工程測(cè)量中地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用的研究

何永中

四川水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院 四川 成都 611231

地面三維激光掃描技術(shù)數(shù)碼相機(jī)與掃描儀旋轉(zhuǎn)平臺(tái)等的結(jié)合體，整合了多種空間信息數(shù)據(jù)獲得技術(shù)，掃描儀發(fā)射器沿二極管發(fā)出脈沖信號(hào)，由探測(cè)器收集反饋脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)收集處理。該技術(shù)運(yùn)用了激光測(cè)距原理，實(shí)現(xiàn)了電子產(chǎn)業(yè)與激光測(cè)距技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，在測(cè)量精確度等方面的優(yōu)勢(shì)，都是傳統(tǒng)掃描測(cè)量技術(shù)不能比擬的。適用于工程項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)以及后期管理運(yùn)營(yíng)等的測(cè)量工作，要求測(cè)量人員明確掌握應(yīng)用要點(diǎn)，確保數(shù)據(jù)精準(zhǔn)性。

一、地形圖測(cè)繪應(yīng)用

地形圖測(cè)繪工作展開(kāi)，常受地形地貌等因素影響，尤其斷壁懸臂區(qū)域無(wú)法展開(kāi)全面測(cè)繪。運(yùn)用激光掃描技術(shù)通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理，能夠全方位獲得地理面貌特征，確保了地形圖測(cè)繪工作質(zhì)量與效率。尤其是在地物圖測(cè)繪工作中，利用相關(guān)軟件處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，以規(guī)范各式輸出獲得的房屋角點(diǎn)，導(dǎo)入至大比例測(cè)圖軟件中即可完成。形成等高線時(shí)需利用平均面迭代法，人為消除非地貌信息的數(shù)據(jù)。需要消除大密度地貌點(diǎn)云數(shù)據(jù)點(diǎn)位時(shí)，會(huì)由于布局不均導(dǎo)致三角網(wǎng)呈不規(guī)則狀；對(duì)此，需自動(dòng)抽稀地貌點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)導(dǎo)入至大比例尺軟件中自動(dòng)處理生成等高線，以精確并全面的呈現(xiàn)地貌細(xì)節(jié)。面對(duì)等高線不平整等情況，還需通過(guò)編輯處理其他地物與等高線的關(guān)系，確保等高線圖形與地物圖形重合，人工修正點(diǎn)云數(shù)據(jù)，最終完成地形圖。測(cè)繪工作。

二、土方量計(jì)算中應(yīng)用

利用全站儀等儀器處理土方量計(jì)算工作復(fù)雜且繁瑣，無(wú)法確保計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。地面三維激光掃描技術(shù)處理流程簡(jiǎn)單且精確度高，在實(shí)踐操作中，需合理運(yùn)用三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，確保較高采集密度，通過(guò)分析處理后獲得土方量計(jì)算結(jié)果。地面三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面；一是在構(gòu)建基準(zhǔn)面時(shí)，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)，并通過(guò)結(jié)果轉(zhuǎn)換使其在坐標(biāo)中充分表現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注邊界點(diǎn)與高程等數(shù)據(jù)信息，確保計(jì)算結(jié)果真實(shí)完整。二是通過(guò)平均面迭代法剔除植被覆蓋區(qū)域等地物，以排除因素影響。三是利用數(shù)據(jù)信息設(shè)立數(shù)字高程模型，強(qiáng)化填挖土方量計(jì)算的直觀性與科學(xué)性[1]。

三、道路竣工測(cè)量中應(yīng)用

竣工測(cè)量工作意義重大，也是工程項(xiàng)目建設(shè)必不可少的環(huán)節(jié)。在實(shí)踐操作中需要運(yùn)用現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)獲取縱橫斷面與項(xiàng)目樣圖。地面三維激光掃描技術(shù)在道路竣工測(cè)量中的應(yīng)用相對(duì)簡(jiǎn)單，只要通過(guò)處理點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息與坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換即可，測(cè)距誤差為±1mm，測(cè)角精度達(dá)到19arcsec，工作溫度范圍為-20℃至55°C，具備高度傳感器與雙軸補(bǔ)償器等多傳感器，外業(yè)工作強(qiáng)度降低，測(cè)量工作效率與自動(dòng)化水平、應(yīng)用效益不斷提高。分析點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息后，實(shí)時(shí)提取數(shù)據(jù)信息設(shè)立三維坐標(biāo)系，即可完成等高線與道路樣圖、縱橫斷的測(cè)繪工作。

四、三維建模中應(yīng)用

工程測(cè)量對(duì)三維建模提出了精細(xì)化與可視化等要求，尤其是大型工程項(xiàng)目對(duì)三維建模的精確度要求更高。利用地面三維激光掃描技術(shù)能夠獲得大量點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息，較高數(shù)據(jù)密度也確保了三維模型設(shè)立的精確度與可用性，尤其是在細(xì)節(jié)呈現(xiàn)方面，技術(shù)應(yīng)用價(jià)值更加明顯。地面三維激光掃描技術(shù)的應(yīng)用主要通過(guò)點(diǎn)云數(shù)據(jù)設(shè)立三角網(wǎng)模型，控制點(diǎn)云數(shù)據(jù)疏密度，可確保模型與測(cè)量要求的符合度。尤其是3dmax對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)運(yùn)用對(duì)規(guī)則形體剖面圖的呈現(xiàn)，應(yīng)用價(jià)值更佳突出。利用地面三維激光掃描技術(shù)建模時(shí)，為突出三維建模的直觀性與美觀性，還需處理紋理映射等方面的問(wèn)題。點(diǎn)云模型化的后續(xù)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，滿(mǎn)足了三維點(diǎn)云物件化操作要求，實(shí)現(xiàn)了三維激光資料功效最大程度發(fā)揮。常用軟件會(huì)為模型化提供圓錐與圓柱等模型原件，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)模型元件庫(kù)的設(shè)立，以滿(mǎn)足實(shí)際狀況要求。模型化能夠?qū)Ⅻc(diǎn)云蘊(yùn)含的隱性空間資訊顯性化，并以向量式資料對(duì)幾何外形進(jìn)行描述?？梢酝ㄟ^(guò)透視方式對(duì)三維空間資訊進(jìn)行瀏覽，結(jié)合掃描時(shí)的光學(xué)影像，即可完成虛擬實(shí)境景觀設(shè)計(jì)[2-3]。

總結(jié)

現(xiàn)代工程測(cè)量技術(shù)方法多樣化，而地面三維激光掃描技術(shù)能夠通過(guò)非接觸式測(cè)量復(fù)雜低質(zhì)情況，在測(cè)量質(zhì)量與效率等方面優(yōu)于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)適用工程測(cè)量類(lèi)型范圍廣。但地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用仍存在諸多問(wèn)題，包括應(yīng)用成本高等，直接限制了技術(shù)推廣與普及，尤其是中小型企業(yè)應(yīng)用率低；對(duì)此還需加強(qiáng)研究力度，確保其作用價(jià)值最大程度發(fā)揮，以推動(dòng)工程建設(shè)行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。