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三維激光掃描儀在地形測量中的應(yīng)用

Maptek I-site8820三維激光掃描技術(shù)是國際上近期發(fā)展的一項高新技術(shù)。采用遙感的方式，通過激光測距原理可快速測得空間三維坐標值的測量儀器。利用三維激光掃描技術(shù)獲取的空間點云數(shù)據(jù),可快速建立結(jié)構(gòu)復雜、不規(guī)則的場景的三維可視化模型,既省時又省力,這種能力是現(xiàn)行的三維建模軟件所不可比擬的。三維激光掃描是當前測繪行業(yè)大力推進的新技術(shù)，其工作設(shè)站的靈活性及掃描的快速性，使得外野數(shù)據(jù)采集變得更為的快捷方便，促使在將來的測繪工作，野外工作人員的工作更為輕松簡單，地形圖的繪制速度也大大提高。

長距離掃描儀能快速大范圍的獲取點云數(shù)據(jù)，這樣野外工作人員不能到達的地方能順利的采集數(shù)據(jù)，為地形圖的繪制提供真實可靠的數(shù)據(jù)。利用三維立體掃描儀，無需傳統(tǒng)的跑尺人員，可快速獲取地形地物的空間點云數(shù)據(jù)，根據(jù)點云生成地形圖。

圖1 三維激光掃描儀地形測量   

1、三維激光掃描儀工作原理

三維激光掃描系統(tǒng)工作原理：是內(nèi)置激光發(fā)出一個激光脈沖信號，經(jīng)物體表面漫反射后，沿幾乎相同的路徑反向傳回到接收器，可以計算目標點與掃描儀距離，控制編碼器同步測量每個激光脈沖橫向掃描角度觀測值和縱向掃描角度觀測值，我們通過以上參數(shù)能計算目標點的坐標。從而可以利用激光測距原理，密集地獲取目標物體表面的三維坐標、反射率、紋理信息，對空間的物體進行真實三維記錄。

    Maptek I-site8820三維激光掃描儀具有內(nèi)置同步7000萬像素相機，2km的掃描距離，高速激光掃描器，能快速的獲取被測物體的三維信息。Maptek I-site8820激光掃描儀還能通過自帶的14倍望遠鏡鏡頭進行后視，并且通過手持控制器進行操作掃描儀，這樣就大大提高了外業(yè)工作效率，降低了勞動強度。

2、采集數(shù)據(jù)

利用長距離三維激光掃描儀獲取大范圍及人員不能順利到達區(qū)域地形數(shù)據(jù)，如果要得到完成的掃描數(shù)據(jù)必須在掃描前制定掃描方案，流程如下：

（1）掃描現(xiàn)場勘察   （2）掃描方案制定 （3）獲取掃描數(shù)據(jù)

圖2、圖3掃描現(xiàn)場

3、數(shù)據(jù)處理

采集數(shù)據(jù)完成后, 將采集的點云數(shù)據(jù)導入到I-Site studio軟件中，對初始采集的點云數(shù)據(jù)進行后處理，處理過程如下：

   （1）點云數(shù)據(jù)拼接:三維激光掃描儀掃描獲取點云數(shù)據(jù)一次只能得到物體某一部分表面的數(shù)據(jù)，要得到地形完整的形狀信息，需要從不同角度使用多次定位進行測量，測量結(jié)果通過配準后能得到完整的地形點云數(shù)據(jù)；對于Maptek I-Site 8820長距離三維激光掃描儀能夠通過后視定向掃描，后期多站點云數(shù)據(jù)無需拼接，這樣節(jié)省了內(nèi)業(yè)的處理時間。                                    

    （2）點云數(shù)據(jù)過濾:三維激光掃描儀在獲取點云數(shù)據(jù)時，由于空中灰塵存在，會產(chǎn)生一些噪音點，還有一部分是不需要的點云（如植被），這時需要通過I-Site studio軟件對點云數(shù)據(jù)進行過濾，為成果的提取提供基礎(chǔ)點云數(shù)據(jù)；

     （3）地形圖繪制:地形圖主要是由地貌和地物組成，地貌指地勢高低起伏的變化，即地表的形態(tài)，通常利用等高線來表示地形的地貌；地物是指地面上各種有形物和無形物的總成，通常用地形符號來表示。要完成地物和地貌的提取，需要通過地形測量獲取碎步點及地物點；I-Site 8810三維激光掃描儀掃描的地形點云數(shù)據(jù)經(jīng)過過濾后，可以提取碎步點及地物點，根據(jù)碎步點生成等高線，根據(jù)地物點繪制地物符號，最后生成標準的地形圖。碎步點可以根據(jù)需要提取不同間距的點云數(shù)據(jù)，這樣有利于等高線的生成，密集的點云數(shù)據(jù)對地物提取很重要，能保證準確地物的提取。

4、總結(jié)

利用長距離三維激光掃描儀做地形測量有著突出的優(yōu)勢，采用傳統(tǒng)的測量設(shè)備做地形測繪，工作量大，測量速度慢，導致了工作效率低；在人員安全性上考慮，利用傳統(tǒng)的測量設(shè)備人員需要走到被測點進行測量其坐標，這樣就降低了人員工作的安全性。利用三維激光掃描儀做地形測量從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理及地形圖的繪制在工作效率及工作安全性上都得到了很大的提高，為地形測量工作帶來了新的起點和突破。

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