劃核實(shí)測(cè)量中的新技術(shù)應(yīng)用

規(guī)劃核實(shí)測(cè)量中的新技術(shù)應(yīng)用張保鋼北京市測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院規(guī)劃核驗(yàn)測(cè)量中的新技術(shù)應(yīng)用CORS系統(tǒng)技術(shù)似大地水準(zhǔn)面測(cè)繪技術(shù)三維激光掃描技術(shù)數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)CORS系統(tǒng)技術(shù)連續(xù)運(yùn)行衛(wèi)星定位服務(wù)系統(tǒng)（ContinuousOperationalReferenceSystem，簡(jiǎn)稱CORS系統(tǒng)）是現(xiàn)代GPS的發(fā)展熱點(diǎn)之一。CORS系統(tǒng)將網(wǎng)絡(luò)化概念引入到了大地測(cè)量應(yīng)用中，它不僅為測(cè)繪行業(yè)帶來(lái)深刻的變革，而且也為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)社會(huì)中的空間信息服務(wù)帶來(lái)新的思維和模式，CORS系統(tǒng)使得測(cè)區(qū)內(nèi)每個(gè)用戶都能實(shí)時(shí)獲得厘米級(jí)的精度，這種全新的RTK定位方法從根本上提高了作業(yè)效率和測(cè)量質(zhì)量。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，它不再要求建立臨時(shí)參考站，從而可以節(jié)省時(shí)間，最大限度地提高作業(yè)效率，節(jié)約了成本。在CORS網(wǎng)內(nèi)，等于建立了公用的控制網(wǎng)，消除了不精確的控制點(diǎn)所產(chǎn)生的誤差傳播。

CORS系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀隨著我國(guó)信息產(chǎn)業(yè)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，需要采集多種實(shí)時(shí)地理空間數(shù)據(jù)，我國(guó)發(fā)展CORS系統(tǒng)的緊迫性和必要性越來(lái)越突出。近幾年，國(guó)內(nèi)不同行業(yè)已經(jīng)陸續(xù)建立了一些專業(yè)性衛(wèi)星定位運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)和站點(diǎn)，同時(shí)在一大批城市、地區(qū)以及企業(yè)、建立了相應(yīng)的運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。深圳市已經(jīng)建立我國(guó)第一個(gè)連續(xù)性的運(yùn)行參考站系統(tǒng)（SZCORS），而且已全面地投入測(cè)量應(yīng)用。全國(guó)的部分省、市也初步建成或正在建立類似CORS系統(tǒng)，像：廣東、浙江、北京、福建、上海、成都、武漢和重慶等。例如在廣東省被廣泛使用的GDCORS系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)其潛在功能的挖掘，在GPS大地測(cè)量方面開(kāi)發(fā)利用，通過(guò)授權(quán)撥號(hào)登錄，對(duì)外開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)使用權(quán)，實(shí)現(xiàn)用戶GPS實(shí)時(shí)高精度差分定位，已經(jīng)取得一定的收益，也為廣東省的城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮著日益重要的作用。

CORS系統(tǒng)在測(cè)繪應(yīng)用上的優(yōu)勢(shì)

覆蓋范圍廣，應(yīng)用便利。與常規(guī)RTK基站相比，CORS覆蓋范圍更廣，用戶只需要準(zhǔn)備終端，不需要考慮差分以及差分站的質(zhì)量，用戶使用更方便靈活。可用性高，系統(tǒng)可提供全天候不間斷的服務(wù)，受氣候、通視條件、地形和季節(jié)等因素影響限制較少。數(shù)據(jù)質(zhì)量有保證，作業(yè)精度高。數(shù)據(jù)安全可靠，沒(méi)有誤差積累，精度水平在系統(tǒng)的有效覆蓋范圍內(nèi)大致均勻，同離開(kāi)最近參考站的距離沒(méi)有明顯的相關(guān)性，可以避免臨時(shí)基站選站不當(dāng)而引起的起算偏差或支站引起的起算數(shù)據(jù)精度降低的影響。節(jié)省頻率資源，工作效率高。CORS系統(tǒng)無(wú)需用戶架設(shè)和搬遷基站，不需向無(wú)線電管理部門申請(qǐng)基站頻率，僅需一人操作，一般情況下幾十秒鐘就可獲得到點(diǎn)的坐標(biāo)和高程，作業(yè)速度快，勞動(dòng)強(qiáng)度低，有效地提高了工作效率，節(jié)省了費(fèi)用，特別在作業(yè)區(qū)域范圍比較大、作業(yè)點(diǎn)比較分散的工程測(cè)量和圖件更新測(cè)量等工程中，其優(yōu)勢(shì)作用更是明顯。使用CORS系統(tǒng)時(shí)的注意事項(xiàng)

在使用網(wǎng)絡(luò)RTK時(shí)，由于影響精度的因素較多，所以必須加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的可靠性檢查。作業(yè)前在獲得固定解后都必須找到測(cè)區(qū)附近的一個(gè)已知控制點(diǎn)進(jìn)行檢查，即測(cè)前檢查，檢查合格后才能進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。反之，就要斷開(kāi)連接，關(guān)機(jī)后重新連接，獲得固定解后再檢查，直到檢查合格。一般一個(gè)測(cè)段結(jié)束后還須找到附近另一個(gè)控制點(diǎn)做測(cè)后檢查，以此來(lái)判斷數(shù)據(jù)采集過(guò)程的精度的可靠性。

在控制測(cè)量中，應(yīng)使用三角架來(lái)提高對(duì)中的精度，并且每測(cè)完一測(cè)回后要重?cái)[角架，重新對(duì)中，連接接收機(jī)。以此來(lái)提高成果數(shù)據(jù)精度。觀測(cè)條件方面，由于是在城市中進(jìn)行測(cè)量，那就要求在測(cè)量過(guò)程中遠(yuǎn)離干擾源，如反射性較強(qiáng)的建筑，較大面積的水面，通信發(fā)射塔，高壓輸電線以及建筑物或是植被較密集區(qū)域等，這些區(qū)域RTK無(wú)法獲得信號(hào)，不能工作。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用1）控制測(cè)量

常規(guī)控制測(cè)量如三角測(cè)量、導(dǎo)線測(cè)量，要求點(diǎn)間通視，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且精度不均勻。GPS靜態(tài)、快速靜態(tài)相對(duì)定位測(cè)量無(wú)需點(diǎn)間通視能夠高精度進(jìn)行各種控制測(cè)量，但需要時(shí)間進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，不能實(shí)時(shí)定位并獲得定位精度，內(nèi)業(yè)處理后發(fā)現(xiàn)精度不合要求必須重新測(cè)量。用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行控制測(cè)量既能實(shí)時(shí)知道定位結(jié)果，又能實(shí)時(shí)知道定位精度，大大提高了作業(yè)效率。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)定位可達(dá)到厘米級(jí)精度。因此，除了高精度的控制測(cè)量仍采用GPS靜態(tài)相對(duì)定位技術(shù)外，RTK技術(shù)可用于地形測(cè)圖中的控制測(cè)量，地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中的控制測(cè)量。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用2）房產(chǎn)地籍測(cè)量

地籍及房地產(chǎn)測(cè)量是精確測(cè)定土地權(quán)屬界址點(diǎn)的位置，測(cè)繪供土地和房產(chǎn)管理部門使用的大比例尺的地籍平面圖和房產(chǎn)圖，并量算土地和房屋面積。地籍和房地產(chǎn)測(cè)量中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)測(cè)定每一宗土地的權(quán)屬界址點(diǎn)及測(cè)繪地籍與房地產(chǎn)圖，能實(shí)時(shí)測(cè)定有關(guān)界址點(diǎn)及一些地物點(diǎn)的位置，并能達(dá)到要求的厘米級(jí)精度。但在影響衛(wèi)星信號(hào)接收的遮蔽地帶，應(yīng)使用全站儀、測(cè)距儀、經(jīng)緯儀等測(cè)量工具，采用解析法或圖解法進(jìn)行細(xì)部測(cè)量。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用3）地形測(cè)圖

地形圖可為城鎮(zhèn)規(guī)劃和各種經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供服務(wù)。常規(guī)的測(cè)圖方法通常是先布設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)，即在國(guó)家高等級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)基礎(chǔ)上加密次級(jí)控制網(wǎng)點(diǎn)。在加密的控制點(diǎn)和圖根控制點(diǎn)基礎(chǔ)上，測(cè)定地物點(diǎn)和地形點(diǎn)在圖上的位置，并按一定規(guī)則繪制平面圖。CORS技術(shù)的出現(xiàn)，可以高精度、快速測(cè)定各級(jí)控制點(diǎn)坐標(biāo)。特別是應(yīng)用CORS下的網(wǎng)絡(luò)RTK新技術(shù)，可以不布設(shè)各級(jí)控制點(diǎn)，直接用流動(dòng)站便可高精度、快速測(cè)定界址點(diǎn)、地形點(diǎn)、地物點(diǎn)坐標(biāo)，利用測(cè)圖軟件在野外一次測(cè)繪成電子地圖，通過(guò)計(jì)算機(jī)和繪圖儀、打印機(jī)輸出各種比例尺圖件。

CORS系統(tǒng)的應(yīng)用4）城市規(guī)劃及放線

網(wǎng)絡(luò)RTK在城市規(guī)劃測(cè)量中有著廣泛運(yùn)用，與傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器相比，具有省時(shí)省工且精度高等特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)RTK測(cè)量技術(shù)用于市政道路中線放樣，放樣工作一人即可完成。將線路參數(shù)，如線路起終點(diǎn)坐標(biāo)、曲線轉(zhuǎn)角、半徑等輸入RTK的外業(yè)控制器，即可放樣。放樣方法靈活，既能按樁號(hào)也可按坐標(biāo)放樣，并可隨時(shí)互換。放樣時(shí)屏幕上有箭頭指示偏移量和偏移方位，便于前后左右移動(dòng)，直到滿足放樣精度要求為止。似大地水準(zhǔn)面測(cè)繪技術(shù)傳統(tǒng)測(cè)圖的高程控制網(wǎng)是通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的。隨著GPS技術(shù)在測(cè)繪領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，利用GPS觀測(cè)信息獲得觀測(cè)點(diǎn)的正常高，逐漸成為GPS應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。GPS相對(duì)定位技術(shù)能夠在10-6～10-8的量級(jí)精度上獲得所測(cè)點(diǎn)位的三維大地坐標(biāo)，但其獲得的高程信息是相對(duì)于WGS-84橢球的大地高，而我國(guó)的法定高程系統(tǒng)是以似大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)的正常高高程。GPS技術(shù)結(jié)合高精度、高分辨率（似）大地水準(zhǔn)面模型可以取代傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測(cè)量方法測(cè)定正常高，真正實(shí)現(xiàn)GPS技術(shù)在幾何和物理意義上的三維定位功能。

似大地水準(zhǔn)面測(cè)繪技術(shù)提供高精度的三維坐標(biāo)是GPS測(cè)量突出的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)之一。但數(shù)字測(cè)圖工程中的高程控制仍沿用傳統(tǒng)的幾何水準(zhǔn)測(cè)量的方法。通過(guò)高分辨率的厘米級(jí)似大地水準(zhǔn)面模型，GPS觀測(cè)大地高可以轉(zhuǎn)換為正常高，達(dá)到四等及以下幾何水準(zhǔn)的精度要求。與傳統(tǒng)水準(zhǔn)測(cè)量相比,利用似大地水準(zhǔn)面布設(shè)GPS三維工程控制網(wǎng)具有GPS點(diǎn)間不需通視、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、誤差不累積和提高工作效率等諸多優(yōu)點(diǎn),可以滿足中、小比例尺地形圖圖根控制和城市地籍測(cè)圖以及規(guī)劃核驗(yàn)對(duì)高程的精度要求，并為“數(shù)字城市”提供高效的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

隨著GPS技術(shù)的不斷發(fā)展,高精度、高分辨率似大地水準(zhǔn)面的確定,似大地水準(zhǔn)面和GPS高程測(cè)量將逐步代替常規(guī)幾何水準(zhǔn)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)真正意義上的GPS三維定位功能。

三維激光掃描技術(shù)三維激光掃描技術(shù)（threedimensionallaserscanner）通過(guò)發(fā)射激光來(lái)掃描獲取被測(cè)物體表面三維坐標(biāo)和反射光強(qiáng)度的儀器，是一種無(wú)接觸式主動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。

三維激光掃描技術(shù)又被稱為實(shí)景復(fù)制技術(shù)，是測(cè)繪領(lǐng)域繼GPS技術(shù)之后的一次技術(shù)革命。它突破了傳統(tǒng)的單點(diǎn)測(cè)量方法，具有高效率、高精度的獨(dú)特優(yōu)勢(shì).三維激光掃描技術(shù)能夠提供掃描物體表面的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，因此可以用于獲取高精度高分辨率的數(shù)字地形模型。三維激光掃描儀的分類根據(jù)儀器的承載方式，三維激光掃描儀分為：地面三維激光掃描儀、車載三維激光掃描儀和機(jī)載三維激光掃描儀。按測(cè)量方式可分為：脈沖式

、相位差

、三角測(cè)距原理。按用途可分為為室內(nèi)型和室外型。也就是長(zhǎng)距離和短距離的不同。一般基于相位差原理的三維激光掃描儀測(cè)程較短，只有百米左右。而基于脈沖式原理的三維激光掃描儀測(cè)程較長(zhǎng)，測(cè)程最遠(yuǎn)的可達(dá)6公里。三維激光掃描技術(shù)原理

三維地面激光掃描儀一般由激光測(cè)距儀和反射棱鏡組成，激光測(cè)距儀一方面主動(dòng)發(fā)射激光，另一方面同時(shí)接收被測(cè)問(wèn)題反射的激光信號(hào)，根據(jù)光速和激光來(lái)回時(shí)間差進(jìn)行測(cè)距。由設(shè)備中心點(diǎn)坐標(biāo)、每個(gè)測(cè)點(diǎn)的斜距、水平垂直角方向角三個(gè)要素就可求得每個(gè)掃描點(diǎn)的空間坐標(biāo)。

三維激光掃描儀掃描獲得的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是具有三維坐標(biāo)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，這些離散點(diǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理和加工后，即可得到滿足生產(chǎn)應(yīng)用的空間信息數(shù)據(jù)。對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行的后處理工作一般包括不同站點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和拼接，植被過(guò)濾和構(gòu)網(wǎng)，點(diǎn)云合并和關(guān)鍵信息的提取、點(diǎn)云分割和建模等。三維激光掃描測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)

三維激光掃描測(cè)量技術(shù)克服了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的局限性，采用非接觸主動(dòng)測(cè)量方式直接獲取高精度三維數(shù)據(jù)，能夠?qū)θ我馕矬w進(jìn)行掃描，且沒(méi)有白天和黑夜的限制，快速將現(xiàn)實(shí)世界的信息轉(zhuǎn)換成可以處理的數(shù)據(jù)。它具有掃描速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、精度高、主動(dòng)性強(qiáng)、全數(shù)字特征等特點(diǎn)，可以極大地降低成本，節(jié)約時(shí)間，而且使用方便，其輸出格式可直接與CAD、三維動(dòng)畫等工具軟件接口。

目前，生產(chǎn)三維激光掃描儀的公司有很多，它們各自的產(chǎn)品在測(cè)距精度、測(cè)距范圍、數(shù)據(jù)采樣率、最小點(diǎn)間距、模型化點(diǎn)定位精度、激光點(diǎn)大小、掃描視場(chǎng)、激光等級(jí)、激光波長(zhǎng)等指標(biāo)會(huì)有所不同，可根據(jù)不同的情況如成本、模型的精度要求等因素進(jìn)行綜合考慮之后，選用不同的三維激光掃描儀產(chǎn)品。地面三維激光掃描技術(shù)地面三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)是以三維激光掃描儀的誕生為代表的，是繼GPS以來(lái)，測(cè)繪領(lǐng)域的又一次技術(shù)革命。盡管激光掃描技術(shù)已經(jīng)有十幾年的發(fā)展歷史，相應(yīng)的硬件問(wèn)題已基本上得到解決，也有不少成熟的商用系統(tǒng)，但在數(shù)據(jù)處理方面的研究還相對(duì)比較落后，特別是直接從點(diǎn)云數(shù)據(jù)中提取實(shí)體特征信息和對(duì)目標(biāo)分類的研究比較缺乏。北京航空航天大學(xué)和廣西桂能信息工程有限公司分別利用地面三維激光掃描進(jìn)行古建筑數(shù)字化和山海關(guān)長(zhǎng)城修復(fù)工程，均取得了良好的效果。長(zhǎng)安大學(xué)地測(cè)學(xué)院利用Leica地面三維激光掃描進(jìn)行了黃河小浪底樞紐工程出水大壩三維可視化模型重建，滑坡體的變形監(jiān)測(cè)，三維景觀模型重建等工作。北京建筑大學(xué)應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)先后獲取了北京故宮太和殿、太和門、神武門、慈寧宮和壽康宮院等的點(diǎn)云數(shù)據(jù)并建立了其三維模型，制作了二維線條圖和正射影像圖，進(jìn)而應(yīng)用于古建筑整體變形監(jiān)測(cè)、大木結(jié)構(gòu)安全性分析。地面三維激光掃描儀HDLS300三維激光掃描儀

LeicaHDSC10用于規(guī)劃竣工核實(shí)的可能性地面三維激光掃描技術(shù)能夠快速獲取高密度、高精度的目標(biāo)空間信息，具有掃描速度快、數(shù)據(jù)信息量大、精度高等特點(diǎn)，完全能夠滿足建設(shè)工程規(guī)劃竣工核實(shí)的應(yīng)用需求。三維激光掃描用于竣工核實(shí)車載三維激光掃描車載三維激光掃描儀的系統(tǒng)傳感器部分集成在一個(gè)可穩(wěn)固連接在普通車頂行李架或定制部件的過(guò)渡板上。支架可以分別調(diào)整激光傳感器頭、數(shù)碼相機(jī)、IMU與GPS天線的姿態(tài)或位置。高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)足以保證傳感器頭與導(dǎo)航設(shè)備間的相對(duì)姿態(tài)和位置關(guān)系穩(wěn)定不變。車載三維激光掃描儀機(jī)載三維激光掃描儀

機(jī)載激光三維激光掃描（LightDetectionAndRanging，簡(jiǎn)稱LiDAR）是一種集激光掃描儀（Scanner）、全球定位系統(tǒng)（GPS）和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）以及高分辨率數(shù)碼相機(jī)等技術(shù)于一身的光機(jī)電一體化集成系統(tǒng)，用于獲得激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)并生成精確的數(shù)字高程模型（DEM）、DSM（數(shù)字表面模型），同時(shí)獲取物體DOM（數(shù)字正射影像）信息，通過(guò)對(duì)激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理，DSM、DOM可得到真實(shí)的三維場(chǎng)景圖。機(jī)載三維激光掃描儀直升機(jī)載三維激光掃描儀無(wú)人機(jī)載三維激光掃描儀機(jī)載三維激光掃描儀成果圖三維規(guī)劃竣工核實(shí)主要利用傳統(tǒng)的測(cè)繪手段獲取1∶500地形圖，提取地物幾何特征，綜合正射影像圖、照片提取地物紋理特征進(jìn)行三維建模。這種方式進(jìn)行竣工三維建模工作量很大，而且無(wú)法完全真實(shí)還原建筑物屋頂、窗臺(tái)等細(xì)部特征。所以，研究更加快捷、精確的建筑物三維建模技術(shù)和方法是當(dāng)務(wù)之急三維激光掃描技術(shù)的特點(diǎn)能夠滿足三維規(guī)劃竣工核實(shí)業(yè)務(wù)的應(yīng)用需求。它是規(guī)劃竣工核實(shí)的發(fā)展趨勢(shì)，具有模型精度高、外業(yè)時(shí)間短的優(yōu)勢(shì)，不僅適合三維規(guī)劃竣工許可指標(biāo)的核實(shí)，還可以對(duì)三維模型竣工測(cè)量時(shí)的尺寸、色彩和小區(qū)環(huán)境等進(jìn)行快速采集。三維激光測(cè)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)距離非接觸測(cè)量

–三維激光掃描技術(shù)的最大特點(diǎn)就是遠(yuǎn)距離的非接觸測(cè)量。三維地面激光掃描是直接利用發(fā)生激光器對(duì)物體進(jìn)行測(cè)量，直接獲取物體表面的三維激光點(diǎn)云坐標(biāo)數(shù)據(jù)，不需要發(fā)射棱鏡或人工到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量。三維激光掃描系統(tǒng)獲取的激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)坐標(biāo)真實(shí)可靠?？梢杂糜谖ｋU(xiǎn)地、人員難以到達(dá)地等的遠(yuǎn)距離測(cè)量，比傳統(tǒng)測(cè)量方法具有較大的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)密度大、速度快

–無(wú)論是脈沖式激光掃描設(shè)備還是相位式激光掃描設(shè)備，激光掃描速度可達(dá)到數(shù)千點(diǎn)/秒甚至可以達(dá)到數(shù)十萬(wàn)點(diǎn)/秒。激光獲取點(diǎn)云的掃描速度是傳統(tǒng)方法不能比擬的。三維激光測(cè)量的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

自發(fā)激光

–三維激光掃描設(shè)備通過(guò)激光發(fā)射器主動(dòng)發(fā)射激光，利用回波信號(hào)得到被測(cè)物體的點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，不受外部環(huán)境的影響。

精度高

–三維激光測(cè)量系統(tǒng)可以獲取高密度和高精度的激光點(diǎn)