測量點結(jié)果的限差要求進行設(shè)置；在對激光掃描控制器中包含的“連續(xù)地形”功能加以一定程度的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，再依據(jù)距離和依據(jù)時間記錄數(shù)據(jù)兩種模式中選擇，然后設(shè)置出來記錄數(shù)據(jù)精準程度要求，針對超出規(guī)定范圍之內(nèi)的數(shù)據(jù)不予記錄；在地形圖測繪工作進行的過程中應(yīng)當由一個人來駕駛車輛，另外一個人在車輛當中負責(zé)指揮車輛的實際行進路線，第三個人在車輛當中負責(zé)激光掃描控制器的具體操作，總共三人就可以在車輛當中開展車載激光掃描連續(xù)跟蹤測量工作；在測量工作結(jié)束之后，將激光掃描控制器中的激光掃描手薄數(shù)據(jù)導(dǎo)出，在對數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)之后就可以使用了。

4 應(yīng)用車載激光掃描技術(shù)開展地形圖測繪工作的過程中的誤差來源以及控制措施

4.1 和衛(wèi)星信號傳播之間有一定相互關(guān)系的誤差

其中主要包含的是大氣折射誤差和多路徑效應(yīng)。兩種誤差對RTK技術(shù)造成的影響是比較大的，在距離相對來說比較遠或者流動站的周圍有一定的障礙物的時候，誤差有些時候甚至是可以達到20～100mm的。為了能夠使得大氣折射誤差這個問題得到有效的解決，在實際測量的過程中，是可以使用到雙頻觀測這種操作模式的，在使用這種模式展開測繪工作的過程中需要將高度角設(shè)置在15°左右。在解決多路徑效應(yīng)這個問題的過程中，可以在實際操作的過程中在車載設(shè)備中設(shè)置多徑抑制這一項功能。當在森林、河道以及大廈周遭等復(fù)雜程度比較高的地形中開展測量工作的時候，適當?shù)貙⒂^測、數(shù)據(jù)記錄時間延長也能夠使得多路徑效應(yīng)這個問題得到

解決。

4.2 和接受設(shè)備之間有一定程度相互關(guān)系的誤差

其中主要包含天線相位中心位置偏差以及儀器的對中誤差。天線相位中心位置偏差一般情況下來說造成的誤差是在毫米級的，對RTK定位造成的影響并不是十分的明顯。為了能夠使得儀器的對中誤差這個問題得到有效的解決，在基準站架設(shè)相關(guān)工作進行的過程中應(yīng)當盡可能地做到對中整平，最大限度地減小基準站的對中誤差。在流動站放樣工作進行的過程中，是應(yīng)當在圓水準器氣泡居中的時候?qū)Ω鱾€點位的精準程度進行檢查，以便于能夠流動站不對中帶來的誤差問題。此外，在工地校正相關(guān)工作進行的過程中使用到的控制點坐標精準程度以及控制點在測量區(qū)域分布的均勻程度等相關(guān)的數(shù)據(jù)也會對測量結(jié)果的精準程度造成一定程度的影響的。

4.3 處于運動狀態(tài)的汽車傾斜時對測量結(jié)果的精準程度造成的影響

假如說將激光掃描流動站衛(wèi)星接受天線放置在兩個車輪軸線的正上方，并且在測量相關(guān)工作進行的過程中汽車的每一個車輪都在正常的地面上行駛（地面上沒有十分明顯的凹陷），在這種情況之下車載激光掃描連續(xù)跟蹤測量作業(yè)中收集到的激光掃描高程數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)是一致的。

假如說將激光掃描流動站衛(wèi)星接受天線放置在兩個車輪軸線的正上方，但是在測量相關(guān)工作進行的過程中汽車有一個車輪是行駛在地面的凹陷位置之上時，在這種情況之下車載激光掃描連續(xù)跟蹤測量作業(yè)中收集到的激光掃描高程數(shù)據(jù)應(yīng)當是會比實際點位的高程數(shù)據(jù)要小一些的，但是對平面數(shù)據(jù)并不會造成很大的影響。

假如說將激光掃描流動站衛(wèi)星接受天線放置在兩個車輪軸線的正上方，但是在測量相關(guān)工作進行的過程中汽車有一個車輪行駛在地面的凸起位置之上的時候，這種情況之下車載激光掃描連續(xù)跟蹤測量作業(yè)中收集到的激光掃描高程數(shù)據(jù)應(yīng)當是會比實際點位的高程數(shù)據(jù)要大一些的，但是并不會對平面數(shù)據(jù)造成很大的影響。

5 結(jié)語

車載激光掃描技術(shù)相較于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，在成圖精準程度、成本以及適用性等層面上都具有十分明顯的優(yōu)勢，尤其是基礎(chǔ)測繪任務(wù)道路和高程數(shù)據(jù)采集工作領(lǐng)域中的適用性最強。在對車載激光掃描連續(xù)跟蹤技術(shù)加以一定程度的應(yīng)用的基礎(chǔ)上能夠快速地對新增各個等級的公路進行補充性測繪，相較于以往地形圖繪制工作進行的過程中使用到的技術(shù)，車載激光掃描技術(shù)具有精度高、先進程度高等特點，使得以往地圖測繪工作的方法發(fā)生了轉(zhuǎn)變。

參考文獻

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[2] 佟哲.基于激光掃描定位的調(diào)車機車安全防護系統(tǒng)[D].中國科學(xué)院大學(xué)（工程管理與信息技術(shù)學(xué)院），2015.

作者簡介：劉占利（1972-），男，天津人，供職于天津市公路工程設(shè)計研究院，研究方向：公路測量測繪。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）