秦超

（遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧沈陽(yáng) 110032）

地面三維激光掃描技術(shù)在工程測(cè)量中具有節(jié)約成本，工作效率和測(cè)量精準(zhǔn)度高，數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)等多種優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)在建筑測(cè)量行業(yè)中運(yùn)用最廣泛的應(yīng)用技術(shù)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)建筑行業(yè)的建筑規(guī)模和數(shù)量也明顯提高，將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到各類建筑中能夠有效提高建筑測(cè)量工作的效率和質(zhì)量，保障測(cè)量工作更加精準(zhǔn)快捷。從而保證建筑工程質(zhì)量，維護(hù)建筑企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。為此，地面三維激光掃描技術(shù)，憑借其優(yōu)勢(shì)在水利，交通、考古等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

一、地面三維激光掃描技術(shù)在地形圖測(cè)中的應(yīng)用

我國(guó)地形具有復(fù)雜多樣的特點(diǎn)，在地形圖測(cè)量與繪制過(guò)程中，往往會(huì)遇到懸崖、斷壁等傳統(tǒng)測(cè)量方式無(wú)法企及的區(qū)域，這時(shí)可以使用地面三維激光掃描技術(shù)在不用接觸的情況下，對(duì)該地區(qū)地形進(jìn)行掃描測(cè)量，測(cè)量該地區(qū)的地貌和地形實(shí)際情況。在地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，測(cè)量人員主要通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)，來(lái)獲得該地區(qū)地貌特征點(diǎn)，在處理云點(diǎn)云數(shù)據(jù)中獲得房屋焦點(diǎn)，使用特定的模式加以輸出，導(dǎo)入大比例尺測(cè)圖軟件中，對(duì)其進(jìn)行加工處理，就可以得出該地區(qū)地形地貌實(shí)際地形圖。在進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)技術(shù)處理數(shù)據(jù)時(shí)，必須結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的收集和測(cè)量，以此來(lái)保證數(shù)據(jù)的全面性和真實(shí)性，絕對(duì)不能僅對(duì)某一單一的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量采集相關(guān)數(shù)據(jù)，會(huì)起到反作用，無(wú)法保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

二、地面三維激光掃描技術(shù)在等高線測(cè)繪中的應(yīng)用

地面三維激光掃描技術(shù)在等高線測(cè)繪中的應(yīng)用主要是將對(duì)已經(jīng)繪制成功的地形圖進(jìn)行二次加工，主要采取自動(dòng)或人工兩種方式對(duì)地形圖中植被，或其他沒(méi)有實(shí)際用處的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。在地面三維激光掃描技術(shù)會(huì)測(cè)等高線的過(guò)程中，測(cè)量人員可以運(yùn)用平面反復(fù)法：首先將該地區(qū)最不明顯的地形點(diǎn)數(shù)據(jù)加以整理并去除；其次，根據(jù)在測(cè)量過(guò)程中所得出的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出平均面，通過(guò)這樣的方式去除與平均面相隔距離比較大的點(diǎn)云數(shù)據(jù)；然后，將里面排除以上兩種數(shù)據(jù)之后剩下的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，反復(fù)計(jì)算，計(jì)算平均面，在五六次之后就會(huì)得出更加精確的地形數(shù)據(jù)；最后，將已經(jīng)得出的相關(guān)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行加以整理。但是由于在實(shí)際測(cè)量中部分地區(qū)出現(xiàn)密度較大、布局不均勻等現(xiàn)象，為等高線測(cè)繪工作帶來(lái)一定的困難，這時(shí)測(cè)量人員可以采取抽稀點(diǎn)云數(shù)據(jù)輸入到大比例尺的地形繪制軟件中，形成登高線，得出更加直觀真實(shí)的地形數(shù)據(jù)和測(cè)繪圖。

三、地面三維激光掃描技術(shù)在三維建模中的應(yīng)用

在工程測(cè)量工作中，使用地面三維激光掃描技術(shù)能夠構(gòu)建更加精致的三維模型。通過(guò)對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、拼接、降噪處理，抽稀后可以建立三維模型。利用地面三維激光掃描技術(shù)建造三維模型主要應(yīng)用于文化文物保護(hù)工作，在不接觸文物的前提下，可以通過(guò)高密度點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立對(duì)文物建立三維模型。在三維建模的過(guò)程中，對(duì)文物任意點(diǎn)與尺寸進(jìn)行測(cè)量，最大限度還原文物的細(xì)節(jié)。將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到三維建模中，除了是對(duì)文物建模之外，另一點(diǎn)也是為了將文物表面的紋理更加具象的呈現(xiàn)出來(lái)。主要通過(guò)以下兩種方式來(lái)進(jìn)行：一是根據(jù)點(diǎn)云構(gòu)建三角網(wǎng)模型，依據(jù)建模精細(xì)化需求確定數(shù)據(jù)密集的程度；二是依據(jù)點(diǎn)云技術(shù)，使用3D MAX建設(shè)模型，根據(jù)掃描所得出的點(diǎn)云數(shù)據(jù)繪制出物體的剖面，從而建立符合精細(xì)度要求的規(guī)則模型。

四、地面三維激光掃描技術(shù)在土方計(jì)算中的應(yīng)用

在工程測(cè)量中，很多工程都需要計(jì)算填挖方量。傳統(tǒng)的土方計(jì)算需要測(cè)量人員使用全站儀，水準(zhǔn)儀等設(shè)備到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地勘察，獲取填挖區(qū)域的三維點(diǎn)坐標(biāo)，結(jié)合TIN進(jìn)行計(jì)算作業(yè)。但是因?yàn)闇y(cè)量人員所測(cè)量的點(diǎn)之間的距離較遠(yuǎn)，都屬于離散點(diǎn)，不能準(zhǔn)確的反映填挖地區(qū)的地形實(shí)際數(shù)據(jù)，使得最后得出的數(shù)據(jù)精準(zhǔn)度較低，缺點(diǎn)大于優(yōu)點(diǎn)。而通過(guò)地面三維激光掃描技術(shù)可以對(duì)填挖區(qū)域進(jìn)行大數(shù)據(jù)掃描，對(duì)該地區(qū)地形地貌的各個(gè)部位準(zhǔn)確掃描，獲得大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算繪制出三維模型，提高測(cè)量工作效率，提升土方量的計(jì)算精準(zhǔn)度，為工程測(cè)量工作人員減輕勞作壓力。

五、地面三維激光掃描技術(shù)在道路高程測(cè)量中的應(yīng)用

在道路測(cè)量環(huán)節(jié)中，最重要的工作內(nèi)容就是獲得道路的樣圖及縱橫段的實(shí)際情況。在傳統(tǒng)的測(cè)量工作中測(cè)量人員都是到現(xiàn)場(chǎng)使用水準(zhǔn)儀等設(shè)備對(duì)道路高程進(jìn)行測(cè)量。整個(gè)道路工程的區(qū)域廣，數(shù)據(jù)采集任務(wù)重，需要耗費(fèi)大量的人力、物力，工作效率非常低，工程消耗量大。為了緩解以上壓力，工程測(cè)量人員將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到道路高程測(cè)量中，基于點(diǎn)云數(shù)據(jù)技術(shù)測(cè)量人員轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，根據(jù)實(shí)際需求提取三維坐標(biāo)，在提取坐標(biāo)的過(guò)程中需要注意的是，每個(gè)提取點(diǎn)之間需要保持合理、固定的距離，不宜太過(guò)密集，也不宜太過(guò)疏遠(yuǎn)。利用繪圖軟件形成等高線示意圖，從而完成道路高程的縱橫斷與樣圖的測(cè)量任務(wù)。

六、地面三維激光掃描技術(shù)道路竣工測(cè)量中的應(yīng)用

當(dāng)工程竣工之后，就會(huì)有專門的監(jiān)理人員對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行檢查，進(jìn)入到檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，主要的檢查內(nèi)容是檢查地形的縱橫段和樣圖。如果檢查人員使用傳統(tǒng)的測(cè)量方式進(jìn)行檢測(cè)會(huì)額外多出很多工作量，需要到現(xiàn)場(chǎng)再次實(shí)地勘察，得出相應(yīng)坐標(biāo)點(diǎn)，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算工作，效率非常低。為此，將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到道路竣工測(cè)量中，能夠有效提高道路測(cè)量效率，減少戶外施工的強(qiáng)度。通過(guò)這樣的方式，在道路工程施工過(guò)程中加強(qiáng)負(fù)責(zé)人與樣圖之間的聯(lián)系，獲得更加精準(zhǔn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和三位坐標(biāo)，完成對(duì)地形綜合段和樣圖的檢查。

七、地面三維激光掃描技術(shù)在測(cè)量時(shí)做好儀器檢查

工程測(cè)量中，為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)科學(xué)準(zhǔn)確，在開(kāi)展地面三維激光掃描技術(shù)時(shí)，應(yīng)作好儀器檢查的準(zhǔn)備。主要從三個(gè)方面進(jìn)行：首先是對(duì)儀器的出廠信息進(jìn)行檢查，確保儀器出廠正規(guī)，對(duì)儀器的生產(chǎn)批號(hào)規(guī)格廠家的信息進(jìn)行二次檢驗(yàn)，然后檢查儀器的測(cè)量角度，是否配備傾斜補(bǔ)償器，以減少在道路測(cè)量過(guò)程中的誤差；最后，對(duì)對(duì)儀器的視準(zhǔn)軸進(jìn)行檢查，消除或減少在數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程中的偏心差。

八、結(jié)語(yǔ)

地面三維激光掃描技術(shù)相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)來(lái)說(shuō)是對(duì)其的優(yōu)化和發(fā)揚(yáng)，是在傳統(tǒng)測(cè)量單點(diǎn)測(cè)量的方法上加以研發(fā)，精準(zhǔn)的利用三維軟件對(duì)測(cè)量對(duì)象進(jìn)行掃描作業(yè)，重構(gòu)測(cè)量對(duì)象的三維模型，極大地提高了建筑工程，測(cè)量工作的效率，減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)度。其具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，能夠?qū)λ胁杉臄?shù)據(jù)信息進(jìn)行大數(shù)據(jù)計(jì)算，并匯總得出準(zhǔn)確又可靠的數(shù)據(jù)。在未來(lái)工程測(cè)量中不斷優(yōu)化地面三維技術(shù)，促進(jìn)地面三維技術(shù)工程測(cè)量領(lǐng)域中大放光彩。