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农村地籍测量中SSW控制点的设置

更新时间:2009-03-28

地籍图是地籍测量的主要成果之一,是一种仅要求表达主要地形和主要地物要素且不强调高程精度,而注重界址点精度的大比例尺地图,是国家进行土地规划管理的重要资料。传统上地图是由测绘人员进行人工全野外逐点测制绘图,但由于成本昂贵、效率低下、精度分布不均,并且受制于人力、天气、仪器和作业环境的影响[1]

过去我们比较多地从国家和社会的需要出发,设计和安排思想政治教育活动,对教育对象的“前理解”以及由此形成的接受能力研究不足,不能有针对性地设计教育内容和教育方法。思想政治教育对象的“前理解”研究包括:结合实证调查,从传统文化、市场经济生活、信息时代、日常生活等方面,综合把握教育对象“前理解”的状况;辩证分析教育对象的“前理解”在思想政治教育接受中的作用。

移动三维激光扫描仪是激光扫描仪在移动装备上进行全要素数据采集的综合设备[2]。三维激光扫描技术是国际上近期发展的一项高新技术。其基本原理是通过激光测距原理获取激光头到激光脚点的精确距离,依赖姿态设备IMU得到激光束的瞬时方向,包括平面方位和竖角值,凭借自身集成的GNSS装置获取设备的三维坐标,再通过复杂的坐标转换和极坐标法计算求取瞬时测得空间点三维坐标值。利用三维激光扫描技术获取的空间点云数据,可快速建立结构复杂、不规则的场景的三维可视化模型,既省时又省力。可广泛应用于数据量大,适合立面、危险环境、不易到达地区的数据采集工作[3]

这个萧富结婚时欠下了一屁股债,他一定和你们也说过。钻这黑窟窿他也是没有办法啊。他的媳妇见过吧?还算生得俊俏,来过西山。这娘们还在我们这些窑黑子的逗说下出了五块钱,补了他们结婚的喜糖,很羞答答的样子。女人味十足呢。我当时都看出来了,你们的眼很馋地看着人家,尤其是你,你看哪儿不好,偏偏看女人的那要害处。然而,这样好的女人也难免成了他妈的小寡妇儿。可惜啊。

缓冲孔:孔径90mm、间排距2.5m×2.3m,单耗0.25g/m3,堵塞长度 2.5m,单孔装药量 22kg。

随着三维激光扫描技术不断发展并成熟,更多的应用领域被陆续挖掘出来。(1)测绘领域:大型水电坝的坝基、坝体的地形测量与三维模型构建,高速公路竣工测量与灾害检测,桥梁及隧道的检测,火电厂的燃煤保有量测量,等等。(2)工业结构测量:桥梁改扩建工程、桥梁结构测量,大型化工厂的高温、高污染、高辐射等场所的测量、建模、造型设计基础资料,重点建筑物及古代建筑如建筑本身、雕像、遗址、洞窟的内部及外观测量现状资料保存,古迹保护、成像、现场虚拟场景的再现等[4]。(3)智慧城市建设:对于智慧城市中的各行各业,测绘成果起到了重要的支撑作用,是各种地理对象位置表达的统一基础,如公安、交通、民政、水利、供暖、排水、自来水、养老、旅游等都是必不可少的基础资料[5]。(4)城市部件调查:道路路面部件的调查最为有效,如各种井盖、水篦子、路灯、标牌、邮筒、收费亭、树丛等。(5)急救业:反恐、自然灾害、刑事、危重病人等监测与紧急救援线路的规划[6]。(6)自动驾驶:道路标线采集、虚拟场景再现、道路救援、三维导航等。

作业软件主要有系统控制软件和后处理软件组成。控制软件主要负责激光扫描仪、IMU、GPS、数码相机等协调一致采集数据;后处理软件主要完成由野外原始数据到最终提交成果之间的转化工作。

(2)GPS快速静态适用于对空通视良好的地段,且附近无大片水域,远离高压线等严重影响GPS定位精度的不利因素。

本文结合新型国产Lidar系统SSW(S首都师大第一个字首字母,SW四维首字母,由刘先林院士命名)扫描车在丹东地区的农村地籍测量生产实际,详细讨论了车载扫描系统用于地籍测量时控制点的作用、布设、使用及测量方案等环节,控制点参与点云解算来提高点云匹配精度的方案,以及控制点标志的设立原则、基本方案、标志类型和标志实例等技术细节,创造性地提出利用现有特征道路附属标牌作为控制点的方法,为该技术进一步走向市场奠定基础。

1 车载Lidar系统的定位原理

车载Lidar系统主要由激光扫描仪、POS、数码相机及其相应的固连机械部件和控制信号系统组成。其定位原理如图1所示。激光扫描仪发射并记录激光脉冲从发射到返回的时间差(或相位差),来确定从扫描仪中心O至被探测物体P的距离S;与系统固连一体的POS可同步记录每个激光脉冲的姿态角α和θ;固连在一起的GPS接收机记录每个脉冲发生瞬间的GPS天线中心的三维坐标;数码相机也相应采集影像数据。由于激光扫描仪、POS(IMU+GPS)、数码相机是由机械部件紧密固连,运动、姿态等同步一致,可以将这些值根据它们的安装尺寸参数换算到扫描仪的中心起算的数值。

  

图1 Lidar系统定位原理Fig.1 Positioning principle of Lidar system

式中各符号含义见图1。随后就可以将该坐标系的测量结果转化为当地坐标系的结果。

 

P点的三维坐标计算方法

2 SSW系统的组成与特点

SSW系统由硬件和软件系统两部分组成。

硬件主要配置有车载平台、激光扫描仪、激光陀螺IMU、摄影相机、里程计DMI、控制计算机PC104、测量型GPS接收机与天线、转台、数据处理计算机、彩色点云工作站DY-2硬件平台、笔记本电脑、多路输出电源和控制箱组成。

  

图2 SSW扫描仪扫描头Fig.2 Sensor unit of SSW scanne

供给侧结构性改革的概念中具有“推进更新、促进结构调整”这一要点。而对于高职院校的师资队伍建设而言,更新和结构调整都属于队伍建设的要点。师资队伍建设需要以三个阶段为主,其一是确认建设方向,其二是践行建设方案,其三则是检验践行结果。其中,确认建设方向可以说是整个队伍建设的最核心步骤。而供给侧结构性改革所具有的调节性优势,可以高效判定某一方向中的有效性。例如当教育管理团队决定以某一新方案作为师资队伍征集的主要方案时,一旦该方案的推演进程不符合“资源利用最优化”这一要点,那么该方案便应不予通过。故可以推断,供给侧结构性改革实际上就是稳定建设方向有效性的重要手段,故其具有完全的应用必要性。

由于系统组成中各部件都存在固有误差,尽管都已经单独或组合或集成状态进行了严格的检校[7],仍不可避免存在残差;作业环境和检校环境的差异使得仪器状态参数发生变化;作业时偶发因素以及IMU固有的漂移特征都会影响到点云解算结果的客观性。为此,SSW后处理软件提供了控制点参与点云解算的功能,可抵消部分由上述因素对成果的影响。

(3)第三阶段。从技术服务中心、名师工作室、技能竞赛等团队中根据学生意愿挑选优秀学生组建虚拟公司进行自主创业,培养自主创业能力,其他学生留在团队中继续提升专业技能;部分技能考证的学生进入专业签订的合作企业中进行订单式培养,经过三年的课堂教育和丰富的第二课堂教育,最终将学生打造成卓越工程师,实现专业制订的培养高素质技能型人才的培养目标。同时建立以创新创业成果作为学分互换的机制,即学生可在第二课堂中获取创新学分,取得的相关竞赛成果、科研成果均可进行相应课程的学分互换,提高第二课堂的效果。

3 控制点参与点云解算的步骤

(1)首先根据技术设计书对在测区范围选定或布设的控制点进行野外测量,获取其三维坐标成果,并对部分控制点进行布标工作。

(2)对扫描车获得的数据进行后处理解算,获得点云坐标成果。

(3)将同一坐标系统下的控制点成果展点,并在点云处理软件DY-2中精确获取每个控制点对应的点云所示地物的位置参数。

(4)统计分析二者之间的坐标偏差值,合格就将点云数据提供给提取人员进一步完善成果;否则就将这些控制点成果作为对应点云进行纠正处理,重新解算点云数据。

站点布局上能够实现全覆盖,加油站库存方面也没有丝毫问题。每座加油站一次可以存储约40吨柴油,500座加油站约可存两万吨柴油,对于春耕、秋收两季每天最多销量5000吨左右柴油,每天两万吨的库存量,完全可以满足农民的用油需求。

(5)用新解算的点云结果重复过程(3)和(4),直到合格为止。

根据监测软件接收到的数据包个数分析可知,固定周期传输网络中平均丢包率为2.5%。变周期数据传输网络中丢包率为0.43%,与固定周期传输网络对比,传输成功率高,网络稳定性更好。多个检测器节点固定周期发送数据增加了同一时刻数据传输中网络堵塞的概率。而变周期数据传输网络中,由于对采集到的环境参数前后两次求差与设定阈值作比较,当大于所设定阈值时进行数据的发送,减少了大量重复数据的传输,网络负荷变小,数据堵塞概率降低,丢包率减小,确保了网络稳定性。

处理流程如图3所示。

  

图3 控制点应用流程图Fig.3 Flow chart in control points setting

4 控制点

控制点是指在扫描作业中,控制误差扩大传播的测量点位,具有控制全局,限制测量误差累积的作用,是各项测量工作的依据,以保证所测地形图能互相拼接成为一个整体。其功能类似于传统测量理论中的控制点,故名控制点。本文针对SSW推扫作业中,控制点的选取、标志、测量手段等开展讨论。

4.1 控制点的范围与密度

根据某川头镇的点云解算结果,提取了特征地物点的界址点坐标,比较地物点的坐标与野外全站仪野外细部测量结果对比,统计标准差值为3.1 cm,满足了地籍测量5cm的规范要求。

布点方式以1:500地籍图测量,界址点中误差≤5 cm为例说明[8]

(4)选点应注意能否长期保存,GPS信号是否良好。

三是抓好带头人队伍建设,增强党组织凝聚力。首要的是按照“政治素质高、党务工作熟、经济工作通、协调能力强”的标准,配好配强非公有制经济组织党组书记或党务干部,把党组织带头人队伍建设起来。然后提高他们与经济组织出资人联络沟通、谋划党建工作、组织开展党建活动、做思想政治工作和协调处理矛盾问题等方面的能力,让党组织带头人队伍强大起来,把党组织建设成为团结带领非公有制经济组织贯彻党的理论、路线方针政策和落实党的任务的战斗堡垒。

(2)簇间距约2 km;

2.1 标准曲线线性考察结果 根据葡萄糖对照品浓度(C)与吸光度值(A)的线性关系得回归方程A=67.428 57C-0.112 19,R2=0.999 5,说明葡萄糖浓度与吸光度值的线性关系良好。

(3)簇基本均匀分布在测区内,注意照顾到测区边界附近;

(1)以簇为基本单位,每簇约5个,簇内控制点大致均匀分布,点间距20 m左右;

4.2 控制点的分类

控制点可以按使用方式和标志类型两个标准进行分类。该工作依据行业规范《地籍调查规程》TD T1001-2012来执行。

4.2.1 按使用方式分可分为定向点和检查点两类。定向点就是上文提到的对点云进行纠正的控制点;检查点是在点云坐标成果与测量成果差值不超限时,未参与重新解算点云过程,对点云起检核作用并参与精度指标统计的控制点。

通过对检查点成果对比统计分析求得的标准差,可以作为阐述成果绝对精度高低的可靠指标[9]

4.2.2 按标志类型分可分为天然点和专用点两类。天然点是指那些利用测区内可在激光点云中明显区分、易于判读的地物特征点,如路旁显眼房角、道路反射牌等;专用点是指专门为扫描设立特定标志(对中杆)的点,这是在缺乏明显地物点时专门布设的,设立时必须注意对中杆应铅垂。

实际工作中应优先考虑选择天然点。

无论是哪类点,其选点原则、测量方式、坐标系统等没有任何区别,并且可能被应用多次[8]

4.3 测量手段与精度保障

测量的目的是为了提供合格的控制点三维坐标成果。

测量手段以简便易行,精度可靠的当代控制测量手段为主。实际工作中多采用GPS快速静态、全站仪施测等技术手段解决[10-12]

为保障测量精度,应注意以下环节:

(1)所使用的仪器必须严格检验并在有效期之内。

综上,对厨余沼渣中的Cl含量测定,宜采用水萃取联合艾士卡法。与单一热处理方法测定总Cl含量相比,萃取法联合艾士卡法不但能够更准确地测定厨余沼渣中的总Cl含量,而且能够区分厨余沼渣中不溶性Cl和可溶性Cl的种类,对城市固体废弃物中不同种类Cl的量化有较好的借鉴作用,同时对预测Cl在燃烧时生成二噁英类有毒物质造成二次污染和HCl气体腐蚀过滤设备的问题有重要意义。

(3)GPS快速静态测量应根据规范和接收机等级,确保观测时长,并且在东北地区作业应避开每天13时左右的GPS过境卫星稀少的时段[12-13]

(4)全站仪测量应根据仪器登记,确定观测测回数,并使用小棱镜以提高照准精确度。

(5)使用天然目标作为控制点的,应注意使用选在点云上易于判读、便于准确测量的部位。

5 丹东地籍测量控制点设置实例

丹东市某川头镇居民点大多沿道路修建,片状分布区域很少,但支杈较多。所以实际工作中先在地图上大致选择了约10个区域准备布设控制点簇,主要以路边道路反射板、民居房角、无遮挡的围墙拐角为控制点,辅以少量对中杆作为控制点,见图4。

  

图4 控制点的基本形式(丹东)Fig.4 Basic forms of control points(Dandong)

经现场踏勘落实,该镇共设11簇控制点,每组约5~6个,使用双频接收机,采集15 min做GPS快速静态测量,直接求出坐标,个别控制点可以快速静态来获取过渡点坐标,使用2″全站仪正倒镜测量,坐标偏差在3 cm以内取平均值。

整个某川头镇有效扫描5个工作日,从提取出来的有效点位统计来看,纠正前坐标——点云最大偏差为7 cm,纠正后残差控制到2 cm以内。根据农村地籍测量规范及本次任务要求,决定当坐标偏差大于5 cm时调整参与解算的控制点方案,重新解算点云坐标,直到满足要求为止。

控制点应覆盖整个测区,特别是当天扫描的区域内所有控制点扫描标志保存完好,成果齐全可用。

财商教育是一种对孩子知识结构完善的方式,它的目标是培养孩子正确的金钱观念和基本的理财技巧,这种教育最务实、最实际,它能够解决孩子在实际生活中面临的关于金钱与财富的问题。

根据丹东某川头镇的工作实践,可以总结得到以下几点:

(1)部分界址点无围墙、栅栏等明显标志,点云上无法准确判断,需要到现场实地补测,也可以在扫描时专门设立对中杆。补测工作可以在后续权属调查时顺便完成。

(2)该方案是在缺乏外业规范要求下依据经验完成的,可满足东北农村地籍测量要求,其它地区仅供参考。

2.1 两组二维超声、频谱多普勒和TDI结果比较 A组LVEF、RVFAC和TAPSE显著低于B组,两组比较,差异有统计学意义(P<0.05);A组RVDD、e/e′、E/E′显著高于B组,两组比较,差异有统计学意义(P<0.05)。见表1~2。

(3)推扫作业时,在控制点附近适当减速缓行,以增加点云密度,能往返推扫或多次经过更好,因为这样可以利用其点云的重合度来初步判断数据采集质量。

6 结论

丹东某川头镇地籍测量的实例表明:

(1)控制点的布局与测量精度直接决定了激光点云的解算精度。

(9)High-level exhibiting products,quality trade visitors,extensive international attendance and lively sense of the times will strongly uphold the theme of CIMT 2009.

(2)调整控制点的位置可以有效提高点云的成果精度。

(3)对现场特征标志地物比较多的区域,可以在扫描结束后再实测,实测也应该成簇进行。但缺乏特征点的区域应在扫描中预先布置,以便扫描。

(4)控制点附近适当减速,可以增加点云密度,或多次扫描,根据点云厚度可以初步判断解算质量,作为是否需要调整控制点重新解算的基础。

所以,控制点测量成果直接决定了车载扫描系统进行界址点测量的数据精度,也必须加以探讨,使得将来激光扫描车作业既有外业依据,又有内业规范。

参考文献:

[1]索一凡,刘利.我国车载移动测量装备市场发展初探[J].地理信息世界,2016,23(6):42-45.

[2]杨伯钢,韩友美.车载移动激光扫描技术大比例尺测图技术分析[J].测绘科学,2013,38(1):106-108.

[3]徐寿志.车载移动测量系统检校技术及其精度评定方法[D].武汉:武汉大学,2016.

[4]顾慧.车载移动测量系统在智慧交通中的应用[D].长春:吉林大学,2015.

[5]吕冰,钟若飞,王嘉楠.车载移动激光扫描测量产品综述[J].测绘与空间地理信息,2012,35(6):184-187,195.

[6]习晓环,骆社周;王方建,等.地面三维激光扫描系统现状及发展评述[J].地理空间信息,2012,10(2):13-15.

[7]龚健雅,崔婷婷,单杰,等.利用车载移动测量数据的建筑物立面建模方法[J].武汉大学学报(信息科学版),2015,40(9):1137-1143.

[8]李鑫.车载移动测量系统误差分析与检校方法研究[D].郑州:解放军信息工程大学,2012.

[9]韩友美,杨伯钢.车载LiDAR技术市政道路测量高程精度控制[J].测绘通报,2013(8):18-21.

[10]齐建伟,纪勇.地面3D激光扫描仪反射标靶中心求取方法研究[J].测绘信息与工程,2011,36(1):37-39.

[11]张成.车载移动扫描测量技术在公路设计中的应用[D].西安:长安大学,2012.

[12]黄健,叶青.车载激光移动测量技术在数字城市中的应用[C]//江苏省测绘地理信息学会2016年学术年会论文集,2016:42-44.

[13]张启福.地面三维激光扫描仪性能测试方法研究[D].郑州:解放军信息工程大学,2012.

 
杨铁利,关艳玲
《辽宁科技大学学报》2018年第01期文献

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