点云数据精度最高的地形数据获取方式

在城市规划阶段，相比于传统的测绘数据，足够精度的数字地形模型能为规划师和建筑师提供更加精准、更具时效的环境数据支撑。

无论是从设计品质的提高还是经济成本的控制来说，数字地形模型能够发展的作用都越来越大，获取并利用数字地形模型技术将成为设计师需要掌握的一项技能。

1、基础数据的获取

目前地形数据获取主要有三种方式：现场实测、三维正射影像转数字高程模型DEM、激光三维扫描获取点云数据。

（1）现场实测

现场实测是目前主流的数据获取手段，但是效率低，而且虽然精度满足规范要求但不能满足精细化设计需求，通过实测点重构的地形模型精度较差，会丢失大量细节。

（2）基于正射影像图

数字正射影像图是对航空影像进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集，同时具有地图几何精度和影像特征。数字正射影像图以往都是通过遥感卫星拍摄所得，但近年来随着无人机技术的发展，正射影像图的获取变得更加便捷。

通过数字正射影像图创建的三维模型，其平面精度可以达到0.14m左右，高程精度可以达到0.15m左右，满足《国家基本比例尺地图图式》（GB 20257.1-2007）规范中1:500大比例尺地形图的要求，且设备费用适中。

三种获取方式有非常明显的差异，其特点如：

（3）基于三维扫描点云

在三种基础数据获取方式中，三维激光扫描直接获取的点云数据精度最高。机载激光雷达适用于大范围面积航摄项目的数据获取。

点云数据不仅拥有精度高的优点，在过滤植被方面也有着天然的数据优势，可以通过某种计算规则轻易地将植被的点云数据过滤出来，进一步提高高程数据的精度和准确性。

2、三维数字地形的创建

基于以上基础数据创建的三维数字地形模型有两种：TIN数据模型和栅格数据模型。

TIN数据模型是不规则三角网模型，由连续的不规则三角面组成，三角面的形状、大小和密度取决于不规则分布的测量点；

栅格数据模型是规则网格模型，每个网格内有唯一的数据点定义该网格单元的相关属性值（如高程值），栅格数据模型需要对原始数据重新采样计算，模型精度取决于网格单元。

3、地形分析

基于三维数字地形模型可以进行多种地形分析。例，对某数字地形模型进行了高程、坡度、坡向三方面分析，如图：

图片来源于网络

将得到的结果叠加导入总平面图之后，可以非常直观地了解区域内各地块目前的地形情况。

同样基于数字地形，也可以方便地进行任意方向的纵断面分析。

4、土方测算

在场地竖向设计过程中，通过数字地形可以从土方平衡角度对方案进行优化比选，基于三维数字地形模型，可以快速得出每个竖向设计方案的总开挖量、总回填量和净填挖量，再对设计进行合理调整使得三个值相对较小，有利于保证工程造价处于相对合理的范围，为前期方案决策及预算提供合理依据。

5、基于模型的设计合理性评价

基于三维模型的设计实现了设计的三维可视化，能够全方位地反映设计成果，让更多参与方以更加高效的方式参与讨论。

以道路设计为例，相对于传统的横纵断面图，基于三维数字地形模型的道路设计可以直观地表达出道路与周边地块的竖向关系，对于大规模的片区规划，在前期可以帮助业主及设计师更好地进行宏观把控。

随着更多项目开始采用三维正向设计，数字地形将作为正向设计的有效技术手段融入到三维正向设计中，并将在规划方案前期发挥巨大作用。

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