摘 要：機(jī)載激光測圖是利用三維激光掃描技術(shù)獲取海量點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)業(yè)作圖的一門新技術(shù)，由于其可以詳細(xì)刻畫目標(biāo)對(duì)象的細(xì)節(jié)特征，因此可以高精度、高效率地實(shí)現(xiàn)地形的數(shù)字化，與其他傳統(tǒng)測繪技術(shù)相比，數(shù)據(jù)更加豐富。本文重點(diǎn)探討了點(diǎn)云數(shù)據(jù)在數(shù)字化測圖中的應(yīng)用原理及作業(yè)流程，結(jié)合外業(yè)調(diào)繪進(jìn)行數(shù)據(jù)編輯。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；點(diǎn)云；機(jī)載激光測圖

1 概述

傳統(tǒng)的全野外數(shù)字化成圖方法，已經(jīng)無法滿足現(xiàn)高速發(fā)展的城市建設(shè)，為了盡快解決城市規(guī)劃對(duì)基礎(chǔ)地理信息的供需矛盾，及時(shí)有效提供滿足城市規(guī)劃需要的現(xiàn)狀地形圖，加快項(xiàng)目的完成進(jìn)度，經(jīng)現(xiàn)場踏勘、分析，決定采用機(jī)載激光測圖輔助外業(yè)調(diào)繪編圖的方法完成。

此次采用的機(jī)載激光測圖方法，方要依據(jù)為點(diǎn)云數(shù)據(jù)，點(diǎn)云即利用三維激光掃描技術(shù)獲取的大量的、密集的、含有多樣化信息的散點(diǎn)數(shù)據(jù)的描述，測繪人員從點(diǎn)云的信息特點(diǎn)能自動(dòng)獲取多點(diǎn)信息的面測量，從而提高了測繪的效率，也提升了測繪技術(shù)的應(yīng)用空間。

2 基于DOM、DEM、激光點(diǎn)云的圖像生成

根據(jù)設(shè)計(jì)路線和圖幅結(jié)合表確定做圖范圍，準(zhǔn)備好相應(yīng)的數(shù)據(jù)：用ArcMap軟件根據(jù)DOM和坐標(biāo)文件生成作圖時(shí)需要輔助參照的山影圖、坡度圖；用global_mapper軟件生成激光點(diǎn)云圖。常用的有以下兩種格式： *.JPG格式的正射影像數(shù)據(jù)、對(duì)應(yīng)的*.JGW格式的坐標(biāo)文件，以及對(duì)應(yīng)的*.coo原始激光點(diǎn)數(shù)據(jù)。*.DWG格式的等高線與*.coo格式的出圖激光點(diǎn)數(shù)據(jù)，單位改成米。

3 正射影像和激光點(diǎn)數(shù)據(jù)的測圖

3.1 確定范圍及插入圖像

根據(jù)影像數(shù)據(jù)的精度，可知這批數(shù)據(jù)適用于小于1：1000比例尺的地形圖，符合本次1：2000測圖比例尺。首先，打開南方CASS9.0軟件，進(jìn)行比例尺設(shè)置，其次，調(diào)整圖層疊放順序，將影像圖層放到最后，方便參考并繪制CAD圖。插入繪圖范圍并導(dǎo)入激光高程數(shù)據(jù)，然后運(yùn)行展點(diǎn)程序，根據(jù)需要選擇不同的展點(diǎn)方式。當(dāng)范圍較大時(shí)我們較常使用從文件展點(diǎn)，范圍較小時(shí)，我們會(huì)選擇多邊形展點(diǎn)方式。

3.2 地物要素的采集

依比例符號(hào)：是實(shí)地占有較大的面積的物體，比例尺縮小后，依然能夠顯示其輪廓，如房屋、湖泊等。

不依比例符號(hào)：是實(shí)地面積較小，且重要或具有方位意義的獨(dú)立物體，比例尺縮小后，圖上只能顯示為一個(gè)小點(diǎn)，必須放大表示，圖上和實(shí)地不成比例關(guān)系，僅能表示物體的位置和種類而不能表示物體的輪廓和大小，如測量控制點(diǎn)、紀(jì)念碑、煙囪等。

半依比例符號(hào)：實(shí)地上的線狀物體和狹長物體，其長度能夠依比例表示，而寬度則不能依比例表示必須放大其尺寸，如鐵路、公路、單線路、圍墻、單線溝渠等。

3.2.1 交通及附屬設(shè)施

一般未突出地面的線狀地物不存在投影變形改正，精度較高，只需根據(jù)影像描繪其邊線即可。

根據(jù)測圖比例尺的大小，按照《1：500、1：1000、1：2000地形圖圖式》上的要求來描繪。本次項(xiàng)目測圖比例尺確定為1：2000。

①一般鐵路：軌距為1.435米，1：2000地形圖上用不依比例尺符號(hào)表示。

②一般圖上寬度小于1mm，在CASS環(huán)境下，用距離量測工具量取的路面寬度小于1mm×2000=2m時(shí)，用不依比例尺的鄉(xiāng)村路或小路表示，大于2m時(shí)用依比例尺的鄉(xiāng)村路或大車路表示，其虛實(shí)線的表示方法遵循 “光影法則”處理，虛線繪在光輝部，實(shí)線繪在暗影部， 一般在居民地、橋梁、渡口、徒涉場、山洞、涵洞、 隧道或道路相交處變換虛實(shí)線方向。

③道路的附屬設(shè)施。

涵洞：指修筑于鐵路、公路路基下的過水構(gòu)筑物，當(dāng)圖上寬度小于1mm時(shí)用不以比例尺的符號(hào)表示。較大的涵洞提醒外業(yè)調(diào)繪人員注意，必要時(shí)要進(jìn)行外業(yè)實(shí)地采點(diǎn)補(bǔ)繪。注意涵洞虛實(shí)線方向。

路塹和路堤：應(yīng)該特別注意較規(guī)則道路兩旁的路塹和路堤，影像圖上加固的路塹和路堤會(huì)非常明顯，再結(jié)合激光高程點(diǎn)數(shù)據(jù)，便可準(zhǔn)確判斷出其邊緣線，對(duì)于未加固就根據(jù)激光高程點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行判讀繪制。

橋梁：由于影像不能較好地判斷橋頭的實(shí)際位置，且很多大橋是高出地面的，也存在著投影變形改正，不能較好地通過地面點(diǎn)和非地面點(diǎn)的激光數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷其位置進(jìn)行平移，建議對(duì)于比較重要的公路橋、鐵路橋等要求外業(yè)實(shí)地采點(diǎn)繪制。

3.2.2 居民地和垣柵

房屋高出地面，影像圖存在投影變形改正，且房屋層數(shù)越多越高，其變形程度越大。點(diǎn)云數(shù)據(jù)卻能較好地表示出房屋的位置和形狀，或利用事先生成的激光點(diǎn)云圖作為參考。

①繪制房屋前，首先要將非地面激光點(diǎn)數(shù)據(jù)，也即*_object.coo文件用與地面點(diǎn)也即*_ground.coo文件相同比例尺展繪，展繪的方法與上述方法相同，但是范圍可以圈小一些，只包含房屋部分即可。展繪后以塊的形式插入到我們的繪圖文件上，在插入前最好改變一下圖層和顏色，以便后面繪制房屋時(shí)能有效地區(qū)分地面點(diǎn)和非地面點(diǎn)。

②繪制房屋時(shí)，按照房屋頂部來描繪房屋的邊緣線，一般用CASS命令下的“多點(diǎn)一般房屋”和“四點(diǎn)房屋”來描繪，應(yīng)特別注意的是，如果房屋邊緣線僅為四點(diǎn)，則最好用“四點(diǎn)房屋”命令來描繪，這樣可以保證房屋沒有明顯的變形。

③利用原始激光點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)房屋進(jìn)行平面位置改正。將需要改正的房屋區(qū)域選中，然后導(dǎo)入對(duì)應(yīng)區(qū)域的地面激光點(diǎn)數(shù)據(jù)和非地面激光點(diǎn)數(shù)據(jù)，用不同的顏色進(jìn)行區(qū)分。由于激光點(diǎn)沒有投影差，是直接的三維坐標(biāo)，所以平面精度是非常高的，作圖時(shí)，可根據(jù)其高程值大小，區(qū)分所落點(diǎn)是在房屋上還是在地面上，根據(jù)房屋上的激光點(diǎn)的密集程度和范圍就可以較準(zhǔn)確確定房屋的位置。如果通過影像傾斜，可以看到房屋其中一邊底部，可以先繪制房頂?shù)奈恢?，然后將其整體平移，使房屋的另一邊位置大致準(zhǔn)確。

3.2.3 水系及附屬設(shè)施

水系是江、河、湖、海、井、泉、水庫、溝渠、池塘等自然和人工水體的總稱，在地形圖上需準(zhǔn)確表示，凡有名稱的均要加注。對(duì)于較大的江、河、湖、海、池塘、水庫、人工修筑的灌溉用的溝渠、運(yùn)河等在影像圖上很容易判讀其邊界，但是在具體繪制時(shí)應(yīng)根據(jù)地面激光數(shù)據(jù)，較為準(zhǔn)確的判斷其邊界，且常年有水的河流、溪流、運(yùn)河、湖泊、水庫、池塘應(yīng)描繪其水涯線。當(dāng)水涯線與陡坎線在圖上的投影距離小于1mm時(shí)，用陡坎符號(hào)表示。河流在圖上寬度小于0.5mm時(shí)用單線表示。

應(yīng)特別注意道路兩旁的水系，尤其是公路旁的排水用的溝渠，一般溝渠都是能找到源頭和流向的，且溝渠穿過道路時(shí)一定會(huì)通過涵洞。如繪圖范圍內(nèi)未找到源頭，應(yīng)將溝渠按流向繪至范圍線外。且每條溝渠都應(yīng)根據(jù)地面激光高程點(diǎn)來判斷其流向后標(biāo)注在圖上，以便外業(yè)作業(yè)員調(diào)繪。

3.2.4 地貌和土質(zhì)

①等高線

等高線由DEM在AcrMap中自動(dòng)生成，再人工進(jìn)行整飾、取舍。整飾好等高線的前題是一定要把其他的地物地貌繪制準(zhǔn)確，尤其是陡坎和斜坡等對(duì)等高線的形狀和走勢(shì)影響較大的地物地貌。

編輯完等高線后，應(yīng)對(duì)等高線進(jìn)行注記，一般只注記計(jì)曲線，且不應(yīng)倒注。應(yīng)在谷地、鞍部、山頭及斜坡方向不易判讀的地方和凹地的最高、最低一條等高線上繪出示坡線。

②高程點(diǎn)的展繪。

高程點(diǎn)按照不同，比例尺地形圖有不同的間距要求：如表1：

③地類界。

地類界一般是根據(jù)影像的顏色進(jìn)行判斷，有時(shí)地類界可以進(jìn)行取舍的，尤其是山上只能以主要地物來標(biāo)注，植被符號(hào)由外業(yè)作業(yè)員進(jìn)行調(diào)繪。

④管線及附屬設(shè)施。

除電塔和雙桿外，其余管線設(shè)施在影像圖上難以確定準(zhǔn)確位置，建議外業(yè)補(bǔ)調(diào)繪人員應(yīng)以甲方提供的線位為基礎(chǔ)，線位左右各50米內(nèi)的電塔要重新踩點(diǎn)修測，雙桿要全線進(jìn)行修測。

⑤獨(dú)立地物

影像圖上獨(dú)立地物中，獨(dú)立墳、墳群和散墳較容易判斷，其余無法判斷。

3.3 圖形自檢和互檢

每幅圖做完以后，首先要進(jìn)行自我檢查，看有沒有漏繪的或者繪錯(cuò)的，對(duì)誤差比較大的地方進(jìn)行改正。然后再相互之間進(jìn)行互檢，由于每個(gè)人畫圖的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)圖像的判別不一樣，通過互檢則可以減少判讀錯(cuò)誤。

4 外業(yè)調(diào)繪和補(bǔ)充測圖

4.1 外業(yè)調(diào)繪

制訂調(diào)繪計(jì)劃，收集現(xiàn)勢(shì)性強(qiáng)的各類專業(yè)資料，熟悉測區(qū)情況，研究測區(qū)環(huán)境特征，選擇調(diào)繪路線，進(jìn)行人員分配。

對(duì)于內(nèi)業(yè)無法確定的隱蔽、遮擋地物，可根據(jù)周邊明顯地物，采用交會(huì)法、截距法等方法進(jìn)行補(bǔ)測。調(diào)繪與內(nèi)業(yè)數(shù)字化測圖、數(shù)據(jù)編輯應(yīng)有效銜接，保證地形要素表達(dá)的完整性和準(zhǔn)確性。

調(diào)繪時(shí)應(yīng)對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)地核查，對(duì)錯(cuò)、漏等進(jìn)行修改和補(bǔ)充；補(bǔ)調(diào)地物、地貌要素和屬性和注記，以及內(nèi)業(yè)無法獲取的地理名稱；補(bǔ)測數(shù)字化測圖無法或不能準(zhǔn)確采集的要素，如陰影區(qū)地物、隱蔽和地形復(fù)雜部位地物，以及需要補(bǔ)測的新增地物等；最終形成調(diào)繪成果。

攝影后新增的一般地物可不補(bǔ)調(diào)，但新增的公路和變化較大的開發(fā)區(qū)、居民區(qū)等應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)調(diào)或補(bǔ)測；航攝后拆除的地物，應(yīng)在影像上標(biāo)記。

調(diào)繪成果使用的符號(hào)、文字及調(diào)繪成果的整飾宜參考GB/T 20257.1的規(guī)定，以方便內(nèi)業(yè)人員使用為原則，應(yīng)統(tǒng)一、清楚、易讀、實(shí)用。具體要求在技術(shù)設(shè)計(jì)書中規(guī)定，必要時(shí)采用圖例說明。

4.2 野外補(bǔ)測

當(dāng)內(nèi)業(yè)數(shù)字化測圖無法達(dá)到高程注記點(diǎn)高程精度要求時(shí)，應(yīng)野外實(shí)測足夠的高程注記點(diǎn)，等高線由內(nèi)業(yè)數(shù)字化測圖生成。高程注記點(diǎn)測量要求和具體方法由技術(shù)設(shè)計(jì)書確定。

當(dāng)由于云影、陰影等影響無法進(jìn)行內(nèi)業(yè)測圖或處理，航空攝影出現(xiàn)絕對(duì)漏洞且不補(bǔ)攝，新增大型工程設(shè)施、大面積開發(fā)區(qū)或居民地變化較大等情況時(shí)，應(yīng)進(jìn)行野外補(bǔ)測。內(nèi)業(yè)測圖無法準(zhǔn)確采集的城市建筑物密集區(qū)，亦可進(jìn)行野外補(bǔ)測。可將陰影、漏洞等向外擴(kuò)大圖上4mm，確定補(bǔ)測范圍。補(bǔ)測的地物、地貌要素，相對(duì)于附近明顯地物點(diǎn)的平面位置誤差不大于圖上0.75mm，困難地區(qū)不大于圖上1mm。

5 總結(jié)

隨著城市發(fā)展的需要，規(guī)劃測量技術(shù)面臨著新的挑戰(zhàn)，因此，我們應(yīng)不斷探索解決問題的新方法，保障城市的現(xiàn)代化建設(shè)，在本次1：2000數(shù)字化測圖過程中，發(fā)現(xiàn)激光點(diǎn)云測圖技術(shù)作為一種先進(jìn)的測量方法，在精度、進(jìn)度、操作等方面都有較大的優(yōu)勢(shì)，是傳統(tǒng)測繪技術(shù)不能相比的，在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)過后，將更廣范地用于未來的大比例尺測圖工作中。

參考文獻(xiàn)：

[1]李濱，王漢順，等.點(diǎn)云檢測技術(shù)在高速公路邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用[J].城市勘測，2014（4）：20-22.

[2]劉德明.低空機(jī)載GPS攝影測量在1：1000地形圖測繪中的應(yīng)用[J].城市勘測，2014（6）：24-26.

[3]CH/T 3007.1—2011.數(shù)字航空攝影測量 測圖規(guī)范.

[4]GB/T 20257.1—2007.國家基本比例尺地圖圖式.

作者簡介：

羅婷方（1989-），女，助理工程師，主要從事城市測繪及地理信息系統(tǒng)工作。