地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用

摘要：三维激光扫描技术，又称为实景复制技术，起源于20世纪末期的新兴技术，其通过迅速激光扫描测量的方式，大范围高分辨率的及时获得被测目标表面的三维坐标数据，为科学构建物体的三维影像模型提供了新的技术手段。 关键词：地面三维激光扫描技术；工程测量；应用 前言

近年来，随着我国社会经济的迅速发展，我国建筑工程项目数量日益增加，而工程测量是保证建筑工程项目正常进行的前提。传统的工程测量必须要花费很多时间、人力和物力，并且不能确保测量精准度。地面三维激光扫描技术具有高效率、高精准度等优点，将其在工程测量中应用，能够明显提升工程测量精准度。 1地面三维激光扫描的具体分类及基本原理

通常，根据测量方法来划分，可以将地面三维激光扫描技术分成两种，分别是移动式及固定式激光扫描系统。其中，固定式激光扫描系统，与传统测量中的全站仪是十分相似的，由内置数码相机、控制系统及激光扫描仪等多个部分组成。但是相对于全站仪来说，固定式激光扫描仪收集的是整个系列的“点云”数据信息，而不是分散的单点三维坐标，其主要特征是扫描面积大、速度较快、精准度较高以及具备良好的野外操作性。而移动式激光扫描系统，是以车载平台为基础，由惯性导航系统、全球定位系统与固定式三维激光扫描系统相结合而组成的。三维激光扫描技术的基本原理是激光测距，事实上三维激光扫描的工作过程就是反复性的数据处理及采集过程。从获得扫描反射接受的激光强度，有效匹配扫描点的颜色灰度。对于扫描激光来说，系统局部坐标是采样点，而坐标原点是扫描仪的内部，通常X轴、Y轴都位于局部坐标系的水平面中，Y轴表示扫描仪垂直方向，Z轴表示垂向方向。由此可见，能够得出扫描目标点P的坐标XS、YS、ZS的计算方法。

2地面三维激光扫描技术在工程测量中的具体应用

现如今，地面三维激光扫描技术在工程测量中应用是非常普遍的，建筑领域高度重视地面三维激光扫描技术的应用，而且从应用中已经了解到这种扫描技术的优点。当前，地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用，具体包括测算土方量、建立三维模型以及测量竣工等等。同时，地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用，必须要严格依照相关的流程进行，其一，在扫描初期完成储备。其二，在扫描中全方位采集点云数据。其三，配准核对点云信息、其四，分析处理点云信息。

2.1在地形图测绘行业中应用

此种技术主要是为了可以有效解决传统测量方法不能进行测量的问题，例如：在断臂位置等等，可以采取非接触性方式来运用激光扫描技术，对被测目标的实际地质地形进行测量等等，在地形图测绘中，对点云数据进行分析处理的时候，应该根据附近的地质地形及各自外界因素，完成数据的全面处理及测量，不可以仅仅对一个测量目标进行数据信息收集，否则这样容易导致地形图是不系统和不完整的，也难以对工程施工开展提供系统及正确的数据支撑及测量信息。但是需要注意的是在绘制及提取地物中，必须要完成所有信息的体，合理利用三维激光扫描技术的良好软件性能，选择点云数据房屋的实际地点及角度，从而根据技术规范及软件编程来绘制，根据公式来计算，进而确定最终的比例，确保整个绘制过程能够顺利完成。并且对等高线进行计算的时候，要及时排除地质地形的点云

数据，进而采用自动绘制与人工绘制进行有机结合的方法，具体能够采用平均面迭代法来排除无关紧要的数据信息，而且在此前提现计算数据，这是一个不断重复的过程，只有进行很多次的数据排除及测算，才可以确保所获得的地质地形数据信息是正确的。此外，在成图编辑和制作环节中，这就需要结合前两步对地形图与等高线两者之间的关系做出全面分析，并且采用叠加的方式来计算全部新型。将计算所得的点云数据新型及实际收集的照片进行对照，进而完成人工调整、校正及核查。总的来说，在地形测绘中应用地面三维激光扫描技术，能够时测绘准确度得到大幅度提高，更快的获取地貌的具体特点。 2.2在土方量计算中的应用

地面三维激光扫描激光技术的重点流程是：首先，完成图点云数据信息的处理，以设计出合格的基准面，再剔除地物，并且结合相关的计算公式，将土方量计算出来。在该过程中务必要注意的是与实际工程进行融合，实时监控和准确计算每个控制点，进而提升正确性。例如：在某一个工程中，必须要结合道路纵横断的数据信息，计算出土方量，此时在根据步骤进行操作，第一个步骤是采集数据信息，主要包括三方面的数据信息，主要包括设计道路的边坡、纵横断以及道路红线等等。第二个步骤是建立模型，在采集完数据信息后，按照有关技术来建立曲面模型。第三个步骤是采用外业扫描数据信息来构建实际的地面模型，而且完成坐标转化。最后，根据比例将地面模型与曲面模型进行增减计算，进而快速计算出实际的土方量。

2.3在建立三维模型中的应用

地面三维激光扫描技术在建立三维模型中的应用，主要有两大部分，一是纹理映射，二是模型建立。模型建立是结合点云数据信息来建立的，重点运用3Dsmax形式来构建模型的，保证其标准化。纹理映射主要是采用数码相机，并且安装到扫描仪上，进而搜集大量的纹理信息，科学的建立建筑工程模型。 3某矿山地形测量对三维激光扫描的实际应用

（1）野外资料获取。该矿山的总面积在8000m2左右，矿坑的总面积在

6000m2左右，属人为采石场，具有面积较大、地形相对复杂和植被很少等特点。对此，经研究决定采用LMS-420I型三维激光扫描装置与GPS装置对矿山实施激光测量。为保证测量工作顺利完成，安排2人负责野外工作，工作持续2d，总扫描面积应与矿山总面积相同。在野外测量中，共扫描19个站，得出精度不低于±5cm的共30余万个坐标。单站测量过程中，设置五个观测反射片，同时利用GPS得到中心点对应的大地坐标。

（2）数据分析整理和地形图的测绘。向上述提到的LIDARVIEW中输入通过三维扫描得到的所有激光点云数据，然后利用这一软件先后进行坐标转换及多站拼接，对非地面点进行自动过滤后，得到相应的地表数据，生成矿山等高线图及DEM。在室内对数据进行处理时，需要消耗1h左右的时间。 结束语

总而言之，地面三维激光扫描技术是当前工程测量中广泛应用的技术之一，实现了传统测量技术的创新，能够进行非接触式测量，更好地适用于复杂地质的高精准度测量。并且在其他很多行业中地面三维激光扫描技术也得到应用，但在实际应用依旧存在一些问题，对于大多数中小型企业而言，都没有能力承担昂贵的价格，这样就会影响该项技术的普及。因此，地面三维激光扫描技术还要进一步研究，让地面三维激光扫描机技术能够实现创新发展，让其在各个行业中都可以发挥出本身的价值。

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