王田磊

摘 要：近幾年來，地面三維激光掃描技術(shù)作為新興的科學(xué)技術(shù)，被大家稱為“GPS 技術(shù)以后的又一次技術(shù)革命”。地面三維激光掃描技能夠快速的得到空間數(shù)據(jù)，因為它具有迅速、精準(zhǔn)、沒有接觸測量等等這些優(yōu)點，使得地面三維激光掃描技在越來越多的領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。在傳統(tǒng)的工程測量中，需要投入很大的才能進行測量，并且最終的測量結(jié)果可能還不太精準(zhǔn)。本文探討的就是將地面三維激光掃描技運用到工程測量中，希望對工程測量工作有所幫助。

關(guān)鍵詞：地面三維激光掃面技術(shù)；工程測量；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，大量的工程正在進行施工，工程測量作為最基本的部分尤為重要。隨著時代的發(fā)展，我們對于工程測量的精準(zhǔn)度要求越來越高，傳統(tǒng)的測量技術(shù)一般只是進行單點的測量，無法滿足工程的要求。而地面三維激光掃描技能快速的對測量的對象進行測量作業(yè)，并且可以利用三維的軟件對測量的對象進行三維的建模，能夠很好的提高工程測量的精確度，很好的滿足測量工程的要求。

1 概述

三維激光掃描技術(shù)是信息科技化時代的一門新技術(shù)，最先是在國外研究開發(fā)而成的。它主要是以三維激光掃描儀作為主要儀器設(shè)備，根據(jù)激光測距的基本原理，運用掃描鏡、伺服馬達設(shè)備，根據(jù)既定目標(biāo)要求對相關(guān)的領(lǐng)域進行掃描定位，從而按流程獲取三維坐標(biāo)和紋理信息，進而體現(xiàn)三維場景。

根據(jù)地面三維激光掃描技術(shù)的測量方式劃分為固定式激光掃描系統(tǒng)和移動式激光掃描系統(tǒng)。前者和之前所用方法里使用全站儀差不多，通過激光掃描儀和控制系統(tǒng)等軟件構(gòu)成。和前者不一樣的是，該掃描儀所收集并非是離散單點三維坐標(biāo)，其收集的是一系列點云數(shù)據(jù)，其工作特點是掃描區(qū)域大、更迅速以及精度更高，有著非常好野外操作性。移動式激光掃描系統(tǒng)，利用車載平臺，包括全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合固定式三維激光掃描系統(tǒng)組合而成的。這一技術(shù)主要原理即為激光測距，其具體工作開展時候其實即把之前數(shù)據(jù)收集以及助理等過程進行重復(fù)。收集掃描反射接受激光強度，來對于相關(guān)點展開顏色灰度匹配。

2 地面三維激光掃描技術(shù)的特點

2.1 精確度高

地面三維激光掃描技術(shù)和傳統(tǒng)的工程測量方法想比較精確度更高，傳統(tǒng)的測量方法在讀取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計算時都會有一定的人為誤差，這是不可避免的，這一系列的誤差到最后就會影響整體的結(jié)果。而地面三維激光掃描技術(shù)只要對準(zhǔn)測量的區(qū)域，機器會自行的讀數(shù)，并且按照既定的程序進行計算，避免了人為的誤差，它還能夠通過一系列的軟件對測量的數(shù)據(jù)進行校正，因此地面三維激光掃描技術(shù)精確度高。

2.2 掃描信息的區(qū)域廣

地面三維激光掃描技術(shù)在工程測量中能夠測得更加廣闊的區(qū)域，在傳統(tǒng)的測量中，需要人工測量采集到的數(shù)據(jù)點比較少。地面三維激光掃描技術(shù)能夠結(jié)合掃描儀進行掃描，能很快的測得大量的點的數(shù)據(jù)，并且通過后臺的系統(tǒng)進行處理，很快就能得到整個區(qū)域的地形，并且可以建立三維的虛擬模型，非常的方便。

2.3 獲取信息的途徑快捷、安全

在傳統(tǒng)的測量技術(shù)中，我們要得到工程的測量數(shù)據(jù)，通常需要派大量的人去進行實地測量。由于很多工程都比較的偏僻，并且工程測量是工程的初期階段，很多基礎(chǔ)設(shè)施都不完善，因此需要進行大量的野外作業(yè)。野外作業(yè)過多容易浪費大量的人力、物力和財力，帶來很大的安全隱患，并且工作效率十分的低下，測量的質(zhì)量也不高。地面三維激光掃描技術(shù)，只需要拍少量的人進行儀器的操作即可，能夠節(jié)約大量的時間，效率高，測量的也準(zhǔn)確，安全系數(shù)也高。并且地面三維激光掃描技術(shù)在測量的時候能夠自動的存儲數(shù)據(jù)，也可以避免數(shù)據(jù)的丟失，因此地面三維激光掃描技術(shù)能夠方便、快捷、安全的等到工程所需要的數(shù)據(jù)。

2.4 數(shù)據(jù)處理功能強大

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)測量技術(shù)中，對于測量的數(shù)據(jù)需要過后才能處理，不能及時的發(fā)現(xiàn)問題，一旦出現(xiàn)問題就需要重新的進行測量，十分的麻煩。另外傳統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)處理比較依靠專業(yè)技術(shù)人員，甚至有些時候，都是專業(yè)的人員進行手算。這樣的做法使得數(shù)據(jù)處理容易受到人為因素的影響，不太準(zhǔn)確。地面三維激光掃描技術(shù)在測量的同時就能進行數(shù)據(jù)的存儲、簡單的處理，在測量的當(dāng)時對于一些有問題的數(shù)據(jù)就能夠很好的顯示，操作人員能夠及時的進行復(fù)測。另外地面三維激光掃描技術(shù)能夠很好的進行數(shù)據(jù)的處理，將所有的數(shù)據(jù)進行匯總，最后能夠進行虛擬的三維模型的建立，讓人們更為直觀的觀測測量的區(qū)域。這是傳統(tǒng)的測量技術(shù)無論如何也不能夠做到的。

3 地面三維激光掃描技術(shù)在工程測量中的實際應(yīng)用

3.1 地形圖的測繪

這種技術(shù)主要是為了解決采用傳統(tǒng)的測量方式不能測量的情況，比如在斷臂地區(qū)等，可以運用激光掃描技術(shù)運用非接觸性手段，測量被測目標(biāo)的地貌等，在進行地形圖的測繪過程中，在進行點云數(shù)據(jù)的處理分析時必須要結(jié)合周邊的地形地貌以及外界因素進行全面數(shù)據(jù)收集和測量，不能單一地只對測量目標(biāo)進行信息采集，否則這樣就會造成地形圖的不完整、不全面、不系統(tǒng)，不能對工程施工開展提供準(zhǔn)確和全面的測量信息和數(shù)據(jù)支持。需要說明的是在提取和繪制地物的過程中，要進行信息的全面提取，充分運用三維激光掃描技術(shù)的軟件性能，對點云數(shù)據(jù)的房屋的具體角度、地點進行選取，進而按照軟件編程和技術(shù)規(guī)范進行繪制，按照公式進行計算從而確定具體比例，完成整個繪制的全過程。在計算等高線時，要對地物地貌的點云數(shù)據(jù)進行排除，從而運用人工繪制和自動繪制兩種方式相結(jié)合的方式，具體可以應(yīng)用平均面迭代法進行不必要的數(shù)據(jù)排除，然后在此基礎(chǔ)上進行數(shù)據(jù)計算，這是一個反復(fù)的過程，只有多次進行測算和數(shù)據(jù)排除，才能保證獲取準(zhǔn)確的地物地貌數(shù)據(jù)。最后一步成圖制作和編輯階段，這時候需要根據(jù)前兩步對等高線、地形圖之間的關(guān)系進行系統(tǒng)分析，將所有的數(shù)據(jù)進行疊加計算，對照實際采集的照片和計算的點云數(shù)據(jù)，從而進行手工校對和核實、調(diào)整?？傊ㄟ^運用地面三維激光掃描技術(shù)在進行地形圖測繪時可以大大提高測繪效率、準(zhǔn)確性，克服信息采集的模式和難度，更容易獲得地貌的具體特征。

3.2 土方量計算

該技術(shù)的主要流程是第一步進行圖點云數(shù)據(jù)處理，以此設(shè)計基準(zhǔn)面，再是對地物進行剔除，最后按照計算公式得出土方量。這個過程必須要注意的是要和工程實際相結(jié)合，對各個控制點進行準(zhǔn)確測算和監(jiān)控，從而提高準(zhǔn)確性。比如在某個工程中，需要根據(jù)道路縱橫斷的信息，對土方填挖量進行計算，這時按步驟進行一步步操作，第一步收集數(shù)據(jù)，包括設(shè)計道路的縱橫斷、道路紅線以及邊坡三個方面的數(shù)據(jù)，第二部構(gòu)建模型，在收集完數(shù)據(jù)之后根據(jù)相關(guān)技術(shù)構(gòu)建曲面模型，第三部運用外也掃描數(shù)據(jù)建立實地的地面模型，并進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化。最后一步，將曲面模型和地面模型按比例進行增減計算，從而核算出土方量。

3.3 道路竣工測量

該技術(shù)主要是通過三維激光掃描儀代替水準(zhǔn)儀進行測繪，從而獲得道路中的樣圖以及縱橫段，它進一步減少的外業(yè)的工作強度，全面促進工作效率的提高。具體流程是首先轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，然后提取三維坐標(biāo)、等高線生成，最后繪制道路樣圖和縱橫斷，在精確度方面有很大的優(yōu)勢。

參考文獻

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