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        三維激光掃描技術(shù)在道路測(cè)繪中的應(yīng)用研究

        2021-12-09 15:23:31蔡小勇
        運(yùn)輸經(jīng)理世界 2021年9期
        關(guān)鍵詞:儀器設(shè)備測(cè)繪儀器

        蔡小勇

        (贛州市國(guó)土空間調(diào)查規(guī)劃研究中心,江西贛州341000)

        1 三維激光掃描技術(shù)優(yōu)勢(shì)

        三維激光掃描技術(shù)作為一種新的測(cè)繪手段,對(duì)于我國(guó)測(cè)繪領(lǐng)域的發(fā)展來(lái)說(shuō)有著極大的幫助作用。雖然我國(guó)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,已經(jīng)形成了穩(wěn)定的測(cè)繪工作體系,應(yīng)用傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)和測(cè)繪方法,能夠適應(yīng)絕大部分的測(cè)繪工程。但是傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)和測(cè)繪方法已經(jīng)無(wú)法解決許多隨著時(shí)代發(fā)展而出現(xiàn)的問(wèn)題和困擾,而且工作效率和工作的準(zhǔn)確性已經(jīng)逐漸跟不上發(fā)展的步伐。因此應(yīng)用新的測(cè)繪手段和測(cè)繪方法進(jìn)行測(cè)繪,已經(jīng)成為測(cè)繪領(lǐng)域發(fā)展的主要方向,而三維激光掃描技術(shù)正是基于傳統(tǒng)的測(cè)繪體系之上,并且高度融合空間三維測(cè)量等理念而出現(xiàn)的一種高新科技,不僅自身的測(cè)繪精度較高,而且速度較快,工作人員只需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的培訓(xùn),就能夠熟練地操作相關(guān)的儀器,應(yīng)用該項(xiàng)激光掃描技術(shù),在使用的過(guò)程中還存在著非必要接觸的優(yōu)勢(shì),可以說(shuō)節(jié)約了大量的人力物力,能夠有效緩解工作人員的工作壓力,因此該項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn),就迅速占領(lǐng)了測(cè)繪領(lǐng)域的市場(chǎng),有著極其廣泛的應(yīng)用范圍[1]。

        2 道路工程測(cè)繪應(yīng)用

        三維激光掃描技術(shù)在道路工程的測(cè)繪過(guò)程中也可以得到良好的應(yīng)用,現(xiàn)階段將測(cè)繪技術(shù)應(yīng)用到道路的寬度長(zhǎng)度和高程的測(cè)量之中,工作效率較高,能夠有效克服道路工程自身覆蓋面積較廣、周圍環(huán)境較為復(fù)雜等等諸多的問(wèn)題,打破時(shí)間與空間上的束縛,但是三維激光掃描技術(shù)自身對(duì)道路數(shù)值的測(cè)量精準(zhǔn)度還需要進(jìn)一步的驗(yàn)算和實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)多個(gè)道路工程測(cè)繪工作的開(kāi)展,已經(jīng)能夠確定三維激光掃描技術(shù)能夠有效應(yīng)用于道路的測(cè)繪工作之中,并且起到良好的作用效果,因此本文主要針對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用過(guò)程和工作原理展開(kāi)分析,結(jié)合道路的實(shí)際情況,探討出完善的工作方案和應(yīng)用原則,希望能夠推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)在道路工程測(cè)繪中的應(yīng)用范圍,提高應(yīng)用的水平,優(yōu)化測(cè)繪工程最終得到的測(cè)繪數(shù)值精準(zhǔn)性,讓測(cè)繪領(lǐng)域的三維激光掃描技術(shù)價(jià)值充分發(fā)揮出來(lái)[2]。

        3 道路工程測(cè)繪的影響因素和注意事項(xiàng)

        在進(jìn)行道路工程測(cè)繪之前,首先要明確三維激光掃描技術(shù)的價(jià)值和優(yōu)勢(shì),然后再結(jié)合工程開(kāi)展的最終目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析,一般來(lái)說(shuō)道路工程測(cè)繪最主要的目的是對(duì)道路病害進(jìn)行掃描和清理,希望能夠得到道路的全部數(shù)據(jù),為后續(xù)的工作打下堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)。因此會(huì)對(duì)道路的平面和高程進(jìn)行全面的測(cè)量,再制定具體的實(shí)際測(cè)繪工作方案。三維激光掃描技術(shù)誤差較小,工作精度較大,只需要截取一段路進(jìn)行掃描測(cè)試,就能夠得到相應(yīng)的數(shù)據(jù),而且在掃描的過(guò)程中工作較為敏捷,工作效率極高,不需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的工作時(shí)間。但是仍然要注意外部環(huán)境對(duì)測(cè)繪工程所造成的影響[3]。

        三維激光掃描技術(shù)所使用的測(cè)繪儀器設(shè)備是掃描全站儀,該種機(jī)器設(shè)備較為精密,這就需要工作人員在進(jìn)行儀器設(shè)備轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)對(duì)其進(jìn)行良好的保護(hù),無(wú)論是設(shè)備的存儲(chǔ)還是搬運(yùn),都應(yīng)該格外小心,避免磕碰導(dǎo)致儀器出現(xiàn)精度不準(zhǔn)的問(wèn)題。

        同時(shí)在設(shè)置相應(yīng)的測(cè)繪方案之前,首先要對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境進(jìn)行調(diào)查,尤其是對(duì)天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行整理,因?yàn)橥饨顼L(fēng)速和雨水條件都會(huì)對(duì)全站儀的工作效率有一定的影響,同時(shí)日光的傾斜度也會(huì)對(duì)掃描的效果造成干擾。

        4 工作前期準(zhǔn)備

        4.1 現(xiàn)場(chǎng)資料準(zhǔn)備

        雖然三維激光掃描技術(shù)具有一定的先進(jìn)性,能夠有效打破傳統(tǒng)測(cè)繪技術(shù)空間上的束縛。但這絕對(duì)不代表使用該項(xiàng)測(cè)繪技術(shù)就能夠放棄一切前期的準(zhǔn)備工作。在正式開(kāi)始測(cè)繪工程之前,首先要完成一系列的信息收集工作,例如現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況、道路的車載流量以及自然環(huán)境對(duì)道路的影響。這樣才能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)測(cè)繪工程的目標(biāo)打下良好基礎(chǔ)。同時(shí)前期準(zhǔn)備工作還包括儀器設(shè)備的保養(yǎng)和維修,確保儀器設(shè)備的精準(zhǔn)程度過(guò)關(guān),這就需要專業(yè)的人員對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行精度的檢查,同時(shí)還要聘請(qǐng)專業(yè)的維護(hù)保養(yǎng)人員,因?yàn)檎麄€(gè)公路的測(cè)繪工程絕對(duì)不是一個(gè)較為短期的工作,一旦在工作過(guò)程中儀器設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題,應(yīng)該由專業(yè)的維修人員第一時(shí)間進(jìn)行維修和保養(yǎng),保障儀器設(shè)備的使用效率和使用壽命。人員和儀器設(shè)備就位之后,應(yīng)該確保相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟硬件到位,能夠第一時(shí)間將三維激光掃描技術(shù)獲得的信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)軟件之中,并且利用硬件設(shè)備進(jìn)行儲(chǔ)存和傳輸,避免因?yàn)閿?shù)據(jù)儲(chǔ)存不當(dāng)造成丟失現(xiàn)象,而計(jì)算機(jī)軟件也能夠立刻開(kāi)始進(jìn)行分析,使工作效率進(jìn)一步提高,減輕后期工作的壓力。

        4.2 人員培訓(xùn)工作

        道路工程的測(cè)繪工作與其他領(lǐng)域的測(cè)繪工作有著明顯的不同,工作人員首先要克服惡劣的自然天氣影響,需要盡可能延長(zhǎng)工作時(shí)間段,以此來(lái)提高測(cè)繪的效率,同時(shí)工作人員必須要經(jīng)受完善的野外培訓(xùn)。因?yàn)楹芏嗟缆饭こ谈采w的范圍較為廣泛,其中包含平原、山丘,甚至是荒野地段。如果工作人員自身缺少相關(guān)野外工作的經(jīng)驗(yàn),那么很有可能引發(fā)身體不適,或是因?yàn)樽陨斫?jīng)驗(yàn)不足而出現(xiàn)身體損傷造成較大傷亡事故的情況,這對(duì)道路工程測(cè)繪工作來(lái)說(shuō)有著不利的影響。工作人員接受野外培訓(xùn)之后,應(yīng)具體學(xué)習(xí)儀器設(shè)備的使用規(guī)范和相關(guān)部門(mén)出臺(tái)的技術(shù)規(guī)范,能夠熟練掌握掃描全站儀的使用方法和操作規(guī)程,絕對(duì)不能一個(gè)團(tuán)隊(duì)只有一名或者多名操作員,應(yīng)該保證整個(gè)團(tuán)隊(duì)工作人員基本上能夠滿足儀器設(shè)備的使用條件,這樣可以避免在意外發(fā)生時(shí)降低工作的效率。當(dāng)工作人員經(jīng)過(guò)培訓(xùn)之后,還應(yīng)制定具體的工作計(jì)劃,設(shè)置每一個(gè)人的工作崗位以及相配套的儀器設(shè)備,保證人員儀器的固定,盡可能避免因?yàn)槿藛T原因而帶來(lái)的三維激光掃描技術(shù)精準(zhǔn)度不足的影響。

        4.3 現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)與布控

        工作人員在正式開(kāi)始工作之前,首先要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的整體環(huán)境有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí),這就需要工作人員設(shè)置完善的檢查計(jì)劃,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境進(jìn)行勘探,一般來(lái)說(shuō),勘探的內(nèi)容包括對(duì)周圍地質(zhì)環(huán)境的記錄、地形地貌的調(diào)查、路面的完整情況、車輛運(yùn)行情況以及出現(xiàn)問(wèn)題的路況和頻率。這些數(shù)據(jù)對(duì)于后期的測(cè)繪工作來(lái)說(shuō),有著一定的幫助作用,同時(shí)檢查相應(yīng)的GPS 信號(hào)是否正常,以此保障工作人員的生命安全。這些信息記錄完全之后就能夠?qū)y(cè)繪方案進(jìn)行有針對(duì)性的修改,避免因?yàn)槎?jí)方案的不足而出現(xiàn)精準(zhǔn)度不足的問(wèn)題,同時(shí)還要做好相應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)布控,控制點(diǎn)間距一般為100m 左右,并采用精密水準(zhǔn)儀測(cè)量出一個(gè)三維控制點(diǎn)坐標(biāo)。

        5 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量推進(jìn)

        5.1 儀器架設(shè)

        此次實(shí)驗(yàn)所采用的儀器設(shè)備為精密掃描全站儀,儀器設(shè)置的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇,一般來(lái)說(shuō)不宜過(guò)多也不宜過(guò)少,應(yīng)該把控一個(gè)合理的數(shù)值,確保儀器的精準(zhǔn)程度,并在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)有能夠進(jìn)行更換的儀器。架設(shè)的高度約為1.8m 左右,采用的測(cè)繪方法為后方交匯的方式或者是測(cè)站設(shè)立的方式進(jìn)行道路的測(cè)量。這些測(cè)量方法也需要根據(jù)工作人員自身的工作熟練度進(jìn)行選擇和掌握,站點(diǎn)設(shè)置完成之后開(kāi)始進(jìn)行道路的掃描,不需要設(shè)置標(biāo)榜后區(qū),就可以依托計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行無(wú)拼接校準(zhǔn)。

        5.2 設(shè)置高度限制

        由于此次的測(cè)繪工程的工作對(duì)象是路面,所以對(duì)架設(shè)的高度有著一定的要求和限制,因此現(xiàn)場(chǎng)所設(shè)置的儀器掃描工作頻率約是每60m 進(jìn)行一次架設(shè),采用的是粗略模式進(jìn)行掃描,約每30cm 布置一個(gè)3cm 測(cè)控點(diǎn),同時(shí)保證掃描儀的工作范圍實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

        6 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,三維激光掃描技術(shù)能夠很好地完成控制設(shè)站和掃描的工作,無(wú)須拼接配準(zhǔn)就可以得到較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù),而且工作效率較高,因此對(duì)于道路測(cè)繪工作來(lái)說(shuō),三維激光掃描技術(shù)具有極強(qiáng)的可行性和通用性,因此應(yīng)推進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)在道路測(cè)繪中的應(yīng)用,提高應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍,這樣才能夠?yàn)槲覈?guó)道路工程測(cè)繪領(lǐng)域的快速發(fā)展打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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