基于三维激光扫描技术的新型地形测绘

基于三维激光扫描技术的新型地形测绘

李平

山东沂蒙地理信息有限公司  山东临沂  276000

摘要：新型基础测绘框架下的新型地形测绘具有要素种类丰富、属性信息全、三维信息等特点，利用传统地形测绘方式进行新型地形测绘将会耗时耗力且效率低下。充分利用三维激光扫描技术在空间三维数据采集中的优势，将三维激光扫描技术应用于新型地形测绘中。基于此，本文对三维激光扫描技术的新型地形测绘进行了分析。

关键词：三维激光扫描；地形；测绘

引言

三维激光扫描技术是在实现空间定位技术的基础上，进行了技术方面的突破。主要是通过对测绘数据的获取、处理和进行服务方面带来了技术提升。当前三维激光扫描技术已经应用于我国地形测绘工作中，而且广泛应用于大面积范围扫描工作，其带来的成果和效益非常显著，改变了传统的地形测绘工作一些技术性的难题。使我国的地形测绘技术得到了进一步的提升。

1三维激光扫描系统

1.1三维激光扫描技术原理

这项技术主要是由GPS定位系统、高精度动态载体姿态测量系统以及激光测距系统组成的。是在利用光源的基础上对测量对象进行信息数据的获取来测量其三维坐标和地表信息，并且在系统内构建三维模型。其中激光测距传感器主要是由测距单元、控制和处理单元以及光学机械扫描装置组成的，比较常用的方式有两种，即脉冲式和相位式。脉冲式是根据激光发射装置生成激光，并将其发射到胞脉中进行实物接触，通过激光反射将勘测情况进行接收。以此来获取地表信息和与发射器之间的距离，并根据一定的公式来进行计算。还可以通过系统内的定位系统来和测量区域内的基站进行区分，以此来获取传感器的具体位置，并且记录传感器的状态。

1.2系统组成

1)控制系统。三维激光扫描系统的控制系统相当于人的大脑，对三维激光扫描系统的整个作业过程进行控制，包括扫描仪初始化、数据采集及结束操作。

2)电源供应系统。早期的电源供应系统与三维激光扫描系统是独立分开的，电源供应系统是通过外接电源的方式为扫描系统提供电源。相比于之前的电源供应系统，目前的电源供应系统的电量供应时间更长，并且与激光扫描系统已经组合在一起，数据采集的便捷性更高。

3)激光扫描系统。激光扫描系统是根据某一时刻激光扫描仪的位置、扫描仪与被扫描物体的距离及角度计算得到被扫描物体的空间位置。其中扫描仪与被扫描物体的距离是根据激光脉冲从反射棱镜发射到接收的时间与激光脉冲的传播速度的乘积得到;扫描仪与被扫描物体的角度是根据脉冲从精密时钟发射时观测得到。激光扫描系统不仅可以得到被扫描物体的位置信息，还能根据被扫描地物的反射率得到强度信息。

2三维激光扫描技术在地形测绘中的具体应用

2.1点云数据特点

这项技术是通过采集到的一些有效数据信息以及具体的地表信息来进行点云数据研究。这种技术和普通的遥感书数据采集有很大的区别，主要是通过获取三维点云数据。来将离散数据进行同一平面接触，并且获取高程值。从而来进行细节信息的感知以及一些比较巨大的目标的变动。但与此同时，也增加了对地表信息获取的难度。激光雷达数据是通过将回波发射到物体中，来进行数据信息的采集。所以它是由多次回波的数据组成的，整个流程比较复杂，不方便进行数据处理，而点云数据不仅可以获取具体坐标，还可以通过地表物体对激光进行作用，很大程度上为后续的处理工作奠定了基础。但因为点云数据的信息量比较大，在存储上具有严格的要求。

2.2点云数据处理

对点云数据进行了处理主要是采用公司自营软件，通过软件的基本框架结构和功能来进行对数据结构的转换和处理，并且根据用户的需要来进行相应的改变。在较为系统的数据采集前提下，能够更加方便的对数据进行处理，将数据信息应用于测绘工程中。而且还可以通过其他仪器来改变数据的格式。

2.3数据采集

将三维激光扫描技术应用到地形测绘工作中进行数据采集，主要是为了了解勘测测区内的实际环境信息。如一些标靶的具体位置和扫描仪数据等，为了保障所获取数据的准确性，通常会选择一些站点比较少的勘测区。这样就可以省去对原始数据进行处理而造成的不必要的麻烦。为了与后续数据进行有效匹配，可以通过点云数据来获取信息数据，并且对其进行处理。在这个过程中，必须严格按照标准的比例尺规格进行采样标准的选择，并且按照站点进行扫描[5]。

2.4数据预处理

可以采用激光雷达点云数据来进行数据线的预处理，通过进行点石匹配和噪声消除、分割，以及对坐标的变换和图像匹配来进行处理。对一些不同站点获得的数据信息进行严格的匹配，并且将这些数据信息归置与于同一个坐标系之内。并进行相关的目标构模和定量分析，从而完成数据的预处理工作。其中匹配方式主要是通过定位系统的帮助，获得不同扫描站点的具体数据信息，将获取的点云数据信息放置在其中，通过匹配来获取具体的地理位置信息。并且将遥感数据信息进行同步分析处理，在基础标准的要求下，采用地形采样来对噪音进行消除。通过建立相关的模型，来进行图像与数据信息的匹配，从而获取相关的地理信息。如果在扫描的过程中多次扫描到相同的目标，就讲将不同站点的点云数据放置在其中。

2.5地面物体的提取与绘制

可以通过对地面物体的提取来进行点云数据的匹配，例如一些房屋的角点等来进行精准匹配，从而进行人工提取。还可以通过采用激光扫描，来对扫描结果进行采集和处理，并且利用相关的软件来绘制地形特征。将其转化为一定格式进行存储，并且通过软件的导入来进行绘图。

2.6生成等高线

因为详细的地面信息不能通过三维扫描技术进行扫描，而且因为这项技术的扫描密度比较大，在进行地形测绘的过程中会出现点位过密导致分布不均匀的现象。如果采用这项扫描技术来进行等值线的扫描，可能会因为一些具体的细节信息八进制。导致等高线获取信息混乱。因此，在应用这项技术的过程中，需要在排除地貌因素的干扰之后，按照测绘技术的具体精度标准来进行相关的变动，通过最后信息数据的处理，来应用相关的软件来生成等高线，从而进行地形测绘工作。

2.7编辑地形图

在进行地形图的编辑过程中，可以将地面一些物体的图形和等高线图形进行重叠，从而进行相关的编辑。但是因为其中一部分地形图数据被删除之后，会造成等高线的缺失，从而影响到具体编辑工作。并且完成编辑工作不完整的情况，在这种情况下，就要进行手动修改，根据各项资料和一些实际反馈数据的添加来进行地形图的编辑。并且将地形图的完善工作应用到一些软件的制作中，通过这些软件来进行地形图的编辑，从而保证地形图的准确性和完整性，对测绘工作进行完善。

3应用工程

随着三维扫描技术在地形测绘工作中的广泛应用，我国已经有一些具体的实例。在进行地籍的测绘工作中也广泛应用，是通过高空测绘来收集具体的数据，到但是这项技术对高度具有一定的要求，而且在测量过程中，会出现被遮挡的现象，导致一些数据信息无法被有效的识别。所以说，在应用这项技术时，还需要进行相关的改进，并且通过一些车载系统来进行相关的测绘工作，从而保证测绘数据的准确性和完整性，以便于进行后期的绘图工作和建立模型分析工作。

4结语

综上所述，对于三维激光扫描技术在地形测绘中的应用来说，虽然这项技术已经进行了广泛的应用，但是其中依然存在一些问题，出现了不准确性和不完整性的问题，需要对这些问题进行深入的分析，根据这些问题产生的原因来进行技术研发，促进这项技术趋向于成熟，从而能够更好的应用到地形测绘工作中，提升工作效率，为测绘工作带来更完整、更准确的数据信息，促进我国地形测绘事业的发展和成熟，从而进行技术性的突破。

参考文献：

[1]王振立,缪鹏飞,余建军.基于三维激光扫描、无人机航测的三维地形测绘技术融合研究[J].测绘与空间地理信息,2022,45(10):196-197+200.

[2]吴栋浩.基于无人机航测与三维激光扫描的工程地形测绘技术研究[J].贵州地质,2022,39(03):300-304.