工程測(cè)量中地面三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用

姜 林

(中鐵十七局集團(tuán)第六工程有限公司， 福建 廈門 361000)

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，大量的工程正在進(jìn)行施工，工程測(cè)量作為最基本的部分尤為重要。隨著時(shí)代的發(fā)展，我們對(duì)于工程測(cè)量的精準(zhǔn)度要求越來越高，傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)一般只是進(jìn)行單點(diǎn)的測(cè)量，無法滿足工程的要求。[1]而地面三維激光掃描技能快速的對(duì)測(cè)量的對(duì)象進(jìn)行測(cè)量作業(yè)，并且可以利用三維的軟件對(duì)測(cè)量的對(duì)象進(jìn)行三維的建模，能夠很好的提高工程測(cè)量的精確度，很好的滿足測(cè)量工程的要求。

1 地面三維激光掃描技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

地面三維激光掃描技術(shù)雖然在很多領(lǐng)域都有很運(yùn)用，但是它也有一定的缺陷，下面我們就簡(jiǎn)要的介紹一下地面三維激光掃描技術(shù)的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，讓我們?cè)谶\(yùn)用它的時(shí)候能夠揚(yáng)長避短。

1.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）精確度高

地面三維激光掃描技術(shù)和傳統(tǒng)的工程測(cè)量方法想比較精確度更高，傳統(tǒng)的測(cè)量方法在讀取數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)都會(huì)有一定的人為誤差，這是不可避免的，這一系列的誤差到最后就會(huì)影響整體的結(jié)果。而地面三維激光掃描技術(shù)只要對(duì)準(zhǔn)測(cè)量的區(qū)域，機(jī)器會(huì)自行的讀數(shù)，并且按照既定的程序進(jìn)行計(jì)算，避免了人為的誤差，它還能夠通過一系列的軟件對(duì)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，因此地面三維激光掃描技術(shù)精確度高。

（2）掃描信息的區(qū)域廣

地面三維激光掃描技術(shù)在工程測(cè)量中能夠測(cè)得更加廣闊的區(qū)域，在傳統(tǒng)的測(cè)量中，需要人工測(cè)量采集到的數(shù)據(jù)點(diǎn)比較少。地面三維激光掃描技術(shù)能夠結(jié)合掃描儀進(jìn)行掃描，能很快的測(cè)得大量的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并且通過后臺(tái)的系統(tǒng)進(jìn)行處理，很快就能得到整個(gè)區(qū)域的地形，并且可以建立三維的虛擬模型，非常的方便。

（3）得到信息的途徑快捷、安全

在傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)中，我們要得到工程的測(cè)量數(shù)據(jù)，通常需要派大量的人去進(jìn)行實(shí)地測(cè)量。由于很多工程都比較的偏僻，并且工程測(cè)量是工程的初期階段，很多基礎(chǔ)設(shè)施都不完善，因此需要進(jìn)行大量的野外作業(yè)。野外作業(yè)過多容易浪費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，帶來很大的安全隱患，并且工作效率十分的低下，測(cè)量的質(zhì)量也不高。地面三維激光掃描技術(shù)，只需要拍少量的人進(jìn)行儀器的操作即可，能夠節(jié)約大量的時(shí)間，效率高，測(cè)量的也準(zhǔn)確，安全系數(shù)也高。[3]并且地面三維激光掃描技術(shù)在測(cè)量的時(shí)候能夠自動(dòng)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，也可以避免數(shù)據(jù)的丟失，因此地面三維激光掃描技術(shù)能夠方便、快捷、安全的等到工程所需要的數(shù)據(jù)。

（4）有強(qiáng)大的的數(shù)據(jù)處理功能

在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)中，對(duì)于測(cè)量的數(shù)據(jù)需要過后才能處理，不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問題，一旦出現(xiàn)問題就需要重新的進(jìn)行測(cè)量，十分的麻煩。另外傳統(tǒng)的測(cè)量數(shù)據(jù)處理比較依靠專業(yè)技術(shù)人員，甚至有些時(shí)候，都是專業(yè)的人員進(jìn)行手算。這樣的做法使得數(shù)據(jù)處理容易受到人為因素的影響，不太準(zhǔn)確。地面三維激光掃描技術(shù)在測(cè)量的同時(shí)就能進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、簡(jiǎn)單的處理，在測(cè)量的當(dāng)時(shí)對(duì)于一些有問題的數(shù)據(jù)就能夠很好的顯示，操作人員能夠及時(shí)的進(jìn)行復(fù)測(cè)。另外地面三維激光掃描技術(shù)能夠很好的進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，最后能夠進(jìn)行虛擬的三維模型的建立，讓人們更為直觀的觀測(cè)測(cè)量的區(qū)域。這是傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)無論如何也不能夠做到的。

1.2 缺點(diǎn)

任何事物都有倆面性，地面三維激光掃描技術(shù)也是一樣的。雖然地面三維激光掃描技術(shù)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，但是它也存在一定的缺點(diǎn)。相對(duì)于傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)而言，地面三維激光掃描技術(shù)在設(shè)備、軟件等方面需要投入大量的資金，成本較高。并且它對(duì)軟件的依賴很高，很多功能都是通過外接的軟件完成的，一旦軟件出現(xiàn)問題，可能會(huì)帶來一連串的錯(cuò)誤，導(dǎo)致測(cè)量作業(yè)無法進(jìn)行。地面三維激光掃描技術(shù)雖然有一些小的毛病，但是這不影響它在工程測(cè)量中的廣泛運(yùn)用。對(duì)于任何的技術(shù)，我們都要揚(yáng)長避短，利用它的優(yōu)點(diǎn)為我們更好的服務(wù)，對(duì)于它的短處，我們需要不斷的改進(jìn)、完善。

2 地面三維激光掃描技術(shù)的具體運(yùn)用

地面三維激光掃描技術(shù)在工程測(cè)量作業(yè)中有很廣泛的運(yùn)用，在工程的初期可以運(yùn)用它進(jìn)行繪制地形圖；在工程的施工期可以進(jìn)行土方量的計(jì)算；在工程的完工期還可以進(jìn)行檢驗(yàn)。本文主要介紹的是施工初期和完工期時(shí)地面三維激光掃描技術(shù)的運(yùn)用。

2.1 地面三維激光掃描技術(shù)在工程初期中的應(yīng)用

在一些工程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些人為測(cè)量較為麻煩的地方，比如懸崖、水域等環(huán)境惡劣的地方。在這些地方地面三維激光掃描技術(shù)就能發(fā)揮很大的功效，它能夠不用測(cè)量人員親自登上測(cè)量點(diǎn)，可以通過沒有接觸的手段便能進(jìn)行測(cè)量。地面三維激光掃描技術(shù)能夠通過大量的點(diǎn)的數(shù)據(jù)，最終有效的獲取測(cè)量區(qū)域地形地貌的特征，然后繪制出完整的地形圖。其具體的步驟如下：

選取地貌特殊的點(diǎn)

在運(yùn)用地面三維激光掃描儀對(duì)測(cè)量區(qū)域掃描完成以后，需要通過點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理，在眾多的數(shù)據(jù)中要關(guān)注一些地貌明顯出現(xiàn)變化的點(diǎn)，比如山頂點(diǎn)、山脊線和山谷線上的點(diǎn)、電塔點(diǎn)、電線桿點(diǎn)等等比較有特點(diǎn)的點(diǎn)。對(duì)于一些人為產(chǎn)物比如房屋、道路、電線桿等等要生成特有的圖標(biāo)在圖紙中標(biāo)明。在這個(gè)步驟中，主要是對(duì)特殊的點(diǎn)進(jìn)行處理，尤其是一些特殊地貌的點(diǎn)處理，這樣能夠得到初步的地形圖。

（1）通過大量的點(diǎn)連接成地形的等高線

在這個(gè)步驟中需要反復(fù)的將一些不必要的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行去除，比如一些非地形點(diǎn)。在經(jīng)過反復(fù)的去除后，還需要專業(yè)人員進(jìn)行抽稀作業(yè)。最后將處理過的點(diǎn)進(jìn)行高度處理，將同一高度的點(diǎn)通過一條閉合的曲線連接起來，在連線過程中需要注意山脊線、山谷線等這些特殊的地貌，最終就能夠得到等高線。

（2）完成地形圖的繪制

在初步的地形圖出來以后，地形圖才僅僅只是有了皮肉而已。在登高線出來以后，地形圖將會(huì)有一個(gè)骨架，呈現(xiàn)了初步的輪廓。需要將初步的地形圖和等高線的圖紙進(jìn)行重疊，并且通過一系列的軟件進(jìn)行加工處理，將地形圖的骨架和皮肉相融合，最后對(duì)地形圖進(jìn)行標(biāo)注，這樣就能夠得到完整的地形圖了。

2.2 地面三維激光掃描技術(shù)在工程完工中的應(yīng)用

前面主要介紹了地面三維激光掃描技術(shù)在工程前期的應(yīng)用，下面簡(jiǎn)要的介紹其在工程完工后的應(yīng)用，我們以道路工程為例，在道路工程完工的時(shí)候要進(jìn)行最后的檢驗(yàn)，最主要的的檢驗(yàn)就是縱橫斷和樣圖。在傳統(tǒng)的方法中，我們一般使用的是水準(zhǔn)儀測(cè)量高度，這樣的測(cè)量工作量太大。而利用地面三維激光掃描技術(shù)的流程如下：在提取完點(diǎn)云數(shù)據(jù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理完成需要轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系，最后按照一定的間隔在數(shù)據(jù)中提取三維坐標(biāo)，得出道路的等高線，如圖1所示。最后就能得到道路的縱橫斷和樣圖，如圖6所示。

圖1 成果圖

圖2 道路橫斷圖

4 總結(jié)

綜上所述，地面三維激光掃描技術(shù)擁有精準(zhǔn)度高、測(cè)量范圍廣、快捷安全、有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理功能等傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，使得其在工程測(cè)量中運(yùn)用十分的廣泛。地面三維激光掃描技術(shù)提升了工程測(cè)量的工作效率，節(jié)約了大量的物資投入，也提高了測(cè)量的精準(zhǔn)度。雖然現(xiàn)在，地面三維激光掃描技術(shù)也有存在一些缺陷，但是我相信隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這些缺陷也能夠慢慢的被完善，地面三維激光掃描技術(shù)將有一個(gè)光明的未來。

[1]董秀軍.三維激光掃描技術(shù)及其工程應(yīng)用研究[D].成都理工大學(xué),2007.

[2]皮志榮.地面三維激光掃描技術(shù)在工程測(cè)量中的實(shí)踐[J].江西建材,2017(24):219+224.

[3]劉盈.淺談地面三維激光掃描技術(shù)在市政工程測(cè)量中的應(yīng)用[J].北京測(cè)繪,2008(01):67-68+61.