| 标题 | 基于三维激光扫描技术的地表等高线获取 |
| 范文 | 袁志明 李沛鸿 摘 要：三维激光扫描技术是继全球定位系统技术之后的又一项重大的测绘新技术革命，几十年来的发展使得三维激光扫描技术发展地越来越成熟。实际生产中，小范围的等高线获取采用GPS、RTK或者全站仪等获取点位信息，然后使用Cass等软件进行等高线的生成；大范围区域等高线获取通常采用传统的航测、空三加密、立体设备采集等流程，流程复杂。三维激光扫描技术具有数据采集高效、高精度、非接触性等特点，能够极大降低外业劳动强度、减少生产环节、缩短生产周期的优势。本文提出使用Riegl VZ1000扫描仪，运用RiSCAN_PRO软件和Realworks软件进行快速获取等高线的方案。 关键词：三维激光扫描；高效快速；Riegl VZ1000；RiSCAN_PRO；Realworks 1 绪论 三维激光扫描技术（3D Laser Scanning）是一种能快速获取扫描物体表面模型的新兴技术，三维激光扫描仪发射红外线光束，光束接触到物体后反射回扫描仪，扫描仪对激光点所接触物体表面的信息进行处理并自动存储和计算，获得点云数据。朱蕾蕾结合基础的地理信息系统这一平台进行三维激光扫描的点云数据快速生成等高线，具有高效、快速、简约以及美观清晰的特点。[3]冯梅等人利用三维激光扫描仪测得的点云数据，使用六种不同的软件生成等高线。通过不同软件之间的分析、比较、找出最合理有效的等高线生成方法。[10]本文所采集的数据是赣州市某地区的边坡点云和江西理工大学本部校园内的边坡数据，通过运用RiSCAN_PRO和Realworks这两个软件进行数据处理，研究出一套适合工程应用的地面等高线获取的方法。 2 数据采集 2.1 数据采集流程 （1）任务概述和测区概括； （2）技术依据； （3）导线控制网主体方案； （4）实地选点和埋石； （5）外业观测和内业计算； （6）测站的架设； （7）标靶点云数据的数据采集。 2.2 设计方案主体如下 （1）控制网点应该建立在稳固的地方，距离待测边坡100米以内；（2）每次进行扫描工作时，都要对控制点进行复测，以验证控制点是否发生位移；（3）新建的控制点要与原有的控制点进行联测，包括其水准测量和平面测量；（4）用RTK与三维激光扫描仪一起联测，需要获取公共区域的特征点，保证相邻的两站数据有30%以上的重叠。 3 点云数据的处理 3.1 数据预处理 数据的预处理：由于本文数据采集点区域范围不大，所以只采集了一站数据，因此数据处理无需点云拼接。第一个步骤是坐标纠正，即控制点坐标纠正、其次是点云去噪、点云数据滤波。若数据量非常大时，在进行数据去噪之前要进行数据分割，有利于数据的处理。 本论文运用软件Riscan Pro，它的特点在于方便仪器参数的设置，数据的自动提取，不同坐标系的转换，可导入其他测量工具的测量数据以提高精度。 3.2 运用 RiSCAN PRO进行数据的转换 左键project然后点击open，打开点云数据文件，在SCANS文件下有显示测站数据，双击打开数据能设置点云数据的显示状态。在view type中选择3D模式，在描述栏中选择All points have the same color，选择单色，确定好之后我们可以看到点云数据的3D空间分布图。 3.3 RealWorks进行除噪 进行数据的滤波，常规的方法有以下几种。第一种，减短扫描仪到扫描物体的距离，这样以来其遮挡物更少，点云数据的噪声更小。第二种方法，是减少扫描仪系统自身的噪声，通过调整仪器的参数。第三，则是通过电脑和软件进行手动的噪声剔除，提取噪声小的数据。 3.4 RealWorks进行等高线的提取 左键File，点击Open键，打开已经存储的数据。在弹出的窗口的Header选择0，Separator栏选择Comma，Units选择米然后点击ok。 在软件的界面上可以看到点云数据的三维形状，双击点云数据可以选中所有的数据。点击Segmentation tool→点击Polygonal Selection→从一点到另一点，提取所需要的点云区域范围，间隔为1米→计算等高线，限差为0.01，进行预览→定义主等高线，可以定义跳过的个数→显示等高线，点击创建即完成。 4 结语 本文不足之处在于，点云数据采集只有一站数据，没有涉及到点云的拼接。以后的研究中，在点云压缩，点云去噪，数据分割，特征点提取等过程可以采用其它学者提出来的算法进行数据处理，以提高数据处理的效率进而提高工程应用的效率。通过其它数据处理软件进行实验对比，比较本文的等高线提取方法和其它软件处理的效率的高低，从而得出更为合适的方案。本文通过自身的实践操作，总结出来在已有条件下快速高效获取等高线的一套方案，该方案将三维激光扫描技术和GPS测量技术相结合，以保障数据采集的精度。 参考文献： [1]姚春静，胡唯.基于特征约束的LiDAR点云等高线自动生成方法[J].长江科学院院报，2014，12：113-116+123. [2]何美章，朱庆，杜志强，张叶廷，胡翰，林月冠，齐华.从灾后机载激光点云自动检测损毁房屋的等高线簇分析方法[J].测绘学报，2015，04：407-413. [3]朱蕾蕾.利用LiDAR点云快速进行等高线制作[J].科技资讯，2015，20：47+49. [4]楊颖，魏国忠，鲁一慧.基于LiDAR点云的等高线批量自动提取[J].测绘与空间地理信息，2015，11：167-169. [5]毛诗漫.浅谈在ERDAS中生成等高线的方法[J].科技创新与生产力，2013，03：69-70. [6]毛诗漫.基于激光雷达点云数据生成等高线[J].科技创新与生产力，2013，06：73-74. [7]陈静，刘缤艳，姜志贤.利用等高线及地形特征点云制作任意方向线路纵断面图[J].测绘技术装备，2013，03：52-53. [8]李乐林，江万寿.基于等高线族分析的LiDAR点云建筑物模型自动识别及重建[J].测绘通报，2013，10：23-25+29. [9]陈弘奕，胡晓斌.海量点云数据等高线生成算法研究[J].测绘通报，2013，10：83-86. [10]冯梅，钟斌.基于LiDAR点云自动生成等高线的方法研究[J].测绘与空间地理信息，2012，06：87-90+93. |
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