三维激光扫描技术在地籍测绘中的运用

赵迎辉 李永亮

摘 要：三维激光扫描技术作为一种先进的、高精度的立体扫描技术，具有采样点速率高、数字化采集、点定位精度高、软件功能全面、兼容性好、测量距离远的优点。将三维激光扫描技术应用于地籍测绘领域中，可以改变传统测绘作业流程，能够在很大程度上提高地籍测绘的工作效率。下面笔者结合实践，对三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用展开探讨。

关键词：地籍测绘；三维激光扫描技术；应用；发展

1 三维激光扫描仪特点

通过激光测距原理（包括脉冲激光和相位激光），瞬时测得空间三维坐标值的测量仪器。通过发射激光来扫描获取被测物体表面三维坐标和反射光强度的仪器，是一种无接触式主动测量系统。主要用于获取高精度高分辨率的数字地形模型。其特点：

1.1三维测量

传统测量概念里，所测的数据最终输出的都是二维结果（如CAD出图），在现在测量仪器里全站仪、GPS比重居多，但测量的数据都是二维形式的，在逐步数字化的今天，三维已经逐渐的代替二维，因为其直观是二维无法表示的，现在的三维激光扫描仪每次测量的数据不仅仅包含X，Y，Z点的信息，还包括R，G，B颜色信息，同时还有物体反色率的信息，这样全面的信息能给人一种物体在电脑里真实再现的感觉，是一般测量手段无法做到的。

1.2快速扫描

快速扫描是扫描仪诞生产生的概念，在常规测量手段里，每一点的测量费时都在2-5秒不等，更甚者，要花几分钟的时间对一点的坐标进行测量，在数字化的今天，这样的测量速度已经不能满足测量的需求，三维激光扫描仪的诞生改变了这一现状，最初每秒1000点的测量速度已经让测量界大为惊叹，而现在脉冲扫描仪（如Leica公司的scanstation2）最大速度已经达到50000点/秒，相位式扫描仪最高速度已经达到1010000点/秒，这是三维激光扫描仪对物体详细描述的基本保证。工厂管道、隧道等地形复杂的领域无法测量的情况已经成为过去式。

2 三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用

我国改革开放之后，一直被忽视的地籍管理工作逐渐受到了关注，国家为了能够有效的管理地籍，出台了很多法规政策，以法律的角度对地籍问题进行了相关的规定。三维激光在地籍测绘中的应用步骤：

2.1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。

2.2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舰标，从而实现站与站之间数据的拼接。

2.3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5分钟左右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，在测量过程中，可以直接设置UPS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，UPS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。

2.4数据处理

对获取到的三维点云數据进行测站的拼接，虽然设置的每个舰标都有所不同，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。

3 三维激光扫描技术的未来发展展望

地籍测绘需要应该到很多技术，其中三维激光扫描技术最关键。该技术属于GPS范畴，是一种新型技术，可以在非常短的时间内获得三维信息。三维激光扫描技术与普通的扫描仪进行比较，前者的优势更加明显，三维激光扫描技术既有快速处理的能力，同时还能够保证精度，另外，其适应性非常强，几乎任何扫描环境都可以应用，效率极高。三维激光扫描技术在地籍测绘中使用，工作人员能够获得更多更鲜明的点云数据，也就能够更加真实的获得地物信息。迄今为止，还没有任何一种技术能够在测绘领域超过三维激光扫描技术。

信息时代的到来，三维激光扫描技术将会向着更加智能化的方向发展，其处理效率与质量都将会有所提高，同时为了保证其优势持续下去，我国相关部门也会投入一定的资金，组建专业人员，以此对该技术进行更加深入的研究。

结语

在地籍测绘工作中，三维激光扫描技术的应用，在很大程度上提高了地籍测绘的效率和测绘精度，因此，相关测绘人员需要积极研究三维激光扫描技术的应用范围，提高测绘水平，进而能够帮助国家更好地进行国土资源管理。

参考文献

[1] 宋化清，李芳林，邵龙等.三维激光扫描技术在农村宅基地调查中应用分析[J].测绘技术装备，2016，（12）.

[2] 周文婷.浅谈三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用[J].科技创新与应用，2015，（18）.

[3] 张学文.地面三维激光点云处理关键技术与实现[D].北京：北京建筑工程学院，2016，（11）.