地面型激光扫描仪与航空机载激光扫描仪联合使用制作三...

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1.量测的对象介绍
本事例的场所以位于北海道扎幌市的丰平川上游的丰平峡坝的堰堤的左右岸为对象。丰平川从古时候就是全国有名的多灾害河流，在此修筑大坝对治理洪水十分重要。1972年完成之后，发挥了上下水道、发电等水坝的多种功能。并供应了扎幌市的一半的上水道水源。而且，大坝位于支佛洞爷国立公园，原始森林与湖水交相呼应的美景成为有名的观光地。特别是红叶的季节，每年都吸引了大批的观光客。
本事例作业的目的是利用对丰平峡坝下游左右岸的岩盘的摄影照片结合丰平坝的三维数据，加以合成，作成丰平峡坝和其左右岸一体的三维计算机图象。图三是结合三维数据的图象。
三维图象可用于今后的岩盘塌方或研究塌方对策时的现状的把握。对岩盘形状的量测时所使用的仪器的规格如表1：
测量使用的仪器和特性参数。(华能三维激光扫描仪价格 华能3d激光扫描仪 山东华能三维扫描仪)
表1：
测量使用的仪器和特性参数
特性参数   
                Rams 系统（航空）    LMS-Z210（地面）   
扫描角度                  5 – 45度   
                 45 – 45度
脉冲率                     15000Hz                 
   28000Hz
测定距离                 最大3000m                  最大350m
水平精度     
           +/- 30cm                 +/-2。5cm
高程精度                   +/- 15cm   
               +/- 2。5cm
优点                     范围广，无须标定            
点密度高
缺点                   点密度低                             
要标定，范围小
从表上可以看到，航空和地面扫描量测各自的长处和短处。在三维图象的制作中，使用的就是市场上销售的点群处理的软件


2.作业手法
2.1实地计划
此次量测的范围是丰平峡坝周边地区0。1平方公里的地区。丰平峡的岩盘数据和壁面数据的量测在图2的虚线框中用地面激光扫描测量，周围地区的三维量测（图中的实线框中）则用航空激光扫描的方法。使用这些仪器取得丰平峡坝周围地区的地表三维数据。地面激光扫描仪的测量对象是坝的主体，约100m高300m宽，坝的本体、右岸岩盘和左按岩盘分别进行量测。而且，右岸岩盘、左岸岩盘和坝的堰堤下方三处分别量测，坝的本体由两处进行量测。由于地上型激光扫描仪量测所得的三维数据是扫描仪自身的坐标系，需要以坝的侧面和和岩盘上的标定点加以变换到地面坐标系。标定点是边长为3cm的正方形反射标志，坐标的解算从坝底部的控制点出发，用全站仪进行测量。坐标的转换最少要3个控制点，所以在坝的侧面、右岸岩盘、左岸岩盘均等地布设约30个标定点。
2.2摄影测量
对丰平峡坝和左右岸的岩盘进行了摄影。左右岩盘从坝的上下开始，坝的本体则从坝的堰堤的下部开始进行摄影。摄影的数量约为300张。摄影的日期选在11月在画面上没有雪。为了保证摄影的质量，用光圈、快门加以设定。
   
2.3滤波处理
联合使用地面激光扫描仪和航空激光扫描仪量测的三维数据中，含有空中的灰尘或地表植物的影响。而且，由于左右岩盘的表面凹凸不平，所以，对地面激光扫描和航空激光扫描测量的三维数据要进行滤波处理。而且，由于岩盘和坝本体的不同位置，数据要进行不同的处理。
对航空激光扫描的三维数据要按对象的范围进行细分，再进行统计处理，去除树木的激光点抽出地表面的数据。对地面激光扫描的三维数据，以一定面积内的计测点群为单位加以区分后，由统计处理进行滤波。在滤波后数据进行确认之后，再对航空扫描同时摄影的照片图象进行实体观察。
2.4多边形数据的变换与改正
对滤波之后的三维数据，生成不规则三角形网（TIN）作成表面数据。由于地面激光扫描和航空激光扫描量测的方向各不相同，对量测方向假定投影面，统合计测的点群对各自的数据生成TIN。此时，为了不使TIN之间产生异常的结合，要对滤波后的数据进行修正。在各个TIN分别生成之后，进行多边形的统合，汇总到一个数据集之中。
2.5地面激光扫描与航空激光扫描三维数据的结合
从航空激光扫描仪获取的三维数据是从坝的上面测得的，产生的TIN与从侧面扫描看到的形状会有所不同。而且，地面激光扫描的三维数据也会受到阴影的影响而产生欠缺。为此，对经过滤波处理后的航空激光扫描和地面激光扫描三维数据进行比较，对航空激光扫描不能测到的侧面部分结合地面激光扫描的三维数据，作成坝、右岸、左岸一体的三维模型。
2.6追加断裂线
三维模型中包含构造物、自然物，如果只对激光扫描数据的点群单纯地生成TIN并加以结合，会使堰堤的边缘（倾斜变换点）产生圆滑。因此，需要在此对边缘增加断裂线，从而对构造物的边缘加以强调。
2.7三维模型面的再分割以及贴付纹理面
在此步骤，将地面摄影或空中倾斜摄影的影象贴付到三维模型上去。由于一张照片不可能帖满所有的模型面，要用多张照片作业。
纹理照片镶嵌后的图象）的图象所示，对照模型与照片对应的点进行作业。对使用的照片要注意以下两点:
选择正对模型摄影所得的照片。
尽可能用新摄影的照片。
而且关于三维模型，对已经贴付了纹理的范围，还要用别的照片贴付时，要对模型加以再分割仔细地加以作业。要注意不要看到拼接的痕迹。
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