馬黎明

（天水三和數碼測繪院有限公司，甘肅 天水 741000）

此次探討的三維激光掃描技術在各領都域得到了廣泛的使用，在經過了廣泛的使用以及長期的研究，其發(fā)展得到了顯著的提升。對于傳統(tǒng)的測量方法，無論是測量精確度以及工作效率都相對較低。然而隨著三維激光掃描技術投入到地形地勢的測量環(huán)節(jié)中，在解決實際的工作問題時，也不斷的提高了相應地質勘探工作人員的工作效率[1]。使得勘探工作更加穩(wěn)步進行，同時也使得相應的勘探數據精確度逐步提高。

1 三維激光掃描技術概述

三維激光技術是由20世紀20年代開發(fā)出了一種全新的測繪測量技術，其主要是通過激光來完成相應的描繪測距等具體工作。在對物件進行掃描環(huán)節(jié)中，利用激光技術對相應數據收集對象反復的信息采取以及處理，從而得到被采集對象具體的三維信息，在完成信息的采取以及處理后，通過相應的掃描軟件對相應被采集目標進行進一步的描繪工作[2]。通過三維激光掃描技術可以對原物原景進行高精確度的還原，并且具有測量響應速度快以及整齊度高的特點，三維激光掃描技術通過定位、計算以及測量等多種工作的開展來完成最終的精確測量還原工作，對應的操作人員對相應的信息進行測試最終完成掃描定位。

現階段常見的三維激光掃描包括激光掃描技術、空氣激光掃描技術。而對應的激光掃描技術可以廣泛的運用到現目前各個行業(yè)領域，例如汽車制造工業(yè)、交通運輸行業(yè)、醫(yī)學、軍事以及航空航天等都有涉及。目前，我國對于三維激光測量技術其主要適用于對工程項目進行三維立體的測量，而對應的操作流程相對較簡單，且操作成本不高。相應的操作工過程可以實現自動化，實現高精度以及掃描和測量。其相應具體的測量成本較低?，F目前，三維激光掃描技術具備較高的應用價值，其對應的應用潛力還可以進行進一步的挖掘。

2 三維激光掃描技術原理和地形圖精確測繪

2.1 三維激光掃描技術原理

在地質工程測量環(huán)節(jié)中常使用到的三維激光掃描技術主要可以分為移動式激光掃描和固定式激光掃描。所謂固定式激光掃描是由控制系統(tǒng)、數碼相機以及掃描儀組成，并且與全站儀工作流程相似，其掃描速度較快且覆蓋面積較廣精確度較高[3]。移動式激光掃描則具有較高的機動性，其中包含固定式三維激光掃描等，結合全球定位系統(tǒng)以及慣性導航系統(tǒng)，同時可以輔以車載平臺進行組合。激光測距作為當代三維激光技術最基本的工作方式，其根據掃描以及反射從而得到相應的激光強度，再對激光強度再進行進一步的計算可得到對應的掃描點相應的灰度，顏色灰度與反射強度再進行比較從而達到測量的最終目的，如圖1。

圖1 地面激光掃描儀系統(tǒng)

2.2 地形圖精確測繪

在進行測繪地形圖的繪制環(huán)節(jié)中，通常根據當地地貌以及地物特征，通過地面三維激光掃描儀對相應測繪目標點云數據進行提取、篩選、計算等相關工作。且需要注意對數據中無用無效且重復的數據點進行刪除，選取具有代表性的點云數據作為相應的數據參考。同時需要通過相應的技術標準以及流程編輯，并且相關工作將數據點進行等比例的放大，從而繪制出有效的地形圖案。在具體的繪制過程中要注意等高線分層處理等方法，確保相應等高線生成具備有效性、準確性。同時還要對云數據中植被等相應非地貌因素以及相關數據進行剔除，篩選盡量的采用平均面迭代法，對相應的數據進行篩選處理工作。同時還需要計算相應剩下的點云數據獲得平均面等，以此為基礎去掉較遠的數據，在經過六次的迭代以后就可以獲得較為精確的地貌特征。同時在經過多次的篩選以及數據剔除之后，可以得到較為松散且密度較大不均勻的點位分布。再進行相映的自動點抽稀處理工作，構建不不規(guī)則的三角網，從而確保相應等高線繪制的精確度和質量。最終在完成對應的圖像編輯工作，生成有效的等高線。進行一系列的編輯、處理、補充、調整等最終生成三維圖像。

3 三維激光掃描技術在地質工程精確測量中的運用

3.1 高精度點云數據獲取與處理

通過引入礦山地質工程精度檢驗的實際案例。在進行數據采集環(huán)節(jié)中需要做到提前對地形進行勘探作業(yè)，在完成相應的地形勘探環(huán)節(jié)以后，再實行對應的三維激光掃描測繪方案的制定工作[4]。根據現場現況實景來選擇符合使用標準的三維激光掃描儀器，對其檢測區(qū)用掃描儀全方位無死角的立體掃描，在進行掃描環(huán)節(jié)需要將掃描側站間距進行相應的控制且小于50m，同時對應的點云密度控制在3cm～6cm之間，從而達到提高數據完整性以及準確性的目的，確保所采集到的數據信息具備全面性等。

特殊掃描：對于特殊區(qū)域無法進行第一步掃描的，需要進行針對性的掃描，通常采取補充掃描的形式來開展相應的掃描工作。

區(qū)域細分：所謂的區(qū)域細分，就是致力于高效管理點云合并錯誤。區(qū)域細分工作內容的注意事項，主要就是把控數據的有效性。通常情況下以5～30個內測點進行相應的位置劃分，再完成對應的點云拼接、坐標轉換等。具體做法，不用對制圖接邊相關問題進行考量，因為監(jiān)測對象是針對地形圖。轉換測塊點云后需要確保轉換后的實際坐標符合相應的精度要求。最后一步是采取對應的分析法，檢查點云的精度，剔除不合格數據，通過重新選擇和變換坐標來提高被測塊點云的精度。

3.2 精確度測繪成果評定

如果筆者上面所述中的點云數據檢測結果，符合精確度的要求，再對礦山相應的精確度測量結果進行細致的評判工作，確保其具備代表性和全面性，其評判環(huán)節(jié)如下。

平面絕對位置平定：采用擬合提取相關特征點的方法，對數據進行分析比較，實現對礦井平面位置對應絕對精度的確定[5]。在特定的操作過程中，需要對相應的點云進行進一步的切片，以確保點云有效，并且需要通過相位匹配來控制相應的切削刃厚度，通常在兩厘米以內符合相應的標準，最終獲得切片點云進行進鄰點云檢索，而對應近鄰點云檢索需要符合特定的地形特征，再通過相應的算法最終獲取近鄰域擬合地形的綜合特征點，再進行分析和計算，對數據進行篩選。將點云中提取到的特征點與地形圖測繪中的同名點區(qū)域做對比，把誤差差值降到最低，實現此項檢測精確度的有效工作。

平面相對位置精度評定：利用切片點云從而實現點云中相應的地物其對應的參數對比分析的工作，例如邊長對比、點間距對比結合實際地圖中的數據進行相應比較，然后通過實景與地圖數據的誤差進行計算分析，從而實現相應的位置精確度的檢測。

礦山地質地形圖高程精密評定：使用算法、擬合技術、交互式三維點云提取技術，記錄高程點和等高線差異以找到點。然后通過分析點云和測繪數據來確定精度。

礦山地質地形圖地理精確評定：利用計算機網絡技術和信息技術對三維激光進行掃描，以人機交互檢查的方式實現數據和地形圖的精確計算、對比分析等相關工作。從而實現具體地質工程相應精確的有效檢驗，在對應的環(huán)節(jié)中，實現計算機圖像真實再現的效果，充分利用人機交互方式，對地理要素類別、誤差、地理符號等相關偏差進行詳細分析比較，從而來確定相關精度是否符合相關標準。

4 結語

三維激光掃描技術在地質工程精確度測量的具體應用中，需要根據實際的地況地貌來選擇不同的測量儀器，同時通過相應的掃描系統(tǒng)、輔助軟件多次對數據進行采集、篩選、剔除等工作來實現對地況地貌的實際精確測繪工作。其相應的整個過程重復度較高，但是每一次的重復工作均可以將對應測繪點的精確度進行相應的提升，從而得到較為精確的數據。而當下三維激光掃描技術作為一項較為前沿性的測繪技術，可以有效的提升相應地質工程的測繪質量，以及測繪效率。隨著當下基礎科學的不斷發(fā)展以及三維激光掃描技術對應的理論進一步成熟，未來對于三維激光掃描技術的使用將更加廣泛。