三维激光移动测量系统在实践中的应用

2018-02-05罗燊

智能城市 2018年19期

罗燊

长沙市规划勘测设计研究院，湖南长沙 410000

三维激光移动测量系统为一种新型的地形测量以及信息收集设备，在当前的带状地形图测量、公路交通资产普查以及河道海岛礁测量中有着很大的应用。我国也陆续制定了相应的标准，推进了三维激光移动测量的应用发展，该项工具具有十分方便、高效率的特征，对于信息采集可以做到全面覆盖，精准测量，工作当中对其的应用越来越广泛，也使得三维激光移动测量系统的作用越来越大。因此，本文针对三维激光移动测量系统在实际应用中起到的具体作用进行了详细分析。

1 三维激光移动测量系统的工作原理

三维激光移动测量系统应用的为非接触式高速激光测量的形式。应用该种方式，可快速对复杂物体的几何图形数据，以及获取影像的相关数据，之后利用解算软件、GPS定位信息、激光扫描仪器对IMU相对位置信息、全景相机对于IMU有位置信息等进行融合。最后，应用已有的相关处理软件，对采集到的数据信息以及影像资料等进行详细的处理，并将其转换成绝对坐标系当中的空间位置坐标以及模型，应用不同的方式输出，这样便能满足空间信息数据库当中的数据源和每个项目对其的需求[1]。

（1）三维激光扫描子系统。该系统，由1台精度非常高的扫描测量仪和数据采集软件共同构成，该系统可以为测量系统提供精度非常高的三维激光点云数据[2]。

（2）影像采集子系统。该系统由4台清晰度非常高的数码相机以及数据采集软件等构成，提供的360°的影像数据资料非常清晰。

（3）导航定位定姿定向子系统[3]。该系统由IMU以及GPS设备等共同组成，其中，具体位置以及姿态数据信息非常精准。

（4）集成控制与数据采集子系统。该系统由控制器电源以及计算机等共同构成，可为系统提供非常统一的时间基准。在嵌入式设备上对不同的数据采集软件进行安装，并且其中的电源可以为不同的设备提供能量。

例如：在中海达船载型三维激光测量系统当中。在对传输不到15kn的传输进行测量时，距离系统100m当中的目标点可获取10cm内的精准定位，高约5cm的影像分辨率。对于该项系统的应用，最大的优势还在于：其中的硬件安装非常方便，大部分型号测量系统的生产厂家已经将姿态传感器、扫描传感器以及定位传感器等进行了整体集成，在出厂之前实施了相应的测试，所以在具体应用中并不需要再次校准，这样不但减轻了工作人员的工作强度，也增加了测试的严密性。此外，对于该项系统的应用，还具有软件配备十分齐全，操作方便的优势。

2 三维激光移动测量系统的具体应用

三维激光移动测量系统的应用非常广泛，其中在高速公路竣工测量中起到了重要的作用十分明显。

2.1 测量概况

本次测量地为湖南省某高速公路，该高速公路地势比较平坦，有较多的公路沿线桥梁，两侧为居民区以及工厂企业，其中的植被以水田为主，视野非常开阔，在经过详细的地质勘察以及技术调研之后，对于该项目存在的难点作出了如下分析：

其一，高速公路指挥部对该工期的要求非常紧急，需要在20d之内完成40km的工程量；其二，该路段已经通车，在路面有着较大的车流量，如果应用传统的方式在道路上进行测量，会存在很大的安全隐患；其三，全封闭道路当中有铁丝网能够与外界进行隔离。但是铁丝网之外的50m地形图测量难度比较大，相关人员进出非常不方便；其四，在公路沿线附近有空域管控区域，如果应用无人机进行行测难度很大，为了解决这些问题，按时完成工作，决定应用车载移动三维激光测量系统实施相关的测量工作。应用该项系统可解决实际测量当中的很多难题，大幅度提升作业效率。

2.2 技术实施方法。

该车载激光测量模型为北京某技术公司自主研发的新型数据获取以及处理的技术设备[4]。可以将不同的工具车作为载体，并将我国国产的360激光扫描设备、IMU、 GPS等进行了集成，设置了里程计系等不同的传感设备，该系统由数据采集单元、控制单元以及处理数据软件共同构成。该车辆系统的应用，对已经完成建设工作的高速公路三维数据获取，非常方便，利用数据解算、地理坐标匹配以及校正等数据融合，可以获取彩色点云数据。之后，应用处理软件对地物特征信息进行相应的提取，可有效满足特征线的手工编辑，使地物三维矢量为数据能够满足1：1000的绘图需求，将其进行转化格式之后，可以导入编图软件当中进行修饰以及相应的编辑，最后构成数据精准的高清晰地图。

2.3 具体测量方法

借助SSW系统，可实施公路的竣工测量工作，是一项十分理想的测量方法。依据详细的设计内容，建设过程中提出的要求，该系统对于信息的获取非常便利，如公路沿线精细点云数据。之后，通过对云数据的详细解算，便可获取三维彩色点云数据，交互提取道路以及周围的附属信息，最后参照高清照片，将其编辑成图，其中的技术路线如图1所示。

例如：应用系统控制测量。该系统距离基站控制点的作业半径没有超过15km，对测量区中间的两点位置进行获取，将其作为激光扫描系统的作业控制点。在GPS观测台当中应用了2台接收机，以便精准测量基站进行，其中使用的观测方法为静态方式。最初，接收机工作的过程中，可对数据进行记录，之后通知激光扫描系统开展一系列的扫描工作[5]。但是，需引起重视的是，卫星信息以及相关信号的存储要进行时刻观察，如果接收以及存储数据过程中发现了异常，需要立即与测量车取得联系，重新实施相关的测量工作。在结束测量之后，要下载数据信息，并对获取的信息实时差分结算，其中需要应用IE软件进行解算。可先使用大地坐标系，之后实施无约束的自由往极限计算，最后在对车载激光扫描系统当中的GPS数据信息实时差分。检查是否符合规定的界限，输入已知点的相关成果进行平差解算，将其转换成坐标系统即可。