车载移动测量技术在地籍测量中的应用

摘  要：针对传统地籍测量手段已经难以满足当前工作需求这一现状，本文提出了基于车载移动测量技术进行地籍测量的全新手段，结合应用实例，进一步探讨了利用车载移动测量技术进行点云数据采集、点云数据处理以及快速地籍成图的整体作业流程，同时对测量精度进行了验证，以期能为提高地籍测量的作业效率提供参考。

关键词：车载LiDAR;移动测量;地籍测绘;精度

1引言

地籍测量是获取土地及其附属物的位置、权属、形状、数量等信息的测绘工作，它为政府在不动产产权管理、市政规划、财政税收、环保统计以及社会管理和公共服务等方面提供了重要的基础资料。近年来，随着我国新型城镇化的快速发展，农村和城市的土地利用状况日新月异，为了保证地籍资料的现势性，方便不动产确权登记管理，各级政府不断加快推进地籍测量工作。

传统的地籍测量手段已经难以满足当前工作的需求，主要存在以下三方面的问题：①使用GNSS-RTK和全站仪的全野外实测方法，存在劳动强度大、作业周期长、受外界影响因素大等缺点。②载人大飞机的航测方式不仅使用成本较高，而且空域申请手续繁琐;③遥感测绘手段由于受到卫星重访周期的影响，当前获取到的影像分辨率和现势性都不高，而且农村居民点分散，冗余信息较多，现阶段还难以满足地籍测量的精度要求。

近年来，测绘行业逐渐向着信息化、智能化的方向发展，以无人机、三维激光扫描等为代表的先进技术不断发展成熟，特别是高效快捷的车载移动测量技术已成为当前热门的研究课题[2]。本文尝试将该系统应用于地籍测绘中，并利用专业软件快速地籍成图，为地籍测绘提供了暂新的数据获取方式。

2车载移动测量技术

2.1工作原理

车载移动测量技术主要由车载激光雷达（LiDAR）组成，它通常被称为“实景复制技术”，其能够对地物三维空间信息进行直接获取，是一种相当成熟的立体测量技术。通过与传统的测量技术相比，它不但可以对复杂的目标物体进行全方位的测量，而且还具有非接触性快速扫描、实时还原目标地物的空间结构特点，是测绘技术的一次重大发现。车载移动测量技术与传统的测量手段如全站仪、RTK等有明显的区别。首先，它属于一种非接触性的测量，可以直接获取地物复杂的结构和克服恶劣的环境条件;其次，具有丰富的采样率，每一个地物都有很多的点来表示，突破RTK与全站仪的单点模式;再次，具有高密度，高精度和主动性。可以通过大规模点云数据对地物进行三维仿真。从测量精度来看，全站仪与RTK测量容易造成人为误差，LiDAR技术属于客观测量，在相同的坐标系下具有更高的精度。按照LiDAR技术所搭载的不同平台，其可分为车载、地面、机载、星载四种模式，其中，车载移动测量技术相对于其他搭载方式，具有成本低、作业效率高、灵活方便等因素而备受关注。

2.2作业流程

车载移动测量技术应用于地籍测绘中主要有方案设计、点云数据采集和点云数据处理三大流程，其中点云数据采集包括设备调试、架设GNSS基站、点云采集，点云数据处理包括点云数据预处理、地籍信息提取与矢量化、地籍成图以及精度检查。

3实例应用

3.1工程概况

某土地变更调查项目需要进行地籍测绘工作，该测区位于丘陵地带，地貌以沟壑、山川为主，房屋分布不均。考虑到应用常规测量方法难度较大，本项目尝试应用车载移动测量技术获取地面点云数据，利用RISCAN Pro软件进行点云数据预处理，最后再利用swDY三维点云应用软件软件快速制作地籍图。

3.2方案设计

利用车载移动测量技术采集点云数据前，应对技术方案进行合理的规划，首先，应完成作业区域的踏勘，以了解测区GPS信号的情况，同时对于GPS信号较差的区域，提出补充测量方案。其次，还需要参照收集的资料和既往经验，对车辆的行进路线进行详细的规划，尤其是对高架桥等路线复杂、有遮挡的区域需要进行专项论证。规划行驶路线的基本原则如下：

①以尽可能短的行驶距离完成作业区域的全部扫描任务，同时尽量避免重复扫描;

②尽量选择GPS信号良好的行驶路线;

③GPS信号的失锁时间不得超过1分钟。

3.3点云数据采集

（1）设备调试

本次扫描设备采用北科天绘车载三维激光扫描仪，该设备重约5kg，数据采集速度高达200线/秒、3000点/线，最大测距达到1400m，测量精度可达10mm@100m，通过搭载汽车平台，一次跑车能将道路两侧的地物目标全方位无死角扫描。作业前应根据现场情况来调整激光、相机等传感器的各项参数，确保系统各硬件接口和指示器正常工作。

（2）架设GNSS基站

单个基站覆盖半径不大于5km，基站应架设在平面和高程精度均优于1cm的已知点上，相邻基站应保证有一定重叠度。

（3）数据采集

数据采集时，行车速度不超过30km/h，主要是为了保证点云数据的采集密度，尽可能减少因错车造成的点云空洞，移动测量车在通过隧道、峡谷地带后均在GNSS信号良好且安全处静止1分钟以上。

3.4点云数据处理

（1）点云数据预处理

车载移动测量系统采集的原始数据包含：组合导航数据、照片流数据、原始点云流数据和同步控制板数据，在数据解析后，可获得地方坐标系下的高精度真彩点云数据、系统行驶轨迹、全景影像数据。点云及全景数据解析利用RISCAN Pro软件来实现点云数据及全景数据的快速解析，该软件还附带坐标转换参数计算功能，在获得测区精确转换参数后，可快速实现点云数据任意坐标系转换，图4为本测区预处理后的局部点云数据。

（2）地籍信息提取与矢量化

利用swDY三维点云应用软件将预处理后的点云数据中的地物进行快速分类，并自动提取出房屋、围墙、栅栏等地物信息，道路、植被等地形信息，最后根据提取的信息进行地物、地形连图处理，保证线形的连续性。

3.5地籍成图

利用swDY软件加载矢量化后的成果和原始调查影像图，需保证两者之间的完全套合，如果套合出现偏差，则要以矢量化的成果为基准来校正影像图。在swDY软件中，可在不同的视图模式下分别对建筑物、道路、宗地等地籍要素进行矢量编辑，利用点云三维显示的方式可直观地提取出特征点和界址线，在俯视投影视角下可浏览地物的轮廓信息进而解译出地籍要素并成图。对于完全遮挡无法采集到点云数据的区域，以原始调查影像图为定位和定向依据，利用装绘法成图。对于内业无法采集到的特征点数据，则需要进行人工外业补测，再对各要素进行整饰，最终完成地籍图的编绘。

3.6精度检查

本项目以中误差作为精度指标对车载LiDAR系统采集的点云数据质量进行分析评价，在测区范围内均匀选取156个特征点作为检查点，经与网络RTK采集的坐标数据进行比对，计算得出点云数据平面中误差为±4.13cm，高程中误差为±7.09cm，满足《地籍测量规范》（CH 5002-94）中对界址点的精度要求。

4结束语

通过车载移动测量系统对某农村进行地籍测绘实验，经过处理获得精确的点云数据信息，在点云的基础上进行界址点选取、宗地边界的提取等工作。经实测分析可知，该技术能够满足农村地籍测量精度要求，且效率较高。将车载移动测量系统成功应用于农村地籍测绘，为农村地籍测量提供了一种有效可行的方式，形成的一套农村地籍测绘技术解决方案，对农村地籍测量有重大的技术指导作用，相信随着科技的不断发展，该系统在测绘领域必将具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]田茂义，俞家勇，谢欣鹏，等.车载移动测量系统应用于城市大比例尺地形图更新[J].测绘与空间地理信息.2016，（6）.5-7.

[2]张文峰，王智明.车载激光扫描技术在地形数据采集中的应用[J].山东工业技术.2018，（24）.238，237.