什么是地形测量？

这些工作流程提供了从边到边勘测站点的可靠方法。但两种流程都会带来巨大的挑战。

以下是传统测绘中最常见的痛点。

1. 费力而耗时
   使用全站仪进行测量是一个繁琐的过程，需要捕捉大量的测量数据才能准确定义地物特征。想像一个简单的地理特征，比如笔直的路缘：您需要每隔15-20米捕捉一个测量点来确定该线路。如果路边有弯道，则需要多捕捉三个点。对于更复杂的特征，您需要捕捉更多的点。在拥有众多复杂特征的大型工地上，测量点的数量会迅速增加，项目工期也会随之延长。而且这有时与测量次数无关，而是测量之间的行走。例如，要拍摄一条道路，您需要走过路边的长度，跟踪这一特征，再走回路边记录通道线，走到道路中心记录中心线，最后在道路的另一侧重复这些步骤。因此，一条简单道路的长度最终需要多次扫描覆盖，耗费大量时间和精力。
   
   
2. 静态扫描仪操作缓慢
   架站式激光扫描仪比传统全站仪快得多，但仍然会让人觉得缓慢而费力。加上安装扫描仪、采集数据和移动到下一个站点的时间，您可能要花费20分钟或更久的时间才能获得一个点云。如果一次勘测需要十几次的设置，就意味着要在场地上工作很长时间。
   
   
3. 传统测绘的覆盖范围并不全面
   全站仪测绘的最佳做法是只测绘项目范围中定义的特征。这种方法虽然在项目重点扫描的地方效率高，但如果项目要求发生变化或扩大，这种方法就会变得效率低下。因此，如果利益相关者在测绘完成后要求提供计划范围之外的特征（如边界或路边线）的详细信息时，问题就出现了。这时就需要返回现场进行第二次测绘，花费额外的时间和费用。 
   
   
4. 数据缺口
   激光扫描仪只能捕捉视线范围内的特征。如果不仔细规划，将所有遮挡物考虑在内，并增加额外的扫描以确保良好的覆盖范围，您的扫描数据中最终可能会出现空白点。而您要测绘的部分很可能就在这些空白点中消失。
5. 安全问题
   在勘测点附近放置实体棱镜或 GPS 设备的需要可能会带来很大的安全隐患。例如，测量道路线意味着要站在繁忙的道路中央。这在传统的测绘工作流程中是需要十分谨慎的。 
   
6. 缺乏图像资料
   图片能够为测绘提供丰富而宝贵的背景资料。可惜大多数全站仪 和安装在三脚架上的激光器都不能自动捕捉图像。因此，测量人员需要手动拍摄照片。而一项复杂的测绘已经足够让您忙碌了。结果经常是拍摄工作退居其次。  

同步定位和地图构建（SLAM）扫描仪有望改变我们地形测量的方式。

SLAM 扫描仪与地面扫描仪非常相似，它可以捕捉适合虚拟测绘工作流程的 3D 数据。然而，SLAM 扫描仪在一个非常重要的方面有所不同：它们利用先进的传感器和算法，极大地改进了 3D 扫描的工作流程。

SLAM 指的并非特定的硬件或软件，而是一种技术程序的广义术语。它开发于上世纪80年代，用于帮助机器人在没有地图的情况下在新环境中自主导航。如今，从自动驾驶汽车到智能手机增强现实应用，SLAM 已被广泛应用于各种领域。它也是新一代激光扫描仪的关键成分。

SLAM 的工作方式有很多，但所有运作方式的基本思想都是相似的。为了演示其工作原理，下面将对三维扫描中 SLAM 的运转过程进行详细说明：

1. 打开 SLAM 扫描仪
2. 它利用激光雷达、摄像头和其他传感器捕捉周围的环境
3. SLAM 算法会处理这些数据，以“识别”您周围的环境特征
4. 它利用这些特征构建一个粗略的 3D 地图
5. 并推断自己在地图上的位置
6. 当您移动设备时，它会从传感器收集新数据
7. SLAM 算法将利用这些数据来改进其 3D 地图
8. 这有助于提高其位置估算能力
9. 等等

NavVis VLX 3 这样的先进 SLAM 扫描仪每秒可重复这些步骤数千次，并在您携带它的同时跟踪其自身路径。它还能绘制出清晰的三维地图，精确度极高。

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您可能在阅读了上述解释后，仍然认为 SLAM 是一种黑盒子技术。如果是这样，那么了解先进的 SLAM 扫描仪与全站仪所依赖的许多相同的原则可能会有所帮助。

前视和后视读数

在传统的全站仪测量中，前视和后视读数对精度至关重要。后视读数是将全站仪指向一个已知标高的参考点，而前视读数则是指向要测量的新点。这些读数有助于确定全站仪和测量点的位置和高度。 

SLAM 扫描仪还可参考先前建立的点来确定其三维位置。您可能隔一段时间就会进行这些计算，而 SLAM 扫描仪则会持续计算，从而提高测量的准确性和精确度。 

横向闭合扫描

使用全站仪工作时，有时会以再次测量起点来结束扫描。这就是所谓的闭合扫描，可以帮助检查和纠正测量中的差异或误差。您也可以通过 SLAM 扫描仪执行闭环扫描，来完成类似的操作。  

虽然每台 SLAM 扫描仪都有自己独特的工作流程，但总体思路是相同的。下面我们来介绍一下如何使用 NavVis VLX 3 进行地形测量：

1. 在整个工地建立测量控制网络
2. 使用 NavVis VLX 3 在现场行走来采集 3D 数据集和高清全景图
3. 使用内置触摸屏界面实时监控扫描进度并标记控制点
4. 将 NavVis VLX 3 的腰带钩与控制点对准，以触发控制点的捕捉
5. 保存数据并上传到 NavVis IVION 中进行云处理和优化
6. 使用专业软件制作其他所需的测绘交付成果