三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用

余德坤

广东省国土资源测绘院 广东 广州 510000

从地籍测绘的发展历程角度来看，我国已经经过了2000多年的发展，并取得了一系列较为突出的成就。现阶段所开展的各种土地规划、土地管理工作，更是需要利用到地籍测绘信息的优势。在传统地籍测绘工作中，弊端较为明显，对后期工作产生了一定负面作用。现阶段三维激光扫描技术作为一种最为常见的地籍测绘技术，如果能够将其运用到地籍测绘工作中，则可以更好地提升地籍测绘速度。

1 三维激光扫描技术概述

从三维激光扫描技术的内涵角度进行分析，这是一种在信息技术和遥感技术的基础之上所建立的一种扫描系统，并且该系统还具备了较为明显的立体化特征。从硬件设备角度来看，其中所涉及到的设备较多，但主要集中在激光发射器、接收器以及计算机系统中。从其原理角度进行分析[1]，三维激光扫描仪在运用的过程中会对被检测的环境自动发出激光信号。激光信号在经过物体表面之后便会形成反射，如果可以被探测接收器所接收便可以存储到云数据系统中。如果后续工作中需要利用这些数据，便可以进行及时提取，从而更好地提升工作效率。同时，计算机技术和大数据技术可以实现对海量信息的有效处理，为后续工作的开展创造良好条件。如图1，为北京一所公司所建造的三维激光扫描仪。

图1 三维激光扫描仪示意图

2 地籍测绘及其工作要素分析

当前阶段，我国所开展的各项地籍测绘工作主要是以土地权属调查为工作的立足点和出发点。通过前期地籍测绘工作中所获得的各项数据信息，为后续相关工作的有序开展创造良好条件，并提供指导性意见。结合前期相关调查和研究可以发现：我国现阶段所开展的地籍测绘工作中，其中所包含的工作内容主要集中在地籍的测量、控制以及各项调查要素、测量要素等方面[2]。为了进一步提升地籍测绘工作质量和效率，在实际工作中，还需要结合具体工作的实际情况，落实由高级到低级、由整体到局部的工作原则，从而更好地提升地籍测绘的工作质量。从我国地域特点来看，陆地范围广泛，导致地籍测绘的工作量较大。若想进一步提高地籍测绘数据的精准度，还需要综合利用到各种新式测绘技术和设备的优势，以便促进地籍测绘工作的有序开展。

综合上述特点来看，在今后所开展的地籍测绘工作中需要结合现场的实际情况，选择最为合适的测绘技术，推动测绘工作的有序开展。三维激光扫描技术作为一种新兴技术，工作人员在利用的过程中需要实现对各种三维点的大量采集。尽管是在复杂的环境中，也可以实现对相关信息的有效扫描。针对测量工作中所出现的不规则地域、复杂程度较高的范围之内，则可以利用到大型实景三维数据测量的方式，完成对各项数据信息的获取和处理。并综合利用到计算机技术、辅助软件的优势，实现对测量目标物的三维点云模型构建工作。在后续的实际工作中，对其进行有效运用[3]。

3 地籍测绘中应用三维激光扫描技术的基本流程

3.1 前期准备

三维激光扫描技术在运用的过程中需要充分结合三维激光扫描仪的优势，对于被检测区域范围内的数据进行提取和处理。从该方面特点来看，仪器本身设备的质量将会直接影响到整个测绘工作的精准性。因此，在今后工作中，需要工作人员充分认识到前期准备工作的重要性。通过前期充分的准备，为后续相关工作的有序开展创造良好条件。具体来看，可以从以下几个方面开展具体工作。首先，在仪器的选择和参数的调整方面，应当结合地籍测绘方面的实际需求，确定合适参数。仪器投入到正式的使用工作之前，还需要加强对仪器性能的测试和检测。如果在此阶段中发现其中存在着任何不合理的问题，则可以对其进行及时解决，从而为后续相关工作的顺利开展创造良好条件。其次，还应当切实落实好实地勘探部分的工作。针对地籍测绘区域内的各种信息进行明确，三维激光扫描仪的实际运用区域可能会存在着一定差异性。如果发现其中存在着部分高大树木和房屋遮挡的情况，则可以利用到全站仪、人工测量的方式对其进行辅助测绘，提升测绘数据的准确性[4]。最后，当完成上述工作内容之后，还需要工作人员加强对检测区域整体情况的检查力度，确定合适的扫描站位置。当开展项目实施方案编写工作的时候，还需要综合考虑到现场的实际状况。若想进一步提升三维激光扫描仪的积极作用，还需要综合利用到其它相关的信息技术。在现阶段工作中应用最为广泛的便是GPS全球定位技术，将两种技术的优势进行有效融合，可以进一步提升信息获取的精准度。因此，在后续工作中，测绘工作人员需要充分认识到该方面特点的影响，结合现场的实际情况，对各种技术进行合理运用。

3.2 测区站点设置

当三维激光扫描技术投入到地籍测绘处理工作的时候，还需要考虑到测区站点位置的影响。综合前期的相关案例进行研究之后便可以发现：现阶段所开展的各种地籍测绘工作中，在站点位置方面还存在着极为明显的灵活性特征。对于工作人员而言，需要综合考虑到测绘现场的实际情况，选择最为合适的站点位置。例如：如果此次检测的范围较为广泛，便可以将站点位置确定为地势较高的位置上。加强对周边环境的检测，避免电磁干扰因素的影响。为了进一步提升测量数据的精准性，还需要尽可能选择在天气状态良好的阶段中开展检测工作。从坐标选择角度来看，三维激光扫描设备在使用的过程中，选择将站点作为圆心的独立坐标系。对此，则需要在完成测量区域内部所有的控制点确定工作之后，建构起系统、完善的三维立体图形。当开展实际扫描工作的时候，如果发现扫描区域内部范围出现了大量高大建筑物的时候，则需要在建筑物较为密集的区域范围之内，设置多个扫描站点和GPS信号检测点，避免因为信号不良对测量准确性的影响。如图2所示，为某地地籍测绘工作中测区站点位置示意图。

图2 地籍测绘工作中测区站点位置确定图

3.3 扫描测量

当完成了测量站点设置工作之后，还需要结合现场的实际状况设置合适的GPS接收器。如果在后续工作中需要引入坐标系统，利用GPS接收器的优势，便可以实现该方面的工作目标，从而实现精准测量的工作。通常来讲，在具体工作中还需要确定合适的站点转扫时间。一般情况下，多是将其控制在5～6min左右。当完成了正式的转扫工作之后，便需要相关工作人员结合其中所检测到的各种数据，完成数据分析工作。其中，需要重点考虑是否存在着点云数据不够明确的问题。如果发现最终的扫描结果未能够达到预期目标，则需要工作人员针对性调整站点位置。在最合适的位置上，开展二次测量工作。并且，三维激光扫描技术的信息传输精准性较高。但需要注意的是，如果发现在此过程中出现任何的遮挡物，将会导致信息失真现象的发生。若想缓解该方面问题的影响，需要工作人员在实际运用和操作工作中，结合全站仪设备的优势，开展辅助测量工作，为后续数据拼接工作的开展创造良好条件。同时，如果在后续工作中需要对测量结果进行对比，可以利用到该设备的优势[5]。

3.4 数据处理

当完成了上述的测量工作之后，便需要结合其中所获取到的点云数据信息进行有效拼接。当开展该部分工作的时候，还需要充分利用到各种软件设备的优势，对于其中所出现的各种数据进行识别处理。每一个站标的实际位置不同，在十字靶心的位置上也存在着极为明显的差异，工作人员需要综合考虑到该方面因素的影响。当开展数据拼接工作的时候，需要将其中某一个测量站作为基本点，依次加载周边位置上可能会出现的各种信息。完成初步的信息、数据识别工作之后，便可以进行自动拼接。完成正式的拼接工作之后，便需要工作人员结合前期勘察工作中所出现的图像、信息以及相关数据进行仔细核查和对比，降低误差的影响。需要注意的是，部分地区的地形相对较为复杂，三维激光扫描技术可能无法有效运用三维激光扫描仪。对此，则需要结合人工拼接的方式，对于其中所出现的海量信息进行分块、分批次整合和处理。经过系统软件检测和人工校对之后，信息数据的精准度便可以更加符合前期的预期要求。如果发现坐标定位出现了不精准的问题，还需要对其进行及时纠正，保障三维立体图形和地图之间保持高度的一致性。针对其中所出现的各种冗余数据，则可以利用软件过滤的方式，对其进行有效处理。

4 三维激光扫描技术在地籍测绘中的应用研究

在地籍测绘工作中所运用到的各种三维激光扫描技术，充分结合了三维激光扫描系统的优势。具体来看，地籍测绘工作中所运用的三维激光扫描系统和前期设定的系统之间存在着较为明显的差异。在具体工作中，需要工作人员综合考虑到系统特点、测绘的实际状况等，并结合系统平台的运行情况、空间扫描仪位置等相关信息，将对分为机载型扫描系统和手持型激光扫描系统等不同类型。结合工作的实际情况，选择最为合适的测试类型，推动相关工作的有序开展。在本篇文章所开展的地籍测绘工作中，所运用三维激光扫描系统便是属于地面型激光扫描系统中的一部分内容，也就是应用较为广泛的3D激光扫描仪。作为德国生产的一种重要激光扫描仪设备，在现阶段的地籍测绘工作中得到了极为广泛的运用。从其优势角度进行分析，可以在整个测绘工作中高效、实时、动态化处理各种数据和信息。如果在实际测量工作中出现了大量的三维地形数据信息，该设备也可以对其进行及时获取。需要注意的是，任何设备在使用过程中必然有其优势，但也存在着一定的弊端问题。上述三维激光扫描仪在使用过程中，需要联合各个站点之间的拼接完成云数据的处理，对此则需要利用到各种专门性的数据处理软件。如果在实际工作中缺乏了专门性数据处理软件，该设备将无法正常使用。同时，如果工作人员能够结合GPS全球定位系统等相关性技术的优势，则可以更好地满足地籍测绘方面的实际需求，从而获得更为精准的数据。

将3D激光扫描仪运用到地籍测绘工作中，可以从以下几个方面进行全面考虑，保障测绘工作的有序开展。

首先，在开展正式的地籍测量工作之前，需要工作人员结合测量场地的实际情况、地质地形状况等相关性因素，做好充分的测量准备。针对测量工作中可能会出现的各种问题，提前设置相关的解决方案，降低对工程进度所产生的影响。从3D激光扫描仪的优势角度进行分析，在实际测量工作中不受地形因素的影响，在站点位置的设定方面相对较为灵活。因此，相比较于其它的测量设备，这种仪器在使用的过程中所需要完成的前期准备工作内容相对较少。在大多数情况下，只需要完成前期的测量现场的全面勘察、站点位置的确定工作之后便可以有序推动后续相关工作的开展。

其次，在站点位置的设定方面，因为3D激光扫描仪测绘设备在运用的过程中，其站点位置相对较为灵活。如果需要在地势较高、视觉表现良好的巷道位置上利用这种仪器设备，还需要充分考虑到站点的实际要求等因素的影响。如果在开展该部分工作之前，已经完成了站点位置的确定工作，则可以对站点位置进行有效调整。最好将其设定在控制点上，随后对其进行对中整平处理。此外，还需要注意的是，整个测量工作中，都需要确定其坐标系统为独立的坐标系，为不同站点之间的数据拼接工作开展创造良好条件。

最后，当开展正式的测量和数据处理工作的时候，因为整个测量工作内容量较大，其中所涉及到的数据信息众多，很有可能出现部分测量数据未达标的情况。对此，则可以通过扫描精度局部调整或者重新扫描的方式完成该部分的工作，实现测量数据的获取目标。如果需要在街巷等较为特殊的位置上开展测量工作，还需要考虑到该区域范围内房屋密度较大特征的影响。为了减少外界因素的干扰，则可以将站点位置确定在房屋的院落或房顶位置上，以便推动测量工作的有序开展。在整个测量工作中，还需要利用到测区坐标系统的优势，更好地提升测量的精准性。

5 结束语

综上，在开展地籍测绘工作的时候，需要充分认识到三维激光扫描技术的优势，其不仅可以更好地提升地籍测绘的精准度和工作效率，而且能够提供高质量、高效率的测绘方案，并逐步提升测绘水平。同时还可以落实国家在技术创新层面的要求。为此，在今后工作中，相关工作人员还需要对该方面的技术进行深入研究和分析，将三维激光扫描技术和其它技术进行深度融合，打造更为科学的技术方案，提升资源空间的利用效率。