高超榮

（廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510000）

地下空間數(shù)據(jù)測量實施過程中，三維激光掃描技術(shù)作為相對簡單、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)測量技術(shù)手段，在地下空間數(shù)據(jù)測量中發(fā)揮重要作用和現(xiàn)實意義。

1 三維激光掃描技術(shù)概述

在地下空間數(shù)據(jù)測量應用過程中，三維激光掃描技術(shù)成為集那幾年全新的技術(shù)之一，由于其技術(shù)特點和優(yōu)勢，受到國內(nèi)各個行業(yè)的關(guān)注和重視。該技術(shù)在實際應用過程中，主要利用激光測量實際距離的技術(shù)原理，通過詳細記錄被測量物體表面相對密集的位置點三維坐標數(shù)據(jù)、位置反射效率以及基礎(chǔ)紋理信息等相關(guān)方面，能夠快速重復構(gòu)建出被測量目標的三維模型數(shù)據(jù)，比如結(jié)構(gòu)線、結(jié)構(gòu)面以及結(jié)構(gòu)體等。

三維激光掃描技術(shù)在實際操作過程中，能夠針對測量區(qū)域獲取大量的測量數(shù)據(jù)位置點，所以相比傳統(tǒng)單點式測量來說，三維激光掃描技術(shù)同樣被稱為傳統(tǒng)測量技術(shù)轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)面測量技術(shù)的全面突破。為此該技術(shù)被廣泛使用在文物保護、建筑施工、城市規(guī)劃、土木工程、室內(nèi)裝修設置、自然災害數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)信息城市建設以及軍事信息收集等相關(guān)領(lǐng)域[1]。

三維激光掃描技術(shù)主要包括硬件的數(shù)據(jù)收集功能和軟件數(shù)據(jù)信息處理功能，其中按照系統(tǒng)運轉(zhuǎn)載體的不同，又被分為機械荷載、車輛荷載、地面荷載以及手持荷載等幾種類型。

三維激光掃描技術(shù)在實際操作過程中，需要通過不斷發(fā)射激光脈沖信號，進而針對物體或者測量區(qū)域進行信息掃描和獲取，隨后利用計算系統(tǒng)將所收集的信號數(shù)據(jù)以及結(jié)構(gòu)時間相互結(jié)合，進而明確掃描物體測量具體位置點，同時根據(jù)數(shù)據(jù)收集設備旋轉(zhuǎn)角度，有效將物體完全呈現(xiàn)出三維空間數(shù)據(jù)坐標結(jié)構(gòu)體系中，進一步反映地下空間數(shù)據(jù)測量精準程度。

三維激光掃描技術(shù)在地下空間測量中，作為全新操作技術(shù)，需要將光線、電力、機械以及計算機相互結(jié)合，進而全面體現(xiàn)三維激光掃描技術(shù)數(shù)據(jù)掃描速度快、數(shù)據(jù)測量范圍大以及精準程度高等相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢和特點，并且該技術(shù)具備的激光性能普遍具有一定穿透能力，可以有效掃描出介質(zhì)阻擋實際物體，進而獲取不同角度的信息數(shù)據(jù)，最終通過拼接技術(shù)方式得到物體的全部圖像。

2 三維激光掃描技術(shù)的特點

地下空間測量技術(shù)應用過程中，三維激光掃描技術(shù)成為現(xiàn)階段全系內(nèi)的數(shù)據(jù)測量技術(shù)之一，在城市地下空間基礎(chǔ)建設中，具有重要作用和現(xiàn)實意義。

2.1 優(yōu)勢

在地下空間數(shù)據(jù)測量和技術(shù)應用過程中，其數(shù)據(jù)測量和繪制速度相對較快，并且其應用效率極高，所以此種技術(shù)在實際操作過程中，不僅對空間基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)測量精準程度要求較高，并且還需要利用多種視角詳細觀察三維點狀云模型數(shù)據(jù)。除此之外，三維激光測量技術(shù)在應用過程中，可以將測量繪制的實際物體轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)模型，并且針對相關(guān)信息數(shù)據(jù)的位置標記，比如物體高速、結(jié)構(gòu)體積、寬度等，以此作為基礎(chǔ)，建造出不同類型的結(jié)合模型。

2.2 不足

（1）雖然三維激光測繪設備和系統(tǒng)能夠有效對現(xiàn)場物體進行外表掃描，進而方便、快捷地獲取相關(guān)數(shù)據(jù)信息，但是所獲取的信息和數(shù)據(jù)無論是規(guī)模還是數(shù)量，整體比例較大，所以在后期所需要使用的時間周期較長，并且在系統(tǒng)處理方式上相對比較煩瑣和復雜[2]。

（2）使用三維激光測繪技術(shù)時，針對較大空間結(jié)構(gòu)開展數(shù)據(jù)掃描時，需要設置不同類型的基礎(chǔ)位置點，隨后針對掃描數(shù)據(jù)需要相拼接，然而現(xiàn)階段我國大部分地下空間測繪過程中，所使用的系統(tǒng)軟件并不完善，導致各個廠家所使用的連接軟件和系統(tǒng)不能更好的兼容并進，明顯缺少相對系統(tǒng)、完整的操作標準。

雖然地下空間數(shù)據(jù)測量結(jié)構(gòu)中，其三維激光掃描技術(shù)明顯存在著不足和問題，但是該技術(shù)操作優(yōu)勢相比其他數(shù)據(jù)測量方式優(yōu)勢仍然比較明顯，因此需要技術(shù)人員針對地下三維激光掃描技術(shù)進行全面了解和實際應用，進而不斷彌補所存在的不足和問題。

3 城市地下空間測繪應用

在城市地下空間數(shù)據(jù)測量應用過程中，使用三維激光掃描技術(shù)能夠利用設備所發(fā)出的脈沖信號開展全面數(shù)據(jù)和信息探測，進而能夠更加真實地還原物體和測量區(qū)域的真實情況，因此三維激光掃描技術(shù)相同傳統(tǒng)技術(shù)理來說，普遍具備操作便捷、高效以及精準等相關(guān)優(yōu)勢和特點。

針對地下空間數(shù)據(jù)測量實施過程中，使用地面三維激光掃描技術(shù)能夠有效保證城市空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)精準程度。

（1）在測試控制點選擇過程中，需要將測試控制點布置在空間結(jié)構(gòu)掃描中，進而保證區(qū)域數(shù)據(jù)收集、處理基礎(chǔ)水平，隨后技術(shù)人員需要針對測試區(qū)域內(nèi)所收集的信息和數(shù)據(jù)進行全面審核和檢查，以此作為基礎(chǔ)構(gòu)建出信息數(shù)據(jù)模型構(gòu)建，最終制作成詳細的圖形。因此以我國某個地下結(jié)構(gòu)空間數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)案例，其中通道內(nèi)部結(jié)構(gòu)大多數(shù)為平滑建筑物模式，并且結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角大多數(shù)為90°左右，其中需要建筑結(jié)構(gòu)與地面保證垂直方向，此種模式則可以作為規(guī)則空間測量結(jié)構(gòu)。同時在空間信息數(shù)據(jù)獲取過程中，無需布置和設計控制位置點，而需要使用設置標靶[3]。

（2）在測試區(qū)域安裝標靶時，為了確保標靶正確性，需要在適合的位置設置至少3處標靶，并且在后期操作過程中需要以標靶位置作為基礎(chǔ)測試點，實際針對不同腳步進行數(shù)據(jù)掃描時，需要以標靶作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)參考，以便于后期數(shù)據(jù)和信息相互連接。在測試點安裝三維激光掃描設備時，需要將計算機設備與三維激光掃描設備相互連接，進而保證信息通信的可行性，進而保證三維激光掃描儀與計算機同時開啟和練習。此時地面結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)設備的激光光束，進而找尋激光具體位置并且做好相應的記號標志，隨后通過控制計算機設備的軟件系統(tǒng)，保證系統(tǒng)操作流程的合理性。

（3）在信息獲取過程中，需要掃描相關(guān)景象，此時掃描設備開啟后會立刻自我檢查，此時系統(tǒng)需要制定出全新的測試方向，并且通過測試方向，進一步明確掃描目標和對象，進而針對測試區(qū)域進行數(shù)據(jù)收集和圖像攝影，進而獲得全新的掃描影像。

（4）在點運數(shù)據(jù)獲取過程中，其影像信息獲取后，儀器設備會自動實現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)三維坐標的全面獲取，同時為了進一步提升點云數(shù)據(jù)基礎(chǔ)品質(zhì)，還需要根據(jù)地下空間實際情況和需求不斷調(diào)整和技術(shù)處理，進而設置科學、合理的距離控制參數(shù)。同時還需要根據(jù)所需要的精準程度，設定相應的系統(tǒng)分辨率，但是在城市地下空間數(shù)據(jù)測量過程中，其圖像分辨率在基礎(chǔ)設定方面上，并不是越高越好，而需要根據(jù)城市地下結(jié)構(gòu)實際情況，保證高質(zhì)量的點云數(shù)據(jù)即可。同時在以上數(shù)據(jù)參數(shù)全部設定完成后，其數(shù)據(jù)掃描設備會自動獲取地下空間結(jié)構(gòu)信息，進一步開始自動掃描空間基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。

選取南沙新區(qū)靈山島尖的地下商業(yè)及地下管廊，使用天寶TrimbleX7儀器進行三維激光掃描，在經(jīng)過控制測量及引點標靶測量后，根據(jù)實地情況進行測站的選址規(guī)劃，完成所有測站的點云掃描及拼接，生成點云數(shù)據(jù)后進行絕對坐標配準，形成點云拼接效果圖，如圖1所示。

圖1 點云拼接效果

4 結(jié)語

由此可見，隨著城市化進程不斷增加，城市地下空間在數(shù)據(jù)測量和開發(fā)建工作也不斷增加發(fā)展腳步，同時地面三維激光掃描技術(shù)因其獨特的優(yōu)勢，也會受到人們越來越多的關(guān)注和應用。