摘?要：三維激光掃描技術(shù)在我國(guó)的工程測(cè)量中不斷發(fā)展和應(yīng)用，并且在道路測(cè)繪、建筑測(cè)量中都有著重要的作用，其發(fā)展與推廣對(duì)我國(guó)的建筑施工意義深遠(yuǎn)。本文通過(guò)闡述當(dāng)前三維激光掃描技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)于三維激光掃描技術(shù)的原理進(jìn)行分析，提出三維激光掃描技術(shù)在工程測(cè)量中的應(yīng)用趨勢(shì)，以供讀者參考。

關(guān)鍵詞：三維激光掃描;工程測(cè)繪;激光測(cè)距;三維建模;應(yīng)用

三維激光掃描技術(shù)是基于激光測(cè)距原理，并且還原三維場(chǎng)景。近代三維激光掃描技術(shù)不斷被重視，甚至許多學(xué)者認(rèn)為其是繼GPS技術(shù)以來(lái)的工程測(cè)量新革命，對(duì)于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析工作有著不可小覷的作用。而作為新型的測(cè)量方法，三維激光掃描技術(shù)在國(guó)內(nèi)外各項(xiàng)工程施工中也有十分廣泛的應(yīng)用，國(guó)外更多的是應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)、測(cè)繪，三維激光掃描技術(shù)在地形圖測(cè)繪、土方量測(cè)算及道路橋梁測(cè)量、建模方面也有著重要的應(yīng)用。

一、 三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用分類(lèi)及原理

三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用依據(jù)測(cè)量方式的不同可以分為固定激光掃描與移動(dòng)激光掃描兩種系統(tǒng)。前者采集的不是離散的單點(diǎn)坐標(biāo)，而是構(gòu)建出“點(diǎn)狀云”的體系，有著掃描范圍廣泛、速度快捷、精度較高的特點(diǎn)，在野外也有較大的操作空間。移動(dòng)激光掃描技術(shù)是與固定激光掃描系統(tǒng)技術(shù)融合進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和匯總。移動(dòng)激光掃描技術(shù)可以獲取更多反射的激光，對(duì)于掃描點(diǎn)進(jìn)行灰度匹配。整體來(lái)說(shuō)移動(dòng)式激光掃描技術(shù)還是不穩(wěn)定的，固定式激光掃描系統(tǒng)在一定程度上更為穩(wěn)定有效。

二、 固定式三維激光掃描在工程測(cè)量中的應(yīng)用

在掃描前需要對(duì)于固定式三維激光掃描區(qū)域內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行整體考察，并確定掃描儀與標(biāo)靶的位置。保障掃描的數(shù)據(jù)可以有效代表測(cè)量區(qū)域，并且選擇盡量少的測(cè)站來(lái)減少原始數(shù)據(jù)的處理量。在掃描測(cè)量的時(shí)候也要對(duì)測(cè)量區(qū)域內(nèi)的獨(dú)特地形進(jìn)行拍照記錄，從而讓后期的數(shù)據(jù)處理更有效，可以更全面的進(jìn)行考察。

點(diǎn)狀云的數(shù)據(jù)采集需要通過(guò)測(cè)站的精細(xì)掃描獲取，可以精確得到標(biāo)靶中心的坐標(biāo)，并作用于不同區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)狀云數(shù)據(jù)。其配準(zhǔn)則分為相對(duì)和絕對(duì)兩部分，更主要的是要以某一個(gè)掃描站坐標(biāo)系為基礎(chǔ)建立全站儀或者其他儀器的精確測(cè)量，目的在于獲取標(biāo)靶的精確坐標(biāo)，在配準(zhǔn)的過(guò)程中要求各個(gè)測(cè)站都轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的坐標(biāo)系中;在進(jìn)行點(diǎn)狀云數(shù)據(jù)的采集與匯總、配準(zhǔn)后，最重要的操作就是對(duì)數(shù)據(jù)的處理，而處理后的點(diǎn)狀云數(shù)據(jù)有助于地形圖測(cè)繪精確化、道路橋梁竣工測(cè)量、三維建模等工程應(yīng)用。

（一）在地形圖測(cè)繪中的應(yīng)用

地形圖的測(cè)繪是對(duì)于某一片區(qū)域的整體地形測(cè)繪，針對(duì)這些區(qū)域的地形圖測(cè)繪可以采用激光掃描技術(shù)，不需要傳統(tǒng)測(cè)量的接觸測(cè)量、匯總、處理以及地物地貌特征的提取、編輯、處理，整合成為地形圖。

（二）在土方量計(jì)算中的應(yīng)用

傳統(tǒng)的土方量計(jì)算采用的是工程測(cè)繪的GPS、水準(zhǔn)儀等儀器進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，同時(shí)對(duì)于地表不平整的特征，可以采用三維坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)算的方式進(jìn)行測(cè)算，進(jìn)一步也可以構(gòu)建土方量的計(jì)算體系。這種方法的缺點(diǎn)在于工作量巨大，需要工作者在野外進(jìn)行大量散點(diǎn)的采集與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，采集的間隔也較大，精度則較低。而采用固定式三維激光掃描技術(shù)就可以讓土方量的計(jì)算更為便捷和準(zhǔn)確，可以有效降低野外的工作強(qiáng)度，并且提升計(jì)算的精確程度。其流程包括對(duì)于點(diǎn)狀云數(shù)據(jù)的處理，構(gòu)建一定土方量的基準(zhǔn)面，并進(jìn)行特征地貌地物的去除，從而生成DEM并進(jìn)一步測(cè)算土方量。

（三）在道路橋梁竣工測(cè)量中的應(yīng)用

三維激光掃描技術(shù)在道路橋梁的竣工測(cè)量中也有著不可小覷的作用，其可以有效獲取道路橋梁的樣圖以及縱橫斷面，查看其穩(wěn)定性與穩(wěn)固性。傳統(tǒng)的測(cè)量方法在道路橋梁竣工測(cè)量中工作量較大，且數(shù)據(jù)處理自動(dòng)化程度較低，這也體現(xiàn)了三維激光掃描技術(shù)對(duì)于當(dāng)代道路竣工測(cè)量有著重要的作用。

運(yùn)用三維激光掃描技術(shù)可以讓外業(yè)的工作效率提升將近4倍。地形圖的測(cè)繪是對(duì)于某一片區(qū)域的整體地形測(cè)繪，針對(duì)這些區(qū)域的地形圖測(cè)繪可以采用激光掃描技術(shù)，但其應(yīng)用也存在不足之處：首先激光掃描技術(shù)的發(fā)展時(shí)間較為短暫，對(duì)應(yīng)的設(shè)備和儀器耗費(fèi)的資金較多，難以在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的普及，且激光掃描在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用仍舊在探索中;其次三維激光掃描設(shè)備在使用中仍舊沒(méi)有統(tǒng)一的旋轉(zhuǎn)軸系參數(shù)，其矯正體系和誤差難以界定;除此之外，三維激光掃描技術(shù)對(duì)于數(shù)據(jù)的處理十分迅速，也有著較大的數(shù)據(jù)處理量，但對(duì)應(yīng)的軟件處理數(shù)據(jù)存在誤差與不穩(wěn)定的兼容性，道路橋梁如果僅依賴(lài)三維激光掃描技術(shù)可能會(huì)造成處理周期較長(zhǎng)。

三、 小結(jié)

三維激光掃描技術(shù)是當(dāng)前世界上獲取三維空間數(shù)據(jù)非常先進(jìn)的技術(shù)，同時(shí)這種三維激光掃描技術(shù)可以為傳統(tǒng)的工程測(cè)量提供一定的補(bǔ)充，也有著更快速度、更遠(yuǎn)距離的特點(diǎn)，對(duì)信息的處理更快捷，可以有效提升外業(yè)的工作效率;本文以傳統(tǒng)的測(cè)量作為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域地形圖的測(cè)繪技術(shù)、三維激光掃描技術(shù)，對(duì)待測(cè)地區(qū)進(jìn)行全方面的測(cè)繪。同時(shí)三維激光掃描技術(shù)不僅可以用于地形圖測(cè)繪，還可以運(yùn)用在土方量計(jì)算、竣工的測(cè)量以及建筑的三維建模等方面。同時(shí)也有旋轉(zhuǎn)軸系參數(shù)不確定，其矯正體系和誤差難以界定等缺點(diǎn)，因此三維激光掃描技術(shù)在工程測(cè)量中仍舊需要深入研究與拓展。

作者簡(jiǎn)介：胡清云，江蘇拓嘉工程設(shè)計(jì)研究研有限公司。