三维激光扫描技术检测测绘成果精度的应用分析
普春保
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普春保,. 三维激光扫描技术检测测绘成果精度的应用分析[J]. 测绘科学与技术,202210. DOI:10.12721/ccn.2022.157217.
摘要: 测绘成果是测量与地图制图产品的统称,测绘成果精度检测是测绘工作的重要环节,是保证测绘生产成果的核心质量要素之一。新时代背景下,先进的数字技术已被广泛应用到各行业领域,其带动了生产力的解放和生产效率的提升。三维激光扫描技术凭借自身的独特优势,能够获得大量的空间点位信息,可以快速获取被检测对象表面的三维坐标数据以及完成物体三维影像模型建设,因此其在地形测绘等工作中得到了广泛使用。因此,本文通过简析三维激光扫描技术,分析三维激光扫描技术检测测绘成果精度的应用,提出三维激光扫描技术检测测绘成果精度评价,以帮助人们正确认识三维激光扫描技术,从而提升三维激光扫描技术检测测绘成果的质量和效率。
关键词: 三维激光扫描技术;测绘成果;精度检测
DOI:10.12721/ccn.2022.157217
基金资助:

1、简析三维激光扫描技术

三维激光扫描技术是基于激光测距的原理,凭借自身实时性、高精度、自动化的优势,来完成物体表面三维点云数据的扫描,包括坐标、颜色、反射率等内容。三维激光扫描技术可以根据收集到的数据信息完成图件数据、空间点位的快速复建和有效转换,而1:1真彩色三维点云模型的构建能够为后期测绘工作的开展提供真实、客观、精准、高效的数据信息。三维激光扫描技术主要被应用在建筑测量、地图测绘、隧道工程以及变形监测、文物保护等多行业领域。

2、三维激光扫描技术检测测绘成果精度的应用

2.1地形图精度要求

利用三维激光扫描技术检测测绘成果精度来完成地形图测绘时,在整个测绘过程中其对地形图的平面精度有一定误差要求。如地质测绘过程中要求丘陵、平地等高线差求点高程误差分别要控制在等高距二分之一和三分之一以内,建筑区高程标记点与邻近图根点的点位中误差要控制在15厘米之内【1】

2.2高精度点云数据的获取

首先,在进行高精度点云数据获取的过程中,要严格按照地形测绘相关标准,做好现场实地勘察,并根据实地勘察反馈来合理选择三维激光测绘仪器,以最大限度保证地形测绘数据信息采集的科学性、全面性和完整性。其次,在进行点云拼接过程中,为减少拼接累积误差,提高拼接精度,在区域细分过程中要严格控制区域内测站数据,通常情况下以5-30个为宜。各分块内测站配准需要选择视野开阔的基准测站,然后选择4个同名地物点即相同特征点的方式来进行初始配准或者粗拼接,然后再利用精准拼接算法来进行最近点迭代。在这个过程中由于测绘类型为地形图,因此在进行区域划分时的自由度相对较高,不需要考虑河流和道路,同时不存在制图拼接问题,但完成5个已测大地坐标的站心点之后,需要转换测块点云。最后,将测块点云转换到大地坐标过程中要先确定转换参数,之后采用对比分析法来进行点云精度自检,综合比较分析坐标转换前后的站心点坐标,同时严格检查检测结果精度,一旦出现检测结果精度不符要求的情况,要重新进行坐标转化或者拼接误差调整,直到其符合相关精度标准。

3、三维激光扫描技术检测测绘成果精度评价分析

3.1平面绝对位置精度

位置精度是指真实坐标值与空间点位获取的坐标值两者之间的误差和符合程度。在利用三维激光扫描技术检测平面绝对位置精度时,需要将点云按照平行于平面坐标系的方式进行水平剖切,以得到切片点云,并从中检索出近邻域点云。利用相关原理获得近邻域点云拟合地形特征点,同时合理选择初始模型,并在对比分析中一直按照重复操作来科学剔除算法拟合异常点,以最终得到精确的直线模型。将在三维激光扫描技术应用下得到的用于直线模型拟合的点云进行删除处理,并根据实际检测到的数据进行重复操作,直到所得结果符合提前设定的标准。计算直线模型交点,一旦出现近邻域内存在多个交点时,要经过一系列科学的对比、检查、计算和筛选来剔除错误交点,以保证交点的科学性和客观性,最后将其与地形图同名点进行坐标比对【2】

3.2高程精度

高程精度主要是指用三维点云交互提取或者算法拟合的方式来实现高程精度检测高程注记点和等高线插求点,从而实现点云与地形图相关数据的综合对比分析【3】。利用滤波算法分割三维点云,可以得到非地面点与地面点,这时要将非地面点进行滤除和栅格化处理,与此同时便能得到高质量的数字地形模。在得到的地面点中进行近邻域点集搜索,根据得到的近邻域点集,计算近邻域点集的重心,并将其作为点云拟合高程与地形高程点的高程进行对比分析。

3.3平面相对位置精度

利用平面相对位置精度来实现测量成果的精度分析,需要利用切片点云,采用人机交互式测量模式,实现点云与地形图中地物边长、点间距的综合对比分析,从而计算间距较差中误差完成评价【4】

3.4地理精度

三维激光扫描技术能够实现实景1:1复制,即具有“所见即所得”的特性。通过利用先进的计算机网络技术,将采集到的点云数据进行人机交互式检查,明确地理要素类别、符号使用以及表达信息等方面是否存在错误,以实现点云数据与地形图地理精度的科学对比,从而有效判断和检测地形图的地理精度【5】

3.5数学精度统计

数学精度统计是指首先利用三维激光扫描检测作业区地形图,然后高效应用计算机网络技术中强大的数据处理能力和图标显示功能,完成地形测绘结果数学精度的显示,以得到包括绝对位置精度、点位中误差、相对位置检测以及间距中误差等在内的平面精度,其具有数学精度统计效率高、展示便捷等优势。

4、总结

三维激光扫描技术的应用不仅可以有效降低传统人工操作的难度和成本,还能最大限度提高作业效率,保证检测测绘成果精度结果的准确性和科学性,尤其是在危险地形测量时,利用三维激光扫描技术能够有效保证机械和人工的安全。在信息科学技术快速发展的时代背景下,利用三维激光扫描技术检测测绘成果精度具有广泛的应用前景,因此人们要正确认识并深入了解三维激光扫描技术的应用原理和检测测绘成果精度的流程,以进一步提升测绘成果精度可靠性。

参考文献:

[1]周瑾钰,王海顺. 基于三维激光扫描技术的矿山地质工程精度检测应用研究[J]. 世界有色金属,2019(11):236-237.

[2]秦红艳. 三维激光扫描技术检测测绘成果精度的应用[J]. 测绘工程,2018,27(10):37-41+45.

[3]李新文,徐教煌. 三维激光扫描技术在轨道交通运营隧道收敛监测中的运用与精度分析[J]. 北京测绘,2020,34(12):1750-1754.

[4]孙肖. 三维激光扫描在建筑规划竣工测绘中的应用[J]. 智能城市,2021,7(09):51-52.

[5]甘立彬. 基于三维激光扫描技术的隧道工程测量与建模[J]. 工程勘察,2021,49(06):58-61.