單鵬

摘要：三維地面激光掃描在工程測量中的應用越來越廣泛，特別是在三維建模、道路測量、地圖測繪以及土方工程的計算等方面具有十分明顯的應用優(yōu)勢。因此技術人員要準確掌握三維地面激光固定式掃描技術的應用方法和工藝流程，充分發(fā)揮該技術的特點，提高工程測量的精確度。同時隨著我國科學技術水平的不斷提高，三維地面激光的移動式掃描技術的研發(fā)應用也逐漸成熟，具有廣闊的應用和發(fā)展前景。

關鍵詞：地面三維激光掃描技術;工程測量;應用

一、引言：

在工程測量技術隨著工程項目快速發(fā)展對測量數(shù)據(jù)越來越高要求的影響下，各種工程測量相關的革新技術快速出現(xiàn)，地面三維激光掃描技術可以說是工程測量技術的第二次跨越式發(fā)展。這是因為這種技術能夠通過點云密度和掃描范圍對地面各種復雜環(huán)境數(shù)據(jù)進行準確測量，不但大幅提高工程測量效率，還降低了工程測量的誤差。目前這種技術被應用在很多工程測量中，并且取得了較好的效果。

二、地面三維激光掃描技術介紹

地面三維激光掃描技術是信息科技化時代的一門新技術，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備，根據(jù)激光測距的基本原理，運用掃描鏡、伺服馬達設備，根據(jù)既定目標要求對相關的領域進行掃描定位，從而按流程獲取三維坐標和紋理信息，進而體現(xiàn)三維場景。三維激光掃描技術是一項系統(tǒng)的流程，通過進行準確定位、測量、記錄、計算然后上傳從而完成整個掃描定位過程。根據(jù)掃描空間的不同，具體可以分成地面激光掃描技術和空中激光掃描技術，在國外很多國家三維激光掃描技術應用領域比較廣泛，應用在船舶、航天航空、建筑業(yè)、軍事、醫(yī)學、交通、汽車、考古等多方面領域都有所涉及和應用，國內的話主要在考古和工程建設方面應用比較多，比較常見。由于空中激光掃描技術都有固定的領域、模式和應用途徑，所以本文主要研究地面激光掃描技術，其實操作流程非常簡單，主要是運用水平與垂直的全自動高精度進行掃描，進而根據(jù)具體原理和測算公式畫出明確的三維坐標，從而實現(xiàn)和真實情況相一致的虛擬三維模擬場景。地面型三維激光掃描技術主要組成部分是三維激光掃描儀、數(shù)碼相機、內部控制軟件等組成。

三、地面三維激光掃描技術在工程測量中的應用分析

（1）應用在地圖測繪中

在工程測量過程中，地圖測繪是比較復雜和基礎的步驟，傳統(tǒng)的測量技術不僅需要耗費較大人工，而且需要在三維軟件中進行建模。而掃描技術應用在地圖測繪中就存在較大優(yōu)勢，這是因為這種技術可以通過激光測距原理對工程環(huán)境數(shù)據(jù)進行準確測量。掃描技術在應用過程中一般可以分為三個步驟具體為：掃描前準備、獲取數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)配準。掃描技術應用在地圖測繪中，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，生成等高線，這一過程的主要作用是去除點云數(shù)據(jù)中的非地貌數(shù)據(jù)。比如在二廣高速的修建中，掃描技術就可以利用平均面法進行6次左右的迭代，就能較好地去除工程環(huán)境中的數(shù)目和建筑物等數(shù)據(jù)，然后在對數(shù)據(jù)進行抽吸處理，最后放到相關的測繪軟件中就能夠生成有效地等高線;第二，成圖編輯，經(jīng)過等高線處理后，效果圖會出現(xiàn)較多缺陷，不利于地圖最終的形成，因此需要對成圖進行編輯。在編輯時需要把使用掃描技術獲得的等高線進行有效疊加，這樣就能形成有效的工程測量地圖。

（2）應用在計算土方量中

傳統(tǒng)對土方量的計算不僅需要大量的散點采集工作，還需要較多工作人員的配合，這樣不但不利于工作效率的提高，還降低了土方計算的準確性，這是因為土方計算設計人員和測量所需步驟都比較復雜而繁冗，這樣就加大了土方量技術數(shù)據(jù)在后期結果上所造成的誤差性，影響了工程項目需要技術數(shù)據(jù)測量的準確性，而掃描技術通過相關原理不僅可以提高人員優(yōu)質配置，還能提高計算的準確性。掃描技術應用在計算土方量中，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，基準面構建，比如在立交橋的土方量計算中，數(shù)據(jù)處理完成之后，需要把相關數(shù)據(jù)放到工程測量環(huán)境的坐標系中。在轉換過程中要使用最小二乘法來進行轉化，具體轉化精度需要對控制點精度進行較好把控。在計算中需要注意，計算前要設立相關基準面，這樣才能使得計算結果與實際進行有效配合。在立交橋修建中，由于不涉及到復雜基準面設定，因此不需要構建曲面基準面;第二，剔除地物，在土方量計算過程中，對于植被較少或者沒有的地方可以直接進行計算。而對于植被比較茂密的方法，就需要剔除植被后再進行計算，這樣才能保證計算的有效性。比如在荊門植物園的修建中，由于建設環(huán)境是在深林區(qū)，所以植被會比較茂密，因此在土方量計算中就需要對植被進行剔除，剔除的時候還是使用平面法進行剔除。

（3）應用在道路竣工中

在道路竣工測量中，不僅需要對道路樣圖進行測量，還需要對縱橫段進行測量。傳統(tǒng)的測量需要進行多次現(xiàn)場作業(yè)，對道路高程進行逐次測量，以此獲得有效數(shù)據(jù)，所以工作量會比較大。而通過掃描技術就能夠降低測量的會工作量，并且提高測量的準確性。掃描技術應用在道路竣工中，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，轉換坐標系，比如在省道公路修建完成后，需要把掃描技術收集到的數(shù)據(jù)轉化坐標系，這樣才能為樣圖繪制大量倆號基礎;第二，三維坐標提取，數(shù)據(jù)經(jīng)過轉換后已經(jīng)能夠有效地展示在現(xiàn)實工程環(huán)境坐標系中，此時需要對坐標進行三維坐標提取，這樣才能形成有效地三維坐標數(shù)據(jù)，以便于縱橫斷的有效測量;第三，自動生成等高線，相比于其他技術來說，掃描技術可以通過平均面法自動讓登高線生成，這樣就避免了大量復雜的工作，從而提高了樣圖的繪制效率，為工程測量打下良好基礎。

四、結束語

在地面三維激光掃描技術的應用當中，現(xiàn)階段已經(jīng)能夠運用該技術對復雜地形進行精密的測繪工作，在此技術的支持下越來越多的工程也應用到了原本技術手段不能實現(xiàn)的區(qū)域。隨著技術的不斷發(fā)展，在地面三維激光掃描技術應用當中的設備也會不斷地隨之完善，逐漸成為能夠被廣泛應用，適應各種復雜地形的成熟測繪技術，在未來工程建設當中發(fā)揮出重要的力量，也使得工程測繪更為全面和精確。

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