潘桂奇

摘要：目前，我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)步發(fā)展的階段，面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵時(shí)期。隨著人民生活水平的日益提升，許多產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域都迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。尤其是常被應(yīng)用在測(cè)繪工作中的三維激光掃描技術(shù)，伴隨著信息技術(shù)的更新迭代，也逐漸成熟起來(lái)，被廣泛地應(yīng)用到各類(lèi)工程測(cè)繪任務(wù)中，愈發(fā)地受到了人們的重視。由此，在本論文中我們將針對(duì)三維激光掃描技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)探討，闡述和說(shuō)明三維激光掃描技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)，并對(duì)三維激光掃描在測(cè)繪中的使用進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：三維激光；掃描；測(cè)繪；應(yīng)用

1、前言

這些年來(lái)，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的進(jìn)步日益受到了世界的矚目，同時(shí)我們國(guó)家的產(chǎn)業(yè)發(fā)展結(jié)構(gòu)在改革進(jìn)程方面也較幾年前有了很大的改善。尤其是常被應(yīng)用在測(cè)繪工作中的三維激光掃描技術(shù)，伴隨著信息技術(shù)的更新和發(fā)展，愈發(fā)地得到了人們的重視，在各類(lèi)測(cè)繪任務(wù)中如建筑、古建數(shù)字化、監(jiān)測(cè)、立面改造等領(lǐng)域得到廣泛使用。具體來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)的測(cè)量領(lǐng)域的服務(wù)范圍在不斷地拓展，對(duì)于測(cè)量的精度及廣度要求也逐漸提高。某些傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器已經(jīng)不能再滿足現(xiàn)階段測(cè)量的高精準(zhǔn)度要求，難以達(dá)成實(shí)際工作的需要。而與傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x器相比，三維激光掃描在技術(shù)方面具有突出的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。通過(guò)以上，可以看出我們目前需要投入資金和依靠技術(shù)支持，去拓展和促進(jìn)三維激光掃描技術(shù)在各領(lǐng)域內(nèi)推廣，從而加強(qiáng)工程測(cè)繪任務(wù)的完成質(zhì)量，最終為整體工程的圓滿完成創(chuàng)造有利條件。下面，為了更好地認(rèn)識(shí)和理解三維激光掃描在測(cè)繪中的作用效果，我們首先來(lái)闡述一下三維激光掃描的作用原理和特點(diǎn)。

2、三維激光掃描的作用原理和特點(diǎn)

2.1三維激光掃描的作用原理

首先，我們要進(jìn)行探討的是三維激光掃描技術(shù)的作用原理。所謂的三維激光掃描技術(shù)，主要是通過(guò)其激光脈沖的發(fā)射而產(chǎn)生作用的，同時(shí)我們還可以利用反光鏡，將激光脈沖發(fā)出目標(biāo)接收器接收的、以及標(biāo)志物反射回來(lái)的激光脈沖都一同收集回來(lái)。正因?yàn)檫@樣，通過(guò)對(duì)激光脈沖的發(fā)出環(huán)節(jié)到返回儀器所經(jīng)過(guò)的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，我們就可以得出標(biāo)志物到掃描設(shè)備的距離長(zhǎng)短，然后再利用數(shù)據(jù)的處理軟件自動(dòng)解算，由此也就可以得出被測(cè)點(diǎn)的相對(duì)三維坐標(biāo)了。只要測(cè)得了三維坐標(biāo)，我們也就可以進(jìn)一步地將三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成絕對(duì)坐標(biāo)系中的三維空間位置坐標(biāo)，或者說(shuō)可以轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)的三維模型等。

2.2三維激光掃描的特點(diǎn)

其次，我們?cè)賮?lái)闡述和介紹下三維激光掃描技術(shù)的相關(guān)特點(diǎn)。通過(guò)三維激光掃描特點(diǎn)的掌握和分析，我們也就能夠更加方便、快捷地運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)進(jìn)行測(cè)量和測(cè)繪工作。實(shí)際上，三維激光掃描技術(shù)一直被稱為是測(cè)繪領(lǐng)域的又一次技術(shù)創(chuàng)新與革命。通常我們認(rèn)為，三維激光掃描技術(shù)和以往傳統(tǒng)的測(cè)繪測(cè)量技術(shù)相比，主要可以歸納為以下幾個(gè)特點(diǎn)：第一，就是非接觸的技術(shù)特點(diǎn)。我們說(shuō)，三維激光掃描技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)之間的不同在于，它采用的是非接觸的高速測(cè)量方式，因此也就不再需要上述我們提到的反射鏡了。這也就意味著，三維激光掃描技術(shù)能夠直接對(duì)標(biāo)志物進(jìn)行掃描，從而直接利用數(shù)據(jù)的采集和處理技術(shù)，獲得所測(cè)量的標(biāo)志物的三維坐標(biāo)信息等。此外，一些較為特殊的測(cè)繪環(huán)境中或測(cè)量情況下，比如測(cè)繪環(huán)境較為惡劣以及測(cè)繪人員無(wú)法到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)的情況等，這類(lèi)情況對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)要求和難度都太過(guò)于高了，不利于工作的展開(kāi)，因此也就保證測(cè)繪任務(wù)的完成，從而影響到整體工程的開(kāi)展進(jìn)度與完成質(zhì)量。從這一點(diǎn)就能看出，三維激光掃描技術(shù)的非接觸的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)也就展現(xiàn)出來(lái)了。第二，是拓展性程度較高的技術(shù)特點(diǎn)。通常，通過(guò)三維激光掃描技術(shù)所采集獲得的數(shù)據(jù)形式都是數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)則具有全數(shù)字的特征，這也影響到了軟件系統(tǒng)對(duì)于數(shù)字信號(hào)的分析、處理和輸出結(jié)果，對(duì)于后續(xù)的數(shù)據(jù)共享與交換環(huán)節(jié)也造成了一定的影響。經(jīng)過(guò)三維激光掃描技術(shù)所獲得和處理的數(shù)據(jù)，某種程度上來(lái)說(shuō)便于用戶的查看與利用，并且用戶也可以通過(guò)將三維激光掃描設(shè)備與其它常用軟件建立聯(lián)系，從而進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換分享。另外，三維激光掃描設(shè)備還可以與用戶的外界設(shè)備配合使用，因此也在最大程度上拓寬了三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用渠道，增加了三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用方式。由此可見(jiàn)，三維激光掃描技術(shù)具備著較高的拓展性特點(diǎn)。然后，我們要說(shuō)的是三維激光掃描技術(shù)的高分辨率的特點(diǎn)。以上我們已經(jīng)提到過(guò)，在通過(guò)三維激光掃描技術(shù)的運(yùn)用獲得和采集的數(shù)據(jù)信息時(shí)，能夠其滿足方便快捷、高質(zhì)量、高精準(zhǔn)度的整體工程測(cè)繪要求。因此，這也就不難理解，為何三維激光掃描技術(shù)也具有著高分辨率的技術(shù)特點(diǎn)了。最后，我們?cè)賮?lái)說(shuō)一下三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用范圍廣以及技術(shù)適應(yīng)性較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。我們認(rèn)為，三維激光掃描技術(shù)與傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)相比，尤其是對(duì)于使用條件這一方面的要求較低，相信上面的分析已經(jīng)能夠幫助大家理解這一點(diǎn)了，因此三維激光掃描也就特別的適合于傳統(tǒng)測(cè)量難以實(shí)施范圍的測(cè)量工作，這也就集中體現(xiàn)了三維激光掃描技術(shù)的適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。與此同時(shí)，也側(cè)面地印證了三維激光掃描技術(shù)自身的應(yīng)用范圍較為廣泛的本質(zhì)特征。

3、三維激光掃描的使用分析

以上我們已經(jīng)簡(jiǎn)單地闡述和說(shuō)明了三維激光掃描技術(shù)的作用原理和特點(diǎn)，下面我們對(duì)于三維激光掃描的使用做簡(jiǎn)單分析。

3.1測(cè)量過(guò)程

3.1.1準(zhǔn)備工作

對(duì)任務(wù)進(jìn)行分析研究同時(shí)要取現(xiàn)場(chǎng)查看現(xiàn)場(chǎng)條件，考慮到掃描儀儀器自身特點(diǎn)制定合理、可行的技術(shù)方案?？紤]因素包括被掃描對(duì)象周邊的環(huán)境、高度、物體表面的紋理結(jié)構(gòu)等。

3.1.2過(guò)程實(shí)施

首先對(duì)儀器進(jìn)行必要的檢查，如電池、SD容量，對(duì)項(xiàng)目及掃描技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)置，包括分辨率、質(zhì)量、GPS、照片、項(xiàng)目名稱等，在各項(xiàng)準(zhǔn)備工作檢查過(guò)后開(kāi)始進(jìn)行掃描，根據(jù)精度要求可以確定采用標(biāo)靶球拼接還是云際拼接的方式。在掃描過(guò)程中避免場(chǎng)地振動(dòng)、人員來(lái)回走動(dòng)等干擾精度的情況。每站掃描完成后可以通過(guò)儀器自帶的顯示器查看場(chǎng)地是否按要求進(jìn)行了掃描，如發(fā)現(xiàn)遺漏及時(shí)補(bǔ)充。各站數(shù)據(jù)需要有一定的重疊率，我們的經(jīng)驗(yàn)是不得低于35%，利于后期的數(shù)據(jù)拼接，滿足精度要求。結(jié)束后要及時(shí)將數(shù)據(jù)拷貝到計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)，避免丟失。

3.1.3數(shù)據(jù)處理

通過(guò)各個(gè)掃描儀自帶的點(diǎn)云拼接軟件進(jìn)行各站數(shù)據(jù)的整合，如FARO公司的SCENE，萊卡公司的cyclone等。拼接、注冊(cè)完成后需檢查拼接精度，正常要求成果合格率高于95%，成果可以分區(qū)塊導(dǎo)出，格式有多種。后期根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目的特點(diǎn)使用各種第三方軟件進(jìn)行深度處理，目前已經(jīng)有多款通用軟件支持點(diǎn)云處理工作，比方3Dmax2016以上、GEOMAGIC等。

4、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，本文中筆者對(duì)三維激光掃描技術(shù)在測(cè)繪工作中的應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)了探討，闡述和說(shuō)明了三維激光掃描技術(shù)的工作原理和特點(diǎn)，并對(duì)三維激光掃描在測(cè)繪中的使用情況進(jìn)行了分析。通過(guò)三維激光掃描技術(shù)的運(yùn)用，能夠在很大可能上增強(qiáng)工程測(cè)量數(shù)據(jù)及信息的共享和傳輸，為測(cè)繪工作提供便利，進(jìn)一步為整體工程推進(jìn)創(chuàng)造有利條件。