點雲數據精度最高(gāo)的(de)地形數據獲取方式

在城(chéng)市規劃階段，相比于傳統的(de)測繪數據，足夠精度的(de)數字地形模型能爲規劃師和(hé)建築師提供更加精準、更具時(shí)效的(de)環境數據支撐。

無論是從設計品質的(de)提高(gāo)還(hái)是經濟成本的(de)控制來(lái)說，數字地形模型能夠發展的(de)作用(yòng)都越來(lái)越大(dà)，獲取并利用(yòng)數字地形模型技術将成爲設計師需要掌握的(de)一項技能。

1、基礎數據的(de)獲取

目前地形數據獲取主要有三種方式：現場(chǎng)實測、三維正射影(yǐng)像轉數字高(gāo)程模型DEM、激光(guāng)三維掃描獲取點雲數據。

（1）現場(chǎng)實測

現場(chǎng)實測是目前主流的(de)數據獲取手段，但是效率低，而且雖然精度滿足規範要求但不能滿足精細化(huà)設計需求，通(tōng)過實測點重構的(de)地形模型精度較差，會丢失大(dà)量細節。

（2）基于正射影(yǐng)像圖

數字正射影(yǐng)像圖是對(duì)航空影(yǐng)像進行數字微分(fēn)糾正和(hé)鑲嵌，按一定圖幅範圍裁剪生成的(de)數字正射影(yǐng)像集，同時(shí)具有地圖幾何精度和(hé)影(yǐng)像特征。數字正射影(yǐng)像圖以往都是通(tōng)過遙感衛星拍(pāi)攝所得(de)，但近年來(lái)随著(zhe)無人(rén)機技術的(de)發展，正射影(yǐng)像圖的(de)獲取變得(de)更加便捷。

通(tōng)過數字正射影(yǐng)像圖創建的(de)三維模型，其平面精度可(kě)以達到0.14m左右，高(gāo)程精度可(kě)以達到0.15m左右，滿足《國家基本比例尺地圖圖式》（GB 20257.1-2007）規範中1:500大(dà)比例尺地形圖的(de)要求，且設備費用(yòng)适中。

三種獲取方式有非常明(míng)顯的(de)差異，其特點如：

（3）基于三維掃描點雲

在三種基礎數據獲取方式中，三維激光(guāng)掃描直接獲取的(de)點雲數據精度最高(gāo)。機載激光(guāng)雷達适用(yòng)于大(dà)範圍面積航攝項目的(de)數據獲取。

點雲數據不僅擁有精度高(gāo)的(de)優點，在過濾植被方面也(yě)有著(zhe)天然的(de)數據優勢，可(kě)以通(tōng)過某種計算(suàn)規則輕易地将植被的(de)點雲數據過濾出來(lái)，進一步提高(gāo)高(gāo)程數據的(de)精度和(hé)準确性。

2、三維數字地形的(de)創建

基于以上基礎數據創建的(de)三維數字地形模型有兩種：TIN數據模型和(hé)栅格數據模型。

TIN數據模型是不規則三角網模型，由連續的(de)不規則三角面組成，三角面的(de)形狀、大(dà)小和(hé)密度取決于不規則分(fēn)布的(de)測量點；

栅格數據模型是規則網格模型，每個(gè)網格内有唯一的(de)數據點定義該網格單元的(de)相關屬性值（如高(gāo)程值），栅格數據模型需要對(duì)原始數據重新采樣計算(suàn)，模型精度取決于網格單元。

3、地形分(fēn)析

基于三維數字地形模型可(kě)以進行多(duō)種地形分(fēn)析。例，對(duì)某數字地形模型進行了(le)高(gāo)程、坡度、坡向三方面分(fēn)析，如圖：

圖片來(lái)源于網絡

将得(de)到的(de)結果疊加導入總平面圖之後，可(kě)以非常直觀地了(le)解區(qū)域内各地塊目前的(de)地形情況。

同樣基于數字地形，也(yě)可(kě)以方便地進行任意方向的(de)縱斷面分(fēn)析。

4、土方測算(suàn)

在場(chǎng)地豎向設計過程中，通(tōng)過數字地形可(kě)以從土方平衡角度對(duì)方案進行優化(huà)比選，基于三維數字地形模型，可(kě)以快(kuài)速得(de)出每個(gè)豎向設計方案的(de)總開挖量、總回填量和(hé)淨填挖量，再對(duì)設計進行合理(lǐ)調整使得(de)三個(gè)值相對(duì)較小，有利于保證工程造價處于相對(duì)合理(lǐ)的(de)範圍，爲前期方案決策及預算(suàn)提供合理(lǐ)依據。

5、基于模型的(de)設計合理(lǐ)性評價

基于三維模型的(de)設計實現了(le)設計的(de)三維可(kě)視化(huà)，能夠全方位地反映設計成果，讓更多(duō)參與方以更加高(gāo)效的(de)方式參與討(tǎo)論。

以道路設計爲例，相對(duì)于傳統的(de)橫縱斷面圖，基于三維數字地形模型的(de)道路設計可(kě)以直觀地表達出道路與周邊地塊的(de)豎向關系，對(duì)于大(dà)規模的(de)片區(qū)規劃，在前期可(kě)以幫助業主及設計師更好地進行宏觀把控。

随著(zhe)更多(duō)項目開始采用(yòng)三維正向設計，數字地形将作爲正向設計的(de)有效技術手段融入到三維正向設計中，并将在規劃方案前期發揮巨大(dà)作用(yòng)。

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