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[摘要]随着我国社会经济的快速发展，人类经济活动的范围不断扩大。对于工程测量人员来说，在大量的陡崖、峡谷等复杂危险地形的测量工作中，传统地形测绘方法常常束手无策。基于地面三维激光扫描形成的精确地形测绘技术，不仅具有不接触测量的优势，而且测量工作进行的精确、快速。因此本文将从地形测绘的角度出发，结合地面三维激光扫描系统的设计和运行实际，对基于地面三维激光扫描的精细地形测绘进行简要分析。
[关键词]三维激光 地形 精确测绘
[中图分类号] P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-177-1
0前言
对于复杂危险地区的精确地形测绘，常规的测绘方法往往显得无能为力，无接触测量成为这种测量工作的首选测量方式，其中又尤以三维激光扫描技术为甚。现代三维激光扫描技术与传统测量方法相比，具有高精度、全数字化、测量方式灵活等特點，能够快速完成对复杂危险地区的精确地形测量。是我国测量领域的重要测量方法，因此对基于地面三维激光扫描的精细地形测绘的研究具有鲜明的现实意义。
1地面三维激光扫描的基本原理
从技术层面来看三维激光扫描测量系统，是激光测距系统的一种集成升级版本，集成的主要内容包括有内置数码相机、后处理软件、电源以及附属设备。其中地面三维激光扫描测量仪主要由激光发射器、接收器、时间计数器、由马达控制且可旋转的滤光镜、彩色CCD相机、控制电路板、微电脑和软件等组成[1]。
在实际的运行活动中，内置激光脉冲发射器会周期性的驱动激光二极管发射激光脉冲，脉冲在到达指定目标后返回被系统的接收透镜接收，在这一过程系统内置计时装置会对激光往返目标之间的时间进行精确测量，结合激光传播的速度，就可以掌握测量点到被测点之间的直线距离，通过激光发射其不间断的发射脉冲，就可以实现对复杂地形中多个测量点的相对位置计算，然后通过内置微电脑按照预设的算法对原始数据进行计算，能够高效、精确的测量目标地区的地形分布。
2地面三维激光扫描精细地形测绘
通常情况下使用地面三维激光扫描技术进行复杂地形的精确测绘任务，需要经过数据采集、点云数据配准、地面物体的提取与绘制、非地貌数据的提出，以及等高线的生产等几个关键步骤，以下将对测量过程进行详细叙述。
2.1数据采集
在使用地面三维激光扫描技术进行复杂地形的测绘任务时，数据采集工作是首要任务。测绘活动首先应该保证各个扫描站最终获取的数据能够代表完整的测量区域情况，在此基础上应该尽量减少测站的数量，以减少测量数据量和工作量。同时在复杂地形的测量活动中还应该对复杂地形进行拍照，为后期的数据处理和地形图的编辑修改提供数据支持[2]。
为了保证测站定位的准确性，在测站扫描工作中应该设置三到四个点位精确测量点，对这些测量点进行精确的测量。这些测量点与测量基站之间就构成了这一测量基站测量模型的骨架，能够对其他普通测量点的测量数值进行印证和完善。
2.2采集数据配准
因为地面三维激光扫描技术的主要测量方式是点测量，为了保证对复杂地形全貌测量的完整性，在分站测量结束以后需要对从不同基站、不同角度获取的测量数据进行精准配准。所以在不同的测量基站测量活动中，为了实现相互之间的数据换算，需要在测量区域的中心地带设置三个或者三个以上的交点标靶，保证其即处于这一基站测量范围内，又处于另一基站的测量范围，两个基站测量的数据就能够借助这一相同标靶，实现换算形成统一的区域地形测量数据[3]。
2.3地物、地貌的提取与绘制
在使用地面三维机关扫描技术的测量活动中，因为测量活动主要的形式是“点测量”，形成的初步测量图是由许多点形成的“点云”，观看“点云图”就像观看一幅分辨率较差的图片一样，使用者能够依稀看出图像的大致轮廓，但是不能分辨其中的地物和地貌等精确信息，所以在实际的测量活动中，初步点测量完成后还要借助图像后期处理技术对测量图进行地物和地貌的提取。通常情况下由于地物和地貌的特殊性和复杂性，后期处理中需要处理主体从配置好的云数据中手工提取地物和地貌特征，如特殊地貌的高点、低点、起止位置，地物的屋角点、电线杆中心点等[4]。
2.4等高线生成
在应用地面三维激光扫描技术的测量活动中，因为激光扫描的密度较大，且其对区域高程的反应比较灵敏，如果直接使用地面三维激光扫描技术测量形成的测量点标准等高线，繁复的测量点和多变的地形会导致等高线过于密集，且相交点极多的现象。所以一般情况下测量主体会对测量形成的等高线信息进行后期处理，以保证图像整体的使用性能，具体而言将剔除非地貌因素后的点云数据按地形测绘要求的密度进行抽稀。最后将数据导入到大比例尺数字测图软件中，自动生成等高线。
2.5地形图编辑
在上述工作都完成以后，就可以对这一地区的地形图与等高线图进行叠加处理。在处理过程中需要对两种图样的测绘标准进行统一，对两种图样的定位中心进行准确的核对。因为在之前的数据处理过程中去掉了部分区域的地形和等高线数据，在结合完成以后会形成等高线部分区域的缺失、扭曲、不光滑等问题，这种情况下就需要处理人员对其进行手工修补，修改工作应该根据测量的原始云数据来进行，以结合后的缺陷区域为标准，对原始数据进行找回和标注。最终保证图表的完整、光滑，并加上相应的高程标记，生成图廓进行局部的修饰[5]。
3结论
基于地面三维激光扫描的精确地形测绘技术，是现代非接触测量技术的典型代表，其在测量活动中的应用不仅能够极大的提升测量工作的效率和质量，而且能够帮助测量人员克服帝乡复杂、环境恶劣问题，因此对这一技术的研究具有鲜明的现实意义，本文从地面三维激光扫描的基本原理、地面三维激光扫描精细地形测绘两个方面对这一技术的应用进行了简要分析，认为地面三维激光扫描的精细地形测绘技术能够有效的减少测量工作的工作量，提升测量工作的准确性和效率，是一种技术水平高、实用性强的测量技术。
参考文献
[1]李志鹏，张辛，喻守刚，任宏旭. 基于三维激光扫描的大比例尺地形测绘方法研究[J].人民长江，2014，07：70-73.
[2]任磊.基于地面三维激光扫描技术的坡面微地形DEM研究[D].西北农林科技大学，2014.
[3]敖建锋.动态沉陷区地面激光扫描数据处理关键问题研究[D].中国矿业大学，2013.
[4]彭维吉，李孝雁，黄飒.基于地面三维激光扫描技术的快速地形图测绘[J]. 测绘通报，2013，03：70-72.
[5]高士增.基于地面三维激光扫描的树木枝干建模与参数提取技术[D].中国林业科学研究院，2013.
[关键词]三维激光 地形 精确测绘
[中图分类号] P217 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-177-1
0前言
对于复杂危险地区的精确地形测绘，常规的测绘方法往往显得无能为力，无接触测量成为这种测量工作的首选测量方式，其中又尤以三维激光扫描技术为甚。现代三维激光扫描技术与传统测量方法相比，具有高精度、全数字化、测量方式灵活等特點，能够快速完成对复杂危险地区的精确地形测量。是我国测量领域的重要测量方法，因此对基于地面三维激光扫描的精细地形测绘的研究具有鲜明的现实意义。
1地面三维激光扫描的基本原理
从技术层面来看三维激光扫描测量系统，是激光测距系统的一种集成升级版本，集成的主要内容包括有内置数码相机、后处理软件、电源以及附属设备。其中地面三维激光扫描测量仪主要由激光发射器、接收器、时间计数器、由马达控制且可旋转的滤光镜、彩色CCD相机、控制电路板、微电脑和软件等组成[1]。
在实际的运行活动中，内置激光脉冲发射器会周期性的驱动激光二极管发射激光脉冲，脉冲在到达指定目标后返回被系统的接收透镜接收，在这一过程系统内置计时装置会对激光往返目标之间的时间进行精确测量，结合激光传播的速度，就可以掌握测量点到被测点之间的直线距离，通过激光发射其不间断的发射脉冲，就可以实现对复杂地形中多个测量点的相对位置计算，然后通过内置微电脑按照预设的算法对原始数据进行计算，能够高效、精确的测量目标地区的地形分布。
2地面三维激光扫描精细地形测绘
通常情况下使用地面三维激光扫描技术进行复杂地形的精确测绘任务，需要经过数据采集、点云数据配准、地面物体的提取与绘制、非地貌数据的提出，以及等高线的生产等几个关键步骤，以下将对测量过程进行详细叙述。
2.1数据采集
在使用地面三维激光扫描技术进行复杂地形的测绘任务时，数据采集工作是首要任务。测绘活动首先应该保证各个扫描站最终获取的数据能够代表完整的测量区域情况，在此基础上应该尽量减少测站的数量，以减少测量数据量和工作量。同时在复杂地形的测量活动中还应该对复杂地形进行拍照，为后期的数据处理和地形图的编辑修改提供数据支持[2]。
为了保证测站定位的准确性，在测站扫描工作中应该设置三到四个点位精确测量点，对这些测量点进行精确的测量。这些测量点与测量基站之间就构成了这一测量基站测量模型的骨架，能够对其他普通测量点的测量数值进行印证和完善。
2.2采集数据配准
因为地面三维激光扫描技术的主要测量方式是点测量，为了保证对复杂地形全貌测量的完整性，在分站测量结束以后需要对从不同基站、不同角度获取的测量数据进行精准配准。所以在不同的测量基站测量活动中，为了实现相互之间的数据换算，需要在测量区域的中心地带设置三个或者三个以上的交点标靶，保证其即处于这一基站测量范围内，又处于另一基站的测量范围，两个基站测量的数据就能够借助这一相同标靶，实现换算形成统一的区域地形测量数据[3]。
2.3地物、地貌的提取与绘制
在使用地面三维机关扫描技术的测量活动中，因为测量活动主要的形式是“点测量”，形成的初步测量图是由许多点形成的“点云”，观看“点云图”就像观看一幅分辨率较差的图片一样，使用者能够依稀看出图像的大致轮廓，但是不能分辨其中的地物和地貌等精确信息，所以在实际的测量活动中，初步点测量完成后还要借助图像后期处理技术对测量图进行地物和地貌的提取。通常情况下由于地物和地貌的特殊性和复杂性，后期处理中需要处理主体从配置好的云数据中手工提取地物和地貌特征，如特殊地貌的高点、低点、起止位置，地物的屋角点、电线杆中心点等[4]。
2.4等高线生成
在应用地面三维激光扫描技术的测量活动中，因为激光扫描的密度较大，且其对区域高程的反应比较灵敏，如果直接使用地面三维激光扫描技术测量形成的测量点标准等高线，繁复的测量点和多变的地形会导致等高线过于密集，且相交点极多的现象。所以一般情况下测量主体会对测量形成的等高线信息进行后期处理，以保证图像整体的使用性能，具体而言将剔除非地貌因素后的点云数据按地形测绘要求的密度进行抽稀。最后将数据导入到大比例尺数字测图软件中，自动生成等高线。
2.5地形图编辑
在上述工作都完成以后，就可以对这一地区的地形图与等高线图进行叠加处理。在处理过程中需要对两种图样的测绘标准进行统一，对两种图样的定位中心进行准确的核对。因为在之前的数据处理过程中去掉了部分区域的地形和等高线数据，在结合完成以后会形成等高线部分区域的缺失、扭曲、不光滑等问题，这种情况下就需要处理人员对其进行手工修补，修改工作应该根据测量的原始云数据来进行，以结合后的缺陷区域为标准，对原始数据进行找回和标注。最终保证图表的完整、光滑，并加上相应的高程标记，生成图廓进行局部的修饰[5]。
3结论
基于地面三维激光扫描的精确地形测绘技术，是现代非接触测量技术的典型代表，其在测量活动中的应用不仅能够极大的提升测量工作的效率和质量，而且能够帮助测量人员克服帝乡复杂、环境恶劣问题，因此对这一技术的研究具有鲜明的现实意义，本文从地面三维激光扫描的基本原理、地面三维激光扫描精细地形测绘两个方面对这一技术的应用进行了简要分析，认为地面三维激光扫描的精细地形测绘技术能够有效的减少测量工作的工作量，提升测量工作的准确性和效率，是一种技术水平高、实用性强的测量技术。
参考文献
[1]李志鹏，张辛，喻守刚，任宏旭. 基于三维激光扫描的大比例尺地形测绘方法研究[J].人民长江，2014，07：70-73.
[2]任磊.基于地面三维激光扫描技术的坡面微地形DEM研究[D].西北农林科技大学，2014.
[3]敖建锋.动态沉陷区地面激光扫描数据处理关键问题研究[D].中国矿业大学，2013.
[4]彭维吉，李孝雁，黄飒.基于地面三维激光扫描技术的快速地形图测绘[J]. 测绘通报，2013，03：70-72.
[5]高士增.基于地面三维激光扫描的树木枝干建模与参数提取技术[D].中国林业科学研究院，2013.