李能

摘要：集成RTK的三维激光扫描技术可以作为现代测绘技术领域的一项高新技术，该组合式扫描方法技术所获取的影像数据由变形测点云和激光变形影像两部分组成，不仅自动记录了影像中扫描对象的坐标位置数据和影像的尺寸信息，更是能够实时自动记录其影像的拓补与变形纹理信息，实现了由传统的点测量向“形状测量”的转变。与其他传统的变形测量方法相比，三维激光变形扫描技术具有自动扫描对象操作、自动数据采集和记录处理、图像数据信息丰富等特点，已广泛应用于我国古建筑地形测绘、虚拟增强现实、变形测量、林业生态调查等地形测量领域。也因此可以大大节省工作时长以及人力投入，减少外业工作，提高整体测量效率，明显减轻了地形测量工作强度。

关键词：RTK;三维激光扫描技术;自动化

一、概述

集成RTK的三维检测技术激光辅助扫描检测技术我们应该可以拆分来看，可以简单的理解为以三维的激光辅助扫描技术作为主要的测量方法，利用RTK检测技术进行辅助使得三维扫描测量的大大提高了精度。RTK检测技术是一种基于无线动态载波相位观测坐标值的实时无线动态载波定位坐标检测技术。它能为用户提供载波相位站测量点在指定坐标系下的实时三维载波定位坐标，并能达到厘米级的精度。

现今，三位激光扫描技术已经发展成型，已经成为测绘界一项重大技术革新，通过“三维”、“激光”两个词可以看出该项技术的两个新的概念。三维机关扫描技术采用非接触主动测量方式，相较传统的测量方法，三维激光扫描测量限制因素很少，可以直接获取精确的三维数据，快速将现实信息转换为可以处理的数据。

二、集成RTK的三维激光扫描技术基本原理

2.1 RTK基本原理

RTK差分通讯系统主要由三个部分组合做成：一个差分移动基准站，若干个差分流动站和若干个通讯系统，是以卫星载波相位跟踪的观测数据为基础和根据的。该系统实时对差分卫星GPS的测量，根据卫星GPS相对卫星实时定位的理论，将一台差分接收机实时设置在待测站已知的点上（差分基准移动移动站）另一台差分接收机则安放在另一个待测站的未知点上（差分移动基准站），同步接收和采集相同方向卫星的信号。GPS卫星信号会实时传输到查分基准移动站上，随后由查分基准移动站做出相位坐标测量，接着通过移动站的数据链将其给出观测的坐标值，卫星载波相位跟踪的状态和各待测站载波相位坐标信息一起实时传送给差分移动基准站;差分移动基准站通过随机数据链从待测站接收载波相位数据，然后利用差分GPS控制器中的随机实时数据处理软件和移动站本机同步采集的差分GPS观测坐标数据，直接构成移动站的差分卫星观测坐标并对观测坐标值进行实时处理，给出实时同步时各未知点的载波相位坐标。这为高效、精确的三维激光扫描技术提供了与待测区域载波相位坐标系相似的三维载波相位坐标系。

2.2 三维激光扫描技术基本原理

无论扫描仪的应用类型如何，其主要基本结构和工作原理与扫描仪基本相似。三维激光扫描器的主要基本结构原理是高速、高精度的三维激光测距仪，它配有一个反射镜和一组三维反射激光棱镜，可以精确地引导三维激光，并以相对均匀的角速度扫描^[1]。三维激光测距仪主动发射三维激光的同时被动接收自然物体产生的表面激光反射的三维激光信号使得用户可以准确地进行激光测距。对于每个激光扫描靶点，可以测量出每个站方向到每个扫描目标点的垂直倾斜距离，然后通過匹配激光扫描的水平方向和垂直方向之间的角度，可以精确地得到每个激光扫描点的相对水平坐标和垂直坐标。倘若目前已知扫描点与观测站之间的空间相对坐标和斜距，那么测量人员便可以准确地求得每个激光扫描点的三维坐标。

三维激光立体图像采集通过连续激光摄像机直接发射三维激光，以点云图像的形式采集物体内部的空间信息进行图像记录，也可用于360°*270°以上的广角采集，同时三维激光图像扫描距离宽度甚至可以扩大到1-6000m，通过三维激光图像拼接等先进技术，进一步扩大了三维激光扫描仪和成像仪的应用范围。真正的为您实现所见及视觉所得的最佳影像处理效果。另外，可以通过三维扫描激光直接扫描图像，举个例子，利用设备本身和三维激光直接对整个设备进行扫描成像，便可获得整个设备的整体环境图像和空间信息。

三、集成RTK三维激光扫描技术的特点

3.1 RTK技术的优点

RTK技术是一种非常高效的测量手段，比如一个高质量的RTK仪器站设单次即可测量5km的测区，而且精度高没有误差积累。RTK技术在外业工作中受制因素很少，其测量要求只需满足“电磁波通视和对空通视”即可，所以使用条件宽广，使用方便。在精确度上，RTK的高程测量精度都可以达到厘米数量级。最后RTK可以轻松胜任各种类型的测绘任务，其具有较高的系统自动化和集成自动化，也因此可以满足与三维扫描技术的集成搭配应用。

3.2三维激光扫描技术的特点

速度快、精度高、分辨率高是三维激光扫描测量技术的优点，同时三维激光扫描测量在应用上还具备非接触、兼容性好等突出优势。本文通过对市场上各种传统激光测量技术的比较，主要采用激光成像扫描测量技术，如激光全站仪、近景成像摄影激光测量、航空摄影激光测量等相关技术的分类比较并进行一些综合比较分析，主要可以发现它们具有以下的技术特点：

1、非接触式：三维高速激光目标体扫描测量技术主要采用非接触式高速激光目标体测量的方式，直接对激光目标体进行高速扫描，采集位于目标体表面点的三维物体坐标位置信息。通常外业工作会遇到十分恶劣的工作环境，三维激光扫描技术能够在目标危险、环境恶劣的情况下完成传统测量技术无法完成的任务。

2、较高的扩展性和数字化应用：三维激光成像扫描后处理系统采集的激光成像数据是三维数字信号，具有全数字化的特点，易于处理、分析、输出和显示。此外，可以与其他常用的软件设备进行数据交换和信息共享，如数码相机或GPS相机搭配工作，具有良好的应用扩展性。

3、分辨率高：三维激光扫描技术采集后的数据精度高，处理方便，采集的同时即可提供高质量、高精度的三维数据，也因此大大提高了采集数据的分辨率。

4、适用性强，应用广泛：由于其良好的工程技术性能特点，对实际使用的条件和安全性要求不高，环境条件适应能力强，适合野外的测量，故在工程建设各技术领域应用广泛。

四、结语

集成RTK的三维激光扫描地形图技术无疑是测绘外业工作的一大福音，他不仅充分结合了两种技术的优势还突出了这两种技术的搭配使用的发挥空间，让测绘和外业工作的复杂性和外业工作难度和复杂性大大降低，同时也可以让内业测绘工作人员将大量的精力从外业测绘工作的转向了内业，同时辅助以计算机软件也大大提高了内业的工作效率减轻了工作的强度。另外，外业人员能够快速得到所需要的扫描点云区域完整空间信息和其他相关地貌地物属性的信息，内业工作人员也可以轻松从所需要扫描点云区域的数据中快速提取得出自己想要的地貌地物信息;变更所需要的比例尺时，只需按照一定的规范程序提取比例尺和相应的地貌地物特征点的坐标即可;一次扫描完成后能够快速生成多种测绘成果，除了所需的地貌地物测绘数据和地形图，同时也可以提供各种高精度的DEM、3D地形图模型、测区视频等多种增值产品，因此还能够使扫描点云数据充分的发挥价值。

参考文献：

[1]  李长安. 基于三维激光扫描的煤堆建模系统设计与实现[J]. 硅谷，2012（15）：89-92.

[2]  王波. 影像特征线辅助下的三维激光点云建筑物建模[D]. 南京师范大学，2013.