三维激光技术在地籍测绘中的应用

汪兵

【摘要】随着科学技术的发展，GPS定位技术在地籍测绘中得到广泛的应用，其中，三维激光技术是GPS技术的一种，属于一项新兴技术，在地籍测绘中应用三维激光扫描技术，将会受到广大测量人员的关注，具有良好的应用前景。为此，本文对三维激光技术在地籍测绘中的应用进行了分析，以供地籍测绘工作参考。

【关键词】地籍测绘；三维激光技术；应用分析

一、前言

在科技技术不断发展的今天，大量的新兴技术已大量涌现，其中，三维激光扫描技术就是测量技术领域中的一种。三维激光扫描技术是指在现代高精度传感器的辅助作用下利用全自动高精度立体扫描技术来三维建模，具有速度快、测量精度高、环境要求低的特点，可以有效解决地籍测绘中工作效率低劳动强度大的问题。

二、三维激光扫描技术以及特点分析

1、 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术属于一种较为先进的、全自动高精度的立体扫描技术，该系统主要有激光发射器、激光自适应聚焦控制单位、计算机、接收器及光路调节装置等组成，其工作原理是通过获取对象表面点的三维坐标，来实现地表信息的提取和三维场景的重建，具有数字化采集、采样点速率高、点定位精度高、兼容性好、软件功能全面、具有测量距离远的特点。与常规测量相比，三维激光扫描技术具有明显的优势，主要体现在数据采样率高、非接触测量、不受扫描环境影响等特点。正因为三维激光扫描技术具有明显的优越性，其在文化遗产、结构测量、建筑估计测量等多种领域中得到广泛应用，为此，将三维激光技术应用在地籍测绘领域中，充分利用三维激光扫描技术对地形测绘成图及改变传统测绘作业流程的优势，既简化了测绘作业流程，也提高了地籍测绘的自动化程度。

2、三维激光扫描技术的特点

三维激光扫描技术的特点，可以总结为高精度、高速度、高分辨率、非接触式以及优良的兼容性等优势，甚至称之为测绘领域继GPS技术之后的一次具有影响力的技术革命。利用和传统测量技术进行对比，包括全站仪、近景摄影测量以及航空摄影测量等，具体而言具有以下特点：

（1）非接触式

三维激光扫描技术是一种非接触式的高速激光测量手段，无需布置反射棱镜，直接扫描目标体即可，通过对目标体表面云点的三维坐标数据进行采集。假如被测目标处于环境恶劣、人员甚至无法到达现场的情况，常规测量技术无法胜任此项任务，那么三维激光扫描技术的优势就被凸显出来。

（2）数字化程度较高、可扩展性

三维激光扫描技术所获取的数据均为数字信号数据，具有较高的数字程度，处理起来较为简便，可以便利的用于数据的分析、输出以及显示，后处理软件人机友好的用户界面，可以和其它软件及时进行数据共享，能够和外接数码相机、GPS等设备相互配合使用，从而拓宽了各自的应用范围，因此三维激光扫描技术具有较好的可扩展性。

（3）高分辨率

三维激光扫描技术的分辨率较高，能够方便快捷的采集高质量、高密度的数据，这是高分辨率数据的基础。

（4）广泛的应用

三维激光扫描技术的技术优势，使得其在地籍测绘领域具有广泛的应用，还具有较强的环境适应性。

三、地籍测绘中三维激光扫描技术的应用

地籍是指为征收土地税而建立的土地清册，随着社会经济的不断发展，地籍被赋予了更多的内涵和外延，为此，现代意义上的地籍是指为土地税收、土地产权保护、利用规划及日常管理等方面的服务。在改革开放时期，地籍工作就受到了高度重视，同时国家也先后出台了一些政策，这一系列措施为我国的地籍工作做出了必要的准备。在地籍管理工作中，由于每一项测绘工作都离不开先前的控制测量，并且控制网布设好坏及控制测量的精度高低直接决定了后期地籍的测量成果。以开展农村集体土地确权登记颁证中的地籍测绘部分为例，利用三维激光扫描技术对测区进行测量。由于3D激光扫描仪本身带有扫描棱镜的快速激光测距仪，其可以直接测量扫描点的三维坐标，不需要反射棱镜，相对于传统测量方式而言，具有明显的优越性，可以全方位的快速获取海量的三维地形数据。作为一种先进的测量仪器，3D激光扫描仪可以采取主动式的高速激光机相机捕获测区的地物坐标和图像信息。

1、前期准备：由于3D激光扫描仪属于一种高速测量的全站仪系统，具有机身小、非接触测量、不受环境影响的特点，主要是基于主动式激光扫描原理来实现的。为此，在前期准备工作中，只需要对测区进行现场勘查，并在实际作业中合理选择位置，为今后的测量工作奠定良好的基础。

2、测区站点设置：3D激光扫描仪和常规全站仪是类似的，设站相对灵活，既可以选择通视效果较好的巷道口，也可以选择地势较高的地方，由于3D激光扫描仪主要是采用独立坐标系进行站点设置的，当测区的控制点设置完成后，在作业行进路线上设置相应的觇标，从而实现站与站之间数据的拼接。

3、扫描测量：当站点设置完成后，需利用3D激光扫描仪进行转扫操作，通常4～6min完成一站的扫描测量。当扫描结束后，可以在设置的显示屏上实时查看测量的云数据，若显示屏上出现的点云数据处于不理想区域，则可以对扫描仪的精度进行调整，并重新扫描。为了直接引入测区的坐标系统，在測量过程中，可以直接设置GPS测量仪器。在转扫测量过程中，测区主要以建筑为主，若以街巷测量为主，则需要在房屋密集区内布设站为辅的方式进行，主要因为内街巷窄，GPS信号不稳定。为了获取高精度的地物坐标，不仅要找到有利于生产作业的方式，同时在后期的测量中应积极配合使用免棱镜全站仪，在距离测量控制点不远的范围内均匀进行定位坐标测量，以方便坐标系统能较快引入到后期数据拼接处理中

4、数据处理：对获取到的三维点云数据进行测站的拼接，虽然设置的每个觇标都有所不同，但三维激光扫描系统可以自动识别站标的十字靶心，这样就可以减少人为操作所造成的误差，有利于提高测量的精确度。为此，在拼站操作过程中，可以选定某一站作为拼接的参考点，然后加载相邻站点及其他站点的数据，系统自动完成初步的识别拼接，最终可查看拼接的整体效果及系统的拼接误差。需要注意的是：由于拼接后的点云数据海量，因计算机系统处理速度的局限性，可以采用分块处理的方式逐一进行点云数据的处理，可以提高测区拼站后的精度。

SSW车载移动测量系统属于一种快速、高效、无地面控制的测绘技术。总的来说，SD激光扫描仪和SSW车载移动测量系统在地籍测绘中都发挥了重要作用，在实际工作测量中，可以将两种技术有效结合起来，优势互补，可大幅度提高地籍测绘的工作效率。

四、三维激光扫描技术的未来发展展望

三维激光扫描技术属于测绘领域中GPS的一项新兴技术，可以全方位的快速获取空间三维信息，与常规的扫描仪相比，三维激光扫描仪据具有鲜明的优势，具有处理速度快、精度高、非接触测量、不受扫描环境影响、高效率等特点。在地籍测绘中应用三维激光扫描技术，其所获取的点云数据能真实反映现实的地物信息，截至目前为止，三维激光扫描技术是测绘领域多种测量方法中最全面、最精确的技术手段。

五、结束语

随着地籍管理工作的改革与发展，在地籍测绘中应用三维激光扫描技术，达到准确获取地物的三维坐标信息，解决数据采集效率低的问题，以促进地籍管理工作的良好发展。

参考文献：

[1]王继周，李成名，李伟春.城市数据获取技术发展探讨[J].测绘科学，2010，29（4）：71-73.

[2]刘昌军，叶长锋，赵雨，解家毕.基于激光扫描技术 的复杂工程挖填方计算[J].水电能源科学，2011.133-134.

[3]张小诺.GPS RTK在地籍测绘中的应用[J].煤炭技术，2012（12）：112-114.

[4]詹长根 ，鲍家伟，黄德霖.全站仪棱镜常数未改正引起的测量误差分析[J].北京测绘，2013，3（3）：11-12..