GPS配合三维激光扫描工程测绘技术及应用

GPS配合三维激光扫描工程测绘技术及应用

段化茜

山东绘园地理信息有限公司 250000

摘要：三维激光扫描技术具有精确度高、扫描范围广、速率快及作业安全等优势，已经在测绘工程及其相关领域中得到广泛应用。当前，要想提升测绘技术的应用质量，必须重视数据的搜集范围广现象，加强数据精确化管理，就需要重视三维激光扫描技术的应用。鉴于此，文章以文献对比法和理论分析法，分析了三维激光扫描技术应用原理，阐述了GPS配合三维激光扫描工程测绘技术的实践应用，对未来的使用进行了长远预期，希望能够给同领域技术人员提供一定理论参考。

关键词：GPS；三维激光扫描；测绘技术；应用

0引言

GPS配合三维激光扫描技术的实际应用，不仅能够同步获取空间三维坐标，使用效率也会大大提升，大幅度增加测量的精准度。同时其还能够以计算机对拍摄的数码像片加以重构，最终构建得到大型实体、场景的3D数据模型，彰显事物实时且真实的形态，达到快速获取空间信息的目标。以载体为分类依据，可将激光扫描技术划分为两大类：一是地面三维激光扫描；二是机载三维激光扫描，下文针对前者展开了具体分析…。地面三维激光扫描技术是以地面为空间载体的，与地面近景摄影测量有一定的相似之处，地面三维激光扫描实现了激光扫描仪、数码照相机、GPS三者的有效组合，先是对目标物扫描成像，其后得到激光反射回波数据与目标表面影像，以此为基础利用相关软件生成三维数字模型，并贴加精确的纹理，确保模型准确、可靠。当前，地面三维激光扫描系统既可以安装在固定设备上、也可安装在移动的汽车上，获得连续的三维场景数据。

1三维激光扫描测绘原理的分析

对于激光来讲，本身是一项质量较高的光源，无论是单色性还是相干性等，都有着极好的效果，不会受到诸如大气环境和太阳光线等多项因素的干扰，再加上激光扫描技术的抗干扰性能强，所以借助该项技术可以获取准确的数据，确保数据的可靠性和安全性。基本运行原理表现为：使用激光器发射激光，使其达到了物体之上以后，部分光经由反射以后得出回浪信号，接收器负责接收该信号，借助有关仪器设备对激光发射到接收的时间，在这其中，以公式的形式将激光器到反射物体的距离例举出来，d＝cxt/2，该项公式内的c表示光的速度，t代表着时间。经由GPS辅助作用下，得到激光器位置坐标以及激光具体的照射方向等，然后通过准确的计算得出激光点大地坐标x、y、z。一般情况下，激光束发射频率跨越的区域是是特别大的，大约是每秒几万个脉，本文以每一秒一万次脉冲举例说明，当每秒一万次脉冲以后，接收器处于运行一分钟的时间段内便能够将六十万个点记录下来，部分激光扫描系统能够达到对多次发射脉冲进行详细记录的目的。将激光束发射出去以后，首先会达到树冠顶端，而有的达到树枝或者是树干中，剩下的打入地面，这样的话，就会产生多项反射点记录，在全面处理各项数据分类情况以后，获取地面高程和建筑物的具体高度等数据。

2GPS与三维激光扫描技术在测绘中的应用

2.1构建精确的数字高程模型

GPS与三维激光扫描技术应用可得到激光点云数据，其密度与精度均十分高，可反映点位三维坐标。采取自动、人工交互处理的方式，对各个非地形目标点云进行分类、过滤，如：建筑物、树木等等，完成数据分类处理工作后，即可构建不规则三角网，快速提取DEM。正是因为激光点密度、精度高的特点，使得其能够生成高分辨率的DEM，其精度标准可达到众多领域要求。

2.2基础测绘

基础测绘“4D”产品，不仅仅是指数字高程模型，还有数字正射影像（DigitalOrthophotoMap，DOM）、数字栅格地图（DigitalRasterGraphic，DRG）以及数字线划地图（DigitalLineGraphic，DLG）。述几种产品中，DOM应以DEM精确地形信息为基础，开展数字微分纠正；若是未得到DEM资料，则可采取数字摄影测量方法获得，数字摄影测作业量大、专业性强，对于相关工作人员的专业要求十分高。目前机载激光雷达技术的发展与应用，所获得的地面三维坐标满足数字微分纠正要求，DOM获得更加便捷，同时由于不需要应用到数字摄影测量，相关的测量成本也得以节约，为规模化生产提供了可能。同时，激光点云数据可提供植被、地物三维信息，使得DLG地形地物量测准确性更高。

2.3精密工程测量

在精密工程测量中，必须以高精度的三维坐标信息为数据支撑，若是条件允许还要构建三维物体模型，以保证测量质量，如：建筑、隧道测量、水文测量以及电力选线测量等等。地面/机载扫描仪是实现精密工程测量的重要途径，通过三维模型的构建可为形变量测、景观分析以及物体保护等提供重要支持。如：在公路、铁路设计过程中，可以三维激光扫描技术获得高精度DEM，以为后期的线路等设计提供重要的数据支撑。在电力线路设计过程中，三维激光扫描能够实现对目标区域中地形、地物的全面反映，如：通过掌握树木分布情况，可对砍伐树木面积加以计算，为后期规划设计奠定基础，同时通过三维激光扫描获得电力线路某一点与地面距离，可为线路抢修提供便利。

2.4数字城市建设

数字城市是一个新型的概念，也是各个国家、地区致力于实现的一个目标。空间信息是数字城市构建的重要基础，通过三维激光扫描技术的应用，能够获得数字高程模型、数字正射影像、数字栅格地图、数字线划地图等等成果，因此其是数字城市建设的技术支撑。数字城市的核心是城市三维模型（即：城市管理虚拟平台），其必须具有精度高、真实度高、可量测的特点，若是以传统技术构建城市三维模型，必然要面临一个困局：工作量过大、效率低下、精度要求难以达到，这也就限制了数字城市服务面的拓展。通过三维激光扫描技术开展空中、地面的全方位扫描，不仅可在最短的时间内获得最多的三维点坐标，其坐标精度也有所保障，使得大面积城市三维模型构建成为可能。同时，三维激光扫描技术的应用还有利于对各项数据开展快速、动态的更新，使得城市三维模型科学性与合理性得以保证。

3结论

在地质地形数据测量过程中的作用之后发现，虽然三维激光扫描技术是一种新型的测绘技术，但是因为其在我国还处于起步的阶段，因此，其在实际应用的过程中经常会出现各种问题，而这就要求测量技术人员必须积极的进行测量技术的探索和研究，才能促进测量数据精确度的进一步提高，最终发挥出三维激光扫描系统在我国地质地形数据测量过程中的积极作用。

参考文献

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