車載移動測量技術(shù)在地籍測量中的應用

陳大鵬

（黑龍江林業(yè)職業(yè)技術(shù)學院,黑龍江 牡丹江 157011）

隨著我國信息化建設的不斷發(fā)展，各行業(yè)對地理信息的要求也越來越高。我國為全面掌握土地現(xiàn)狀，滿足經(jīng)濟社會發(fā)展和生態(tài)文明建設的需要，第二次全國土地調(diào)查（簡稱“二調(diào)”）于2007年7月1日全面啟動，目前部分地區(qū)二調(diào)仍在進行。二調(diào)的主要任務是查清我國每塊土地的使用狀況、面積、位置、權(quán)屬等信息。在二調(diào)工作中地理信息的采集成為整個項目既復雜又耗費人力、物力的工作。本文利用車載移動測量系統(tǒng)MMS采集物體三維坐標點云，快速高效的獲取地理空間信息。

1 車載移動測量系統(tǒng)

車載移動測量系統(tǒng)MMS（Mobile Mapping System）是近年來新興的一項測量技術(shù)，其原理主要是利用發(fā)射和接收激光束來測量系統(tǒng)與被測物體之間的相對位置，通過衛(wèi)星定位設備獲取系統(tǒng)的地理坐標，利用汽車的運動和掃描鏡頭的旋轉(zhuǎn)來覆蓋地物的表面，總體來說即獲取地面物體表面的三維坐標點云，以此用于獲取高分辨率的數(shù)字地面模型。激光雷達技術(shù)突破了傳統(tǒng)單點測量方法的限制，具有高效率、高密度、高精度、穿透性、數(shù)字化、主動性、自動化等特性。車載移動測量系統(tǒng)的誕生將成為我國測繪事業(yè)發(fā)展的新航標。

1989年第一代車載移動測量系統(tǒng)GPSVan誕生于美國的俄亥俄州立大學。該系統(tǒng)被集成在汽車上，它的相對測量精度可達到5-10cm，絕對測量精度1-3m，主要由一臺GPS、兩個里程計、兩臺CCD 相機、兩個陀螺和兩個彩色攝像機構(gòu)成。隨后在1995年VISAT機動測圖系統(tǒng)由加拿大卡爾加里大學與Geofit公司聯(lián)合推出，該系統(tǒng)搭載了雙頻GNSS和慣性導航系統(tǒng)，精度得到了很大的提高，應用領域也從原來局限的土地測量、線路測量向其它更廣泛方面擴大。在之后短短的20年中，隨著計算機技術(shù)和導航技術(shù)的不斷發(fā)展，移動測量技術(shù)也隨之快速發(fā)展，許多專業(yè)公司研制出了采集空間數(shù)據(jù)更多、精度更高車載移動測量系統(tǒng)產(chǎn)品，主要有以下幾種：OPTECH公司的Lynx（山貓）、RIEGL全新一代的VMX-250、Trimble/Applanix公司的TMX-3（landmark）、IGI公司的StreetMapper360和TOPCON公司的Ip-S2。谷歌在2007年啟動了街景視圖項目，以多種載體的移動測量系統(tǒng)獲取三維數(shù)據(jù)，目前最新的車輛已配備了15個鏡頭，可拍攝360度的照片。如今移動測量從室外轉(zhuǎn)移至室內(nèi)，谷歌推出了“街景手推車”產(chǎn)品，用以采集博物館、體育館等室內(nèi)數(shù)據(jù)。

國內(nèi)武漢大學、立得公司、首都師范大學、山東科技大學、中國測繪科學研究院、中科院深圳研究院也相繼推出車載移動測量系統(tǒng)。2013年國內(nèi)廣州中海達衛(wèi)星導航技術(shù)股份有限公司公司最新研發(fā)的iScan車載移動測量系統(tǒng)是一種高度集成、一體化智能三維移動測量系統(tǒng)，將多個測量傳感器封裝到一個統(tǒng)一的平臺上，具有堅固穩(wěn)定、免標定、體積小、重量輕的優(yōu)點，方便用戶使用、維護、保管和攜帶。同時，系統(tǒng)配備齊全的數(shù)據(jù)加工處理、海量數(shù)據(jù)管理和應用服務軟件，可以為用戶提供快速、機動、靈活的一體化移動三維測量完整解決方案。

國外的車載移動測量技術(shù)研究起步較早、發(fā)展比較迅速、功能也相對比較完善，其應用領域探究也較為成熟。我國對車載移動測量技術(shù)的應用研究還不夠成熟和全面，需要大量的實驗論證。

2 車載移動測量技術(shù)獲取地形圖

車載移動測量技術(shù)無需建立控制網(wǎng)，無需人工采集碎部點，可自動采集地理空間信息。內(nèi)業(yè)處理時無需構(gòu)建模型，數(shù)據(jù)導入后通過編輯可直接提取特征地物信息自動成圖。其特點適用于中小城鎮(zhèn)的大比例尺地圖的測繪工作。

2.1 空間數(shù)據(jù)采集

車載移動測量系統(tǒng)的空間采集集成了GPS、CCD、慣性導航裝置、里程計、360°全景相機、總成控制模塊和高性能板卡計算機。為了保證車載GPS獲取空間點位精度，首先在測區(qū)附近架設基準站，基準站為車載GPS發(fā)送差分信號，獲取高精度的相對點位坐標，在車載移動測量系統(tǒng)移動過程中車內(nèi)GPS實時獲取地面點位。CCD為激光掃描設備，在車載移動測量系統(tǒng)移動過程中通過多個攝像頭的旋轉(zhuǎn)掃描采集周邊地物的信息。

2.2 點云數(shù)據(jù)處理

點云數(shù)據(jù)軟件為iScan系統(tǒng)配套數(shù)據(jù)處理軟件?？梢愿鶕?jù)測量車載移動過程中獲取的高精度軌跡數(shù)據(jù)，自動生成激光點云；首先需要進行濾波處理，目的是剔除采集過程產(chǎn)生的噪點。通過噪點的剔除可以智能的保留需要的地位采集信息。結(jié)合CCD采集影像與激光點云配準，并對點云進行著色，使點云數(shù)據(jù)更直觀化；點云數(shù)據(jù)處理軟件提供多種方式的掃描過濾，可根據(jù)應用需要過濾不需要的點云，保留我們需要的點云信息，例如地籍測量中需要保留建筑物、宗地的垣柵信息、道路等；同時點云數(shù)據(jù)軟件提供智能的點云分類算法，方便點云的后處理，使點云后處理更加智能化。點云數(shù)據(jù)軟件支持多種點云數(shù)據(jù)格式的導出，包括xyz、obj、dxf、las等。

2.3 數(shù)字地面模型制作

在獲取到的點云數(shù)據(jù)中存在大量的道路兩旁的樹木、車輛、行人等其他非地形特征點，因此采用合適的濾波方法快速檢測出有效的空間數(shù)據(jù)是地圖成圖的關鍵。通過數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)的獲取能夠能正確的反映出實際的建筑與地形、地貌特征，同時精度可靠有效，滿足了二調(diào)成果數(shù)據(jù)要求。

3 車載移動測量技術(shù)的展望

車載移動測量技術(shù)是當今測繪界最為前沿的科技之一，代表著未來三維地理空間信息采集與更新技術(shù)的發(fā)展主流。車載移動測量系統(tǒng)所測的數(shù)據(jù)將面向社會各個部門的應用服務，應用范圍越來越廣泛。我國目前對車載移動測量技術(shù)的應用研究還不夠成熟，但車載移動測量技術(shù)將會成為未來測繪工具的發(fā)展趨勢。車載移動測量技術(shù)已經(jīng)在國家地理國情普查，城市部件測量、高速路養(yǎng)護、三維街景地圖等方面嶄露頭角。隨著移動測量成果的推廣使用，其直觀、易用、富信息、高精度等優(yōu)點會逐步得到體現(xiàn)并被更多的客戶認可，因此移動測量系統(tǒng)的應用范圍也將逐步擴大，其應用領域?qū)⑾蚋嘈袠I(yè)擴展。