CN105865334B - 地下建(构)筑物测绘方法 - Google Patents

地下建(构)筑物测绘方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了地下建(构)筑物测绘方法,属于工程测绘的技术领域。本发明为解决地下建(构)筑物测绘还存在测绘不精确、死角多的问题,提供一种采用固定激光和移动激光共同测绘的方法进行地下建(构)筑物测绘,并对测绘数据进行精度验证,极大地提高地下建(构)筑物测绘的精度,同时能减少测绘死角。

Description

地下建(构)筑物测绘方法
技术领域
[0001] 本发明属于工程测绘的技术领域,具体涉及地下建(构)筑物测绘方法。
背景技术
[0002] 而随着城市的发展,对建筑的测绘要求越来越高,对于地面建筑的测绘如今技术 趋于成熟,而地下建(构)筑物测绘还存在测绘不精确、死角多的问题。本单位为完成江阴市 全市域范围约98S平方公里的地下空间设施〔地下建(构)筑物)的资料收集、调查和测绘工 作,并建立地下空间数据库,完善地下空间数据体系,研发了本发明所公开的技术。
发明内容
[0003] 本发明为解决背景技术中提及的问题,提供一种采用固定激光和移动激光共同测 绘的方法进行地下建(构)筑物测绘,并对测绘数据进行精度验证,极大地提高地下建(构) 筑物测绘的精度,同时能减少测绘死角。
[0004] 为实现上述技术目的,本发明采取的技术方案为:
[0005] 地下建(构)筑物测绘方法,包括以下步骤:
[0006] 步骤一、地下建(构)筑物分布情况调查:根据已有地下建(构)物分布、大小、位置 等情况,进行实地核实,确定地下建(构)筑物的大致位置、大小,再根据实地核实的结果绘 制出地下建(构)筑物的分布图;
[0007] 步骤二、地面控制测量:在地下建(构)筑物的地面部分布设多个地面控制点,并在 地下建(构)筑物的分布图上确定控制点平面和高程坐标;
[0008] 步骤三、固定激光测绘地下建(构)筑物:在地下建(构)筑物中设置地下控制点,利 用三维激光扫描仪对地下建(构)筑物中特定的实体和反射参照点进行扫描,采集点云数 据,通过标靶、明显地物点拼接把地下空间联系成一个整体,再通过地上、地下的控制点换 算将地下空间转换至绝对坐标系中,获取地下建(构)筑物的几何位置信息;
[0009] 步骤四、移动激光测绘地下建(构)筑物:采用车载式移动外业测量方法作业:具体 包括以下步骤:
[0010] 1)在其中一个地面控制点上架设GPS基站,量取基站GPS天线高,锁定卫星并开始 记录数据后,通知移动测量设备开机;
[0011] 2)将移动测量设备移动到开阔地带,接通电源,确定其已锁定卫星并开始记录数 据后,开启惯导设备,待其启动完成并进入工作状态后,保持车身稳定并开始计时,进入开 始初始化状态;
[0012] 3)开始初始化时间达到后,设置相机参数及开启激光扫描仪,开始移动扫描地下 建(构)筑物内部轮廓,采集数据;
[0013] 4)待采集结束后,结束激光扫描仪,将移动测量设备再次停放到开阔地带进行结 束初始化,结束初始化完成后将惯导设备关闭,基站GPS接收机关闭;
[0014] 5)将采集的数据导入绝对坐标系中,获取地下建(构)筑物的几何位置信息;
[0015」步骤五、精度验证:对比步骤三和步骤四的获取地下建(构)筑物的几何位置信息, 对二者的重叠度进行评价,误差高于预定值部分进行复量,对于受环境影响没有被步骤三 和步骤四采集的地下建(构)筑物几何位置信息,采用步骤六采集;
[0016]步骤六、地下建(构)筑物的几何位置信息复量:采用全站仪测量,测量步骤为: [0017] 1)校验仪器,保证仪器处于正常使用状态;
[0018] 2)以地面控制点为基础增设测站点,
[0019] 3)采用全站仪测距三角高程方法进行采集,采集前应认真丈量仪器高和觇标高 度,保证测量精度;
[0020] 4)对步骤五中要求复量部分以及步骤三和步骤四未采集的地下建(构)筑物几何 位置信息进行测量,测量完毕后导出测量数据,将数据参与地下建(构)筑物的几何位置信 息对比,消除误差;
[0021 ]步骤六、绘制地下建(构)筑物模型图:包括以下步骤:
[0022] 1)数据预处理:对获取的点云数据和影像数据进行预处理,剔除原始点云中的错 误点和含有粗差的点;对点云数据进行识别分类,对扫描获取的图像进行几何纠正;
[0023] 2)数据拼接匹配:选取地面控制点,利用地面控制点对扫描影像进行定位以及扫 描和影像之间的匹配;
[0024] 3)绘制成图,获得绘制地下建(构)筑物模型图。
[0025]为优化上述技术方案,采取的具体措施还包括:
[0026]步骤三中三维激光扫描仪扫描的具体步骤为:先在地下控制点上设站,连接电源, 量仪器高度;然后选取扫描范围,设置扫描靶位,再点选标靶,扫描对象,最终生成点云。 [0027]每三个标粑不应放置在一条直线上,夹角应在10。至170。之间;标耙离三维激光扫 描仪最大距离不超过1〇〇米。
[0028] 标靶离三维激光扫描仪的距离控制在40至50米。
[0029] 步骤二通过基于JSC0RS的网络RTK测量确定地面控制点平面和高程坐标。
[0030] 基于JS⑶RS的网络RTK测量的方法是通过JSCORS数据中心对GPS基准站的接收数 据进行处理,求算流动站GPS接收机所在位置的差分改正信息,并通过GPRS数据通讯方式实 时转发到流动站,实时得到各流动站精确坐标值,再进行解算得到地面控制点平面和高程 坐标。
[0031] 采用网络RTK测量的GPS接收机为双频GPS接收机。
[0032] 进行基于JSCORS的网络RTK测量作业时,截止高度角不低于15°,有效卫星数应不 少于5颗,PD0P值不大于6。
[0033]本发明的地下建(构)筑物测绘方法,采用移动激光与固定激光相互融合的地下移 动激光采集技术,构建地下建(构)筑物三维图模,最终用于建立地上地下地理空间信息数 据三维一体化管理与应用平台。本发明采用的移动激光与固定激光相互融合的技术,能极 大地提高数据采集的精确度,二者之间采集的数据还能配合后续的度验证及信息复量步 骤,弥补单一激光采集技术的缺陷。
具体实施方式
[0034] 地下建(构)筑物测绘方法,包括以下步骤:
[0035] 步骤一、地下建(构)筑物分布情况调查:根据己有地下建(构)物分布、大小、位置 等情况,进行实地核实,确定地下建(构)筑物的大致位置、大小,再根据实地核实的结果绘 制出地下建(构)筑物的分布图;
[0036] 地下建(构)筑物的调查分为地下建(构)筑物分布情况调查与地下建(构)筑物属 性调查。
[0037] 1)地下建(构)筑物分布情况调查
[0038] 充分利用收集的资料,整理出地下建(构)物分布、大小、位置等情况,进行实地核 实,确定地下建(构)筑物的大致位置、大小及名称,再根据调查的结果绘制出各镇(街道)的 地下建(构)筑物的分布图,确定项目的大致工作量。
[0039] 2)地下建(构)筑物属性调查
[0040]地下建(构)筑物属性调查主要针对地下建(构)筑物的位置、性质、用途、层数、面 积等属性进行调查,一般分为常规属性调查及专项属性调查。
[0041]常规属性调查指的是各类地下建(构)筑物属性中的共性部分,如位置、层数等项, 具体常规属性应参照本项目数据标准。其具体调查形式是调查表,具体调查内容和格式详 见附录B。
[0042]专项属性调查指的是一类地下建(构)筑物特有的属性,如民防设施建筑物的防护 等级、防护及抗爆单元数等项,具体内容详见本项目的《数据标准》。
[0043] 步骤二、地面控制测量:在地下建(构)筑物的地面部分布设多个地面控制点,并在 地下建(构)筑物的分布图上确定控制点平面和高程坐标;
[0044] 地面控制测量的任务是根据地下建(构)筑物的特点和需要,在地面布设控制点, 一般包括平面控制测量和尚程控制测量。
[0045] 1)平面控制测量
[0046] (1)针对地下建(构)筑物测量,平面控制点精度等级应划分为一、二、三级及图根 控制点,一、二、三级控制点一般采用道钉铺设在沥青路面上,图根控制点一般采用临时标 VI、J、〇
[0047] (2)平面控制测量的方法可选用基于JSC0RS的网络RTK测量、导线测量、边角组合 测量等,各作业方法和技术要求应符合以下相关技术要求。
[0048] 网络RTK (Real - time kinematic)实时动态差分法。这是一种新的常用的GPS测 量方法,以前的静态、快速静态、动态测量都需要事后进行解算才能获得厘米级的精度,而 RTK是能够在野外实时得到厘米级定位精度的测量方法,它采用了载波相位动态实时差分 方法,是GPS应用的重大里程碑,它的出现为工程放样、地形测图,各种控制测量带来了新曙 光,极大地提高了外业作业效率。JSC0RS是指江苏省全球导航卫星连续运行参考站综合 服务系统(J I Angsu Continuously Operating Reference Stations)。
[0049] 2)高程控制测量
[0050] 高程控制测量的方法可选用基于JSCORS的网络RTK作业方法、水准测量及高程导 线测量,各作业方法和技术要求应符合以下相关技术要求。
[0051] (1)基于JSCORS的网络RTK作业方法
[0052] 基于JSCORS的网络RTK作业方法是通过JSCORS数据中心对GPS基准站的接收数据 进行处理,求算流动站GPS接收机所在位置的差分改正信息,并通过GPRS数据通讯方式实时 转发到流动站,买时侍到各流动站精确WGS-84坐标值,再根据江阴市大地水准面成果进行 解算得到。在使用该方法前应对江阴市似大地水准面成果进行检核或再精化,满足精度要 求方可使用。具体作业要求如下:
[0053] a)用于GPS RTKf业模式的GPS接收机应选用双频GPS接收机;
[0054] b)作业时,截止高度角应不低于15。,有效卫星数应不少于5颗,PDOP值不大于6; [0055] c)为保证测量成果精度和可靠,应在初始化稳定后独立观测三次,观测历元应大 于10个,且每次独立观测平面收敛阈值不超过2cm,高程收敛阈值不超过3cm;三次间平面较 差不超过2cm,高程较差不超过3cm,取平均值作为最终结果;
[0056] e)采用与已知点成果进行比对检验、对同一点重复测量检验的方法,检验成果精 度和可靠性。成果值的比对较差超过±5cm时需分析原因,保证测量成果相对于邻近JSCORS 站点的高程中误差不大于±5cm。
[0057]步骤三、固定激光测绘地下建(构)筑物:在地下建(构)筑物中设置地下控制点,利 用三维激光扫描仪对地下建(构)筑物中特定的实体和反射参照点进行扫描,采集点云数 据,通过标靶、明显地物点拼接把地下空间联系成一个整体,再通过地上、地下的控制点换 算将地下空间转换至绝对坐标系中,获取地下建(构)筑物的几何位置信息;
[0058]三维激光扫描仪测量方法是利用三维激光扫描仪对特定的实体和反射参照点进 行扫描,尽可能多的获取实体相关信息。通过标靶、明显地物点拼接把地下空间联系成一个 整体,再通过地上、地下的控制点转换至绝对坐标系中,其最终获取的是空间实体的几何位 置信息,点云的发射密度值,以及内置或外置相机获取的影像。内业数据处理软件对采集的 点云数据和影像数据进行处理,以多种不同的格式输出,满足空间信息数据库的数据源和 不同应用的需要。
[0059] 在进行三维激光扫描仪测量之前应进行导线测量,数据扫描的作业流程为:控制 点布设—选点—设站—连接电源—量仪器高—>选取扫描范围—设置耙位—点选粑子—扫 描对象—生成点云。
[0060] 三维激光扫描仪测量方法需注意事项:
[0061] (1)测量前需合理化布设扫描线路,减少测站数;
[0062] (2)每站扫描仪应尽量架设在控制点上;
[0063] (3)每站的标靶点应尽量与控制点重合;
[0064] (4)三个扫描标靶不应放置在一条直线上,夹角应在1〇°〜170°之间;
[0065] (5)标靶离测站最大距离不宜超过100米,适宜距离应控制在40〜50米;
[0066] (6)两幅重叠扫描中应有四到五个反射参照点;
[0067] ⑺标靶不宜放置在路中心,如需放置,应设置警示标志并加以人工保护;
[0068] (8)测站间标靶应有重合,方便点云数据的拼接;
[0069]三维激光扫描仪测量的点云成果数据必须通过精度验证后方可在项目中运用。
[0070] 步骤四、移动激光测绘地下建(构)筑物:车载移动外业测量方法作业流程为:开始 4基站GPS准备4调试作业参数4开始初始化4开始采集作业4结束初始化―收集数据、 设备—结束作业,具体步骤和要求如下:
[0071] (1)选择架设GPS基站的控制点位,并架设GPS基站,量取基站GPS天线高,开机并观 察其工作状态,在其工作指标灯指示已锁定卫星并开始记录数据后,通知移动测量设备可 以开机。
[0072] (2)将移动测量设备移动到开阔地带,接通电源,检查流量站GPS指示灯面板,确定 其已锁定卫星并开始记录数据后,开启惯导设备,检查惯导工作状态指示灯,待其启动完成 并进入工作状态后,保持车身稳定并开始计时,此时己开始作业前的开始初始化状态,为充 分保证惯导初始化的精度,需要保证初始化状态持续20至30分钟时间(厂家出厂调试初始 化时间5分钟,对精度要求高可延长初始化时间,一般不超过30分钟)。
[0073] (3)开始初始化时间达到后,设置相机参数及开启激光扫描仪,开始移动采集数 据。
[0074] (4)待采集结束后,结束激光扫描仪,将移动测量设备再次停放到开阔地带进行结 束初始化工作,初始化工作时间为20至30分钟。结束初始化完成后将惯导关闭,然后将流动 站GPS接收机关闭,最后通知基站GPS接收机关闭。
[0075] (5)收集数据及设备,整个外业数据采集工作完成。
[0076] 外业采集技术指标:
[0077] (1)相机数据完整,六个相机数据与PC104控制面板上显示的曝光次数一致,无缺 失;
[0078] (2)激光数据完整,数据大小与激光采集软件面板上显示的数据量大小一致,无缺 失;
[0079] (3)PC104数据正确,检查其记录时间及次数与PC104控制面板显示数据一致,无缺 失;
[0080] (4)惯导数据完整,检查惯导数据记录CF卡,根据记录文件检查惯导数据是否完整
[0081] (5)基站、流动站GPS数据,检查其记录时间及大小是否与本次作业实况一致;
[0082] 车载移动外业测量需注意的事项:
[0083] (1)基站需架设在开阔、GPS信号好的控制点上,保证GPS基站信号不被遮挡;
[0084] (2)车载移动测量系统在地下测量时无法接收到GPS信号,定位依靠惯导及里程计 设备;
[0085] (3)初始化过程中,应保持测量车无晃动,保证采集车静止对准;
[0086] (4)根据地下空间光线情况设置相机曝光参数;
[0087] (5)作业行车依测区要求的点间密度为依据,将车速控制为10KM/H (车速10KM/H 时,扫描行间隔为2CM;扫描线点间隔30米远处密度为2点/1CM),避免倒车、减少急刹车、急 加速等造成采集车抖动的情况;
[0088] (6)基站GPS接收机在其他所有设备关机后关机,保证基站观测数据在时间上的完 整性。
[0089] (7)控制点采集以导线测量为基础,使用全站仪测量拐角、立架等易于在点云数据 中辨识的特征点数据作为控制点。
[0090] 步骤五、精度验证:对比步骤三和步骤四的获取地下建(构)筑物的几何位置信息, 对二者的重叠度进行评价,误差高于预定值部分进行复量,对于受环境影响没有被步骤三 和步骤四采集的地下建(构)筑物几何位置信息,采用步骤六采集;
[0091] 步骤六、地下建(构)筑物的几何位置信息复量:采用全站仪测量,测量步骤为:
[0092] 1)校验仪器,保证伩器处于正常使用状态;
[0093] 2)以地面控制点为基础增设测站点, 全站仪测距三角高程方法进行采集】集前应认真丈量仪器高和规标高 度,保证测量精度;
[0。95]^ 4)^频五巾要救量部洲及雜三獅_未纖腿下建(构)筑物几何 位置信息进行测量,测量完毕后导出测量数据,将数据参与地下建(构)筑物的几何位置信 息对比,消除误差;
[0096]步骤六、绘制地下建(构)筑物模型图:包括以下步骤:
[0097] D数据预处理:对获取的点云数据和影像数据进行预处理,剔除原始点云中的错 误点和含有粗差的点;对点云数据进行识别分类,对扫描获取的图像进行几何纠正;
[0098] 2)数据拼接匹配:选取地面控制点,利用地面控制点对扫描影像进行定位以及扫 描和影像之间的匹配;
[0099] 3)绘制成图,获得绘制地下建(构)筑物模型图。
[0100]以上仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例, 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的 普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,应视为本发明的保护 范围。

Claims (8)

1.地下建筑物或构筑物测绘方法,包括以下步骤: 步骤一、地下建筑物或构筑物分布情况调查:根据已有地下建筑物或构筑物分布、大小 和位置情况,进行实地核实,确定地下建筑物或构筑物的大致位置、大小,再根据实地核实 的结果绘制出地下建筑物或构筑物的分布图; 步骤二、地面控制测量:在地下建筑物或构筑物的地面部分布设多个地面控制点,并在 地下建筑物或构筑物的分布图上确定控制点平面和高程坐标; 步骤三、固定激光测绘地下建筑物或构筑物:在地下建筑物或构筑物中设置地下控制 点,利用三维激光扫描仪对地下建筑物或构筑物中的实体和反射参照点进行扫描,采集点 云数据,通过标靶、明显地物点拼接把地下空间联系成一个整体,再通过地上、地下的控制 点换算将地下空间转换至绝对坐标系中,获取地下建筑物或构筑物的几何位置信息; 步骤四、移动激光测绘地下建筑物或构筑物:采用车载式移动外业测量方法作业:具体 包括以下步骤: 在其中一个地面控制点上架设GPS基站,量取基站GPS天线高,锁定卫星并开始记录数 据后,通知移动测量设备开机; 将移动测量设备移动到开阔地带,接通电源,确定其已锁定卫星并开始记录数据后,开 启惯导设备,待其启动完成并进入工作状态后,保持车身稳定并开始计时,进入开始初始化 状态; 开始初始化时间达到后,设置相机参数及开启激光扫描仪,开始移动扫描地下建筑物 或构筑物内部轮廓,采集数据; 待采集结束后,结束激光扫描仪,将移动测量设备再次停放到开阔地带进行结束初始 化,结束初始化完成后将惯导设备关闭,基站GPS接收机关闭; 将采集的数据导入绝对坐标系中,获取地下建筑物或构筑物的几何位置信息;步骤五、 精度验证:对比步骤三和步骤四的获取地下建筑物或构筑物的几何位置信息,对二者的重 叠度进行评价,误差高于预定值部分进行复量,对于受环境影响没有被步骤三和步骤四采 集的地下建筑物或构筑物几何位置信息,采用步骤六采集; 步骤六、地下建筑物或构筑物的几何位置信息复量:采用全站仪测量,测量步骤为: 校验仪器,保证仪器处于正常使用状态; 以地面控制点为基础增设测站点, 米用全站仪测距三角局程方法进行米集,米集前应认真丈量仪器高和觇标高度,保证 测量精度; 对步骤五中要求复量部分以及步骤三和步骤四未采集的地下建筑物或构筑物几何位 置信息进行测量,测量完毕后导出测量数据,将数据参与地下建筑物或构筑物的几何位置 信息对比,消除误差; 步骤七、绘制地下建筑物或构筑物模型图:包括以下步骤: 数据预处理:对获取的点云数据和影像数据进行预处理,剔除原始点云中的错误点和 含有粗差的点;对点云数据进行识别分类,对扫描获取的图像进行几何纠正; 数据拼接匹配:选取地面控制点,利用地面控制点对扫描影像进行定位以及扫描和影 像之间的匹配; 绘制成图,获得绘制地下建筑物或构筑物模型图。
2. 根据权利要求1所述的地下建筑物或构筑物测绘方法,其特征是:步骤三中三维激光 扫描仪扫描的具体步骤为:先在地下控制点上设站,连接电源,量仪器高度;然后选取扫描 范围,设置扫描靶位,再点选标靶,扫描对象,最终生成点云。
3. 根据权利要求1所述的地下建筑物或构筑物测绘方法,其特征是:每三个标靶不应放 置在一条直线上,夹角应在10P°P至170P°P之间;标靶离三维激光扫描仪最大距离不超过 100 米。
4. 根据权利要求1所述的地下建筑物或构筑物测绘方法,其特征是:标靶离三维激光扫 描仪的距离控制在40至50米。
5. 根据权利要求1所述的地下建筑物或构筑物测绘方法,其特征是:步骤二通过基于 JSC0RS的网络RTK测量确定地面控制点平面和高程坐标。
6. 根据权利要求5所述的地下建筑物或构筑物测绘方法,其特征是:基于JSC0RS的网络 RTK测量的方法是通过JSC0RS数据中心对GPS基准站的接收数据进行处理,求算流动站GPS 接收机所在位置的差分改正信息,并通过GPRS数据通讯方式实时转发到流动站,实时得到 各流动站精确坐标值,再进行解算得到地面控制点平面和高程坐标。
7. 根据权利要求6所述的地下建筑物或构筑物测绘方法,其特征是:采用网络RTK测量 的GPS接收机为双频GPS接收机。
8.根据权利要求6所述的地下建筑物或构筑物测绘方法,其特征是:进行基于JSC0RS的 网络RTK测量作业时,截止高度角不低于15°,有效卫星数应不少于5颗,PDOP值不大于6。
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