三維測(cè)量范文

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關(guān)鍵詞：光學(xué)三維測(cè)量；三維激光掃描；面結(jié)構(gòu)光

光學(xué)三維測(cè)量是指運(yùn)用光學(xué)方法獲取物體表面的三維立體坐標(biāo)的技術(shù)。光學(xué)三維測(cè)量利用現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)成就，結(jié)合光電子學(xué)、計(jì)算機(jī)圖像處理等學(xué)科成就發(fā)展起來的一種先進(jìn)測(cè)量技術(shù)。

1 光學(xué)三維測(cè)量的分類

圖1 光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)分類圖

光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)按測(cè)量原理可以分為攝影測(cè)量方法、結(jié)構(gòu)光技術(shù)和光學(xué)干涉方法。攝影測(cè)量法是基于多視角的非主動(dòng)式測(cè)量方法。在普通照明（陽(yáng)光、日光燈）情況下，由攝像頭獲取多視角物體圖像，利用計(jì)算機(jī)查找多幅圖像的同態(tài)標(biāo)記點(diǎn)，進(jìn)而獲得物體的表面形貌。結(jié)構(gòu)光技術(shù)通過不同寬度且明暗相間的結(jié)構(gòu)光照射被測(cè)物體表面，獲取到的經(jīng)物體調(diào)制的圖像，再經(jīng)過計(jì)算獲取物體的立體形貌信息。光學(xué)干涉法是利用干涉原理進(jìn)行測(cè)量，具有高精度、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)。以下介紹幾種常見的光學(xué)三維測(cè)量方法。

圖2 三維激光掃描工作原理圖

三維激光掃描技術(shù)根據(jù)光學(xué)三角形測(cè)量原理，以激光作為光源，光電探測(cè)器接收反射光，通過對(duì)采集到數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到物體的深度信息。三維激光掃描儀包括發(fā)射器和接收器。發(fā)射器射出一束脈沖激光，激光經(jīng)過物體表面漫反射，沿相同路線射入接收器。由脈沖激光發(fā)射到反射被接收的時(shí)間tL可計(jì)算出掃描點(diǎn)到掃描儀的距離值S。掃描儀內(nèi)精密測(cè)量系統(tǒng)獲取每個(gè)激光脈沖的水平方向角α和垂直方向角度β。依據(jù)上述數(shù)據(jù)計(jì)算出掃描點(diǎn)的三維空間坐標(biāo)（XP、YP、ZP）[1]。

雙目視覺技術(shù)屬于攝影測(cè)量方法，是通過視差原理被動(dòng)測(cè)量三維數(shù)據(jù)的技術(shù)。雙目視覺技術(shù)測(cè)量物體三維形貌的原理是，從兩個(gè)或以上的視角去觀察一個(gè)物體，獲得多張不同視角下物體的二維圖片，根據(jù)三角測(cè)量原理得出同一個(gè)像素點(diǎn)的坐標(biāo)偏差，以此獲得測(cè)量物體的三維形態(tài)。此過程與人眼的立體視覺原理相類似[2]。

面結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)由投影儀和數(shù)碼相機(jī)組成。投影儀將明暗相間光柵條紋投影到待測(cè)物體上。物體高度的變化引起光柵條紋的形變。條紋形變可認(rèn)為是載波信號(hào)相位和振幅被空間物體調(diào)制。數(shù)碼相機(jī)拍攝調(diào)制后的圖像，對(duì)其進(jìn)行解調(diào)制，獲得物體的整個(gè)高度信息值，依照三角法原理，形成物體的三維立體影像[3]。

2 光學(xué)三維測(cè)量的應(yīng)用

光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì)，如非接觸式測(cè)量、高精確度、快速獲得結(jié)果等。光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)主要應(yīng)用在虛擬現(xiàn)實(shí)、逆向工程、醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域。

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)

利用光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)對(duì)實(shí)物外形進(jìn)行三維形貌掃描，經(jīng)過三維建模軟件處理，在計(jì)算機(jī)內(nèi)生成人物、場(chǎng)景的三維模型。由三維模型生成人物動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫制作，滿足電腦游戲、CG特效等場(chǎng)合需要。

2.2 逆向工程

逆向工程是利用光學(xué)三維測(cè)量設(shè)備獲取物體表面上所有點(diǎn)的三維立體坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)點(diǎn)信息利用三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行實(shí)物模型重建的過程。逆向工程獲得的模型被用于改進(jìn)、完善原有的產(chǎn)品，被廣泛地應(yīng)用到磨具開發(fā)、汽車制造等領(lǐng)域，是現(xiàn)代產(chǎn)品快速開發(fā)的重要技術(shù)手段。

2.3 生物、醫(yī)學(xué)工程

運(yùn)用光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)獲得人體骨骼、肌肉的數(shù)據(jù)用于人體工程學(xué)研究。例如根據(jù)人體相關(guān)三維數(shù)據(jù)，制作出符合人體生理結(jié)構(gòu)的防護(hù)頭盔、防護(hù)服等。三維光學(xué)測(cè)量技術(shù)還可以測(cè)量傷口的尺寸、分析人的面部結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)牙齒矯形手術(shù)等。

參考文獻(xiàn)

[1]潘建剛.基于激光掃描數(shù)據(jù)的三維重建關(guān)鍵技術(shù)研究[D].北京：首都師范大學(xué)，2005.

[2]隋婧，金偉其.雙目立體視覺技術(shù)的實(shí)現(xiàn)及其進(jìn)展[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2004，30（10）：4-7.

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關(guān)鍵詞：三維數(shù)據(jù)采集；近景攝影；測(cè)量

1 近景攝影測(cè)量系統(tǒng)構(gòu)成

（1）檢查過的兩個(gè)碳纖維尺兩個(gè)，碳纖維尺兩端的白色編碼點(diǎn)有嚴(yán)格的尺寸要求。（2）非測(cè)量相機(jī)尼康D300S24mm定焦鏡頭，1200萬像素。（3）用于攝影位置編碼點(diǎn)和幾個(gè)定位十字。（4）TRITOP軟件。之所以無法跟測(cè)量相機(jī)一樣進(jìn)行內(nèi)、外方位定位、對(duì)象（即非代碼點(diǎn)）的定位必須依靠人工定義的特殊圖形即編碼的識(shí)別點(diǎn)才能完成，因?yàn)闇y(cè)量相機(jī)的使用。

下面以德國(guó)GOM公司的TRITOP光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行說明，如圖1所示。

2 近景攝影成像原理

通過攝影手段以確定目標(biāo)外形的測(cè)量方法稱為近景攝影測(cè)量。相機(jī)的姿態(tài)定位及數(shù)字照片的定位是近景攝影的關(guān)鍵技術(shù)，其定位方式直接關(guān)系到相機(jī)的成像精度。目前市場(chǎng)上技術(shù)成熟的非量測(cè)攝影系統(tǒng)有AICON公司的德通社-pro系統(tǒng)、德國(guó)GOM公司的TRITOP系統(tǒng)等。使用非量測(cè)攝影系統(tǒng)進(jìn)行三維定位點(diǎn)構(gòu)建時(shí)，經(jīng)常使用形如圖2所示的非編碼點(diǎn)和編碼點(diǎn)的人工標(biāo)識(shí)，方便于軟件在定位解算時(shí)識(shí)別，是因?yàn)榉橇繙y(cè)攝影系統(tǒng)不具備專業(yè)量測(cè)攝影系統(tǒng)的定位框標(biāo)，無法進(jìn)行相片的內(nèi)方位元素和外方位元素的定位，二維圖像重建廣場(chǎng)空間是近景攝影測(cè)量的主要任務(wù)，這是圖像形成的反過程。

近景攝影測(cè)量中常用的坐標(biāo)系統(tǒng)有三種，對(duì)物體進(jìn)行三維測(cè)量可以利用坐標(biāo)變換和內(nèi)、外方位定位及共線方程，能夠解算出物方點(diǎn)坐標(biāo)。由于對(duì)攝影精度要求較為苛刻，為了確保攝影精度，在近景攝影測(cè)量中，常常使用多重交向攝影技術(shù)對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行測(cè)量。通過一點(diǎn)多角度多次攝影，就能達(dá)到較高測(cè)量精度。多攝站式交向攝影。超過兩次對(duì)同一點(diǎn)的攝影，有利于被測(cè)物體精度的提高和軟件解算的穩(wěn)定性。但是一般兩次不同角度的重復(fù)攝影即可完成物方點(diǎn)的定位。對(duì)于TRITOP攝影系統(tǒng)按德國(guó)VDI/VDE2634標(biāo)準(zhǔn)方法檢測(cè)精度可達(dá)0.0125mm/m。

3 近景測(cè)量的主要應(yīng)用

3.1 古代建筑物或者遺址的精密測(cè)繪

古代建筑一般都經(jīng)歷了成千上萬年的歷史，由于自然和人為的破壞，保護(hù)和修復(fù)工作顯得尤為重要。無論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，越來越多的古建筑古遺址修復(fù)工作正在展開。目前傳統(tǒng)的建筑古老的歷史記錄測(cè)量的方法主要有：直接測(cè)量法、免棱鏡全站儀測(cè)量法、三維影像掃描法。每種測(cè)量方法都或多或少存在缺點(diǎn)。直接量測(cè)法的缺點(diǎn)是要直接接觸，容易造成建筑物損壞，而且該方法效率低下，容易出現(xiàn)人為的誤差精度不高。免棱鏡全站儀測(cè)量雖然不用直接接觸，避免對(duì)建筑物的破壞但是在結(jié)構(gòu)復(fù)雜時(shí)精度不高。傳統(tǒng)的測(cè)量方法很難準(zhǔn)確地衡量古建筑的整體結(jié)構(gòu)條件下，如列和光束傾斜，彎曲梁和方舟子，框架的傾斜和沉降等。使用傳統(tǒng)建筑測(cè)量只能測(cè)量記錄一個(gè)接一個(gè)，只要有輕微的疏漏就很難完整的表達(dá)，不能依照整個(gè)測(cè)量過程。使用現(xiàn)代的近景攝影測(cè)量手段可以更好地解決問題。

3.2 建筑物變形的測(cè)量

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的建筑物和橋梁在各地陸續(xù)建起，在建設(shè)的過程中以及建成后我們都需要對(duì)建筑物的變形進(jìn)行觀測(cè)。與其他測(cè)量工作相比，變形監(jiān)測(cè)要求的精度比較高，并且要求一定頻率的重復(fù)觀測(cè)建筑物上布置的變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)。獲得監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維（X，Y，Z）位移變化。建筑物變形監(jiān)測(cè)的主要方法有三種：地面監(jiān)測(cè)技術(shù)、GPS監(jiān)測(cè)方法、近景攝影測(cè)量法。[5]

3.3 現(xiàn)場(chǎng)視覺及工業(yè)制造的精密測(cè)量

這幾年來，伴隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，也對(duì)精密測(cè)量技術(shù)提出了新要求。先進(jìn)制造必備的關(guān)鍵技術(shù)之一就是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)使用精密三維坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)。在工業(yè)上，為了得到被測(cè)物體準(zhǔn)確的表面尺寸（監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的三維數(shù)據(jù)），通常使用投影光柵掃描設(shè)備。提高三維測(cè)量精度最有效的方式是使用近景攝影測(cè)量方法建立具有非編碼點(diǎn)群的三維測(cè)量。基于測(cè)量汽車外表面為例，表達(dá)的近景攝影測(cè)量原理和使用方法，提出了以實(shí)現(xiàn)大尺寸物體的精確測(cè)量而使用近景攝影測(cè)量投影和光柵掃描方法的組合。結(jié)果表明，三維數(shù)據(jù)采集使用近景攝影測(cè)量方法不僅在很大程度上提高大尺寸物體的掃描精度，而且提高掃描效率。近景數(shù)字?jǐn)z影視覺測(cè)量技術(shù)是一個(gè)專注于精密測(cè)量技術(shù)的研究和應(yīng)用，用于精密測(cè)量，基于數(shù)字成像和攝影、圖像處理和精密測(cè)量原理的基礎(chǔ)上，一種新型的精密測(cè)量技術(shù)。傳統(tǒng)的通用三維精密測(cè)量?jī)x器（CMM）一般不能應(yīng)用于生產(chǎn)領(lǐng)域，只能用于特殊的測(cè)量環(huán)境，因?yàn)闇y(cè)量?jī)x將受到線性導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的條件。最近開發(fā)了各種不同類型的三維精密測(cè)量技術(shù)和設(shè)備，以適應(yīng)制造技術(shù)的進(jìn)步，如：近景數(shù)字?jǐn)z影、激光跟蹤干涉測(cè)量系統(tǒng)，視覺測(cè)量系統(tǒng)基于機(jī)器人柔性坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)，等等。

4 近景攝影測(cè)量一般流程

在工業(yè)三維數(shù)據(jù)采集的過程中，只要遵守一定的操作流程就能獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。但是不當(dāng)?shù)牟僮髁鞒虝?huì)給數(shù)據(jù)采集帶來不可預(yù)知的測(cè)量誤差。近景攝影測(cè)量的一般流程如下：第一，規(guī)劃測(cè)量意圖：確定測(cè)量方案，比例尺放置在恰當(dāng)?shù)奈恢谩５诙x擇適宜的工作環(huán)境：盡量不在強(qiáng)光和振動(dòng)的環(huán)境下進(jìn)行測(cè)量，溫度20°為宜。第三，被測(cè)物體預(yù)處理：此過程一般涉及三個(gè)方面：（1）被測(cè)物體表面要貼上白色非編碼定位點(diǎn)；（2）將白色顯影劑噴涂在被測(cè)物體表面；（3）放置編碼點(diǎn)。第四，近景攝影的測(cè)量：初始攝站位置需正對(duì)一根比例尺用來拍攝4副兩兩相互成90°夾角的相片，使用相機(jī)在距離被測(cè)物2m左右的地方進(jìn)行多攝站拍片，完成相機(jī)標(biāo)定。第五，照片處理：與TRITOP軟件對(duì)整個(gè)拍的全部相片綁定，得出三維框架。第六，數(shù)據(jù)收集：定位的三維框架進(jìn)行基于3d的掃描對(duì)象，得出符合測(cè)量精度的三維點(diǎn)云。

5 結(jié)束語

我們提出利用多重交向攝影的近景攝影測(cè)量方法，就是使用特殊人工標(biāo)識(shí)，為提高大尺寸物體光柵投影掃描的精度，通過編碼點(diǎn)即普通非量測(cè)攝像機(jī)，將解算結(jié)果利用于光柵投影掃描設(shè)備，并對(duì)非編碼點(diǎn)建構(gòu)三維空間尺寸，得到符合測(cè)量精度的密集點(diǎn)云。事實(shí)證明，此方法不僅實(shí)現(xiàn)了物體的高精度測(cè)量，而且又提高了掃描效率。關(guān)于近景攝影測(cè)量的現(xiàn)行趨勢(shì)是：能不斷滿足低、中、高以及超高精度的工作要求，發(fā)展模塊完整數(shù)據(jù)歸算系統(tǒng)。總之，根據(jù)現(xiàn)行活動(dòng)的情況和暗中隱現(xiàn)的趨勢(shì)來看，近景攝影測(cè)量將會(huì)應(yīng)用到越來越多的行業(yè)和地方，為我們的生活和工作帶來便捷。

參考文獻(xiàn)

[1]張德海.大型復(fù)雜曲面產(chǎn)品近景工業(yè)攝影測(cè)量系統(tǒng)開發(fā)[J].光電工程，2009，36（5）：122-128.

[2]馮文灝.近景攝影量測(cè)[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

[3]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T12979-2008.近景攝影測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

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【關(guān)鍵詞】三維激光 掃描儀 測(cè)繪 應(yīng)用

RIEGL VZ-4000三維激光掃描技術(shù)是現(xiàn)在國(guó)際獲取空間多目標(biāo)三維數(shù)據(jù)最先進(jìn)的長(zhǎng)距離影像測(cè)量測(cè)量技術(shù)，由于它是將傳統(tǒng)測(cè)繪系統(tǒng)的測(cè)量擴(kuò)展于到了面測(cè)量，能夠深入到復(fù)雜的空間和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中進(jìn)行掃描測(cè)量，直接將各種復(fù)雜的、大型的目標(biāo)物體所掃描的點(diǎn)云數(shù)據(jù)完整地輸入到計(jì)算機(jī)中，然后構(gòu)出目標(biāo)物體。

1 RIEGL VZ-4000掃描系統(tǒng)組成

RIEGL VZ-4000是地面型激光掃描系統(tǒng)的固定式三維激光掃描儀，其掃描系統(tǒng)組成包括以下：

（1）超長(zhǎng)測(cè)程。高速、高分辨率提供高達(dá)4公里的超長(zhǎng)測(cè)程以及豎直60°，水平360°的廣闊視場(chǎng)角范圍。采用不可見的對(duì)人眼安全的一級(jí)激光。

高精度以及可信賴的超遠(yuǎn)測(cè)程是基于RIEGL VZ系列掃描儀獨(dú)一無二的數(shù)字化回波和在線波處理功能，即使在沙塵、霧天、雨雪等能見度非常差的天氣作業(yè)時(shí)，也能按需獲取高精度測(cè)量及多重目標(biāo)回波的識(shí)別。

（2）波形數(shù)據(jù)輸出（可選的）。數(shù)字化回波信號(hào)，也被稱為波形數(shù)據(jù)，通過VZ-4000獲取用于進(jìn)行波形分析。

表1操作模式

Laser PRR 30 kHz 50 kHz 150 kHz 300kHz

有效測(cè)量速度

目標(biāo)反射率：p≥90%

目標(biāo)反射率：p≥20% 23000點(diǎn)/秒

4000m

2300m 37000點(diǎn)/秒

3100m

1700m 113000點(diǎn)/秒

2400m

1200m 222000點(diǎn)/秒

2400m

1200m

目標(biāo)回波接受的最大數(shù)量 無限次回波m

（3）內(nèi)置數(shù)碼相機(jī)。內(nèi)置分辨率為2060×1920 pixels（5M）像素的數(shù)碼相機(jī)，自動(dòng)曝光控制。數(shù)碼相機(jī)視場(chǎng)范圍為7.2°×5.5°（垂直×水平）可通過棱鏡旋轉(zhuǎn)獲取覆蓋整個(gè)視場(chǎng)一定數(shù)量的高分辨率的全景照片，與掃描測(cè)量成果相結(jié)合，創(chuàng)建三維數(shù)字模型，為地質(zhì)、巖土、公路設(shè)計(jì)的調(diào)查提供相應(yīng)的服務(wù)保障。

（4）內(nèi)置雙軸傾斜補(bǔ)償和GPS。利用集成的GPS接收機(jī)（L1）或者外接GPS接收機(jī)，內(nèi)置雙軸傾斜傳感器（補(bǔ)償范圍±10°，精度±0.008°）。

（5）內(nèi)置數(shù)字磁羅盤。

（6）內(nèi)置大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

（7）內(nèi)置激光鉛錘。

（8）外接電源。

（9）反射片。

（10）RIEGL軟件包。

2 RIEGL VZ-4000掃描儀的基本原理

三維激光掃描儀發(fā)射器發(fā)出一個(gè)激光脈沖信號(hào)，經(jīng)目標(biāo)表面漫反射后，沿幾乎相近的路徑反向傳回到接收器，計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)與掃描儀距離S，控制編碼器同步測(cè)量每個(gè)激光脈沖橫向掃描角度觀測(cè)值α和縱向掃描角度觀測(cè)值β。三維激光掃描測(cè)量是儀器自定義坐標(biāo)系。X軸在橫向掃描面內(nèi)，Y軸在橫向掃描面內(nèi)與X軸垂直，Z軸與橫向掃描面垂直，得P的坐標(biāo)。

圖1掃描儀三維計(jì)算示意圖與公式。

3 RIEGL VZ-4000掃描儀外業(yè)數(shù)據(jù)采集

外業(yè)數(shù)據(jù)采集采用自由架站的方法進(jìn)行，即不輸入掃描站的坐標(biāo)和定向坐標(biāo)，使用RTK或全站儀采集反射片的坐標(biāo)。

外業(yè)數(shù)據(jù)采集包括反射片及控制點(diǎn)布設(shè)與測(cè)量、數(shù)據(jù)全景掃描和外業(yè)掃描精的控制三部分工作。

3.1反射片布設(shè)及測(cè)量

在外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)，需要在測(cè)站位置周圍3米外7米內(nèi)布設(shè)3個(gè)以上不在同一條線上反射片。由于掃描儀與被掃描目標(biāo)所形成的夾角不同、分辨率不一樣，夾角越小，分辨率越低；對(duì)于不同的掃描距離，點(diǎn)的精度也不同；另外還存在有障礙物不能通視的情況，因此有很多測(cè)站掃描的數(shù)據(jù)拼接到一起完成。為了拼接和數(shù)據(jù)管理方便，把反射片的點(diǎn)名與掃描站的站數(shù)命名一致，如掃描站默認(rèn)第一站站名為ScanPos001，那么反射片點(diǎn)名為K001-1、K001-2、K001-3。默認(rèn)第二站為ScanPos002， 那么反射片點(diǎn)名為K002-1、K002-2、K002-3， 以此類推。使用RTK或全站儀測(cè)量反射片坐標(biāo)。

3.2確定采樣間隔和數(shù)字化回波信號(hào)頻率

采樣間隔和數(shù)字化回波信號(hào)頻率設(shè)置很重要，采樣間隔大，給數(shù)據(jù)處理精度造成影響；采樣間隔小，則采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量龐大，給數(shù)據(jù)的傳輸、保存以及后期的數(shù)據(jù)處理帶來很大的麻煩。掃描儀內(nèi)設(shè)有掃描脈沖時(shí)間60和80。

數(shù)字化回波信號(hào)頻率有 30 kHz 、50 kHz、150 kHz、300 kHz四種模式。通視條件好的情況下，保證相鄰測(cè)站間有一定的點(diǎn)云重疊區(qū)域，通視條件不好，則應(yīng)選擇適當(dāng)位置增加掃描站數(shù)，直至需要測(cè)量的目標(biāo)全部掃描完成經(jīng)驗(yàn)值配對(duì)表。

表2經(jīng)驗(yàn)值配對(duì)表

距離 脈沖時(shí)間 數(shù)字化回波信號(hào)頻率

500米以內(nèi) 80/60 300 kHz

距離 脈沖時(shí)間 數(shù)字化回波信號(hào)頻率

1000米以內(nèi) 60/80 150 kHz

1000-2000米以內(nèi) 60 50 kHz

2000米以上 60 30 kHz

3.3外業(yè)掃描精度的控制

選擇晴朗、大氣環(huán)境穩(wěn)定、能見度高、0℃-40℃氣溫的環(huán)境中掃描作業(yè)，減少大氣中水汽、雜質(zhì)等對(duì)于激光傳輸路徑以及傳輸時(shí)間的影響；對(duì)于目標(biāo)對(duì)象的透射或者鏡面反射表面要做處理，防止丟失信號(hào)、弱激光信號(hào)對(duì)精度的影響；避免非靜態(tài)因素的影響。例如：人、下雪、下雨、等等。

4 RIEGL VZ-4000掃描儀內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

RisCAN PRO是奧地利Riegl公司為RIEGL儀系三維掃描儀開發(fā)的軟件，它具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)配準(zhǔn)功能，能夠?qū)⒛Ｐ蛯?dǎo)出多種比較通用的數(shù)據(jù)格式。

外業(yè)掃描到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)量非常大，既包含有用的數(shù)據(jù)，也包含車輛、行人、雪、雨等無用的數(shù)據(jù)，這些無用的數(shù)據(jù)，我們稱之為噪點(diǎn)數(shù)據(jù)。這些點(diǎn)云數(shù)據(jù)必須要經(jīng)過處理。從點(diǎn)云到測(cè)繪成果的實(shí)現(xiàn)包括掃描數(shù)據(jù)分區(qū)、反射片的選取、建立掃描站點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型、點(diǎn)云拼接、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)抽隙、去噪點(diǎn)、格式轉(zhuǎn)換、生成南方CASS坐標(biāo)數(shù)據(jù)文件。

4.1 掃描站數(shù)據(jù)分區(qū)

根據(jù)地形和精度的限制，本工程把測(cè)區(qū)掃描站分了18個(gè)區(qū)塊。

4.2反射片的選取

一般在2D視圖下，灰度模式中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)中選取反射片，灰度值軟件根據(jù)爆光度計(jì)算。在3D視圖中拖入標(biāo)記的反射片來檢查標(biāo)記的反射片位置是否正確-，若發(fā)現(xiàn)反射片選取偏離，可在掃描站中的TPL中刪除改點(diǎn)，在3D視圖中重新選擇。為了拼接和數(shù)據(jù)管理方便，把點(diǎn)云數(shù)據(jù)反射片的點(diǎn)名與掃描站的站數(shù)命名一致，如掃描站默認(rèn)第一站站名為ScanPos001，那么反射片點(diǎn)名為TP001-1、TP001-2、TP001-3。默認(rèn)第二站為ScanPos002， 那么反射片點(diǎn)名為TP002-1、TP002-2、TP002-3以此類推。

4.3建立掃描站點(diǎn)云數(shù)據(jù)模型

建模設(shè)定參數(shù)主要有三個(gè)：

（1）max plane error=0.02m、（設(shè)置最大平面的誤差）；

（2）max edge lenth=2m、 （設(shè)置最大三角形邊長(zhǎng)）；

（3）reference range=150m。（設(shè)置最站與站重疊長(zhǎng)度或測(cè)程的一半）。

4.4點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接

把從各個(gè)掃描站上掃描得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，找出正確的排列關(guān)系，使它們能夠擬合成一個(gè)整體的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，即把不同基準(zhǔn)下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到同一基準(zhǔn)下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，這個(gè)過程叫做點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接。其實(shí)質(zhì)是把不同的坐標(biāo)系下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)變換。點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接技術(shù)按過程分為，粗略拼接和精確拼接。

4.4.1粗略拼接

將不同坐標(biāo)系下的點(diǎn)云數(shù)據(jù)大致轉(zhuǎn)換到同坐標(biāo)系下，為精確拼接提供出始值。通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)反射片坐標(biāo)TPL（socs）與RTK所測(cè)的直角坐標(biāo)TPL（GLCS）進(jìn)行點(diǎn)與點(diǎn)匹配。設(shè)置的容差和匹配點(diǎn)個(gè)數(shù)，如果無法匹配的時(shí)候首先檢查容差設(shè)置和匹配點(diǎn)數(shù)量的設(shè)置，如果還不行，打開3D點(diǎn)云看選取的位置是否在所要選取的位置上，這個(gè)過程叫粗略拼

4.4.2精確拼接

通過迭代優(yōu)化一組坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)，實(shí)現(xiàn)拼接誤差最小。設(shè)置的參數(shù)（設(shè)置搜索半徑，半徑大小根據(jù)粗略拼的結(jié)果來定；設(shè)置誤差遞減，幅度不要太大。打開多站點(diǎn)拼接命令，選取一個(gè)掃描站作為這個(gè)區(qū)塊的基準(zhǔn)后鎖定，在拼接過程中一定要一站一站拼接。根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，重復(fù)設(shè)置更小參數(shù)直至達(dá)到最優(yōu)結(jié)果；檢查點(diǎn)云數(shù)據(jù)，看無明顯分層即可。

4.4.3點(diǎn)云數(shù)據(jù)拼接精度控制

點(diǎn)云數(shù)據(jù)的擬合處理，是不同坐標(biāo)系統(tǒng)之間轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換誤差主要是反射片的選取、控制網(wǎng)的精度、測(cè)量?jī)x器的精度。

測(cè)量控制網(wǎng)精度控制在cm級(jí)，掃描站之間可通視的情況下，可以選擇點(diǎn)擬合特征點(diǎn)的方式拼接，選取高精度的測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法，可提高成果精度。

4.5坐標(biāo)轉(zhuǎn)換

首先需要?jiǎng)h除TPL（prcs）里的所有點(diǎn)，之后將每一站TPL（socs）中的點(diǎn)計(jì)算后復(fù)制到TPL（prcs），打開TPL（prcs）進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)匹配（坐標(biāo)轉(zhuǎn)換）。以下是各個(gè)區(qū)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換精度表；

（1）Correspong tiepingts（精拼坐標(biāo)與RTK實(shí)測(cè)量坐標(biāo)配對(duì)、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的總點(diǎn)數(shù)）

（2）Standard deviation（掃描點(diǎn)拼接后區(qū)塊的中誤差）

用RTK對(duì)18個(gè)區(qū)塊進(jìn)行高程內(nèi)插檢測(cè)，最小差±0.10cm，最大差±100cm，因?yàn)槭歉吆畢^(qū)允許誤差為±120cm。滿足地質(zhì)礦產(chǎn)勘查測(cè)量規(guī)范要求。

4.6數(shù)據(jù)抽隙

在OBJECTS里面的POLYDATA中新建一個(gè)POLYDATA文件，然后再出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇所要合并的文件，并在設(shè)置中點(diǎn)擊octree命令在increment欄中確定抽希的間隔距離，勾選Conbine命令合并選擇的數(shù)據(jù)。如果認(rèn)為所采集到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)或者局部數(shù)據(jù)相對(duì)于工程本身過于密集，還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行抽隙處理。

4.7去噪點(diǎn)

在點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集過程中，由于車輛、行人、樹木等因素的影響，我們采集到了很多無用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)稱作噪聲數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)的剔除過程叫做數(shù)據(jù)濾波。噪聲數(shù)據(jù)與有用數(shù)據(jù)點(diǎn)云的區(qū)別在于噪聲數(shù)據(jù)是不連續(xù)的、無規(guī)律的、比較稀疏而雜亂。利用這一特點(diǎn)可以將噪聲數(shù)據(jù)剔除。打開精確拼接后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過正視圖、側(cè)視圖等刪除躁點(diǎn)；部分選取數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊terrian filter 按鈕，設(shè)置vegetation 剔除植被、mining-object剔除礦上上的物體、mining-points below terrain為剔除低于地面的點(diǎn)。在運(yùn)行剔除植被之后，所有被軟件認(rèn)為是植被的點(diǎn)將處于選擇狀態(tài)，在這當(dāng)中通常會(huì)有一些坡、坎上的點(diǎn)，手動(dòng)選擇需要保留的點(diǎn)。對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查把不參與生成等高線的點(diǎn)手動(dòng)框選刪除。

4.8 MTA空間

理想狀態(tài)下，激光將一束束發(fā)射，每一束激光發(fā)射和接受全部信號(hào)后，下一束激光才發(fā)射，但是由于激光發(fā)射頻率和掃描距離之間的相互影響，常常當(dāng)發(fā)射的第一束激光時(shí)，部分距離較遠(yuǎn)的回波還沒返回到掃描儀后，第二束激光已經(jīng)發(fā)射出去了，這時(shí)在第二束激光發(fā)射后，第一束激光才返回來和第二束激光返回來的回波將產(chǎn)生影響，需要手動(dòng)區(qū)分二者。

在長(zhǎng)距離掃描儀過程中，通常看到在掃描儀周圍產(chǎn)生很多飛點(diǎn)，這些飛點(diǎn)并不全是噪點(diǎn)，有些點(diǎn)是由于MTA效應(yīng)的影響產(chǎn)生的，需要手動(dòng)的將這些點(diǎn)選擇，然后點(diǎn)擊工具欄上的“MTA Tool”工具，設(shè)置MTA ZONE值為2，將這些點(diǎn)劃分到MTA ZONE 2中去，現(xiàn)這些點(diǎn)在遠(yuǎn)處顯示成了真實(shí)的地物或者地表點(diǎn)。有時(shí)受到能見度的影響，掃描儀測(cè)程不能達(dá)到預(yù)期效果，這時(shí)選取后的點(diǎn)將在遠(yuǎn)處形成球面形狀，這些點(diǎn)意為噪點(diǎn)可直接刪除。不使用這些點(diǎn)，在數(shù)據(jù)處理時(shí)可當(dāng)植被點(diǎn)或者噪點(diǎn)剔除。

4.9 數(shù)據(jù)處理

拼接后點(diǎn)云數(shù)據(jù)在去噪處理時(shí)采用自動(dòng)化和手工相結(jié)合的方式對(duì)誤差影響不大。后續(xù)數(shù)據(jù)處理盡可能減少格式轉(zhuǎn)化，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維模型制作采用“測(cè)量――建模”模式。二維圖件制作必須在測(cè)量對(duì)象的邏輯結(jié)構(gòu)上進(jìn)行制圖。

4.10動(dòng)畫展示

RiSCAN PRO 軟件畫面中開啟所欲制作動(dòng)畫的數(shù)據(jù)，于主要工作窗口按下右鍵，選擇 Create NewAnimation，即可進(jìn)入產(chǎn)生動(dòng)畫設(shè)定畫面。將主畫面數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)至欲制做動(dòng)畫的角度，按下 Add Pose 鍵后即可設(shè)定為第一視角，以此類推設(shè)定后續(xù)視角，軟件可計(jì)算出各點(diǎn)飛行距離，并可設(shè)定飛行時(shí)間、速度等參數(shù)，并可預(yù)視其飛行路徑；參數(shù)設(shè)定完畢后設(shè)定影片大小及壓縮格式即可產(chǎn)生動(dòng)畫檔案。輸出檔案無需專業(yè)點(diǎn)云處理軟件亦可于其他計(jì)算機(jī)上播放（使用Windows 系統(tǒng)軟件內(nèi)建的 Media player 即可），此動(dòng)畫檔的傳輸將有利于了解現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的完整情形。

5 結(jié)語

三維激光掃描技術(shù)能獲取目標(biāo)的空間信息，具有大面積、高自動(dòng)化、高速率、高精度的測(cè)量的特點(diǎn)，采集過程安全簡(jiǎn)單、節(jié)省人力并且具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)理能力，幾乎可以提供任何位置、任何細(xì)節(jié)的信息，作業(yè)成果完全能滿足高寒地區(qū)地形測(cè)量。

通過實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)地面三維激光掃描技術(shù)的普及也存在以下不足：

（1）數(shù)據(jù)采集過程當(dāng)中受現(xiàn)場(chǎng)條件限制較多，如視場(chǎng)角、植被、地物，數(shù)據(jù)后處理較復(fù)雜，外業(yè)完成后需要較長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)處理，耽誤后續(xù)工程的人員投入；

（2）儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，進(jìn)口的基本都在200萬元左右，現(xiàn)階段一個(gè)生產(chǎn)單位完全由傳統(tǒng)測(cè)量方式向三維激光掃描測(cè)量方式轉(zhuǎn)型不太現(xiàn)實(shí)。

（3）儀器自身和精度檢校困難，基準(zhǔn)值求取復(fù)雜，精度不好評(píng)定。

（4）精度、測(cè)距與掃描速率存在矛盾關(guān)系。

基于這些不足，提出三維激光掃描儀的發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)方面：

（1）三維激光掃描儀國(guó)產(chǎn)化，生產(chǎn)單位能用普遍使用。

（2）點(diǎn)云數(shù)據(jù)軟件處理公用化、多功能化。

（3）進(jìn)一步擴(kuò)大掃描范圍，實(shí)現(xiàn)全圓掃描，獲得空間目標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

相信隨著技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)成本的降低，三維激光掃描技術(shù)這種“所見即所得”的測(cè)量方式必將在道路工程測(cè)量、文物、模具、軍事、航天、石化、醫(yī)學(xué)、交通等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張正祿 [等]編著.工程測(cè)量學(xué)[M].武漢大學(xué)出版社，2005.

篇4

關(guān)鍵詞：三維激光掃描系統(tǒng)；地形測(cè)量；應(yīng)用分析

三維激光掃描技術(shù)革新了測(cè)繪技術(shù)，它在很大程度上促進(jìn)了測(cè)繪數(shù)據(jù)獲取方法、處理方法以及服務(wù)能力和水平的發(fā)展。點(diǎn)云數(shù)據(jù)指的是采用三維激光掃描得來的一些數(shù)據(jù)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)主要是結(jié)合了大量的掃描離散點(diǎn)。三維激光掃描具有較好的實(shí)時(shí)性、主動(dòng)性和適應(yīng)性，因此就可以在簡(jiǎn)單的處理之后，直接使用三維激光掃描數(shù)據(jù)，這樣就可以省去很多的時(shí)間和精力；采用三維激光掃描不需要接觸到被測(cè)物體，可以直接應(yīng)用在很多的復(fù)雜環(huán)境中；如果想要發(fā)揮出更多和更強(qiáng)的效能，就可以有機(jī)的結(jié)合GPS等先進(jìn)的技術(shù)。三維激光掃描技術(shù)正在突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在此基礎(chǔ)上，必將會(huì)應(yīng)用到更多更廣泛的領(lǐng)域之內(nèi)。本文為了能夠?qū)⑷S激光掃描系統(tǒng)在地形測(cè)量中的應(yīng)用更加便捷的顯現(xiàn)出來，采用了點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理軟件，并且討論了可能出現(xiàn)在測(cè)量中一些問題。

1 三維激光掃描系統(tǒng)

在通常情況下，可以將三維激光掃描儀分為這幾種：機(jī)載激光掃描系統(tǒng)、便攜式激光掃描系統(tǒng)以及地面型激光掃描系統(tǒng)等等，這種劃分的依據(jù)是掃面平臺(tái)的不同。本次選用的是地面型三維激光掃描系統(tǒng)來進(jìn)行地形測(cè)量，地面型三維激光掃描系統(tǒng)包括著很多個(gè)方面的部分，比如三維激光掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、軟件控制平臺(tái)、電源、掃描儀旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等等。

地面型三維激光掃描系統(tǒng)的工作原理如下：三維激光掃描系統(tǒng)發(fā)射器可以將一個(gè)激光脈沖信號(hào)發(fā)射出去，然后物體的表面會(huì)對(duì)這個(gè)激光脈沖信號(hào)進(jìn)行一個(gè)漫反射作用，然后這些脈沖信號(hào)會(huì)沿著同樣的路徑返回到接收器中，那么就可以對(duì)目標(biāo)點(diǎn)和掃描儀之間的距離進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算。同時(shí)，每個(gè)激光脈沖橫向掃描角度觀測(cè)值和縱向掃描角度觀測(cè)值由精密時(shí)鐘控制編碼器來進(jìn)行測(cè)量；三維激光掃描測(cè)量采用的坐標(biāo)系往往是儀器自定義的，橫向掃描面內(nèi)有X和Y軸，兩者是互相垂直的關(guān)系，z軸垂直于橫向掃描面，如下圖所以，依據(jù)這個(gè)圖例，就可以將目標(biāo)點(diǎn)的坐標(biāo)求出來。

那么對(duì)激光脈沖從發(fā)出到接收之間的時(shí)間延遲進(jìn)行檢查，就可以得出公式1中的距離。得出了發(fā)射脈沖往返的時(shí)間間隔，就可以有效的計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)和掃描儀之間的距離：S=1/2CtL。C指的是光速。

2 電云數(shù)據(jù)處理

從上文我們已將了解到，點(diǎn)云數(shù)據(jù)指的就是三維激光掃描系統(tǒng)所采集來的數(shù)據(jù)，在對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時(shí)，一般分為這幾個(gè)方面的內(nèi)容：去除噪聲、多視對(duì)齊、精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)以及重構(gòu)畫面等。

去除噪聲指的是將點(diǎn)云數(shù)據(jù)中可能存在的錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行消除；比如，在對(duì)地形進(jìn)行掃描的時(shí)候，掃描儀會(huì)采集到一些不需要的數(shù)據(jù)，比如飛速前進(jìn)的車輛、行人以及高大的樹木等等；這些沒有用處的數(shù)據(jù)是需要被刪除的。

點(diǎn)云的精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)指的是因?yàn)辄c(diǎn)云往往十分的龐大，這樣就需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的精簡(jiǎn)工作，需要特別注意的時(shí)候，精簡(jiǎn)的時(shí)候不能夠影響到畫面的重構(gòu)，并且還不能影響到基本的精度要求；一般可以采取兩種方法來進(jìn)行精簡(jiǎn)數(shù)據(jù)，一種是平均精簡(jiǎn)，指的是將原來的點(diǎn)云設(shè)置為n個(gè)小組，然后每一個(gè)小組中留下一個(gè)；另一種方法是按距離精簡(jiǎn)，指的是對(duì)一些點(diǎn)進(jìn)行刪除，刪除的目的是為了讓點(diǎn)云中點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離不小于某值。

曲面重構(gòu)的目的是為了將掃描目標(biāo)的本來面目給真實(shí)的還原出來，要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在還原掃描目標(biāo)的本來面目時(shí)，可以有效的采用掃描數(shù)據(jù)。通常可以將曲面分為幾個(gè)種類，三角形網(wǎng)格、細(xì)分畫面、明確的函數(shù)表示、參數(shù)曲面、暗含的函數(shù)表示、曲化的面片等等。

采用了掃描出來的數(shù)據(jù)來重構(gòu)曲面之后，就可以進(jìn)行三維建模的規(guī)則，從而將掃描目標(biāo)的本來面目給還原出來。基本完成了點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理步驟之后，在解決問題的時(shí)候就可以充分的利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)來進(jìn)行。

3 相關(guān)問題討論

提高精度的一種方法：在通常情況下，多視對(duì)齊的精度在很大程度上決定著三維掃描的精度；在掃描的時(shí)候可以采用不同的位置來進(jìn)行，并且站在多個(gè)視角上進(jìn)行考慮，并且要按照大于等于百分之十的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置相連區(qū)域的重疊度；如果采用的是POLY WORKS軟件，那么要按照10毫米的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)置直接對(duì)齊的精度。要想實(shí)現(xiàn)精度提高的目的，在本項(xiàng)目中采用了設(shè)置控制點(diǎn)法，然后將掃描議可以識(shí)別的帶有三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)控制點(diǎn)設(shè)置在重疊區(qū)域就可以實(shí)現(xiàn)，通過實(shí)踐研究證明，如果將控制點(diǎn)信息加入到使用POLY WORKS軟件來進(jìn)行對(duì)齊時(shí)，那么就可以有效的提高精度，從而保證對(duì)齊精度能夠滿足相關(guān)的要求和標(biāo)準(zhǔn)。

坐標(biāo)系一致：因?yàn)槿S激光掃描采用的坐標(biāo)系都是獨(dú)立坐標(biāo)系，并且是圍繞著掃描儀建立起來的，那么就需要在一個(gè)統(tǒng)一的坐標(biāo)系中融合這些獨(dú)立的坐標(biāo)系；只需要將公共控制點(diǎn)設(shè)置在相應(yīng)的位置，那么點(diǎn)云的一致性就可以通過POLY WORKS軟件來實(shí)現(xiàn)。設(shè)置控制點(diǎn)主要包括兩個(gè)方面的內(nèi)容，一是控制點(diǎn)的密度，二是位置的布設(shè)；這兩個(gè)方面都十分的重要，因?yàn)楹笃跀?shù)據(jù)處理的精度將會(huì)受到布設(shè)位置合理性與布設(shè)點(diǎn)的密度等方面的直接影響。

三維激光掃描的成果輸出：如果在處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)方面，采用的是POLY WORKS軟件，那么就會(huì)有很多的成果輸出來，比如一些三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)、掃描對(duì)象的三維模型等。POLY WORKS軟件在某些方面還存在著局限性，會(huì)影響到很多方面的應(yīng)用，但是這個(gè)軟件的接口功能十分的豐富，用戶可以依據(jù)自己的要求來編碼滿足自己需要和愛好的特殊應(yīng)用，這也是軟件發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。

4 結(jié)語

本文簡(jiǎn)單分析了三維激光掃描系統(tǒng)在地形測(cè)量中的應(yīng)用，通過實(shí)踐研究證明，在地形測(cè)量中應(yīng)用三維激光掃描系統(tǒng)是十分可行的，但是還存在著一些問題。本次選用的是比較平緩的區(qū)域作為試驗(yàn)的場(chǎng)地，但是還是會(huì)出現(xiàn)一些掃描的死角，從而出現(xiàn)數(shù)據(jù)的不完整等情況，這樣就會(huì)對(duì)下一步的工作產(chǎn)生不利的影響。所以，未來研究的重點(diǎn)就是對(duì)這些缺損的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的修復(fù)。

參考文獻(xiàn)

[1]史友峰，高西峰.三維激光掃描系統(tǒng)在地形測(cè)量中的應(yīng)用[J].山西建筑，2007，33（12）：347-349.

篇5

關(guān)鍵詞：GPS RTK 網(wǎng)絡(luò)RTK VRS

中圖分類號(hào)：TD611.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（a）-0087-02

當(dāng)今科技發(fā)展非常迅速，GPS技術(shù)也隨之發(fā)展，全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等都是GPS技術(shù)的顯著特色，也被測(cè)繪工作者廣泛的應(yīng)用，逐漸影響著我們的生活工作。GPS靜態(tài)相對(duì)測(cè)量已廣泛應(yīng)用于控制測(cè)量。但GPS靜態(tài)測(cè)量固有的缺點(diǎn)是外業(yè)測(cè)量在測(cè)站上需要較長(zhǎng)的測(cè)量時(shí)間，測(cè)量成果、測(cè)量精度無法及時(shí)獲取，難免要造成外業(yè)返工現(xiàn)象。GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量RTK模式，則能夠克服以上缺點(diǎn)，以實(shí)時(shí)、高精度特點(diǎn)為控制測(cè)量帶來業(yè)務(wù)模式突破，在工程放樣、碎部采集、水域測(cè)量、地籍測(cè)量、房產(chǎn)測(cè)繪等廣泛領(lǐng)域帶來深刻影響，極大促進(jìn)電力管線測(cè)量工作發(fā)展。

1 RTK技術(shù)

RTK技術(shù)是一種GPS經(jīng)常使用到的測(cè)量方法，比如靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的測(cè)量只能在利用事后進(jìn)行解算才能得到厘米級(jí)的精度，然而RTK技術(shù)是一種能夠?qū)崟r(shí)得到厘米級(jí)定位精度的測(cè)量方法，它采用的是載波相位動(dòng)態(tài)實(shí)差分（Real time kinematic）方法，是具有里程碑意義的應(yīng)有，為地形測(cè)圖、工程放樣，在很大程度上提高了外業(yè)作業(yè)效率，還給各種控制測(cè)量帶來了新的發(fā)展曙光。

GPS測(cè)量，特別是高精度的通常采用載波相位觀測(cè)值，而RTK定位技術(shù)是基于載波相位觀測(cè)值基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)地提供測(cè)點(diǎn)在指定坐標(biāo)系中的三維地位結(jié)果，而且精度很高。RTK作業(yè)模式下，流動(dòng)站是基準(zhǔn)站通過數(shù)據(jù)鏈將其觀測(cè)值和測(cè)站坐標(biāo)信息傳送給的。而且它不僅接收來自基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，還要適時(shí)采集GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)，并要實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)內(nèi)組成差分觀測(cè)值，給出精準(zhǔn)度在厘米級(jí)定位結(jié)果。流動(dòng)站的狀態(tài)，可靜止也可運(yùn)動(dòng)；可以先在固定點(diǎn)上先進(jìn)行初始化然后再進(jìn)入到動(dòng)態(tài)作業(yè)，也可以在動(dòng)態(tài)條件下直接開機(jī)，動(dòng)態(tài)環(huán)境下完成求解運(yùn)算。在整周模糊度解固定后，即可對(duì)每個(gè)歷元進(jìn)行實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理，只要能夠同時(shí)保持四顆以上衛(wèi)星相位觀測(cè)值的跟蹤以及必要的幾何圖形，流動(dòng)站可實(shí)時(shí)得到精準(zhǔn)定位。RTK技術(shù)的關(guān)鍵在于數(shù)據(jù)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，RTK定位時(shí)要求基準(zhǔn)站接收機(jī)實(shí)時(shí)地把觀測(cè)數(shù)據(jù)及已經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸給流動(dòng)站接收機(jī)。

2 網(wǎng)絡(luò)RTK

GPS網(wǎng)絡(luò)RTK定位是近幾年發(fā)展起來的一種高精度的GPS定位技術(shù)，它利用多個(gè)基準(zhǔn)站構(gòu)成一個(gè)基準(zhǔn)站網(wǎng)，然后借助廣域差分GPS和具有多個(gè)基準(zhǔn)站的局域差分GPS中的基本原理和方法來消除或削弱各種GPS測(cè)量誤差對(duì)流動(dòng)站的影響，從而達(dá)到提高定位結(jié)果精度的目的。與常規(guī)RTK相比，該方法具有覆蓋面廣，定位精度高，可靠性強(qiáng)，可實(shí)時(shí)提供厘米級(jí)定位等優(yōu)點(diǎn)，其中FKP（Flchenkorrekturparameter）的區(qū)域改正參數(shù)法技術(shù)和VRS（Virtual Reference Station）的虛擬參考站技術(shù)是比較有代表性的兩種技術(shù)。

2.1 VRS技術(shù)工作原理

VRS是由Trimble公司提出的，一種基于多參考站網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的GPS實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，通常歸為網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)的一種。利用地面布設(shè)的多個(gè)參考站組成GPS連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)（CORS）就是虛擬參考站技術(shù)，利用各個(gè)參考站的觀測(cè)信息，然后建立精確的誤差模型（如電離層、對(duì)流層、衛(wèi)星軌道等誤差模型），并在移動(dòng)站的附近產(chǎn)生一個(gè)虛擬參考站（VRS），物理上并不存在的，由于VRS位置通過流動(dòng)站接收機(jī)的單點(diǎn)定位解來確定，故VRS與移動(dòng)站構(gòu)成的基線通常只有很小的范圍，移動(dòng)站與虛擬參考站進(jìn)行載波相位差分改正，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析。

VRS技術(shù)是集因特網(wǎng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)、無線通訊技術(shù)和GPS定位技術(shù)于一體的定位系統(tǒng)，它的工作是有數(shù)據(jù)控制中心，移動(dòng)站點(diǎn)等相互配合的工作原理。具體的工作流程是：

（1）VRS技術(shù)的各個(gè)參考站通過網(wǎng)絡(luò)連續(xù)不斷地向數(shù)據(jù)控制中心傳輸觀測(cè)數(shù)據(jù)；

（2）基準(zhǔn)站收集數(shù)據(jù)以后，通過傳送過來，由控制中心進(jìn)行周模的模糊值計(jì)算。

（3）控制中心需要在移動(dòng)站的附近創(chuàng)建一個(gè)能夠發(fā)送給移動(dòng)站用戶的虛擬參考站（VRS），而這個(gè)虛擬參考站的數(shù)據(jù)來源需要通過流通站通過無線移動(dòng)的數(shù)據(jù)連接傳送到控制中心。然后這些數(shù)據(jù)才虛擬的參考站通過VRS上計(jì)算得出的各誤差源影響的改正值，最后根據(jù)這些數(shù)據(jù)從而得到RTCM格式的用戶讀取文件。

（4）控制中心通過之前的計(jì)算得到的數(shù)據(jù)，向流動(dòng)站進(jìn)行發(fā)送。流動(dòng)站得到這些虛擬參考站的差分信息以后，流動(dòng)站與VRS技術(shù)的相互配合，通過對(duì)數(shù)據(jù)的分析，得出的定位結(jié)果非常準(zhǔn)確。

2.2 FKP技術(shù)工作原理

FKP技術(shù)是一項(xiàng)由Leica公司提出的基于全網(wǎng)整體解算模型的主副站技術(shù)。要求所有參考站將每一個(gè)觀測(cè)瞬間所采集的未經(jīng)差分處理的同步觀測(cè)值，然后實(shí)時(shí)地傳輸給中心控制站，進(jìn)而通過中心控制站對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理，產(chǎn)生一個(gè)稱為區(qū)域改正參數(shù)（FKP）然后發(fā)送給移動(dòng)的用戶。為了降低參考站網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)播發(fā)量，可以使用主輔站技術(shù)來播發(fā)區(qū)域改正參數(shù)，這樣就達(dá)到了要求。主輔站概念為每一個(gè)單一參考站發(fā)送相對(duì)于主參考站的全部改正數(shù)及坐標(biāo)信息。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中的所有其他參考站，也就是輔參考站，播發(fā)的是差分改正數(shù)及坐標(biāo)差。主輔站概念是完全支持單向數(shù)據(jù)通訊的，流動(dòng)站的用戶接收到改正數(shù)據(jù)后，可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的以及有效的處理，也就是內(nèi)插，也可進(jìn)行嚴(yán)格的計(jì)算，獲得網(wǎng)絡(luò)固定解。

FKP技術(shù)是集因特網(wǎng)、無線通訊技術(shù)、GPS定位技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一體的定位系統(tǒng)，包含若干個(gè)連續(xù)運(yùn)行的參考站、、移動(dòng)站、數(shù)據(jù)控制中心，其工作原理和具體的流程如下：

（1）各個(gè)參考站通過因特網(wǎng)向數(shù)據(jù)控制中心發(fā)送觀測(cè)數(shù)據(jù)，而且是連續(xù)不斷地；

（2）控制中心實(shí)時(shí)的處理包括整周未知數(shù)的所有解算，以致歸算各站至公共整周未知數(shù)水平；

（3）控制中心接收到來自移動(dòng)站的NMEA CGA點(diǎn)位信息。需要注意主站被盡可能地選在最靠近移動(dòng)站點(diǎn)位，這樣有利于數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。

（4）控制中心計(jì)算為這個(gè)流動(dòng)站計(jì)算網(wǎng)絡(luò)改正數(shù)，并將它應(yīng)用于來自主站的觀測(cè)值；

（5）移動(dòng)站點(diǎn)位主要是用來自參考站網(wǎng)的信息計(jì)算高精度。

3 RTK的優(yōu)勢(shì)（以主流技術(shù)VRS為例）

3.1 VRS覆蓋范圍

VRS網(wǎng)絡(luò)可以有多個(gè)站，但最少需要3個(gè)。簡(jiǎn)單的計(jì)算一下：按邊長(zhǎng)70 km計(jì)算，一個(gè)三角形可覆蓋面積為2100多km2。例如，北京市區(qū)面積900多km2，整個(gè)北京市區(qū)只需一個(gè)三角形（3個(gè)站）就可以全覆蓋。北京全市面積1.68萬 km，10個(gè)站就可以完全控制北京全市。VRS與傳統(tǒng)的GPS網(wǎng)絡(luò)相比，可節(jié)約成本近70%。VRS系統(tǒng)可提供厘米級(jí)和亞米級(jí)這兩種不同精度的差分信號(hào)。我們所論述的是1～2 cm的高精度，而若是用低精度，建站距離可以拓展到幾百公里。

3.2 VRS的主要優(yōu)勢(shì)

（1）大幅度降低費(fèi)用。70 km的邊長(zhǎng)使建GPS網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用大大降低，用戶不需自行建參考站。相對(duì)傳統(tǒng)RTK，提高了精度。在VRS網(wǎng)絡(luò)控制范圍內(nèi)，精度始終在±1～2 cm。（2）提高可靠性。采用了多個(gè)參考站的聯(lián)合數(shù)據(jù)，極大提高可靠性。（3）提高精度的均衡性，整網(wǎng)統(tǒng)一精度，精度始終在±1～2 cm，不受基準(zhǔn)站與流動(dòng)站之間距離影響。（4）適應(yīng)更廣的應(yīng)用范圍。城市規(guī)劃，市政建設(shè)，交通管理，環(huán)保以及所有在室外進(jìn)行的勘測(cè)工作。

4 網(wǎng)絡(luò)RTK在電力管線三維測(cè)量中的應(yīng)用

在上海電力管線測(cè)量中，網(wǎng)絡(luò)RTK主要在電力管線的控制測(cè)量，電力管線的帶狀地形測(cè)量和電力管線的放樣測(cè)量。

控制測(cè)量，通過控制測(cè)量的字面意義也能大概理解這是一種什么樣的測(cè)量方法。之前的測(cè)量方法，比如導(dǎo)線網(wǎng)、工程測(cè)量、大地測(cè)量等方法都要求點(diǎn)間要相互聯(lián)通，而且這種測(cè)量的精度也不是很準(zhǔn)確。而且如果在之前的戶外測(cè)量中精度不夠準(zhǔn)確，常規(guī)的測(cè)量方法不能精準(zhǔn)的定位。在測(cè)量完成以后，在之后的數(shù)據(jù)處理中，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，也不能對(duì)之前的測(cè)量有更正。如果是使用RTK技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，僅僅需要一個(gè)人，不需要架設(shè)基準(zhǔn)站，也不需要進(jìn)行點(diǎn)擬和，不需要擔(dān)心定位精度，只需要知道自己的要求的精度，當(dāng)達(dá)到自己要求的精度，就可以完成測(cè)量，一般一個(gè)點(diǎn)僅僅需要幾十秒的時(shí)間，這不僅可以大大減少工作強(qiáng)度、節(jié)省費(fèi)用，而且大幅提高工作效率，從2007年以來我們運(yùn)用了網(wǎng)絡(luò)RTK的工作業(yè)績(jī)就是有力的證明。

帶狀地形測(cè)量，進(jìn)行管線測(cè)量的時(shí)候常常會(huì)涉及到帶狀地形的測(cè)量，帶狀地帶的測(cè)量難點(diǎn)是，要求在測(cè)量站的幾個(gè)點(diǎn)上，都要有相應(yīng)的測(cè)量?jī)x器，而且需要幾個(gè)點(diǎn)有一個(gè)相互的呼應(yīng)和配合，這樣，測(cè)量的難度就會(huì)提高而且還需要幾個(gè)人同時(shí)的進(jìn)行設(shè)備的操作。而有事對(duì)于那種地形碎部點(diǎn)更多的區(qū)域，難測(cè)量的難度就會(huì)更高。現(xiàn)在用到的RTK技術(shù)，就能很好的解決這些問題。首先，他不需要那么多人的參與，只需要一個(gè)人拿著儀器在需要測(cè)量的地點(diǎn)上停留幾秒鐘，然后編制特征編碼，對(duì)點(diǎn)位可以實(shí)時(shí)的進(jìn)行定位，測(cè)量完成后，只需將儀器帶回到室內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的下一步操作，與儀器配備的軟件分析，即可得到測(cè)量地點(diǎn)的圖像。利用網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)僅需要一個(gè)人操作，不要求電間通視，大大提高工作效率。

電力管線的放樣測(cè)量，這種測(cè)量方法，是測(cè)量的一個(gè)防止，放洋測(cè)量的具體應(yīng)有就是通過把人與儀器很好的連接起來，并且設(shè)計(jì)好之前的定位點(diǎn)從而時(shí)間測(cè)量定位。過去一般也是要做導(dǎo)線控制，然后結(jié)合全站儀進(jìn)行放樣，現(xiàn)在僅需要把待放的點(diǎn)輸入GPS控制器，然后一個(gè)背著儀器逐個(gè)點(diǎn)的放出來。不僅僅效率高，而且比較直觀，操作簡(jiǎn)單。

篇6

關(guān)鍵詞：三維激光掃描；隧道收斂；誤差分析

中圖分類號(hào)：U456.3；P234.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0118-02隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們漸漸將對(duì)客觀事物的認(rèn)知從平面二維層面轉(zhuǎn)向三維立體方向，測(cè)繪工程中的三維激光掃描技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，實(shí)現(xiàn)了測(cè)繪過程中對(duì)物體三維層面的要求，擺脫了傳統(tǒng)測(cè)量?jī)x器的局限性，是直接獲取所要高精度三維數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)可視化的三維重要手段，極大的降低了測(cè)量的成本，時(shí)間上更節(jié)約，使用更方便，而且范圍應(yīng)用的更廣，在森林和農(nóng)業(yè)、戰(zhàn)場(chǎng)仿真、文物保護(hù)、工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域都有很大的l展空間。三維激光掃描技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，大大地拓寬了測(cè)量的領(lǐng)域，提高了測(cè)量的效率，簡(jiǎn)化了測(cè)量的強(qiáng)度，是目前迅猛發(fā)展并廣泛應(yīng)用的新技術(shù)之一。

1 三維激光掃描技術(shù)的原理

三維激光掃描儀含括了多種先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，可以在不接觸物體的狀態(tài)下主動(dòng)對(duì)物體進(jìn)行測(cè)量，在獲取點(diǎn)云形式之后測(cè)量到復(fù)雜的地形及物體的表面，由點(diǎn)集成的三維數(shù)據(jù)，協(xié)同多種測(cè)距法的作用下計(jì)算出每個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)，其中經(jīng)常用到的測(cè)距方法有三角測(cè)距法、脈沖測(cè)距法以及相位測(cè)距法。

三維激光掃描系統(tǒng)根據(jù)工作原理大致分為以下三類：

（1）徑向三維激光掃描儀。運(yùn)用脈沖測(cè)距技術(shù)在固定中點(diǎn)順著視線進(jìn)行距離測(cè)量，測(cè)量到的距離可超過100m，每秒可以測(cè)得大于1000個(gè)點(diǎn)。

（2）相位干涉法掃描系統(tǒng)。通過連續(xù)的激光發(fā)射波，利用光學(xué)干涉原理得到干涉相位的測(cè)量方法，此方法適合短距離的測(cè)量，測(cè)量范圍通常不超過50m，每秒鐘可以成功測(cè)的10000至50000個(gè)點(diǎn)。

（3）三角法掃描系統(tǒng)。在獲得兩條光線信息的基礎(chǔ)上，通過立體相機(jī)與機(jī)構(gòu)化的光源，建立出立體的投影關(guān)系。此方法適合短距離的測(cè)量，測(cè)量范圍在2m以內(nèi)，每秒可測(cè)得100個(gè)點(diǎn)。

2 三維激光掃描儀測(cè)量誤差分析及校檢

2.1 三維激光掃描儀測(cè)量誤差分析

三維激光掃描儀避免不了在測(cè)量過程中會(huì)產(chǎn)生誤差，其中可分為兩類分別為系統(tǒng)誤差與偶然誤差，系統(tǒng)誤差可以通過多種方式來削弱，但是偶然誤差是隨機(jī)發(fā)生的，沒有辦法控制只能進(jìn)行多次的重復(fù)來減少發(fā)生這樣的誤差。

2.2 三維激光掃描儀的校檢

檢測(cè)激光掃描儀測(cè)量距離的精度，經(jīng)常用到的方法包括基線比較法和六段解析法。基線比較法的模型是對(duì)加常數(shù)和乘常數(shù)兩個(gè)參數(shù)同時(shí)進(jìn)行解算。而六段解析法消除乘常數(shù)相關(guān)影響，加常數(shù)的檢測(cè)精度較高，但只能檢測(cè)加常數(shù)。

校檢的模型包括以下三類：六段解析模型（1971年由H.R.Schwendener首次提出，也叫做六段全組合法，這種方法不需要標(biāo)準(zhǔn)基線，通過全組合方式就能獲得觀測(cè)數(shù)據(jù)）；基線比較模型；角度校檢模型。

校檢的實(shí)驗(yàn)測(cè)試分為以下幾個(gè)步驟：實(shí)驗(yàn)儀器的準(zhǔn)備以及校檢場(chǎng)的建立。校檢實(shí)驗(yàn)在完成測(cè)距實(shí)驗(yàn)、測(cè)角實(shí)驗(yàn)、溫度環(huán)境實(shí)驗(yàn)等才能對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

測(cè)距精度和測(cè)角精度是地面三維激光掃描儀掃描數(shù)據(jù)精度的兩個(gè)主要方面，在運(yùn)用相關(guān)的校檢模型改正觀測(cè)量后，其測(cè)距與測(cè)角精度得到了明顯的提高，不同地方的環(huán)境因素對(duì)激光掃描儀的影響以及目標(biāo)物體對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響還需要我們進(jìn)一步的研究。

3 三維激光掃描技術(shù)在地鐵隧道收斂中應(yīng)用的基本思路

隧道收斂變形中用到的激光掃描技術(shù)其關(guān)鍵就是數(shù)據(jù)的處理，因此下面對(duì)數(shù)據(jù)處理研究進(jìn)行側(cè)重介紹。其整個(gè)過程按照以下的技術(shù)路線進(jìn)行：

3.1 數(shù)據(jù)的采集

（1）提前準(zhǔn)備好導(dǎo)線與水準(zhǔn)的測(cè)量方案，以激光掃描儀性能、參數(shù)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境作為參照設(shè)計(jì)出掃描站的間距及掃描點(diǎn)的密度，得到一些掃描重疊的點(diǎn)。

（2）按照測(cè)量方案對(duì)隧道內(nèi)的導(dǎo)線及水準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，將三維坐標(biāo)進(jìn)行傳遞。傳遞方式通過標(biāo)靶進(jìn)行，測(cè)量導(dǎo)線及水準(zhǔn)與觀測(cè)標(biāo)靶同時(shí)進(jìn)行。

（3）對(duì)隧道進(jìn)行三維激光掃描，同時(shí)取得隧道內(nèi)壁的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，以及標(biāo)靶點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)的預(yù)處理

（1）對(duì)靶標(biāo)的三維坐標(biāo)進(jìn)行計(jì)算：結(jié)合導(dǎo)線及水準(zhǔn)測(cè)量結(jié)果，得到靶標(biāo)的三維坐標(biāo)。

（2）對(duì)點(diǎn)云產(chǎn)生的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸算：建立統(tǒng)一的三維坐標(biāo)系，將各個(gè)標(biāo)靶的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)歸算到一起。

（3）將數(shù)據(jù)中的噪音除去：根據(jù)隧道設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，除去隧道中的噪音數(shù)據(jù)。

（4）將比較重要的管壁點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取出來：關(guān)閉的點(diǎn)云數(shù)據(jù)密度并不均勻，可能是因?yàn)閽呙璧慕嵌群蛼呙璧木嚯x造成的，我們?cè)谶M(jìn)行下一步數(shù)據(jù)處理之前，需要去掉那些點(diǎn)云密度大的范圍中一些可能多余的數(shù)據(jù)點(diǎn)，然后在根據(jù)一定的密度將某些點(diǎn)云數(shù)據(jù)提取出來，這樣可以大大提高進(jìn)一步數(shù)據(jù)處理的速度。

3.3 三維模型的建立

以預(yù)處理之后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)為參考生成地鐵隧道內(nèi)壁的三維模型。

3.4 成果的輸出

（1）根據(jù)地鐵隧道收斂變形測(cè)量要求，對(duì)指定管片（或每個(gè)管片、或一定間隔的管片）截取三維模型斷面，對(duì)斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行高次樣條（多項(xiàng)式）曲線擬合，將其與設(shè)計(jì)的斷面理論值進(jìn)行比較，計(jì)算出管片一周的變化量曲線，將其中的特征點(diǎn)進(jìn)行輸出，例如形變最小的的上、下、左、右或者是等角度處（如每隔10°）變形量的差值。（2）將包括每管片一周的收斂變形報(bào)告輸出。

3.5 成果的管理

三維激光掃描的成果管理最主要的形式之一就是建立數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣不僅能對(duì)較大量的斷面數(shù)據(jù)、多次測(cè)量結(jié)果進(jìn)行有效的管理，還能夠大大地提高成果管理的效率。將每個(gè)管片測(cè)量成果進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)管理，并達(dá)到成果的瀏覽與分析效果。其主要的目的有以下幾點(diǎn)：

（1）該數(shù)據(jù)庫(kù)可以用于瀏覽每個(gè)管片斷面的變化量曲線及變形量差值。

（2）該數(shù)據(jù)庫(kù)中的測(cè)量成果可以通過地鐵隧道中軸線方向的變形影響整個(gè)趨勢(shì)，因此用來找到其他變形量大的區(qū)段。

（3）該數(shù)據(jù)庫(kù)可以建立歷史數(shù)據(jù)，幫助解決今后同一區(qū)段的變形趨勢(shì)的問題。

（4）可以根據(jù)變形的限值，建立分析預(yù)警的模型。

4 三維激光掃描技術(shù)在隧道收斂測(cè)量中的優(yōu)勢(shì)

4.1 傳統(tǒng)收斂測(cè)量方法的難點(diǎn)

隧道在發(fā)生形變之后，我們很難判斷其是相對(duì)形變還是絕對(duì)形變，所謂絕對(duì)形變是隧道環(huán)片相對(duì)于設(shè)計(jì)或者施工時(shí)各環(huán)片的絕對(duì)變化位移，這種情況是很難測(cè)定的；二相對(duì)形變是隧道的鋼體結(jié)構(gòu)相對(duì)于設(shè)計(jì)或者施工初期的相對(duì)變化位移，我們所介紹的隧道收斂變形測(cè)量指的就是測(cè)定隧道的相對(duì)形變量，來進(jìn)一步判斷隧道形變的程度。

隧道收斂測(cè)量中經(jīng)常用到布設(shè)傳感器和使用全站儀測(cè)量收斂的方法，傳感器測(cè)量隧道收斂方法雖然精度較高，但是常常受到環(huán)境的影響，尤其是在環(huán)境光源比較暗的情況下，所測(cè)量的到的結(jié)果精度不夠，而且自動(dòng)化程度不高。傳統(tǒng)收斂測(cè)量的方法利用布設(shè)導(dǎo)線進(jìn)行坐標(biāo)的傳遞，通常在一圈管片上均勻設(shè)置若干個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在通過全站儀對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)后獲得的數(shù)據(jù)總結(jié)起來進(jìn)行隧道的變形分析，傳統(tǒng)方法有許多難點(diǎn)進(jìn)行克服，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）傳統(tǒng)方法在布點(diǎn)以及測(cè)量上無法保證各點(diǎn)嚴(yán)格地在同一條直線、共面，所以無法確定所測(cè)上下行線監(jiān)測(cè)環(huán)在同一三維激光掃描儀在隧道收斂測(cè)量中的應(yīng)用

高元勇1，2 崔龍1

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，新疆烏魯木齊 830052；2.新疆疆海測(cè)繪院，新疆烏魯木齊 830002）

摘 要：三維激光掃描技術(shù)是一種高精度立體全自動(dòng)的掃描技術(shù)，可以快速、有效、準(zhǔn)確地獲取三維空間信息，全天候?qū)θ我馕矬w進(jìn)行掃描并獲取高精度的物體表面點(diǎn)三維信息及反射率信息。隨著該項(xiàng)技術(shù)的成熟發(fā)展，三維激光掃描技術(shù)已在變形監(jiān)測(cè)、建立地面模型等方面得到了廣泛應(yīng)用，本文將對(duì)三維激光掃描儀測(cè)量誤差分析以及三維激光掃描儀在隧道收斂測(cè)量中的應(yīng)用進(jìn)行系統(tǒng)綜述。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描；隧道收斂；誤差分析

中D分類號(hào)：U456.3；P234.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）03-0118-02橫斷面上。

（2）傳統(tǒng)方法效率較低、成本較高，并且不能保證每個(gè)管片都能觀測(cè)的到。

（3）傳統(tǒng)的收斂測(cè)量不能全方位的反映出隧道形變。

（4）傳統(tǒng)的方法對(duì)成果的分析較難，測(cè)量過程中涉及到的不可控環(huán)節(jié)較多，所測(cè)得的結(jié)果精度大幅降低。傳統(tǒng)方法不能進(jìn)行大規(guī)模數(shù)據(jù)采集，更不能夠第一時(shí)間獲得成果上的指導(dǎo)。因此我們一定要采取發(fā)現(xiàn)新的測(cè)量技術(shù)。

4.2 三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

三維激光掃描技術(shù)之所以被稱為“實(shí)景拷貝技術(shù)”，是因?yàn)樗色@取任何復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境及空間目標(biāo)的三維立體信息，還能夠快速重構(gòu)目標(biāo)的三維模型及線、面、體、空間等各種帶有三維坐標(biāo)的數(shù)據(jù)，從而再現(xiàn)客觀事物真實(shí)的形態(tài)特性。

（1）在現(xiàn)代工程建筑領(lǐng)域，快速準(zhǔn)確獲取建筑三維數(shù)據(jù)，不但極大程度上豐富了三維數(shù)據(jù)展示的效果，由于其每個(gè)點(diǎn)都有三維坐標(biāo)，可提供可量測(cè)的畫面數(shù)據(jù)，為建筑工程的檢測(cè)與分析提供新的手段；

（2）其非接觸的數(shù)據(jù)獲取方式可以有效地減少傳統(tǒng)操作中不必要的破壞和損傷，為檢測(cè)保護(hù)與維護(hù)施工提供準(zhǔn)確、科學(xué)的數(shù)據(jù)，發(fā)揮高新技術(shù)的積極作用；該技術(shù)可以支撐一個(gè)快速、高效、節(jié)約成本的解決方案。

（3）三維掃描技術(shù)采集隧道點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)快速分割生成切片，針對(duì)切片中的散亂點(diǎn)提出了一種多點(diǎn)坐標(biāo)平差計(jì)算圓心方法擬合切片圓心，對(duì)擬合的圓環(huán)與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比較，分析變化情況。本文系統(tǒng)地提出了基于三維激光掃描的隧道點(diǎn)云的收斂變形分析方法，對(duì)三維掃描技術(shù)在隧道中的應(yīng)用有一定的意義。

4.3 掃描的數(shù)據(jù)用于斷面測(cè)量還將會(huì)在以下兩個(gè)方面得到更好的發(fā)展和應(yīng)用

（1）3D建模。根據(jù)預(yù)處理后的點(diǎn)云數(shù)據(jù)生成地鐵隧道內(nèi)壁（包括隧道內(nèi)目前已有的附屬設(shè)施）三維模型，為今后的隧道維護(hù)恢復(fù)提供相對(duì)原始的數(shù)據(jù)資料。

（2）軸線變化和趨勢(shì)預(yù)測(cè)。將軸線與設(shè)計(jì)值的三維關(guān)系進(jìn)行比對(duì)，在測(cè)量標(biāo)志球位置真實(shí)的三維坐標(biāo)后，擬合得到的隧道軸線就相當(dāng)于真實(shí)的軸線，進(jìn)而可以對(duì)隧道軸線整體變化的情況趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

5 結(jié)論與展望

三維激光掃描技術(shù)是一種高效、便捷、節(jié)約成本的技術(shù)，高于常規(guī)測(cè)量的收斂精度，能夠?yàn)樗淼朗諗繙y(cè)量提供準(zhǔn)確、科學(xué)的依據(jù)。本文在介紹三維激光掃描儀原理、誤差產(chǎn)生及儀器校檢的基礎(chǔ)上，對(duì)三維激光掃描儀在隧道收斂測(cè)量中的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)在隧道的收斂方面，在保證掃描距離及點(diǎn)云密度的條件下，數(shù)據(jù)結(jié)果一般就能滿足隧道收斂的要求，而且該技術(shù)可以快速、完整的采集隧道內(nèi)部的表面數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)采集的速度及數(shù)據(jù)處理的效率，尤其是在隧道運(yùn)營(yíng)時(shí)間間斷不能過長(zhǎng)的情況下，采用三維激光掃描技術(shù)快速實(shí)現(xiàn)作業(yè)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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篇7

[關(guān)鍵詞] 三維激光掃描 測(cè)量誤差 精度

[Abstract] This article first introduces the measurement principle of the 3D laser scanning. After considered the effects in the ways of instrument，reflector and scanning environment，making a accuracy analysis of it.

[Key words] 3D laser scanner surveying error accuracy

0.引言

三維激光掃描技術(shù)是繼GPS空間定位技術(shù)后的又一項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)革新，將使測(cè)繪數(shù)據(jù)的獲取方法、服務(wù)能力與水平、數(shù)據(jù)處理方法等進(jìn)入新的發(fā)展階段[1]。傳統(tǒng)的大地測(cè)量方法，如三角測(cè)量方法，GPS測(cè)量都是基于點(diǎn)的測(cè)量，而三維激光掃描是基于面的數(shù)據(jù)采集方式。三維激光掃描獲得的原始數(shù)據(jù)為點(diǎn)云數(shù)據(jù)。點(diǎn)云數(shù)據(jù)是一切后續(xù)工作的基礎(chǔ)，在數(shù)據(jù)采集過程中不可避免地會(huì)帶有誤差，為了提高點(diǎn)云數(shù)據(jù)質(zhì)量，需要對(duì)誤差來源進(jìn)行詳細(xì)的分析。1997年wallace等人研究了三角激光掃描儀的深度圖像測(cè)量原理，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了掃描物體的移動(dòng)能導(dǎo)致深度圖像測(cè)量的系統(tǒng)性誤差[2]。2000年吳劍鋒等人詳細(xì)分析了激光三角法測(cè)距的誤差[3]。

1.地面型三維激光掃描系統(tǒng)工作原理

對(duì)地面三維激光掃描儀來說，采用的是儀器坐標(biāo)系統(tǒng)，即所采集到的物體表面點(diǎn)的空間信息是以其自身的坐標(biāo)系統(tǒng)為準(zhǔn)的。系統(tǒng)以激光束發(fā)射處為坐標(biāo)原點(diǎn)；Z軸位于儀器的豎向掃描面內(nèi)，向上為正；X軸位于儀器的橫向掃描面內(nèi)；Y軸位于儀器的橫向掃描面內(nèi)且與X軸垂直，如圖1-1，由此可得點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算公式：

2.點(diǎn)云數(shù)據(jù)的誤差來源及分析

三維激光測(cè)量誤差可分為：儀器誤差、與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差和外界環(huán)境條件影響這三類。由（1）式可知，儀器誤差源于儀器本身的性能缺陷，包括激光測(cè)距的誤差（S的誤差）、掃描角度測(cè)量的誤差（誤差）；與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差主要是表面粗糙度的影響；外界環(huán)境條件主要包括溫度、風(fēng)、氣壓等因素。在一般地面三維激光掃描作業(yè)環(huán)境下，我們認(rèn)為地面三維激光掃描獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的誤差主要是由掃描儀自身的誤差引起的[4],所以我們有必要弄清楚誤差的來源。

2.1儀器誤差

2.1.1激光測(cè)距誤差

激光測(cè)距在信號(hào)處理各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)帶來一定的誤差[2]。現(xiàn)在激光測(cè)距的原理有兩種，脈沖式和相位式。脈沖測(cè)距產(chǎn)生的誤差主要是計(jì)時(shí)誤差，相位法測(cè)距產(chǎn)生的誤差主要是調(diào)制光的頻率誤差。在儀器使用過程中，由于電子元件的老化等原因，實(shí)際的調(diào)制頻率與設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)頻率會(huì)產(chǎn)生微小的差別，該影響與所測(cè)距離長(zhǎng)度成正比，稱之為“比例誤差”；另外，由于測(cè)距系統(tǒng)距離起算中心與其安置中心不一致等原因，使得實(shí)測(cè)距離與實(shí)際距離有一個(gè)固定的差數(shù)，稱之為“固定誤差”。對(duì)于“固定誤差”和“比例誤差”，可以通過儀器檢定來確定，從而可確定激光測(cè)距誤差。

記固定誤差為，比例誤差為，則測(cè)距長(zhǎng)度為的測(cè)距誤差為:

2.1.2掃描角的影響

掃描角的影響包括水平掃描角度和豎直掃描角度測(cè)量的影響。掃描角度引起的誤差是掃描鏡的鏡面平面角誤差、掃描鏡轉(zhuǎn)動(dòng)的微小震動(dòng)、掃描電機(jī)的非均勻轉(zhuǎn)動(dòng)控制誤差等因素的綜合影響。

測(cè)角誤差對(duì)測(cè)設(shè)點(diǎn)位的影響公式為：

對(duì)于三維激光掃描儀則有:

式中為測(cè)距，單位為，，為激光對(duì)同一點(diǎn)掃描的次數(shù)。

2.1.3激光光速發(fā)散的影響

在實(shí)際應(yīng)用中，多數(shù)掃描儀系統(tǒng)都是采用基于激光脈沖的時(shí)間測(cè)量來進(jìn)行距離量測(cè)的。由于激光束的發(fā)散特性，使得激光束到達(dá)實(shí)體表面的光斑大小影響著回射點(diǎn)云的分辨率和定位的不確定性[5]。假設(shè)發(fā)射激光束成圓形發(fā)散，最終到實(shí)體表面的光斑用表示，有下式成立：

式中是與激光光束發(fā)射位置有關(guān)的距離參數(shù)。一般而言，光斑的大小是隨著掃描距離增加而線性增大的。發(fā)散的光斑大小可以由一個(gè)掃描距離的線性方程來表示。許多儀器廠家都標(biāo)定了各自系統(tǒng)的光斑發(fā)散值的大小，如Trimble GX200的光斑大小為3mm/50m，萊卡HDS3000為6mm/50m。

地面三維激光掃描儀的距離測(cè)量是沿著發(fā)射光束的中心線測(cè)定的。由于激光光束的發(fā)散使得真正的點(diǎn)位難以預(yù)測(cè)[6]。同樣由于實(shí)體掃描在之前，實(shí)體的位置和形狀也是未知的。故需要一個(gè)可靠的模型來量化光束的不確定性水平。設(shè)激光束的直徑為，角度定位變化是。由密度公式推出來的光束寬度的不確定性表達(dá)如下式:

根據(jù)密度方程的等方性和在任意維數(shù)的均值都為0的特性，由經(jīng)驗(yàn)判斷有，激光束的位置不確定性約等于1/4的發(fā)散光斑直徑。如式:

假設(shè)角度采樣間隔在和方向上是相等的。那么推導(dǎo)得到定位中心和實(shí)際目標(biāo)中心一致的可能性與采樣的間隔是有直接關(guān)系的，由密度公式:

給出中心點(diǎn)定位的標(biāo)準(zhǔn)偏移如下:

2.2與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差

掃描得到的點(diǎn)云的精度與物體表面的粗糙程度密切相關(guān)。三維激光回波信號(hào)的多值性[7]，使得不同的三維激光掃描系統(tǒng)處理的回波信號(hào)不同。以處理首次回波信號(hào)為例，目標(biāo)物體表面粗糙程度引起激光腳點(diǎn)位置的偏差 接近于物體表面粗糙極值的一半。

2.3外界環(huán)境條件的影響

外界環(huán)境對(duì)一切測(cè)量?jī)x器都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響，熱脹冷縮會(huì)使儀器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生細(xì)微的變化，較大的風(fēng)力會(huì)使儀器顫動(dòng)影響掃描質(zhì)量。較差的外界環(huán)境條件對(duì)掃描數(shù)據(jù)質(zhì)量的影響較大。

地面三維激光掃描儀的觀測(cè)精度與掃描距離及掃描的精細(xì)程度有關(guān)，針對(duì)Trimble GX200三維激光掃描儀，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)測(cè)量主要誤差來源于測(cè)距誤差和掃描角誤差。在掃描距離為50m時(shí)的測(cè)距精度為1~2mm，單點(diǎn)定位精度為6mm。

3.結(jié)束語

三維激光掃描儀目前廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，是研究的熱點(diǎn)。本文主要研究了三維激光測(cè)量誤差來源――儀器誤差、與目標(biāo)物體反射面有關(guān)的誤差和外界條件影響。通過實(shí)驗(yàn)得知了儀器Trimble GX200的測(cè)距精度和掃描精度。

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篇8

關(guān)鍵詞：老采空區(qū)；相似材料模型；三維光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)

Abstract: this paper aims to explore mining under the influence of the old mined-out rock surface movement regularity and above. The choice of universal significance in hard, mutual layer is the development of coal formation for simulation and carrier, with a mining area actual geological conditions as the foundation, the of 1:100 similar material model simulation research on the different parts above loading buildings and not loading, the 3 d optical measurement system for the ground surface and internal strata of sinking changes with time rule, for guidance similar geological conditions on loading buildings above old provides beneficial guidance.

Keywords: old mined-out area; Similar material model; 3 d optical measurement system

中圖分類號(hào)： P12 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：

1引言

長(zhǎng)壁全部垮落法開采老采空區(qū)殘余沉降區(qū)域可分為以下三部分[1-2]：由最大下沉值組成的豎向壓縮區(qū)；由下沉拐點(diǎn)到最大下沉點(diǎn)組成的不穩(wěn)定區(qū)；由邊界點(diǎn)到下沉拐點(diǎn)組成的半穩(wěn)定區(qū)。

（1）最大下沉值組成的豎向壓縮區(qū)。此處的殘余沉降由三部分組成：冒落帶巖體的裂隙閉合和壓實(shí)，斷裂帶巖塊間裂隙的閉合和彎曲帶巖層的離層裂隙閉合。

（2）下沉拐點(diǎn)到最大下沉點(diǎn)組成的不穩(wěn)定區(qū)。此區(qū)域的殘余沉降主要包括冒落帶空洞的充填、斷裂帶裂隙的閉合、整體彎曲帶離層裂隙的閉合。

第三區(qū)殘余沉降主要是由于煤層開采導(dǎo)致應(yīng)力轉(zhuǎn)移到煤壁處，使煤層及上覆巖層壓縮而形成，其量有限。這里不分析這個(gè)原因產(chǎn)生的殘余沉降值。

根據(jù)以上分析可知，老采空區(qū)殘余沉降產(chǎn)生的主要原因之一是外載荷的作用破壞了原來冒落帶、斷裂帶和彎曲下沉帶的力學(xué)平衡關(guān)系，因此在冒落帶內(nèi)破碎巖體的壓實(shí)、斷裂帶內(nèi)離層的閉合和彎曲巖層的進(jìn)一步彎曲都會(huì)傳遞至地表，最終產(chǎn)生殘余沉降下沉。

傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)地表殘余沉降方法主要是在開采區(qū)域上方地表建立移動(dòng)觀測(cè)站，由于地表殘余沉降時(shí)間較長(zhǎng)，移動(dòng)觀測(cè)站不容易長(zhǎng)時(shí)間保存，這種方法往往不能得到完整的地表移動(dòng)過程。相似材料模型是一種室內(nèi)研究巖層移動(dòng)的重要手段，具有成本低、周期短、直觀形象等優(yōu)點(diǎn)。

本文應(yīng)用相似材料模型[3]，采用三維光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)開采過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后當(dāng)?shù)乇硐鲁练€(wěn)定后，再在地表下沉盆地的邊界、拐點(diǎn)和盆地上三個(gè)位置加載載荷（按照二層建筑物等比例設(shè)計(jì)），然后再分析地表及建筑物上點(diǎn)隨時(shí)間的移動(dòng)過程。

2 相似材料模型制作和觀測(cè)

（1）相似材料模型制作

相似材料模擬的實(shí)質(zhì)是根據(jù)相似原理，將礦山巖層以一定比例縮小，用相似材料制作成模型。然后在模型中模擬煤層的開采，觀測(cè)模型上巖層的移動(dòng)和破壞情況。根據(jù)模型上出現(xiàn)的情況，分析、推測(cè)實(shí)地巖層所發(fā)生的情況。相似材料包括骨料和膠結(jié)料，如河砂滑石粉石膏、碳酸鈣等。

（2）模型設(shè)計(jì)方案

模擬區(qū)條件按淮北某礦地質(zhì)采礦條件簡(jiǎn)化得到。煤層平均厚度3.0m，采深50m，近水平煤層。老頂為中砂巖，巖性較硬；直接頂為粉砂巖灰，性脆；直接底為細(xì)砂巖，薄層狀，水平層理；老底為中砂巖，硅質(zhì)膠結(jié)，上覆巖層具體巖層厚度見表1。

（3）模型相似常數(shù)

模型的相似常數(shù)分別為：

幾何相似比 ：100；應(yīng)力相似比 ：0.6；時(shí)間相似比 ：10

表1模擬巖層分布

巖性 厚度

表土層 5

（4）模型監(jiān)測(cè)線布設(shè)方案以及監(jiān)測(cè)方法

采礦條件的摸型，模型高為0.73m(相當(dāng)于實(shí)際73m)，其開采條件為：采深50m，走向半無限開采，煤層采出厚度3m，垮落式頂板管理，煤層傾角0°。

考慮到模型主要監(jiān)測(cè)地表的移動(dòng)與變形值以及覆巖破壞形態(tài)、過程，模型尺寸為2mx0.73mx0.2m的平面實(shí)驗(yàn)臺(tái)，在每架模型水平和垂直方向均勻布設(shè)5cmx5cm的觀測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)740個(gè)觀測(cè)點(diǎn)。點(diǎn)位布設(shè)如圖1。

圖1加載后測(cè)點(diǎn)布設(shè) 圖2 系統(tǒng)的軟件操作界面（修改）

觀測(cè)方法，使用西安交通大學(xué)研發(fā)的三維點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)（XJTUDP）進(jìn)行地表和巖層的移動(dòng)觀測(cè)，XJTUDP系統(tǒng)是工業(yè)非接觸式的光學(xué)三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)[4]，也稱為數(shù)字工業(yè)近境攝影測(cè)量系統(tǒng)，可以精確地獲得離散的目標(biāo)點(diǎn)三維坐標(biāo)，這是一種便攜式、移動(dòng)式的三坐標(biāo)光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)，可以用于靜態(tài)變形分析實(shí)時(shí)測(cè)量。數(shù)據(jù)處理過程如圖2所示。

3模擬結(jié)果分析

首先對(duì)模型從一端開始向前推進(jìn)，模擬半無限開采，每個(gè)固定時(shí)間監(jiān)測(cè)地表下沉，當(dāng)?shù)乇硐鲁了俣冗_(dá)到1.67mm/d起至六個(gè)月內(nèi)累計(jì)下沉不超過30mm，開始加載建筑并進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)。

（1）加載后地表下沉曲線

圖3加載后不同觀測(cè)時(shí)間地表下沉曲線 圖4不同位置建筑物點(diǎn)隨時(shí)間下沉曲線圖

由圖3可知，地表下沉穩(wěn)定后，在地表邊界、拐點(diǎn)上方和盆地位置分別加載載荷進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，地表下沉曲線在第1~6天最大下沉在12mm左右，從第7天開始，地表下沉急劇增大到256mm，之后地表下沉變化較緩慢，一直到第40天地表下沉穩(wěn)定為止，此時(shí)最大下沉為283mm。

（2）建筑物點(diǎn)下沉曲線

見圖4所示，1和2號(hào)點(diǎn)位于采區(qū)中心正上方，3和4號(hào)點(diǎn)位于開切眼正上方，5和6號(hào)點(diǎn)位于未開采一側(cè)邊界。從圖4可以看出，盆地內(nèi)的兩個(gè)點(diǎn)在整個(gè)觀測(cè)過程下沉值一直在增加，邊界點(diǎn)先下沉后隆起，拐點(diǎn)位置的建筑上點(diǎn)下沉值先增加后減小；在1~27天加載時(shí)間內(nèi)，各個(gè)點(diǎn)下沉量增加不大且平緩，在27~34天時(shí)間里，各點(diǎn)下沉值變化劇烈，之后各點(diǎn)處于穩(wěn)定且下沉值變化不大。

（3）加載和未加載時(shí)地表特征點(diǎn)下沉曲線

由觀測(cè)數(shù)據(jù)處理結(jié)果可知，選取的地表特征點(diǎn)：下沉盆內(nèi)點(diǎn)、下沉盆地邊緣、拐點(diǎn)附近和邊界點(diǎn)比較可知，未加載時(shí)，下沉盆地內(nèi)點(diǎn)（1、2號(hào)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的建筑物）隨時(shí)間的波動(dòng)最大，在三天半時(shí)下沉急劇增大，之后又下沉變化波動(dòng)比較平緩；加載后在拐點(diǎn)附近（3、4號(hào)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的建筑物）隨時(shí)間波動(dòng)較大，在第7天時(shí)波動(dòng)下沉急劇增大，之后的下沉變化不大且波動(dòng)較小。

4 結(jié)論

（1）通過相似材料模型，直觀的獲得了長(zhǎng)壁半無限開采從初始開采至地表穩(wěn)定整個(gè)地表的下沉過程。

（2）三維光學(xué)點(diǎn)測(cè)量系統(tǒng)用于觀測(cè)地表移動(dòng)具有操作方便，觀測(cè)間隔短，獲取點(diǎn)位精度較高的特點(diǎn)，為獲取地表和建筑物上點(diǎn)的下沉提供保障。

（3）未加載時(shí)，盆地內(nèi)點(diǎn)的下沉值隨時(shí)間變化較大；加載后，處于拐點(diǎn)位置的建筑物受到的影響最大。

參考文獻(xiàn):

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[2]張宏貞，鄧喀中，譚志祥. 老采空區(qū)殘余移動(dòng)變形分區(qū)研究[J]. 礦山壓力與頂板管理， 2005. No2： 32-35.

[3]陳冉麗，吳侃. 相似材料模型觀測(cè)新技術(shù)[J]. 礦山測(cè)量， 2011.12：84-87.

[4]陳冉麗,吳侃, 謝艾伶. 工業(yè)測(cè)量系統(tǒng)在相似材料模型觀測(cè)中的應(yīng)用研究[J]. 測(cè)繪通報(bào)，2009 (增 )：147-151.

作者簡(jiǎn)介：張宏梅（1982.2--），女，內(nèi)蒙古赤峰市，2006.7畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(徐州) ，

篇9

關(guān)鍵詞：三維 測(cè)量基準(zhǔn) 數(shù)字城市

中圖分類號(hào)：TU85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）05（c）-0255-01

1 高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)建立的內(nèi)容

目前新疆已有部分城市已建立“連續(xù)運(yùn)行參考站網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)”（Continuously OperatingReference Stations，簡(jiǎn)稱CORS系統(tǒng)），各政府部門對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)說明了該測(cè)量基準(zhǔn)的建立對(duì)于數(shù)字城市建立的意義，即通過對(duì)城市基礎(chǔ)地理信息的采集、處理、分析和供應(yīng)為數(shù)字城市建設(shè)提供基礎(chǔ)信息服務(wù)。“三維大地測(cè)量基準(zhǔn)”是基于網(wǎng)絡(luò)的、動(dòng)態(tài)地、連續(xù)地，同時(shí)也是快速、高精度地獲取空間數(shù)據(jù)和地理特征的現(xiàn)代信息基礎(chǔ)。

1.1 高精度GPS網(wǎng)控制建立

GPS網(wǎng)控制建立是指利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信和互聯(lián)網(wǎng)組成網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)向用戶提供動(dòng)態(tài)的經(jīng)過檢測(cè)的不同觀測(cè)值以及有關(guān)信息。GPS定位技術(shù)應(yīng)用于城市測(cè)量，根本變革了傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的布網(wǎng)方法、作業(yè)途徑和程序。GPS控制網(wǎng)系統(tǒng)具有覆蓋面廣、定位精度高、可靠性強(qiáng)、費(fèi)用低廉等優(yōu)點(diǎn)，并結(jié)合厘米級(jí)大地水準(zhǔn)面的建立，為城市規(guī)劃提供全方位、全天候的數(shù)字信息服務(wù)。由基準(zhǔn)站（參考站）、系統(tǒng)中心、呼叫中心、數(shù)據(jù)通信、用戶應(yīng)用等子系統(tǒng)組成建立GPS控制網(wǎng)需要的硬件設(shè)施有：基站配備電腦及調(diào)制解調(diào)器、基站固定電話線、手機(jī)及手機(jī)卡；軟件設(shè)施有：數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、基站狀態(tài)監(jiān)控模塊、無線數(shù)據(jù)模塊數(shù)據(jù)通訊管理模塊；最后還有接受GPS信息的RTK機(jī)。

1.2 厘米似大地水準(zhǔn)面建立

確定厘米似大地水準(zhǔn)面需要建立在GPS大地高、水準(zhǔn)高、DTM（數(shù)字地形模型）、重力數(shù)據(jù)這四個(gè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)之上，采用移去回復(fù)法計(jì)算重力似大地水準(zhǔn)面，然后將重力似大地水準(zhǔn)面擬合于GPS水準(zhǔn)得到實(shí)測(cè)似大地水準(zhǔn)面。其精度指標(biāo)也根據(jù)地形變化，平底似大地水準(zhǔn)面精度一般在1厘米上下波動(dòng)，而山地似大地水準(zhǔn)面精度在1～3 cm精度范圍內(nèi)皆可。由于我國(guó)多丘陵山地，地面高度起伏較大，重力資料獲取困難，為了精確似大地水準(zhǔn)面就只能從嚴(yán)控GPS和隋準(zhǔn)測(cè)量的數(shù)據(jù)著手，整體考慮C級(jí)GPS網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)的技術(shù)方案和施測(cè)方法，確保GPS網(wǎng)和水準(zhǔn)網(wǎng)技術(shù)方案、點(diǎn)位密度、觀測(cè)方法和似水準(zhǔn)面精化的目標(biāo)一致。

1.3 連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)的建立

GPS連續(xù)運(yùn)行參考系統(tǒng)是指在一定的區(qū)域內(nèi)布設(shè)一定密度的能不間斷運(yùn)行的GPS衛(wèi)星定位跟蹤站，其基本構(gòu)成為基準(zhǔn)站網(wǎng)子系統(tǒng)、監(jiān)控分析中心、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā)播子系統(tǒng)、用戶應(yīng)用子系統(tǒng)。

（1）基準(zhǔn)網(wǎng)站子系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括若干永久性GPS衛(wèi)星連續(xù)觀測(cè)站跟蹤站和與之配套的數(shù)據(jù)預(yù)處理和傳輸設(shè)備，基準(zhǔn)網(wǎng)站子系統(tǒng)采集GPS衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)輸送至監(jiān)控分析中心，同時(shí)提供系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和可靠程度的完好性檢測(cè)數(shù)據(jù)，通過通信網(wǎng)絡(luò)和廣播網(wǎng)絡(luò)向用戶提供服務(wù)。

（2）監(jiān)控分析中心。該中心接收各種跟蹤站傳輸回來的數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分流、分發(fā)、存貯、分析，按照國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)格式或自定義專用格式向不同的用戶發(fā)送供不同需求的數(shù)據(jù)庫(kù)提供多種信息服務(wù)和監(jiān)控服務(wù)。

（3）數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)。是指基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控分析中心。其中，隨不同的條件可采用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)、因特網(wǎng)、vast等，該系統(tǒng)運(yùn)作的最大特色是信息容量打、傳輸速率高，能有效滿足跟蹤站網(wǎng)與監(jiān)控分析中心間的海量數(shù)據(jù)傳輸。

（4）數(shù)據(jù)發(fā)播子系統(tǒng)。該系統(tǒng)是向用戶發(fā)送發(fā)播定位、導(dǎo)航、定時(shí)等多種數(shù)據(jù)，開展數(shù)據(jù)服務(wù)的主要途徑。主要的數(shù)據(jù)發(fā)送手段有：因特網(wǎng)、HUF/VHF/FM/MW等無線電臺(tái)或廣播電臺(tái)、GSM/CDPD等移動(dòng)通信終端。

（5）用戶應(yīng)用子系統(tǒng)。包括用戶GPS接收機(jī)，連續(xù)運(yùn)行參考框架網(wǎng)的數(shù)據(jù)服務(wù)信號(hào)接收機(jī)，數(shù)據(jù)處理軟件和多種科學(xué)和工程應(yīng)用軟件。

2 建立城市高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)的必要性

數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化是我國(guó)現(xiàn)在城市化發(fā)展的重要特征，各級(jí)規(guī)劃、國(guó)土和測(cè)繪部門急需提高其提供基礎(chǔ)地理信息的能力。建立三維測(cè)量基準(zhǔn)能幫助數(shù)字城市規(guī)劃獲得更精準(zhǔn)的測(cè)繪數(shù)字信息，具有傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)不可比擬的優(yōu)越性。首先，建立城市高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)是城市發(fā)展的必然。根據(jù)聯(lián)合國(guó)人居中心預(yù)測(cè)，全球城市化水平在2025年將達(dá)到65%，而我國(guó)目前城市化水平僅達(dá)30%，我國(guó)今后十年的發(fā)展取向必然是城市化進(jìn)行加快。其次，建立城市高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)是完善基礎(chǔ)測(cè)繪的需要。測(cè)繪是城市化發(fā)展的支持和保障，建立城市高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)能提供城市平面坐標(biāo)系統(tǒng)和高程系統(tǒng)的統(tǒng)一性和精確性，并及時(shí)更新和保存測(cè)量成果，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供可靠服務(wù)保障。再次，建立城市高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)是建立“數(shù)字城市”的需要。“數(shù)字城市的建立必須建立在高精度三維大地測(cè)量成果之上，高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)能為“數(shù)字城市”建立提供精準(zhǔn)、動(dòng)態(tài)的地理空間基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)。最后，以GPS為代表的定位技術(shù)的發(fā)展和高精度大地似水準(zhǔn)面的實(shí)現(xiàn)也說明了高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)的建設(shè)是現(xiàn)代測(cè)繪行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3 建立高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)對(duì)于數(shù)字城市建設(shè)的意義

建立高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)是建設(shè)數(shù)字城市的基礎(chǔ)工程。建立城市高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)的主要目標(biāo)是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)、GNSS、現(xiàn)代大地測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)等技術(shù)和方法，提供移動(dòng)定位、動(dòng)態(tài)連續(xù)的空間參考框架和地球動(dòng)力學(xué)參數(shù)等服務(wù)，建立平面、高程、重力場(chǎng)信息于一體的綜合性高精度城市三維基準(zhǔn)。數(shù)據(jù)是數(shù)字化城市建立的物質(zhì)基礎(chǔ)，隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，傳統(tǒng)的城市平面控制系統(tǒng)難以滿足城市空間地理信息的采集和工程建設(shè)的需要，只有建立高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)才能為數(shù)字城市建設(shè)提供精度高且均勻的測(cè)繪數(shù)據(jù)服務(wù)。

4 結(jié)語

建立高精度三維大地測(cè)量基準(zhǔn)是城市建設(shè)測(cè)繪工作的需要，也是測(cè)繪行業(yè)發(fā)展的標(biāo)志。我國(guó)許多城市已建立了三維大地測(cè)量基準(zhǔn)，但從理論上來說，我國(guó)目前尚未對(duì)該系統(tǒng)得出一致的研究意見，城市空間數(shù)據(jù)的分類、集成、更新、共享與標(biāo)準(zhǔn)化還不夠成熟與完善，需要相關(guān)理論與實(shí)踐部門加強(qiáng)研究，以促進(jìn)測(cè)繪行業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而惠及數(shù)字城市建設(shè)與國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 史慧珍.數(shù)字城市規(guī)劃的技術(shù)方法研究[D].清華大學(xué)，2004.

篇10

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；三維實(shí)體地形；工程測(cè)量

傳統(tǒng)的水利水電工程測(cè)量方法是采用斷面法作出方量統(tǒng)計(jì)，然后做出計(jì)算結(jié)果。但是斷面的切取方法不同，所獲得的計(jì)算結(jié)果也會(huì)存在差異。隨著三維立體制圖軟件的不斷升級(jí)，更為適合水利水電工程測(cè)量的軟件系統(tǒng)功能更為全面，系統(tǒng)的開放性讓越來越多的工程測(cè)量人員所接受，且在復(fù)雜的施工環(huán)境中操作方便。

一、三維實(shí)體地形的繪制程序

（一）投影基準(zhǔn)面的確定

在水利水電工程測(cè)量中，采用三維實(shí)體地形技術(shù)，就建立三維實(shí)體地形模型。將投影基準(zhǔn)面確定下來是建模的基本條件。投影基準(zhǔn)面的高程包括兩部分，即投影底面高程和投影頂面高程，其中的投影底面高程為基礎(chǔ)高程。在工程測(cè)量中應(yīng)用三維實(shí)體地形技術(shù)，對(duì)投影底面高程和投影頂面高程的取值原理都有所規(guī)定，要求基礎(chǔ)高程要比水利水電工程的最低高程還要低，且底面高程要統(tǒng)一。按照投影頂面高程的取值原理，是要求取值要高于水利水電工程的最大高程。

（二）三角形網(wǎng)的建立

水利水電工程測(cè)量中，運(yùn)用三維實(shí)體地形技術(shù)將三角形網(wǎng)建立起來，以對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。三角形網(wǎng)的建立是基于碎部點(diǎn)數(shù)據(jù)而生成的，基本操作上，是在碎部點(diǎn)中確定一個(gè)點(diǎn)，為第一個(gè)點(diǎn)；以計(jì)算的方式將距離碎部點(diǎn)最近的一個(gè)點(diǎn)找出來，為第二個(gè)點(diǎn)；之后的工作就是將兩點(diǎn)之間可以形成最大夾角的點(diǎn)尋找出來，為第三個(gè)點(diǎn)，三點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)三角形。第三個(gè)點(diǎn)的確定利用余弦定理計(jì)算出來，公式：c2=a2+b2-2abCosc。當(dāng)三角形構(gòu)成之后，將三角形的三邊向外延伸，對(duì)各邊的利用次數(shù)進(jìn)行判斷，其是否大于2次，之后所有的碎部點(diǎn)都連接起來，三角形網(wǎng)構(gòu)成[1]。

在三維實(shí)體地形技術(shù)的應(yīng)用中，基礎(chǔ)高程計(jì)算所獲得的結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體地形與實(shí)際地形一致，頂面高程計(jì)算所獲得的結(jié)果可以實(shí)現(xiàn)三維實(shí)體地形與實(shí)際地形相反的結(jié)果。

二、水利工程測(cè)量中三維實(shí)體地形的應(yīng)用

水利工程所發(fā)揮的重要功能是調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)氐乃Y源，防止出現(xiàn)洪澇災(zāi)害。水利工程施工中，要對(duì)各種水利建筑，諸如大壩、渠道、隧洞、水閘等設(shè)計(jì)方案有所考慮，不僅需要在施工之前對(duì)施工設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，還要充分了解施工現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境，特別是河道周邊的地理環(huán)境，需要以詳細(xì)的數(shù)據(jù)體現(xiàn)。目前水利工程的勘察測(cè)量中，可以采用三維實(shí)體地形技術(shù)，將工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地形、地貌、地質(zhì)情況等等元素都融入到三維實(shí)體地形中，運(yùn)用三維實(shí)體地形結(jié)構(gòu)算法將地形設(shè)計(jì)出來。

三維實(shí)體結(jié)構(gòu)算法的選擇，要根據(jù)水利工程設(shè)計(jì)需要確定采用相應(yīng)的算法。剖面成面法可以將處于帷幕軸線上的第四系厚度做出計(jì)算結(jié)果，水層的分布范圍也可以做出判斷。所有的這些判斷，都是通過計(jì)算，將地質(zhì)剖面圖繪制出來運(yùn)用DEM生成技術(shù)將各個(gè)層面繪制出來，形成三維實(shí)體模型。運(yùn)用直接點(diǎn)面法對(duì)三維實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，運(yùn)用了原始的線狀數(shù)據(jù)，將數(shù)層分開，且確定標(biāo)高位置，各個(gè)層面的繪制則采用了曲面構(gòu)造方法。通常水利工程施工地形復(fù)雜，會(huì)采用直接點(diǎn)面法進(jìn)行測(cè)量。拓?fù)浞治龇ㄊ墙⒃诓煌瑢用娴碾x散關(guān)系的基礎(chǔ)上的，對(duì)離散點(diǎn)間的空間關(guān)系加以確定，構(gòu)建地質(zhì)過程中，則是根據(jù)空間拓?fù)渚嚯x來完成[2]。與剖面成面法和直接點(diǎn)面法相比較，拓?fù)浞治龇ǖ倪\(yùn)用相對(duì)復(fù)雜，所獲得的計(jì)算結(jié)果也是最為準(zhǔn)確的，對(duì)水利工程質(zhì)量更有保證。

三、水電工程測(cè)量中三維實(shí)體地形技術(shù)的應(yīng)用

水電工程的功能是發(fā)電，主要的構(gòu)成為擋水建筑物和排水建筑物、發(fā)電系統(tǒng)、引水系統(tǒng)等。水電站建設(shè)的根本條件就是要求附近有水源地。這就需要采用三維實(shí)體地形技術(shù)對(duì)工程施工所在地進(jìn)行地形測(cè)量。水電工程測(cè)量中，除了要對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)有所考慮之外，還要對(duì)周圍環(huán)境的變化規(guī)律進(jìn)行分析。水電測(cè)量中，運(yùn)用三維實(shí)體地形技術(shù)，不僅要對(duì)施工所在地的地質(zhì)情況和地形以測(cè)量，還要對(duì)水電工程的總體布局進(jìn)行判斷，并做出剖面圖。

水電工程測(cè)量中主要考慮的問題包括測(cè)量工作所在環(huán)境條件、地形地質(zhì)情況、困難地形對(duì)三維實(shí)體地形技術(shù)所存在的制約等等。

水電工程的三維實(shí)體地形測(cè)量中，由于測(cè)量工作環(huán)境復(fù)雜，必然會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)選型、施工建造等產(chǎn)生一定的影響。當(dāng)水電工程投入使用后，也會(huì)受到環(huán)境影響而引發(fā)事故。因此，水電工程建設(shè)要做好地形測(cè)量，并對(duì)地質(zhì)狀況做出準(zhǔn)確的判斷。運(yùn)用三維實(shí)體地形技術(shù)將數(shù)字化三維立體地形構(gòu)建出來，根據(jù)工程施工情況還要對(duì)地形圖不斷更新，以確保工程施工中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的地貌、地形和地質(zhì)狀況隨時(shí)掌握。此外，運(yùn)用三維實(shí)體地形技術(shù)還能夠在工程施工任意一個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)工程表面積、體積等等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計(jì)算出來，并建立三維立體架構(gòu)模式，以滿足多個(gè)專業(yè)技術(shù)協(xié)同作業(yè)[3]。

水電施工中遇到困難地形是必然的。運(yùn)用三維實(shí)體技術(shù)對(duì)困難地形的制約條件進(jìn)行觀察、分析，做出計(jì)算結(jié)果，以制定必要解決方案，做到水電工程合理施工。三維實(shí)體地形技術(shù)所構(gòu)建的三維立體模型，能夠?qū)Ω鞣N施工方案的可行性進(jìn)行分析，以調(diào)整施工方案，提高施工進(jìn)度。

結(jié)論：

綜上所述，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)工程技術(shù)不斷更新。水利水電工程測(cè)量是確保工程施工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。為了彌補(bǔ)這一弊端，三維立體技術(shù)被運(yùn)用于水利水電工程測(cè)量中，測(cè)量人員使用三維立體設(shè)計(jì)常用軟件，不僅可以將工程測(cè)量模型立體呈現(xiàn)，還能夠?qū)こ淘O(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)之處進(jìn)行計(jì)算。鑒于傳統(tǒng)的工程測(cè)量方法即便是經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員也難以作出精確的計(jì)算結(jié)果，采用三維實(shí)體地形技術(shù)，可以獲得更為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡D， 張運(yùn)東， 張強(qiáng).三維CAD技術(shù)在水利水電工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析[J].硅谷，2013（23）：66.