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1.現(xiàn)有傳統(tǒng)方式存在的問題
常規(guī)的大比例尺地形測(cè)繪主要是運(yùn)用衛(wèi)星實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)差分定位(GNSS、RTK)、全站儀等地面技術(shù)進(jìn)行。
(1)這些技術(shù)方法需要在被測(cè)對(duì)象特征點(diǎn)(碎部點(diǎn))上豎立觀測(cè)目標(biāo)(流動(dòng)站或棱鏡等)，逐點(diǎn)單獨(dú)觀測(cè)，得到的信息有限，不足以細(xì)致地表達(dá)測(cè)區(qū)的實(shí)際地形；
(2)測(cè)得的數(shù)據(jù)終輸出都是二維結(jié)果(cad圖形)，無法直觀表達(dá)數(shù)據(jù)的全面特征；
(3)外業(yè)數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間較長、工作強(qiáng)度較大，工期難以得到保證，由于數(shù)據(jù)更新緩慢，越來越難以滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代對(duì)地理信息的更新速率要求；
(4)在某些特殊、危險(xiǎn)環(huán)境下難以保證數(shù)據(jù)采集技術(shù)人員和設(shè)備的安全。
2.三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行地形測(cè)繪是對(duì)傳統(tǒng)地面測(cè)繪技術(shù)的重大變革。
(1)三維激光掃描技術(shù)結(jié)合了RTK技術(shù)(或全站儀技術(shù))，在測(cè)定掃描儀測(cè)站點(diǎn)和后視定向點(diǎn)坐標(biāo)后，獲得360°范圍內(nèi)可見面域空間點(diǎn)云數(shù)據(jù)和影像，在視線不可及的地方再行設(shè)站掃描，以致整個(gè)測(cè)區(qū)有重疊無漏洞。
(2)三維激光掃描儀的掃描半徑根據(jù)儀器和目標(biāo)介質(zhì)的不同而存在區(qū)別，當(dāng)前一般在1.5-1200m。在地形復(fù)雜、有不明危險(xiǎn)點(diǎn)分布的區(qū)域，采用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行大比例尺地形測(cè)繪，是科學(xué)優(yōu)化的選擇。
(3)經(jīng)過內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)拼接、去噪、過濾和建模，生成等高線，繪制地物符號(hào)等后處理過程，完成地形圖成果。
(4)三維激光掃描技術(shù)突破了傳統(tǒng)的逐點(diǎn)單獨(dú)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)了面域掃描數(shù)據(jù)采集。通過高速激光掃描測(cè)量，可快速獲取被測(cè)對(duì)象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，具有采集速度快、獲取數(shù)據(jù)豐富等特點(diǎn)，且測(cè)量距離長、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，不受大地水準(zhǔn)面的精度制約。
(5)三維激光掃描技術(shù)測(cè)量的數(shù)據(jù)不僅包含目標(biāo)的空間位置信息，且記錄了目標(biāo)的反射強(qiáng)度信息和色彩灰度信息，整體呈現(xiàn)更真實(shí)。
3.作業(yè)流程
(1)外業(yè)數(shù)據(jù)采集
首先對(duì)測(cè)區(qū)周圍環(huán)境進(jìn)行踏勘, 確定掃描儀和標(biāo)靶的位置。一要保證各掃描站終獲取的數(shù)據(jù)能代表完整的測(cè)量區(qū)域；二要選擇盡量少的測(cè)站,以減少原始數(shù)據(jù)量。掃描同時(shí)還必須對(duì)測(cè)區(qū)的地物及特殊地形拍照, 以便于后期的數(shù)據(jù)處理、地形圖的編輯修改。
每一測(cè)站掃描完后, 還必須對(duì)N個(gè)標(biāo)靶進(jìn)行精細(xì)掃描。在掃描過程中通過選取控制標(biāo)靶區(qū)域內(nèi)的點(diǎn), 提取每個(gè)標(biāo)靶的中心點(diǎn)。同時(shí)還需用無反射全站儀或RTK精確測(cè)出標(biāo)靶中心在當(dāng)?shù)刈鴺?biāo)系下的三維坐標(biāo), 用于后續(xù)多站數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)。標(biāo)靶的分布應(yīng)以能獲得較好的測(cè)站整體坐標(biāo)配準(zhǔn)精度為標(biāo)準(zhǔn), 應(yīng)盡量避免布設(shè)為狹長形狀, 如布設(shè)3個(gè)測(cè)站時(shí)布設(shè)為近似正三角形較好, 此外標(biāo)靶離掃描儀的距離也要適中, 太近會(huì)帶來較大的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差, 太遠(yuǎn)會(huì)降低標(biāo)靶中心位置的識(shí)別精度。
(2)點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)
由于每次掃描只能得到測(cè)區(qū)局部的數(shù)據(jù), 為了得到測(cè)區(qū)完整的三維數(shù)據(jù), 所以需要從不同的位置進(jìn)行多次掃描, 每次掃描得到的數(shù)據(jù)都處在以當(dāng)前測(cè)站為原點(diǎn)定義的一個(gè)局部坐標(biāo)系中。因此, 需要在掃描區(qū)域中設(shè)置一些控制標(biāo)靶, 從而使得相鄰的掃描點(diǎn)云圖有3個(gè)及以上的同名控制標(biāo)靶, 通過同名控制標(biāo)靶將掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系下。
(3)地物的提取與繪制
地物特征點(diǎn)的提取是在配準(zhǔn)好的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中手工提取的, 如房屋角點(diǎn)、電線桿中心點(diǎn)等?？梢岳玫孛嫒S激光掃描的后處理軟件來提取, 如HD SCENE軟件, 可以在點(diǎn)云視圖中手工提取地物特征點(diǎn), 并以一定的格式輸出到文本文件中。
(4)地貌數(shù)據(jù)獲取(噪聲去除)
由于三維激光掃描技術(shù)是對(duì)整個(gè)測(cè)區(qū)空間信息的掃描, 包含了地表的所有信息。地形表面的樹木植被及地物的存在會(huì)影響等高線的自動(dòng)生成，所以在生成等高線前需要將非地貌部分的點(diǎn)云數(shù)據(jù)剔除, 此部分目前還沒有相應(yīng)的軟件能做到*自動(dòng)化的剔除。
(5)等高線生成(抽稀處理)
地面三維激光掃描時(shí)一般掃描密度較大, 相對(duì)地形測(cè)繪來講其點(diǎn)位太密, 且分布不均勻。如果直接利用掃描點(diǎn)來構(gòu)三角網(wǎng)追蹤等值線,其細(xì)節(jié)信息過多, 會(huì)導(dǎo)致等高線紊亂。因此, 一般將剔除非地貌因素后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)按地形測(cè)繪要求的密度進(jìn)行抽稀。后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到大比例尺數(shù)字測(cè)圖軟件中, 自動(dòng)生成等高線。
(6)地形圖編輯
將地物圖形與等高線圖形進(jìn)行疊加、編輯, 同時(shí)由于切除了地物部分的數(shù)據(jù)造成生成的等高線局部缺失、扭曲、不光滑等，這時(shí)需要對(duì)照照片及點(diǎn)云數(shù)據(jù), 手動(dòng)進(jìn)行修改。后加上高程注記, 生成圖視圖例圖廓, 進(jìn)行局部的修飾。
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