基于地面三维激光扫描技术的区域房地一体化高精度测量方法

韩多元

（中煤航测遥感集团有限监理咨询分公司，陕西 西安 710000）

1 引言

当前，对区域范围内地形数据获取时，存在耗时长、无法对危险地段进行常规测绘等问题。相关领域研究人员对地形数据的测量方法进行了深入的研究，提出一种全新的地面三维扫描技术，这一技术的产生是在GPS 技术得以成熟运用的基础上延伸的全新测量技术[1]。在应用中，地面三维激光扫描技术的工作原理是利用激光测距的方式实现对被扫描实物或原始测绘数据的完整和高精度重建。由于在应用这一技术手段时，通过激光点云中每一个三维数据都可以直接获取到被测量实物的真实数据，因此，在实际应用中不需要对被测量对象本体进行任何处理，同时也能够确保获取数据具备更高的完整性，使测量得到的数据更具利用价值[2]。当前这一技术在建筑监测、室内设计、土地规划等领域，都有着十分广泛的应用，但在区域房地一体化测量中并未涉及。因此，针对当前区域房地测量中存在的误差大、耗时耗力等问题，基于地面三维激光扫描技术的优势，开展对其测量方法的设计研究。

2 区域房地一体化高精度测量

2.1 基于地面三维激光扫描技术采集区域房地外业数据

根据被测量区域地形特征以及区域上住宅建筑的分布情况，确定测站点个数[3]。测站的设置需要完全覆盖被测量区域。在进行被测量区域内房地的外业数据采集时，引入扫描技术，采用自由设站的方式完成对扫描仪的安装，同时在每一个扫描仪的周围都需要设置3 ～4 个标靶。标靶的位置坐标，可通过RTK 获取。各个采样点的坐标都可通过下述公式计算得出：

2.2 房地点云数据配准

2.3 地物提取与等高线辅助测量

图1 区域房地等高线辅助测量格网结构示意图

3 测量效果对比分析

表1 实验组与对照组测量方法点云密度平均数值

从表1 得出，实验组测量方法点云密度平均数值均高于对照组。同时，实验组的点云密度平均数值均远远超过规定的1 点/m2标准要求，具备极高的点云测量精度和点云质量。而对照组方法点云密度平均数值仅在区块I 和区块Ⅱ中超过1 点/m2，其余区块均不符合规定要求。造成这一结果产生是由于区块Ⅲ～区块V 地势结构相对复杂，使得点云密度平均数值受到影响，进而导致测量的精度受到影响。

再针对两种测量方法得到测量结果的误差进行对比，在实验区域当中，选择五个测点作为实验对象，各个测点的X、Y、Z 轴坐标均一致，在此基础上，将测量得出的结果与测点实际坐标对比，并计算各轴坐标误差，得到如表2 所示结果。

表2 实验组与对照组测量误差记录表（单位：cm）

表2 中各轴坐标误差可通过实际坐标与测量坐标数值相减得出，ΔX、ΔY 和ΔZ 分别表示为横轴、纵轴和空间轴坐标误差。从表2 中记录的数据看出，实验组测量方法各个测点的坐标误差均小于0.50cm，而对照组测量方法各个测点的坐标误差均超过8.00cm，其最大误差达到15.26cm，严重不符合房地测量高精度要求。因此，通过上述得出的实验结果进一步证明，实验组测量方法的测量精度更高。

综上得出结论：本文提出的测量方法在原有测量基础上应用地面三维激光扫描技术，能够有效提高点云数据的密度，并在此基础上降低测量误差，使最终测量结果的精度符合区域房地测量高精度要求。为进一步验证有效性，对区域房地一体化高精度测量所用的时间进行对比如图2 所示。

图2 区域房地一体化高精度测量时间对比结果

从图2 可知，实验组测量方法所用时间在18s 内，对照组测量方法在26s 内，充分说明本文方法的测量效率最高。

4 结束语

通过本文论述，在引入地面三维激光扫描技术的基础上，提出了一种全新的测量方法，并通过对比实验验证了这一方法的高精度、高效率测量优势。本文提出的测量方法，能够为区域房地管理各项工作的开展提供更高利用价值数据信息。但在实际应用中，房地测量仍然存在测量中计算量大、测量运行环境要求高等问题。未来，随着更多新技术的不断涌现，应不断对本文测量方法进行完善，从而确保区域房地一体化测量具备规范性。