點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度最高的地形數(shù)據(jù)獲取方式

發(fā)布日期：2019-08-15 00:00 瀏覽量：14586

在城市規(guī)劃階段，相比于傳統(tǒng)的測(cè)繪數(shù)據(jù)，足夠精度的數(shù)字地形模型能為規(guī)劃師和建筑師提供更加精準(zhǔn)、更具時(shí)效的環(huán)境數(shù)據(jù)支撐。

無(wú)論是從設(shè)計(jì)品質(zhì)的提高還是經(jīng)濟(jì)成本的控制來說，數(shù)字地形模型能夠發(fā)展的作用都越來越大，獲取并利用數(shù)字地形模型技術(shù)將成為設(shè)計(jì)師需要掌握的一項(xiàng)技能。

1、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取

目前地形數(shù)據(jù)獲取主要有三種方式：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)、三維正射影像轉(zhuǎn)數(shù)字高程模型DEM、激光三維掃描獲取點(diǎn)云數(shù)據(jù)。

（1）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)是目前主流的數(shù)據(jù)獲取手段，但是效率低，而且雖然精度滿足規(guī)范要求但不能滿足精細(xì)化設(shè)計(jì)需求，通過實(shí)測(cè)點(diǎn)重構(gòu)的地形模型精度較差，會(huì)丟失大量細(xì)節(jié)。

（2）基于正射影像圖

數(shù)字正射影像圖是對(duì)航空影像進(jìn)行數(shù)字微分糾正和鑲嵌，按一定圖幅范圍裁剪生成的數(shù)字正射影像集，同時(shí)具有地圖幾何精度和影像特征。數(shù)字正射影像圖以往都是通過遙感衛(wèi)星拍攝所得，但近年來隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，正射影像圖的獲取變得更加便捷。

通過數(shù)字正射影像圖創(chuàng)建的三維模型，其平面精度可以達(dá)到0.14m左右，高程精度可以達(dá)到0.15m左右，滿足《國(guó)家基本比例尺地圖圖式》（GB 20257.1-2007）規(guī)范中1:500大比例尺地形圖的要求，且設(shè)備費(fèi)用適中。

三種獲取方式有非常明顯的差異，其特點(diǎn)如：

獲取方式	點(diǎn)高程精度	密度	測(cè)繪效率
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)	＜5mm	1:500地形圖：約15 000mm 1:1000地形圖：約30 000mm	低
正射影像	正射影像的地圖分辨率的三倍	可以認(rèn)為等同于地圖分辨率	高
激光三維掃描	0.01m	0.2m	高

（3）基于三維掃描點(diǎn)云

在三種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取方式中，三維激光掃描直接獲取的點(diǎn)云數(shù)據(jù)精度最高。機(jī)載激光雷達(dá)適用于大范圍面積航攝項(xiàng)目的數(shù)據(jù)獲取。

點(diǎn)云數(shù)據(jù)不僅擁有精度高的優(yōu)點(diǎn)，在過濾植被方面也有著天然的數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)，可以通過某種計(jì)算規(guī)則輕易地將植被的點(diǎn)云數(shù)據(jù)過濾出來，進(jìn)一步提高高程數(shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性。

2、三維數(shù)字地形的創(chuàng)建

基于以上基礎(chǔ)數(shù)據(jù)創(chuàng)建的三維數(shù)字地形模型有兩種：TIN數(shù)據(jù)模型和柵格數(shù)據(jù)模型。

TIN數(shù)據(jù)模型是不規(guī)則三角網(wǎng)模型，由連續(xù)的不規(guī)則三角面組成，三角面的形狀、大小和密度取決于不規(guī)則分布的測(cè)量點(diǎn)；

柵格數(shù)據(jù)模型是規(guī)則網(wǎng)格模型，每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)有唯一的數(shù)據(jù)點(diǎn)定義該網(wǎng)格單元的相關(guān)屬性值（如高程值），柵格數(shù)據(jù)模型需要對(duì)原始數(shù)據(jù)重新采樣計(jì)算，模型精度取決于網(wǎng)格單元。

3、地形分析

基于三維數(shù)字地形模型可以進(jìn)行多種地形分析。例，對(duì)某數(shù)字地形模型進(jìn)行了高程、坡度、坡向三方面分析，如圖：

高程、坡度、坡向分析圖.jpg

圖片來源于網(wǎng)絡(luò)

將得到的結(jié)果疊加導(dǎo)入總平面圖之后，可以非常直觀地了解區(qū)域內(nèi)各地塊目前的地形情況。

同樣基于數(shù)字地形，也可以方便地進(jìn)行任意方向的縱斷面分析。

4、土方測(cè)算

在場(chǎng)地豎向設(shè)計(jì)過程中，通過數(shù)字地形可以從土方平衡角度對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化比選，基于三維數(shù)字地形模型，可以快速得出每個(gè)豎向設(shè)計(jì)方案的總開挖量、總回填量和凈填挖量，再對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行合理調(diào)整使得三個(gè)值相對(duì)較小，有利于保證工程造價(jià)處于相對(duì)合理的范圍，為前期方案決策及預(yù)算提供合理依據(jù)。

5、基于模型的設(shè)計(jì)合理性評(píng)價(jià)

基于三維模型的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的三維可視化，能夠全方位地反映設(shè)計(jì)成果，讓更多參與方以更加高效的方式參與討論。

以道路設(shè)計(jì)為例，相對(duì)于傳統(tǒng)的橫縱斷面圖，基于三維數(shù)字地形模型的道路設(shè)計(jì)可以直觀地表達(dá)出道路與周邊地塊的豎向關(guān)系，對(duì)于大規(guī)模的片區(qū)規(guī)劃，在前期可以幫助業(yè)主及設(shè)計(jì)師更好地進(jìn)行宏觀把控。

隨著更多項(xiàng)目開始采用三維正向設(shè)計(jì)，數(shù)字地形將作為正向設(shè)計(jì)的有效技術(shù)手段融入到三維正向設(shè)計(jì)中，并將在規(guī)劃方案前期發(fā)揮巨大作用。

文章來源于網(wǎng)絡(luò)，作者王凌宇，登載此文出于傳遞更多信息之目的，版權(quán)歸原作者及刊載媒體所有，如本文中圖片或文字侵犯您的權(quán)益，請(qǐng)聯(lián)系我們。