探究地籍測繪中三維激光掃描技術的應用與實踐

李海軍

【摘 要】三維激光掃描技術是一種具有較高可行性的測繪技術，在我國的地籍測繪工作中發揮著十分重要的作用。論文從三維激光掃描技術的定義出發，首先分析了三維激光掃描技術的具體應用，然后以TrimbleTX8的具體應用案例說明了三維激光掃描技術應用的可行性，希望對我國地籍測繪工作有所幫助。

【Abstract】3D laser scanning technology is a highly feasible surveying and mapping technology， which plays a very important role in surveying and mapping in China. This paper starts from the definition of 3D laser scanning technology， firstly analyzes the specific application of 3D laser scanning technology， and then illustrates the feasibility of the application of 3D laser scanning with the specific application cases of TrimbleTX8， and hopes to help the work of cadastral surveying and mapping in our country.

【關鍵詞】三維激光掃描技術；應用；實踐

【Keywords】3D laser scanning technology； application； practice

【中圖分類號】P271 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）03-0193-02

1 引言

地籍測繪在我國已有2000余年的歷史，是相關土地管理部門進行土地規劃、管理的重要數據來源，因此對于土地信息的真實性、可靠性和準確性有著較高的要求。但是在以往的地籍測繪工作中，傳統測繪技術的應用不僅人工作業量大、操作復雜性高，在測繪精度和準確度方面也得不到有效的保證。現階段，三維激光掃描技術作為較為常用的地籍測繪技術之一，能夠有效提高我國傳統地籍測繪的速度，因而受到業內人士的廣泛關注。

2 三維激光掃描技術概述

三維激光掃描技術是一種由計算機、激光發射器、接收器、光路調節裝置以及激光自適應聚焦控制單位等組成的全自動的先進立體掃描技術，其工作原理如下：首先通過激光掃描、接收得到測繪對象表面點的三維坐標，然后以此為基礎進行地表信息的提取，并進一步進行三維場景的構建。較常規測量技術而言，該技術具有非接觸性測量、數據采樣率高以及不受測區環境影響等特點，加之其本身所具有的點定位精度高、采樣點速率高、軟件功能全面、測量距離遠以及兼容性好等優勢，因此被廣泛應用于建筑估計測量、文物建筑以及結構測量等諸多領域，具有明顯的優越性[1]。

3 地籍測繪中應用三維激光掃描技術的基本流程

3.1 前期準備

三維激光掃描儀本質上是一種具有機身小的全站儀系統，其功能的發揮主要還是依靠主動式激光掃描原理來實現的，因此，三維激光掃描技術的前期準備工作，只需要在現場勘查后選擇合適的掃描站點即可[2]。

3.2 測區站點設置

三維激光掃描儀測區站點的設置相對靈活，可以根據測區的實際情況選擇地勢較高的或是通視效果較好的地方，并且要求周圍沒有電磁干擾。三維激光掃描儀所使用的坐標系是以站點為圓心設置的獨立坐標系，當測區的控制點設置完成后，在作業行進路線上設置相應的站標，從而實現站與站之間數據的拼接[2]。

3.3 掃描測量

掃描測量完成三維激光掃描儀的站點設置后，便可進行轉掃操作。一般來說，每站轉掃時間約4min～6min。轉掃結束后，現場工作人員可以直接查看轉掃效果，若點云數據存在明顯問題，或掃描區域不理想，便可對站點進行調整，重新測量，確保轉掃質量滿足后期的數據處理要求。

在正式轉掃之前，還需進行GPS接收器的設置，這樣就能夠在測量過程中，直接引入測區坐標系統。一般來說，轉掃測量需要以建筑掃描為主，但是在部分內街巷道，由于地方較為狹窄，因此無法獲得穩定的GPS信號，此時就需要將街巷作為主要的測量對象，并且在房屋較密集區，布設多個站點以保證測量效果。

在實際測量過程中，難免會遇到一些難以直接通過三維激光掃描儀獲取坐標的地物，因此需要借助全站儀進行測量，尤其是地籍測量后期，需要積極配合全站儀的測量工作，在方便后期數據拼接處理的同時，也為三維激光掃描測繪的精度控制提供了對比。

3.4 數據處理

當完成轉掃測量工作后，需要對獲取到的三維點云數據進行測站的拼接，雖然設置的每個站標都有所不同，但三維激光掃描系統可以自動識別站標的十字靶心，這樣就可以減少人為操作所造成的誤差，有利于提高測量的精確度。基于此，內業工作人員在進行拼站工作時，可以以某一站作為點云數據拼接的基準點，然后依次加載臨近站點的數據，系統可以站點坐標進行初步的識別與拼接。拼接完成后，工作人員需要根據作業底圖和相關影像數據對整體拼接效果進行查看，避免拼接誤差的產生。另外，受計算機系統處理系統的限制，工作人員需要注意分塊、分批進行點云數據的處理，在確保測區拼站精度的同時，保障點云數據的處理速度。

4 三維激光掃描技術的應用實踐

文章以TrimbleTX8（增強型）地面三維激光掃描儀在蘇州某農村地區的具體應用實踐，闡述三維激光掃描技術的作業效率及精密度。

4.1 區域概況

該實踐位置是蘇州某農村地區，項目涉及6個鎮區，89個行政村，約5萬宗地。項目超過30%的測區使用三維激光設備進行作業，作業中，對房屋密集區采用1檔進行作業，而房屋稀疏區域，為了保證點云密度，采用2檔進行作業，單站測量時間為2～3min，每日掃描站數約120～150站，測量宗地約80～100宗，這樣的作業效率相較于傳統全站儀作業，至少提高了4倍，且其對作業人員素質要求也更低，作業人員在工作中只需要轉站和啟動儀器即可。

4.2 應用TrimbleTX8的效果

為了驗證TrimbleTX8的掃描效率和測量精準度，下面以表格的形式加以說明。

通過分析表1的數據可知，三維激光掃描技術比傳統的地籍測量技術相比，工作效率高，優勢明顯，最重要的是應用該技術可以在夜間進行工作，因此很適用于工期緊迫，需要全天候作業的工程項目，同時應用該技術還能有效保證測量結果的精準度。

下面為了驗證三維激光掃描技術的地籍測量精度，用全站儀對三維激光掃描設備作業的區域進行質量檢查，共復測界址點3446個，復測坐標的中誤差為2.99cm，最大偏差為8.9cm，具體的數據如表2所示。

由上表2可以看出，在農村地籍測量中應用三維激光掃描技術完全可以保證測量精準度，對3446個界址點進行抽查并分析，測量精度低于1倍中誤差的比例已經達到了78.64%，在2倍中誤差以內的是100%，通過上述數據足以證明三維激光掃描技術的精確度了。

5 結語

在地籍測繪工作中，三維激光掃描技術的應用，在很大程度上提高了地籍測繪的效率和測繪精度，因此，相關測繪人員需要積極研究三維激光掃描技術的應用范圍，提高測繪水平，進而能夠幫助國家更好地進行國土資源管理。

【參考文獻】

【1】張振勇.三維激光在地籍測繪中的應用[J].硅谷，2014（23）：71-71.

【2】周文婷.淺談三維激光掃描技術在地籍測繪中的應用[J].科技創新與應用，2015（18）：300.