基于車載LiDAR移動測量技術(shù)的地籍測繪應(yīng)用研究

柳中洲

摘要：在概述LiDAR技術(shù)的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用于地籍測繪中的整體作業(yè)流程進行了介紹，結(jié)合項目實例，進一步探討了利用該系統(tǒng)快速地籍成圖的詳細過程，同時對測量精度進行了驗證，為新的地籍測繪作業(yè)方式提供借鑒。

關(guān)鍵詞：車載LiDAR;移動測量;地籍測繪;精度

1 LiDAR技術(shù)

LiDAR簡稱激光雷達，它通常被稱為“實景復(fù)制技術(shù)”，其能夠?qū)Φ匚锶S空間信息進行直接獲取，是一種相當(dāng)成熟的立體測量技術(shù)。與傳統(tǒng)的測量技術(shù)相比，它不但可以對復(fù)雜的目標地物的進行全方位的測量，而且還具有非接觸性快速掃描、實時還原目標地物的空間結(jié)構(gòu)特點，是測繪技術(shù)的一次重大突破。

LiDAR技術(shù)與傳統(tǒng)的測量技術(shù)如全站儀、RTK測量等有明顯的區(qū)別。首先，它屬于一種非接觸性的測量，可以直接獲取地物復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和克服惡劣的環(huán)境條件;其次，具有豐富的采樣率，每一個地物都有很多的點來表示，突破RTK與全站儀的單點模式;再次，具有高密度，高精度和主動性?？梢酝ㄟ^大規(guī)模點云數(shù)據(jù)對地物進行三維仿真。從測量精度來看，全站儀與RTK測量容易造成人為誤差，LiDAR技術(shù)屬于客觀測量，在相同的坐標系下具有更高的精細度。按照LiDAR技術(shù)所搭載的不同平臺，其可分為車載、地面、機載、星載四種模式，其中，車載LiDAR技術(shù)相對于其他搭載方式，具有成本低、作業(yè)效率高、靈活方便等因素而備受關(guān)注。

2 實例應(yīng)用

2.1工程概況

某農(nóng)村土地變更調(diào)查項目需要進行地籍測繪工作，測區(qū)面積約10km，測區(qū)地形較為復(fù)雜，山巒起伏，溝深大澗，道路穿測區(qū)而過。受甲方委托，我公司負責(zé)該項目的測繪工作，考慮到采用傳統(tǒng)測繪方法實測困難，項目組決定應(yīng)用車載LiDAR移動測量技術(shù)進行作業(yè)。

2.2方案設(shè)計及作業(yè)流程

利用車載LiDAR移動測量技術(shù)采集點云云數(shù)據(jù)前，應(yīng)對技術(shù)方案進行合理的規(guī)劃，首先，應(yīng)完成作業(yè)區(qū)域的踏勘，以了解測區(qū)GPS信號的情況，同時對于GPS信號較差的區(qū)域，設(shè)計補測方案。其次，還需要參照收集的資料和既往經(jīng)驗，對車輛的行進路線進行詳細的規(guī)劃，尤其是對有遮擋的復(fù)雜區(qū)域需要進行專項論證。

車載LiDAR移動測量技術(shù)應(yīng)用于地籍測繪中主要有方案設(shè)計、點云數(shù)據(jù)采集和點云數(shù)據(jù)處理三大流程，其中點云數(shù)據(jù)采集包括設(shè)備調(diào)試、架設(shè)GNSS基站、點云采集，點云數(shù)據(jù)處理包括點云數(shù)據(jù)預(yù)處理、地籍信息提取與矢量化、地籍成圖以及精度檢查。

2.3數(shù)據(jù)采集

（1）設(shè)備調(diào)試

本次掃描設(shè)備采用華測導(dǎo)航MS-900車載激光掃描測量系統(tǒng)，該設(shè)備重約3.5kg，數(shù)據(jù)采集速度高達55萬點/秒，最大測距達到920m，測距精度可達10mm，重復(fù)精度5mm，通過搭載汽車平臺，一次跑車能將道路兩側(cè)的地物目標全方位無死角掃描。作業(yè)前應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場情況來調(diào)整激光、相機等傳感器的各項參數(shù)，確保系統(tǒng)各硬件接口和指示器正常工作。

（2）架設(shè)GNSS基站

單個基站覆蓋半徑不大于5km，基站應(yīng)架設(shè)在平面和高程精度均優(yōu)于1cm的已知點上，相鄰基站應(yīng)保證有一定重疊度。

（3）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集時，行車速度不超過30km/h，主要是為了保證點云數(shù)據(jù)的采集密度，盡可能減少因錯車造成的點云空洞，移動測量車在通過峽谷地帶在GNSS信號良好且安全處靜止1分鐘以上。

2.4點云數(shù)據(jù)處理

（1）點云數(shù)據(jù)預(yù)處理

車載移動測量系統(tǒng)采集的原始數(shù)據(jù)包含：組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)、照片流數(shù)據(jù)、原始點云流數(shù)據(jù)和同步控制板數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)解析后，可獲得地方坐標系下的高精度真彩點云數(shù)據(jù)、系統(tǒng)行駛軌跡、全景影像數(shù)據(jù)。點云及全景數(shù)據(jù)解析利用RISCAN Pro軟件來實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)及全景數(shù)據(jù)的快速解析，該軟件還附帶坐標轉(zhuǎn)換參數(shù)計算功能，在獲得測區(qū)精確轉(zhuǎn)換參數(shù)后，可快速實現(xiàn)點云數(shù)據(jù)任意坐標系轉(zhuǎn)換。

（2）地籍信息提取與矢量化

利用swDY三維點云應(yīng)用軟件將預(yù)處理后的點云數(shù)據(jù)中的地物進行快速分類，并自動提取出房屋、圍墻、柵欄等地物信息，道路、植被等地形信息，房角點提取，最后根據(jù)提取的信息進行地物、地形連圖處理，保證線形的連續(xù)性。

2.5地籍成圖

利用swDY軟件加載矢量化后的成果和原始調(diào)查影像圖，需保證兩者之間的完全套合，如果套合出現(xiàn)偏差，則要以矢量化的成果為基準來校正影像圖。在swDY軟件中，可在不同的視圖模式下分別對建筑物、道路、宗地等地籍要素進行矢量編輯，利用點云三維顯示的方式可直觀地提取出特征點和界址線，在俯視投影視角下可瀏覽地物的輪廓信息進而解譯出地籍要素并成圖。

2.6精度檢查

本項目以中誤差作為精度指標對車載LiDAR系統(tǒng)采集的點云數(shù)據(jù)質(zhì)量進行分析評價，在測區(qū)范圍內(nèi)均勻選取156個特征點作為檢查點，經(jīng)與網(wǎng)絡(luò)RTK采集的坐標數(shù)據(jù)進行比對，計算得出點云數(shù)據(jù)平面中誤差為±4.13cm，高程中誤差為±7.09cm，滿足《地籍測量規(guī)范》（CH 5002-94）中對界址點的精度要求。

3結(jié)束語

通過車載激光掃描系統(tǒng)對某農(nóng)村進行地籍測繪實驗，經(jīng)過處理獲得精確的點云數(shù)據(jù)信息，在點云的基礎(chǔ)上進行界址點選取、宗地邊界的提取等工作。經(jīng)實測分析可知，該技術(shù)能夠滿足農(nóng)村地籍測量精度要求，且效率較高。將車載移動測量系統(tǒng)成功應(yīng)用于農(nóng)村地籍測繪，為農(nóng)村地籍測量提供了一種有效可行的方式，形成的一套農(nóng)村地籍測繪技術(shù)解決方案，對農(nóng)村地籍測量有重大的技術(shù)指導(dǎo)作用，隨著科技的不斷發(fā)展，該系統(tǒng)在測繪領(lǐng)域必將具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻

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[2]張攀科，裴亮，王留召，等.車載激光掃描系統(tǒng)在地籍測量中應(yīng)用[J].測繪科學(xué)，2015（9）：163-166.