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點云數(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:14054

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

無論是從設(shè)計品質(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)計師需要掌握的一項技能。

 

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)場實測、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云數(shù)據(jù)

 

1現(xiàn)場實測

現(xiàn)場實測是目前主流的數(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)計需求,通過實測點重構(gòu)的地形模型精度較差,會丟失大量細(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,其特點如

獲取方式

點高程精度

密度

測繪效率

現(xiàn)場實測

<5mm

1:500地形圖:約15 000mm

1:1000地形圖:約30 000mm

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

激光三維掃描

0.01m

0.2m

 

 

3基于三維掃描點云

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云數(shù)據(jù)精度最高。機(jī)載激光雷達(dá)適用于范圍面積航攝項目的數(shù)據(jù)獲取。

點云數(shù)據(jù)不僅擁有精度高的優(yōu)點,在過濾植被方面也有著天然的數(shù)據(jù)優(yōu)勢,可以通過某種計算規(guī)則輕易地將植被的點云數(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)則分布的測量點;

柵格數(shù)據(jù)模型是規(guī)則網(wǎng)格模型,每個網(wǎng)格內(nèi)有唯一的數(shù)據(jù)點定義該網(wǎng)格單元的相關(guān)屬性值(如高程值),柵格數(shù)據(jù)模型需要對原始數(shù)據(jù)重新采樣計算,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、土方測算

在場地豎向設(shè)計過程中,通過數(shù)字地形可以從土方平衡角度對方案進(jìn)行優(yōu)化比選,基于三維數(shù)字地形模型,可以快速得出每個豎向設(shè)計方案的總開挖量、總回填量和凈填挖量,再對設(shè)計進(jìn)行合理調(diào)整使得三個值相對較小,有利于保證工程造價處于相對合理的范圍,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)計合理性評價

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

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

 

隨著更多項目開始采用三維正向設(shè)計,數(shù)字地形將作為正向設(shè)計的有效技術(shù)手段融入到三維正向設(shè)計中,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,請聯(lián)系我們。

 

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