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复杂环境下如何基于移动测量技术获取城市数字地表数据?

归档日期:07-16       文本归类:地形测量      文章编辑:爱尚语录

  随着信息时代的发展与进步,城市基础数据的获取已成为城市信息化的重要环节,然而城市基础数据的获取受到噪点多、GPS信号差、建筑密集等因素的制约。利用三维激光扫描技术采集复杂环境的地形数据,进行数据后处理,生成地表模型并提取研究区地表分类数据,解决了在复杂环境下传统测量手段很难得到高精度地表模型的问题。

  移动三维激光扫描技术是在原有测站三维激光扫描仪的基础上发展而来的。移动测量系统是一种基于道路的快速移动测量系统,其原理是在机动车和背包上集成全球定位系统(GPS)、摄影测量系统(CCD)、惯性导航系统(INS)等先进传感器和设备,在车辆和行人行进时,快速采集道路及周边地物的空间位置和属性数据,并同步存储于相连的计算机中,经专门软件编辑处理,形成空间地理信息数据成果。

  HiScan-P是海达数云自主研制的便携式三维激光移动测量系统。该系统可单兵背负,也可自行车、三轮车等载体搭载。在载体移动过程中,快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据,通过系统配套的数据加工和应用软件,为用户提供快速、激动、灵活的移动测量解决方案/地理信息数据生产手段,广泛应用于三维数字城市、街景地图服务、城管部件普查、矿山三维测量等领域。

  HiScan-Z高精度三维激光移动测量系统是海数云自主研制的新型测绘装备,该系统将三维激光扫描设备、卫星定位模块、惯性导航装置、里程计、360度全景相机,总成控制模块和高性能计算机高度集成,封装在刚性平台之中,可方便安装于汽车、船舶或其他移动载体上,在载体高速移动过程中,快速获取高精度定位定姿数据、高密度三维点云和高清连续全景影像数据。

  本次工作的主要内容是利用三维激光扫描技术采集什刹海区域的地形数据,生成地表模型并提取研究区地表分类数据。根据整个工作内容将实际工作分为方案设计、外业数据采集及内业数据处理3个阶段。整体技术方案如下图所示。

  方案设计是指整个工作总体及技术方案设计的过程,由于本次移动三维激光扫描工作应用场景的特殊性,必须针对本次工作做出具有针对性的外业采集方案及内业工作流程。在外业数据采集的前期,工作组组织专人对研究区的实际情况进行现场勘查,确定本次工作的重点、难点,并对总体方案设计作出估计。

  根据现场勘查的结果,将整个外业数据采集分为车载移动扫描及便携式背包扫描两部分,首先结合卫星影像图、百度地图、勘查路线等,确定车辆外业数据采集的路线,完成车载移动扫描测量工作;然后结合车载采集路线图利用背包设备进行数据补充采集,两者采集成果叠加后覆盖整个工作区的地表数据。

  内业数据处理阶段包括点云数据处理及其他数据处理,点云数据处理分为数据拼接、过滤、纠偏、校正及干扰信息剔除等阶段。

  本次采集成果统一采用WGG-84坐标系统,中央经线°带投影。高精度车载移动测量共采集50个测站,高精度背包共采集了181个测站。对采集的原始数据用IE解算软件进行解算,再通过海达数云 HD Date Combine进行融合,可以生成原始点云成果。如下图所示。

  数据获取完毕后即对获取的点云数据和影像数据进行预处理,应用过滤算法剔除原始点云中的错误点和含有粗差的点。对点云数据进行识别分类,对扫描获取的图像进行几何纠正。通过拼接、过滤、纠偏等工作得到覆盖工作区的完整点云模型数据,结合区域内人工测绘的控制点进行总体位置控制,从而保证空间位置的正确性。在此基础上,对数据采集阶段的行人、车辆等造成的数据遮挡、干扰等进行剔除,最终生成符合要求的成果数据,如下图所示。

  此外,根据项目总体需求,在点云模型的基础上对研究区内地物特征进行分类提取,生成研究区DEM 数据,以及区域内道路、建筑、绿地、水域等一系列矢量成果数据;根据模型分析需要,同时生成区域内的雨水篦子、雨水及污水井的分布采集图。

  在海达数云HD_3LS_SCENE软件里,利用点云分析模块的点云模型生成工具,将去噪投影后的点云按照0.1m 格网大小生成DEM,并对DEM 进行检查,如果DEM 出现质量问题,对点云进行去噪后再重新投影并生成DEM,如下图所示。

  在前期高精度地表模型获取的基础上,利用点云自动识别技术对点云进行分类处理,最终将地表下垫面划分为道路、硬化路面(砖)、绿地、裸地等多种类型。区域内检查井、雨污水井的分布情况,用以分析不同渗透率地表排水能力。 对研究区内的雨污水井及检查井进行实地坐标、井类型的测量作业,然后以矢量点文件的形式提供至最终分析模型,如下图所示。

  传统测绘方式囿于采样间隔、高程精度的限制,难以获取高精度微地表模型,三维激光扫描具备的作业效率高、点云密集、位置精确的优点,解决了中等范围区域建立高精度地表模型的需求。 点云数据与矢量文件转换方便,易于编辑和操作,便于多种GIS空间分析功能的实现。

  本文研究主要解决在复杂环境中获得城市地表点云数据,根据点云数据获取地表模型及整个工作区范围内绿地、水域、建筑物等多种地物类型的空间分布。返回搜狐,查看更多

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