張毅

摘 要： 利用帶狀地形圖測繪技術(shù)對移動測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)優(yōu)化采集、點云自動分類提取、點云數(shù)據(jù)地形圖繪制及質(zhì)量檢查等內(nèi)容進行研究。利用帶狀地形圖測繪技術(shù)方案和作業(yè)過程突破多源數(shù)據(jù)管理、多源數(shù)據(jù)快速地形圖制作中的關(guān)鍵技術(shù)，得到了高可信度分類與測圖要素自動提取更優(yōu)化方式，加速推進帶狀地形圖測繪方式的變革。

關(guān)鍵詞： 帶狀圖測繪;優(yōu)化設(shè)計;精度

【中圖分類號】P62 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-3733（2020）08-0038-01

引言：在長三角地區(qū)進行工程建設(shè)經(jīng)常需要構(gòu)建長基坑，而長三角地區(qū)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，存在較多的軟弱土層，因此對長基坑建設(shè)過程中的變形監(jiān)測就顯得十分重要，這決定著上部結(jié)構(gòu)的建設(shè)質(zhì)量。相對于其他建筑結(jié)構(gòu)物，長基坑的變形監(jiān)測并不能采取傳統(tǒng)落后的控制網(wǎng)測定方式，這也直接造成變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方式的差異。相關(guān)技術(shù)人員為了確保獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度，就需要對控制網(wǎng)中的基準點進行不斷復(fù)核。本文針對現(xiàn)場實際，以南京市某地區(qū)地鐵深長基坑為例，采取固定基準，以此作為控制網(wǎng)監(jiān)測平差基準，然后采取組合后驗方差方法對其數(shù)據(jù)穩(wěn)定性進行檢查，以此判斷基準點的穩(wěn)定性，該方法能有效提供準確監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于相關(guān)單位的現(xiàn)場工作具有重大意義。

1 帶狀測繪工程控制網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計

基坑變形監(jiān)測系統(tǒng)控制網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計由于長基坑自身的環(huán)境限制因素較多，常規(guī)的控制網(wǎng)變形監(jiān)測措施難以有效開展，而目前隨著信息化技術(shù)的發(fā)展，機器人測量、激光三維測量等先進智能化技術(shù)也得到了較為廣泛的應(yīng)用。其中，機器人測量技術(shù)可以借助于智能化搜索棱鏡位置功能，有效獲取長基坑邊角相關(guān)數(shù)據(jù)，且該技術(shù)采取的數(shù)據(jù)處理方式較為常規(guī);激光三維測量技術(shù)的主要優(yōu)勢在于能獲取大范圍、大量的數(shù)據(jù)，但這也對數(shù)據(jù)分析處理造成了極大的難度。當前不少企業(yè)已經(jīng)逐漸采取智能化、系統(tǒng)實時化手段，充分利用軟硬件優(yōu)勢，對基坑變形進行動態(tài)監(jiān)測預(yù)警。本項目基坑監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)利用機器人測量技術(shù)進行采集。相對落后的測量控制網(wǎng)布置是通過已知位置關(guān)聯(lián)未知點的位置，而考慮到長基坑具有狹長型的特點，且基坑內(nèi)部穩(wěn)定基點相距未知點距離較遠，基坑內(nèi)部照光條件較差，給監(jiān)測工作的開展造成較大不便，監(jiān)測數(shù)據(jù)精度也極容易受到影響，為此，本項目采取基準點-工作基點-監(jiān)測點模式進行控制網(wǎng)布置，其中，基準網(wǎng)由基準點、工作基點兩方面構(gòu)成，監(jiān)測網(wǎng)則由監(jiān)測點、工作基點兩方面構(gòu)成。通過安裝在工作基點上面的觀測設(shè)備對監(jiān)測點和基準點進行觀測。以基準點作為長基坑監(jiān)測的主要依據(jù)，技術(shù)人員就必須充分考慮其穩(wěn)定性，為此，基準點的布置位置需要遠離基坑變形復(fù)雜區(qū)域，一般控制距離在100m左右。除此之外，技術(shù)人員在該項目變形區(qū)域外側(cè)布置4組基準點，每一組都需要在長基坑變形復(fù)雜區(qū)域100m處安裝9個棱鏡，并且3個基準傳遞點需要布置在工作基點斷面上。技術(shù)人員所選用的測量儀器為LTM35機器人，首先在工作基點上安裝測量機器人，其次根據(jù)設(shè)定的時間間隔對基準點、監(jiān)測點進行變形測量。

2 帶狀測繪工程控制網(wǎng)

2.1 點云的自動分類提取

激光腳點數(shù)據(jù)在三維空間的分布形態(tài)呈現(xiàn)隨機離散的“點云”數(shù)據(jù)。只有對點云數(shù)據(jù)進行高可信度分離后，才有可能將點云數(shù)據(jù)用于不同的目的。通常情況下，點云的分離可以簡單的濾波來表達?；诔鞘写蟊壤邘畹匦螆D測繪的需求，點云的高可信度分類與測圖要素自動提取，包括建筑物角點、柱狀物（各種立桿、樹木等）、道路邊線等。其中建筑物角點提取采用基于掃描線方向向量差值的方法濾波得到建筑物點集，柱狀物提取采取基于分層投影點密度的方法，道路特征邊線提取則采用聚類分析法得到，然后在此基礎(chǔ)上通過設(shè)置提取所需參數(shù)（經(jīng)驗值），將建筑物和輪廓線、柱狀物、道路邊線提取出。自動分類提取出的地形圖地物特征點最終通過矢量和模型的形式加載到點云文件中去，從而達到用戶在進行地形圖編輯時參考的目的。建筑物提供角點和輪廓線信息，桿狀物則提供中心點位信息，道路邊線只提供直線部分特征線。

2.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

外業(yè)數(shù)據(jù)掃描完成后，會得到多組數(shù)據(jù)：GPS流動站數(shù)據(jù)、GPS基準站數(shù)據(jù)、系統(tǒng)位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)、DMI記錄數(shù)據(jù)、工控機記錄數(shù)據(jù)、瞬時激光掃描角的激光距離測量值、CCD像機影像數(shù)據(jù)等，對這些多源數(shù)據(jù)的處理包括GPS數(shù)據(jù)差分處理，IMU、GPS、DMI組合導(dǎo)航聯(lián)合解算，激光掃描數(shù)據(jù)解算，不同傳感器觀測值間時間同步，激光腳點三維坐標計算等。激光腳點WGS84坐標系下的三維空間直角坐標（x，y，z）要經(jīng)過7個坐標系的轉(zhuǎn)化才能得到，瞬時激光束坐標系→激光掃描參考坐標系→載體坐標系→慣性參考坐標系→地方水平參考坐標系→地方垂直參考坐標系→WGS84坐標系，最后得到每個激光腳點的WGS84坐標。通常，數(shù)據(jù)處理主要包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化、差分GPS（DGPS）計算、DGPS/IMU/DMI聯(lián)合解算、激光掃描儀原始數(shù)據(jù)解碼等。1）數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化。由于車載移動測量系統(tǒng)數(shù)據(jù)源的多樣性，不同的數(shù)據(jù)源原始存儲格式并不能完全被計算軟件識別，需要通過對其格式進行必要的轉(zhuǎn)化才能有效識別。2）差分GPS（DGPS）計算。主要利用IE組合導(dǎo)航解算軟件進行DGPS計算，需要外業(yè)輔助，提供基準站記錄數(shù)據(jù)、儀器高等數(shù)據(jù)。3）DGPS/DMI/IMU聯(lián)合解算。在GPS信號不好甚至失鎖的情況下，高采樣率的IMU依然能持續(xù)穩(wěn)定地提供低漂移的精度解算，同時DMI輔助則能有效抑制額外的誤差漂移，組合導(dǎo)航系統(tǒng)能獲取高精確的位置和姿態(tài)數(shù)據(jù)。4）激光掃描儀原始數(shù)據(jù)解碼。

2.3 質(zhì)量檢查級精度

質(zhì)量檢查主要包括數(shù)據(jù)精度檢測、外業(yè)巡視檢查和數(shù)據(jù)檢查3個方面內(nèi)容。數(shù)據(jù)精度檢測通常進行點位精度（絕對精度）、地物點間距精度（相對精度）、高程點精度三個方面的精度檢測。（1）外業(yè)巡視檢查則采用抽樣檢查的方法，重點檢查變化量大的圖幅;（2）數(shù)據(jù)檢查則包含軟件自動檢查、人工輔助檢查、回放圖檢查等方式進行;（3）通過以上生產(chǎn)工序，最終完成基于車載移動測量系統(tǒng)的大比例尺地形圖測繪。

結(jié)語：移動測量技術(shù)在技術(shù)、質(zhì)量方面完全能達到城市大比例尺帶狀地形圖測繪的精度要求，相比常規(guī)的測量手段，車載移動測量系統(tǒng)最大的優(yōu)勢就是降低了外業(yè)人員的勞動強度，縮短了作業(yè)周期，生產(chǎn)效率大幅提高。作為一種全新的測繪手段，在城市大比例尺地形圖測繪方面還有很多具體問題需要探索和研究，基于車載移動測量系統(tǒng)的研究尚處于起步階段，很多功能還不是特別完善，也有許多功能需要增加和完善，當前階段只能做到初步滿足測量需求。

參考文獻

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