移动测量系统在乡村地形测量中的应用

移动测量系统在乡村地形测量中的应用

张国强

石家庄定坤测绘有限公司河北石家庄050000

摘要：地形测量是目前在多个领域都要用到的技术，包括公路建设、国土资源普查等等。相比于城市以及自然环境，对乡村的地形测量存在更多的复杂性因素，不仅有自然地形的影响，还有建筑物等人为因素的限制。尤其是在乡村里，普遍存在道路路况差、路窄等不利因素，解决的办法就是采用移动测量系统。本文介绍了一种以三论车作为搭载工具的便携移动测量系统，该系统特点和优势明显，实践证明，测量效果非常可取，值得推广使用。

关键词：移动测量系统；乡村；地形测量；应用

移动测量系统作为目前测绘领域采用的最高科技含量的技术之一，已经广泛用于道路工程测绘、城市规划、数字城市、智能交通等多个方面，比如，该技术采用车载系统进行大比例尺的地形侧图作业，采用移动测量技术对高速公路进行测量，通过移动专属的道路量测系统MOS用来采集城市管理信息等。而这些移动测量系统的平台大多采用商务车作为运载工具，对于平整空旷区域的地形测量该方式不存在问题，但对于乡村的地形测量而言，却实用性大打折扣。因为，在乡村里，房舍间的道路情况非常糟糕，普遍显得狭窄，且路上的障碍物非常多，又可能因为横跨道路的电线架设过低，都给移动地形测量带来不利的影响。那些车型较大、车速较高的搭载车辆，并不适合在乡村地形测量中用作移动测量系统的搭载工具。针对这种情况，有必要研发一种更为轻便的移动测量系统，可搭载更小型机动的运输工具上，满足对乡村地形测量的实际需要。

1.便携移动测量系统介绍

对于乡村地形测量来说，目前的绝大多数移动地形测量系统其硬件设备都体积过大，不适于使用在狭窄乡村道路上进行测量作业。为解决这一问题，某地形测量设备公司专门设计研发了一种轻便型移动测量系统，该系统的搭载车辆可以采用三轮摩托车，经这样的改造处理后，可广泛用于对包括乡村等复杂地形环境的地形测量。经实际的测量试验测试表明，整个系统显示了非常好的性能：机动能力得到很大程度的加强，同时完成任务的效率相比传统测量方式要有非常显著的提高，非常适合对乡村这样比较复杂的地形环境进行测量。凭借该系统内置的软件，能够完成包括对杆状地物的系统自动处理以及地形图的平面、立体图形自动成图的功能，进而丰富了作业手段，强化了作业能力。通过对测量区域进行控制点靶标的布设，利用点云方法测量靶标坐标对比靶标实测坐标，从而进一步验证了系统测图的精确程度。

该设计系统通过集成定位系统GPS、激光立体扫描仪、广角镜头工业相机、导航惯性单元MIU、三防计算机等，将这些设备整合在一起并安装固定在一个平台上，平台搭载的三轮摩托车上。利用激光立体扫描仪对目标测点的相对坐标进行采集，GPS与MIU形成组合导航模式对系统载体实施定位及定姿，测量中，利用GPS时间作为基准，以确保整个系统的时间协调与同步。把实时进行采集获取的数据利用串口方式传输到处理计算机内，在车辆行进中自动完成对测量区域地形信息的获取采集作业。之后，通过空间位移以及时间变化上的参考基准数据信息，就能够求解出目标点的具体坐标。

2.便携移动测量系统对乡村地形的测量

整个测量的过程可以分为两大块，一是实地测量作业，二是数据整理分析作业。对目标乡村的测量，整个工作需要3个人来完成，用时分配测量需要3天，数据整理需要2天，效率很高。如果采用正常车载移动测量系统，考虑到乡村道路的复杂性，难以完成整个测量任务。即使可行，在人员数量需求和后期数据处理等方面，也不会有更高效的表现。如果采用传统的人工测量，时间至少15天，人员起码3个人，后期数据处理时间更长。因此，该方式是相对来说对乡村测量最为可取的地形测量方式。

2.1测量作业的操作步骤

按照整个作业流程的具体需要，在对乡村的地形测量时，一般包含这样的几个主要步骤：一是数据采集工作，就是完成激光扫描数据和导航数据组合的获取；二是数据处理工作，就是对获取的相关数据执行解算以及预处理；三是地物提取工作，就是按照测量区域地物的外型特征，对经过处理后的数据实施自动伴同人工方式对地物进行提取；四是地形成图工作，就是完成数据整理并最终获得实际测量区域的完整地形图。下面就实际操作过程中需要引起注意的几个方面细节进行进一步的分析。

（1）采集数据工作

在执行测量作业的初始时期阶段，要对载车实施MIU校准工作，以确保系统平台的基准数据无误。进行数据采集时，需要遵循事先已经进行规划的行车路线，车辆平稳行进时进行扫描。在扫描时，需要导航员在移动测量系统平台搭载车前进行引路，并最大程度确保整个数据采集过程没有任何盲区。

（2）解算数据工作

把采集到并进行必要整理的车载GPS数据、MIU数据、测点站数据等按要求依次录入解算数据软件，通过专业软件对数据深度解算。完成解算后还要对所得的数据实施平滑性处理，进而得到较好的平滑轨迹路线图。

（3）预处理数据工作

对于移动测量激光扫描所获取的数据，这些数据都是目标测点基于激光扫描系统的极坐标系的数据，只有通过结合车行进轨迹数据进行解析，才能生成我们需要的地理坐标对应的数据。按照测量需求，通过对应的处理再将解析地理坐标进一步转换成平面直角坐标，以完成平面作图。因为系统采用了3台立体激光扫描仪完成数据的采集工作，为获得某一确定时刻该仪器位置的准确数据，要把3台立体激光扫描仪采集的数据进一步合成为一个更准确的处理数据。

（4）提取地物工作

对于乡村地形的测量来说，有其特别之处需要引起注意。我们所获取的涉及到地表及地物的相关信息，主要包含：田地、水域、地面高程、道路、房屋、杆状地物等信息内容。针对这些地形测量的各自特点，利用系统内置的软件系统，能够完成对杆状地物等地物内容的自动提取功能。对于非杆状地物数据的提取任务，主要是通过人机配合交互的操作方式来完成。在实际地物提取时，可以把点云采集的数据同时录入到相关的软件当中，借助立体视图对地物的三维特征进行提取，并转化到平面视图下进行显示，继续录入地物的外型属性，可以获取初步处理的地形草图。

（5）地形成图工作

将前面工序提取处理的数据进一步转换成*.dif格式，将其依次导入到软件的数据库当中，并根据1：500的比例尺和相应的标注符号对数据做以进一步处理，就能够获得满足需要的该测量乡村的实际地形图。

2.2对测量精度及存在问题的分析

为确定系统测量地形实际的精度，可以在目标测区的一些路段布设显著标记的靶标，在靶标上标注的测量信息能够在点云系统根中利用强度模式解析出来，有利于点云中对靶标坐标的实际量测。利用全站仪人工测量靶标坐标，再和点云系统的数据量算坐标比对，就可以确定实际的测量精度。

通过实际的测量试验，便携移动测量系统在乡村地形测量的应用中还有一些问题有待解决：①因为仪器自身高度限制，难以避免扫描出现死角，包括一些院子内部的测量，都无法当时解决，需要后期实地进行补测；②系统对数据自动进行提取的能力程度较低，在提高机动性的同时，怎样提高智能化程度，需要继续进行改进。

3.结束语

综上所述，移动测量系统对于地形测量有着非常重要的影响，也是目前被广泛采用的测量技术，并且可以预见，其未来的发展也有着非常巨大的空间。就乡村地形测量来说，普通的移动测量系统难以发挥应有的效用，其最主要的原因就是乡村道路等情况对于搭载平台车辆的限制。通过小型化便携化改造，可以将整个系统置于三轮摩托车的平台上，克服了这一困难。实际的测量结果证明，测量精度和准确度都得到了较好的保证，是一种可取的测量作业方式选择。

参考文献

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[2]杨波刚，韩佑美.车载移动激光扫描技术大比例尺侧图技术分析[J].测绘科学，2014，6.

[3]王鸥，陆修三.车载式立体信息采集系统中多坐标系统转换实现[J].测绘科学，2015，8.