地面三維激光掃描技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

殷景森

【摘 要】科學(xué)技術(shù)的不斷進步發(fā)展，促進了各個行業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新，不斷推動我國社會經(jīng)濟的發(fā)展與進步，地面三維激光掃描技術(shù)作為現(xiàn)代高新技術(shù)，對于提高測量效率具有重要的影響。本文首先分析了三維激光掃描技術(shù)的概述，其次分析了三維激光掃描技術(shù)的有點以及缺點，最后分析了三維激光掃描技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】地面三維激光掃描儀；掃描儀技術(shù)；工程測量

目前，我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，帶動了工程技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，國家對于工程項目的關(guān)注度也隨之提升，相關(guān)的工程測量技術(shù)以及測量方法都取得了顯著的成果，不僅提高工程的施工效率，還一定程度上對工程的施工質(zhì)量產(chǎn)生了影響。地面三維激光掃描技術(shù)具有一定的獨特性，且測量的數(shù)據(jù)準確度較高，由此被廣泛的應(yīng)用在各個工程測量中。因此，對于地面三維激光掃描儀在工程測量中的應(yīng)用分析勢在必行。

一、三維激光掃描技術(shù)概述

三維激光掃描儀的應(yīng)用主要是運用三維激光掃描儀技術(shù)，且是新時代的發(fā)展產(chǎn)物，起源于國外。三維激光掃描儀的運用原理，主要是通過儀器設(shè)備對測量區(qū)域進行掃描，以激光測距的原理為測量基礎(chǔ)，同時運用掃描鏡以及伺服馬達設(shè)備進行掃描，進而按照流程對掃描結(jié)果進行采集，收集掃描區(qū)域的三維坐標以及紋理信息，將所掃描區(qū)域展現(xiàn)出直觀的三維圖像。

三維激光掃描技術(shù)具有一定的系統(tǒng)性，掃描流程具有一定的復(fù)雜性，在進行掃描的過程中，首先需要進行掃描定位，然后進行具體的測量，并對測量結(jié)果進行記錄，最后進行計算，并將計算結(jié)果進行上傳，進而完成整個掃描過程。與此同時，在進行掃描的過程中，根據(jù)空間的不同，可以將三維激光掃描技術(shù)分為兩種，第一種為地面激光掃描技術(shù)，另一種為空中激光掃描技術(shù)。相比于國外三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用，國內(nèi)的應(yīng)用領(lǐng)域較少，主要應(yīng)用在考古以及工程建設(shè)的方面，而國外應(yīng)用領(lǐng)域則較為廣泛[1]。

在技術(shù)工程測量過程中，主要應(yīng)用的是地面激光掃描技術(shù)，其操作流程較為簡單，首先借助水平與垂直的全自動高精度進行掃描，然后在進行科學(xué)的計算方法，進而確定出精準的三維坐標，直觀的展現(xiàn)出三維模擬場景。

二、三維激光掃描技術(shù)優(yōu)點以及缺點

（一）優(yōu)點

1、誤差小

相比于傳統(tǒng)的工程測量方法，地面三維激光掃描技術(shù)精準度更高，傳統(tǒng)的工程測量方法，在進行測量的過程中，難免會產(chǎn)生一些人為的誤差，對最終的整體效果產(chǎn)生一定的影響。然而地面三維激光技術(shù)在測量的過程中，測量儀器對準測量區(qū)域之后，儀器就會自動對數(shù)據(jù)進行讀取，并對數(shù)據(jù)根據(jù)科學(xué)公式進行計算，避免因人為計算而產(chǎn)生的誤差情況，與此同時，三維激光掃描技術(shù)還可以對測量的數(shù)據(jù)進行自動校正，確保最終的結(jié)果準確性，因此，相比于傳統(tǒng)的測量方法，地面三維激光掃描技術(shù)精準度較高。

2、掃描區(qū)域較廣

相比于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，地面三維激光掃描技術(shù)在測量的過程中，所測的區(qū)域更加廣闊，而傳統(tǒng)測量方法，需要人為進行測量數(shù)據(jù)點，并且測量的數(shù)據(jù)點也較少。地面三維激光掃描技術(shù)在測量的過程中，還能夠借助掃描儀進行掃描，快速對數(shù)據(jù)點進行獲取數(shù)據(jù)，進而對數(shù)據(jù)進行分析處理，進而形成三維虛擬模型，直觀的將測量區(qū)域地形展現(xiàn)出來[2]。

（二）缺點

地面三維掃面技術(shù)不僅僅具有優(yōu)點，同時也具有較為明顯的缺點。在進行測量的過程中，地面三維激光掃描技術(shù)需要投入較多資金，進而對掃描設(shè)備以及軟件進行更新，從而使得三維激光掃描技術(shù)成本較高，傳統(tǒng)的測量技術(shù)則不具備此缺點。另外，地面三維激光掃描技術(shù)對測量軟件有較高的依賴性，大部分的操作過程都需要借助軟件來完成，如果在測量的過程中，軟件出現(xiàn)問題，則會對最終的測量結(jié)果產(chǎn)生影響，并且還會對測量作業(yè)無法正常運轉(zhuǎn)。

三、三維激光掃描技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

（一）測量與繪制地形圖應(yīng)用

在地形圖進行測量以及繪制的過程中，一些特殊區(qū)域很難應(yīng)用普通的測量方法來進行作業(yè)，因而，就需要應(yīng)用地面三維激光掃描技術(shù)，進而對懸崖或斷面等特殊區(qū)域進行測量以及繪制地形圖。在地面三維激光掃描技術(shù)進行測量的過程中，需要工作人員以云數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，從而對測量區(qū)域的地形地貌進行獲取，并對測量結(jié)果進行加工并處理，從而形成最終的測量地形圖[3]。

（二）測量區(qū)域土方量的計算應(yīng)用

在傳統(tǒng)的工程測量過程中，工作人員在進行土方量測量的過程中，需要通過借助水準儀等基礎(chǔ)設(shè)備進行測量，進而獲取三維坐標，并結(jié)合TIN對測量數(shù)據(jù)進行計算。但是傳統(tǒng)的測量過程中，存在著一定的缺點，如在進行野外測量的過程中，由于野外地形較為復(fù)雜，工作人員在獲取特征點時，就需要收集大量分布不均勻的數(shù)據(jù)點，因而導(dǎo)致測量工作人員工作強度加大，并對最終測量結(jié)果的準確度產(chǎn)生一定的影響。在對土方量進行測量的過程中，應(yīng)用地面三維激光掃描技術(shù)，一定程度上可以提高測量的工作效率，減少測量人員的工作強度，從而提高最終測量結(jié)果的準確性。

（三）道路高程的測量應(yīng)用

工程測量過程中，還包括對道路進行測量，在對道路測量的過程中，核心任務(wù)就是對道路的樣圖以及縱橫斷情況進行測量。在應(yīng)用傳統(tǒng)測量技術(shù)進行測量時，測量人員通常借助水準儀對道路高程進行測量，因此，導(dǎo)致測量人員測量任務(wù)加重，并在對測量數(shù)據(jù)進行計算的過程中，需要大量的人員進行作業(yè)。相比于傳統(tǒng)的測量技術(shù)，地面三維激光掃描技術(shù)在測量的過程中，一定程度上能夠減輕測量人員的工作量，從而提高了測量的工作效率。地面三維激光掃描技術(shù)在測量道路高程的過程中，首先需要根據(jù)云數(shù)據(jù)技術(shù)，對坐標系進行科學(xué)合理的轉(zhuǎn)換，然后根據(jù)測量的實際需求，通過點云數(shù)據(jù)對特征點進行獲取，從而形成三維坐標，并且在對數(shù)據(jù)點進行獲取的過程中，需要注意間隔一定的距離，對數(shù)據(jù)點獲取結(jié)束之后，應(yīng)用軟件對其進行處理，最終完成道路高程的測量與繪制。

（四）其他應(yīng)用

因地面三維激光掃描技術(shù)精準度較高，所以，在對文物進行保護的工作過程中，就廣泛應(yīng)用地面三維激光掃描技術(shù)，在對文物進行掃描的過程中，可以對文物進行零接觸，并快速進行掃描，不僅對文物進行保護，還能夠提高工作效率，并保證掃描結(jié)果具有較高精度，進而直觀的將文物通過三維模型進行展現(xiàn)。

四、結(jié)束語

綜上所述，地面三維激光掃描技術(shù)通常被廣泛的應(yīng)用在文物保護以及工程測量的過程中。在進行工程測量的過程中，地面三維激光掃描技術(shù)充分發(fā)揮出，測量結(jié)果精準度高以及測量區(qū)域范圍廣的優(yōu)勢，但同時也具有一定的缺點，如需要投入大量的資金。地面三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用不僅提高了工程測量的工作效率，降低測量人員的工作強度，對于測量結(jié)果的精準度提升也有很大的影響。

【參考文獻】

[1]蔣明燦.三維激光掃描技術(shù)在地質(zhì)測繪和工程測量中的綜合應(yīng)用[J].資源信息與工程，2017，32（06）：130-131.

[2]婁義康.試論GPS配合三維激光掃描工程測繪技術(shù)及應(yīng)用[J].世界有色金屬，2017（05）：58-59.

[3]唐鶴，韓峰，楊國林.三維激光掃描技術(shù)在道路工程測量中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（02）：54-56+68.