地籍測繪工作在城市三維地圖形成中的應(yīng)用

曹玉生，王新明

南通市測繪院有限公司，江蘇南通 226000

隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展與能源工業(yè)的發(fā)展，對于地籍測繪的要求越來越多，且科學(xué)技術(shù)也廣泛應(yīng)用于地籍測繪。全站儀是隨著光學(xué)、機(jī)械、電子等諸多學(xué)科的發(fā)展而出現(xiàn)的現(xiàn)代測量儀器，棱鏡是構(gòu)成全站儀測量系統(tǒng)和測量機(jī)器人系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是作為測角測距精確照準(zhǔn)目標(biāo)和信號反射目標(biāo)以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的角度、距離測量。三維地圖是具有位置信息的三維圖像，即“三維地圖=三維圖像+位置信息”，是一定區(qū)域的實(shí)景的數(shù)字化再現(xiàn)。本文為此具體探討了地籍測繪工作在城市三維地圖形成中的應(yīng)用分析，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 地籍測繪與城市三維地圖

1.1 地籍測繪內(nèi)容及地籍測繪特征

地籍測繪的基本內(nèi)容是測定土地及其附著物的權(quán)屬、位置、數(shù)量、質(zhì)量和利用情況。而地籍測繪的特征如下：地籍測繪為土地管理提供了精確、可靠的地理參考系統(tǒng)；地籍測繪的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必須符合土地法律的要求；地籍測繪工作有非常強(qiáng)的現(xiàn)勢性；地籍測繪具有勘驗(yàn)取證的法律特點(diǎn)；地籍測繪技術(shù)和方法是對當(dāng)今測繪技術(shù)和方法的應(yīng)用集成；從事地籍測繪的技術(shù)人員應(yīng)有豐富的土地管理知識。

1.2 三維地圖的應(yīng)用價(jià)值

三維地圖從英國Bath 城的三維計(jì)算機(jī)模型建立開始，上世紀(jì)90 年代開始有了較大的發(fā)展。到2000 年，全球已有63個(gè)城市建立了一定規(guī)模的三維城市模型應(yīng)用，三維地圖的應(yīng)用與規(guī)模和城市經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度相關(guān)，如倫教、紐約、東京等國際性大城市早已積極開展三維地圖的應(yīng)用。我國也從上世紀(jì)90年代起，在北京、上海、廣州、深圳等大城市陸續(xù)開始了一些三維城市模型的研究，主要集中于三維場景演示方面，相關(guān)項(xiàng)目有上海北外灘應(yīng)擬城市系統(tǒng)與深圳市數(shù)字三維城市演示系統(tǒng)等。在具體應(yīng)用中，其首先通過激光掃描儀對地面及物體進(jìn)行全方位的連續(xù)掃描，獲得地面及物體表面每個(gè)采樣點(diǎn)的空間坐標(biāo)信息，并用全息相機(jī)獲得地面和物體的影像照片。之后通過相關(guān)計(jì)算機(jī)處理軟件用所獲得的采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)形成實(shí)景的三維點(diǎn)云圖、繼而生成三維模型，然后將真實(shí)物體的紋理信息加到三維模型上，最后去除噪聲并進(jìn)行圖像優(yōu)化，獲得與實(shí)景極為近似的三維地圖。

2 地籍測繪工作在城市三維地圖形成中的應(yīng)用過程與特點(diǎn)

2.1 地籍測繪工作在城市三維地圖形成中的應(yīng)用過程

設(shè)定測站點(diǎn)的三維坐標(biāo)；讀數(shù)方位角；設(shè)置棱鏡常數(shù)；設(shè)置相關(guān)指標(biāo)值；量儀器高、棱鏡高并輸入全站儀；照準(zhǔn)目標(biāo)棱鏡，全站儀開始測距并計(jì)算顯示測點(diǎn)的三維坐標(biāo)。

2.2 地籍測繪工作在城市三維地圖形成中的應(yīng)用特點(diǎn)

三維地形數(shù)據(jù)采集首先是外業(yè)采集，主要是利用全站儀采集地形點(diǎn)的三維空間數(shù)據(jù)。城市三維地圖數(shù)據(jù)的采集方法較多，全站儀采集適用于作業(yè)面積范圍較小的工，也適應(yīng)于大比例尺、精度要求高的三維空間數(shù)據(jù)。在我國城市的地形特征中，地籍測繪工作的在山地特征點(diǎn)一般包括洼地、山谷點(diǎn)、山腳點(diǎn)、山頂、山脊點(diǎn)、等，由于受勞動(dòng)強(qiáng)度、通視條件等因素的影響，只能采集地形特征點(diǎn)的三維空間數(shù)據(jù)。

3 地籍測繪工作在城市三維地圖形成中的應(yīng)用的方法

3.1 地物高度測繪

我們知道，隨著我國城市建設(shè)的發(fā)展，高層建筑越來越多。由于地物很高，導(dǎo)致全站儀望遠(yuǎn)鏡仰角的限制，為此在進(jìn)行測量豎直角中，我們需要將儀器架在離建筑物相對比較遠(yuǎn)的地方進(jìn)行測量。在計(jì)算中，我們計(jì)算地物的高度H=h1+h2，其中h1=s tan(v1)，h2=s tan(v2)。

3.2 距離和斜距測繪

本實(shí)驗(yàn)中高度精度由測距精度影響，因此高度精度為：

式中：ml 為平距中誤差，ms 為斜距中誤差，精度分析結(jié)果見表1。

表1 測量兩個(gè)斜距和一個(gè)平距來求地物高度的測量數(shù)據(jù)

根據(jù)計(jì)算，我們得到的尺長為1.9988m，和真值相差0.0012m，為此相對誤差是為6/10000。

同時(shí)我們應(yīng)用全站儀采集地物底部特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)，此時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)和地面上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)的工作過程是一致的，同時(shí)可以利用全站儀有棱鏡測量法對地物的高度進(jìn)行測量，因此獲取地物底部特征數(shù)據(jù)和地物頂部特征數(shù)據(jù)。

在城市三維地圖測量中，我們可以用全站儀采集地物底部特征點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從而對地物的高度進(jìn)行測量，從而有利于城市三維地圖的形成。

[1]劉經(jīng)南，張小紅.激光掃描測高技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)：信息科學(xué)版，2003，28(2)：132-137.

[2]連劍波，孫變富.基于面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫的地籍測繪系統(tǒng)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(21).

[3]詹長根，鮑家偉，黃德霖.全站儀棱鏡常數(shù)未改正引起的測量誤差分析[J].北京測繪，2005(3).

[4]張建輝，陳景新，羅永賢.大比例尺地形圖更新問題探討[J].北京測繪，2010(4).

[5]胡楠.基于MapGIS的地籍信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].北京測繪，2012(2).

[6]鄭江南.基于模糊評價(jià)法的地籍測繪成果研究[J].才智，2008(15).

[7]王繼周，李成名.城市數(shù)據(jù)獲取技術(shù)發(fā)展探討[J].測繪科學(xué)，2004，29(4)：71-73.

[8]王靖，師軍良.無棱鏡全站儀在數(shù)字地形圖測繪中的應(yīng)用[J].黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008(1)：46-48.