地面三維激光掃描技術(shù)在工程測量中的應(yīng)用

秦超

（遼寧省自然資源事務(wù)服務(wù)中心，遼寧沈陽 110032）

地面三維激光掃描技術(shù)在工程測量中具有節(jié)約成本，工作效率和測量精準度高，數(shù)據(jù)處理能力強等多種優(yōu)勢，是現(xiàn)在建筑測量行業(yè)中運用最廣泛的應(yīng)用技術(shù)。隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展，我國建筑行業(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量工作的效率和質(zhì)量，保障測量工作更加精準快捷。從而保證建筑工程質(zhì)量，維護建筑企業(yè)經(jīng)濟效益。為此，地面三維激光掃描技術(shù)，憑借其優(yōu)勢在水利，交通、考古等多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

一、地面三維激光掃描技術(shù)在地形圖測中的應(yīng)用

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

二、地面三維激光掃描技術(shù)在等高線測繪中的應(yīng)用

地面三維激光掃描技術(shù)在等高線測繪中的應(yīng)用主要是將對已經(jīng)繪制成功的地形圖進行二次加工，主要采取自動或人工兩種方式對地形圖中植被，或其他沒有實際用處的點云數(shù)據(jù)進行處理。在地面三維激光掃描技術(shù)會測等高線的過程中，測量人員可以運用平面反復(fù)法：首先將該地區(qū)最不明顯的地形點數(shù)據(jù)加以整理并去除；其次，根據(jù)在測量過程中所得出的相關(guān)數(shù)據(jù)計算出平均面，通過這樣的方式去除與平均面相隔距離比較大的點云數(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)進行計算，反復(fù)計算，計算平均面，在五六次之后就會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)進行加以整理。但是由于在實際測量中部分地區(qū)出現(xiàn)密度較大、布局不均勻等現(xiàn)象，為等高線測繪工作帶來一定的困難，這時測量人員可以采取抽稀點云數(shù)據(jù)輸入到大比例尺的地形繪制軟件中，形成登高線，得出更加直觀真實的地形數(shù)據(jù)和測繪圖。

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。通過對點云數(shù)據(jù)的坐標轉(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)用于文化文物保護工作，在不接觸文物的前提下，可以通過高密度點云數(shù)據(jù)建立對文物建立三維模型。在三維建模的過程中，對文物任意點與尺寸進行測量，最大限度還原文物的細節(jié)。將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到三維建模中，除了是對文物建模之外，另一點也是為了將文物表面的紋理更加具象的呈現(xiàn)出來。主要通過以下兩種方式來進行：一是根據(jù)點云構(gòu)建三角網(wǎng)模型，依據(jù)建模精細化需求確定數(shù)據(jù)密集的程度；二是依據(jù)點云技術(shù)，使用3D MAX建設(shè)模型，根據(jù)掃描所得出的點云數(shù)據(jù)繪制出物體的剖面，從而建立符合精細度要求的規(guī)則模型。

四、地面三維激光掃描技術(shù)在土方計算中的應(yīng)用

在工程測量中，很多工程都需要計算填挖方量。傳統(tǒng)的土方計算需要測量人員使用全站儀，水準儀等設(shè)備到現(xiàn)場實地勘察，獲取填挖區(qū)域的三維點坐標，結(jié)合TIN進行計算作業(yè)。但是因為測量人員所測量的點之間的距離較遠，都屬于離散點，不能準確的反映填挖地區(qū)的地形實際數(shù)據(jù)，使得最后得出的數(shù)據(jù)精準度較低，缺點大于優(yōu)點。而通過地面三維激光掃描技術(shù)可以對填挖區(qū)域進行大數(shù)據(jù)掃描，對該地區(qū)地形地貌的各個部位準確掃描，獲得大量點云數(shù)據(jù)，通過計算繪制出三維模型，提高測量工作效率，提升土方量的計算精準度，為工程測量工作人員減輕勞作壓力。

五、地面三維激光掃描技術(shù)在道路高程測量中的應(yīng)用

在道路測量環(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際情況。在傳統(tǒng)的測量工作中測量人員都是到現(xiàn)場使用水準儀等設(shè)備對道路高程進行測量。整個道路工程的區(qū)域廣，數(shù)據(jù)采集任務(wù)重，需要耗費大量的人力、物力，工作效率非常低，工程消耗量大。為了緩解以上壓力，工程測量人員將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到道路高程測量中，基于點云數(shù)據(jù)技術(shù)測量人員轉(zhuǎn)換坐標系，根據(jù)實際需求提取三維坐標，在提取坐標的過程中需要注意的是，每個提取點之間需要保持合理、固定的距離，不宜太過密集，也不宜太過疏遠。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量任務(wù)。

六、地面三維激光掃描技術(shù)道路竣工測量中的應(yīng)用

當(dāng)工程竣工之后，就會有專門的監(jiān)理人員對工程質(zhì)量進行檢查，進入到檢驗環(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)的測量方式進行檢測會額外多出很多工作量，需要到現(xiàn)場再次實地勘察，得出相應(yīng)坐標點，重新進行數(shù)據(jù)計算工作，效率非常低。為此，將地面三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用到道路竣工測量中，能夠有效提高道路測量效率，減少戶外施工的強度。通過這樣的方式，在道路工程施工過程中加強負責(zé)人與樣圖之間的聯(lián)系，獲得更加精準的點云數(shù)據(jù)和三位坐標，完成對地形綜合段和樣圖的檢查。

七、地面三維激光掃描技術(shù)在測量時做好儀器檢查

工程測量中，為了保證測量數(shù)據(jù)科學(xué)準確，在開展地面三維激光掃描技術(shù)時，應(yīng)作好儀器檢查的準備。主要從三個方面進行：首先是對儀器的出廠信息進行檢查，確保儀器出廠正規(guī)，對儀器的生產(chǎn)批號規(guī)格廠家的信息進行二次檢驗，然后檢查儀器的測量角度，是否配備傾斜補償器，以減少在道路測量過程中的誤差；最后，對對儀器的視準軸進行檢查，消除或減少在數(shù)據(jù)測量過程中的偏心差。

八、結(jié)語

地面三維激光掃描技術(shù)相對于傳統(tǒng)測量技術(shù)來說是對其的優(yōu)化和發(fā)揚，是在傳統(tǒng)測量單點測量的方法上加以研發(fā)，精準的利用三維軟件對測量對象進行掃描作業(yè)，重構(gòu)測量對象的三維模型，極大地提高了建筑工程，測量工作的效率，減輕工作人員勞動強度。其具有強大的數(shù)據(jù)計算能力，能夠?qū)λ胁杉臄?shù)據(jù)信息進行大數(shù)據(jù)計算，并匯總得出準確又可靠的數(shù)據(jù)。在未來工程測量中不斷優(yōu)化地面三維技術(shù)，促進地面三維技術(shù)工程測量領(lǐng)域中大放光彩。