三維激光掃描在測繪中的應用

潘桂奇

摘要：目前，我國的社會經濟水平已經達到穩步發展的階段，面臨著產業結構調整和轉移的關鍵時期。隨著人民生活水平的日益提升，許多產業和領域都迎來了新的發展機遇。尤其是常被應用在測繪工作中的三維激光掃描技術，伴隨著信息技術的更新迭代，也逐漸成熟起來，被廣泛地應用到各類工程測繪任務中，愈發地受到了人們的重視。由此，在本論文中我們將針對三維激光掃描技術在測繪工作中的應用問題展開探討，闡述和說明三維激光掃描技術的工作原理和特點，并對三維激光掃描在測繪中的使用進行詳細分析。

關鍵詞：三維激光；掃描；測繪；應用

1、前言

這些年來，我國在經濟發展方面的進步日益受到了世界的矚目，同時我們國家的產業發展結構在改革進程方面也較幾年前有了很大的改善。尤其是常被應用在測繪工作中的三維激光掃描技術，伴隨著信息技術的更新和發展，愈發地得到了人們的重視，在各類測繪任務中如建筑、古建數字化、監測、立面改造等領域得到廣泛使用。具體來說，目前我國的測量領域的服務范圍在不斷地拓展，對于測量的精度及廣度要求也逐漸提高。某些傳統的測量儀器已經不能再滿足現階段測量的高精準度要求，難以達成實際工作的需要。而與傳統的測量儀器相比，三維激光掃描在技術方面具有突出的優勢特點，因此得到了廣泛應用。通過以上，可以看出我們目前需要投入資金和依靠技術支持，去拓展和促進三維激光掃描技術在各領域內推廣，從而加強工程測繪任務的完成質量，最終為整體工程的圓滿完成創造有利條件。下面，為了更好地認識和理解三維激光掃描在測繪中的作用效果，我們首先來闡述一下三維激光掃描的作用原理和特點。

2、三維激光掃描的作用原理和特點

2.1三維激光掃描的作用原理

首先，我們要進行探討的是三維激光掃描技術的作用原理。所謂的三維激光掃描技術，主要是通過其激光脈沖的發射而產生作用的，同時我們還可以利用反光鏡，將激光脈沖發出目標接收器接收的、以及標志物反射回來的激光脈沖都一同收集回來。正因為這樣，通過對激光脈沖的發出環節到返回儀器所經過的時間進行統計，我們就可以得出標志物到掃描設備的距離長短，然后再利用數據的處理軟件自動解算，由此也就可以得出被測點的相對三維坐標了。只要測得了三維坐標，我們也就可以進一步地將三維坐標轉換成絕對坐標系中的三維空間位置坐標，或者說可以轉換成坐標的三維模型等。

2.2三維激光掃描的特點

其次，我們再來闡述和介紹下三維激光掃描技術的相關特點。通過三維激光掃描特點的掌握和分析，我們也就能夠更加方便、快捷地運用三維激光掃描技術進行測量和測繪工作。實際上，三維激光掃描技術一直被稱為是測繪領域的又一次技術創新與革命。通常我們認為，三維激光掃描技術和以往傳統的測繪測量技術相比，主要可以歸納為以下幾個特點：第一，就是非接觸的技術特點。我們說，三維激光掃描技術與傳統的測繪技術之間的不同在于，它采用的是非接觸的高速測量方式，因此也就不再需要上述我們提到的反射鏡了。這也就意味著，三維激光掃描技術能夠直接對標志物進行掃描，從而直接利用數據的采集和處理技術，獲得所測量的標志物的三維坐標信息等。此外，一些較為特殊的測繪環境中或測量情況下，比如測繪環境較為惡劣以及測繪人員無法到達現場的情況等，這類情況對于傳統的測量技術來說要求和難度都太過于高了，不利于工作的展開，因此也就保證測繪任務的完成，從而影響到整體工程的開展進度與完成質量。從這一點就能看出，三維激光掃描技術的非接觸的技術優勢和特點也就展現出來了。第二，是拓展性程度較高的技術特點。通常，通過三維激光掃描技術所采集獲得的數據形式都是數字信號，數字信號則具有全數字的特征，這也影響到了軟件系統對于數字信號的分析、處理和輸出結果，對于后續的數據共享與交換環節也造成了一定的影響。經過三維激光掃描技術所獲得和處理的數據，某種程度上來說便于用戶的查看與利用，并且用戶也可以通過將三維激光掃描設備與其它常用軟件建立聯系，從而進行數據的交換分享。另外，三維激光掃描設備還可以與用戶的外界設備配合使用，因此也在最大程度上拓寬了三維激光掃描技術的應用渠道，增加了三維激光掃描技術的應用方式。由此可見，三維激光掃描技術具備著較高的拓展性特點。然后，我們要說的是三維激光掃描技術的高分辨率的特點。以上我們已經提到過，在通過三維激光掃描技術的運用獲得和采集的數據信息時，能夠其滿足方便快捷、高質量、高精準度的整體工程測繪要求。因此，這也就不難理解，為何三維激光掃描技術也具有著高分辨率的技術特點了。最后，我們再來說一下三維激光掃描技術的應用范圍廣以及技術適應性較強的技術優勢和特點。我們認為，三維激光掃描技術與傳統的測繪技術相比，尤其是對于使用條件這一方面的要求較低，相信上面的分析已經能夠幫助大家理解這一點了，因此三維激光掃描也就特別的適合于傳統測量難以實施范圍的測量工作，這也就集中體現了三維激光掃描技術的適用性強的特點。與此同時，也側面地印證了三維激光掃描技術自身的應用范圍較為廣泛的本質特征。

3、三維激光掃描的使用分析

以上我們已經簡單地闡述和說明了三維激光掃描技術的作用原理和特點，下面我們對于三維激光掃描的使用做簡單分析。

3.1測量過程

3.1.1準備工作

對任務進行分析研究同時要取現場查看現場條件，考慮到掃描儀儀器自身特點制定合理、可行的技術方案。考慮因素包括被掃描對象周邊的環境、高度、物體表面的紋理結構等。

3.1.2過程實施

首先對儀器進行必要的檢查，如電池、SD容量，對項目及掃描技術指標進行設置，包括分辨率、質量、GPS、照片、項目名稱等，在各項準備工作檢查過后開始進行掃描，根據精度要求可以確定采用標靶球拼接還是云際拼接的方式。在掃描過程中避免場地振動、人員來回走動等干擾精度的情況。每站掃描完成后可以通過儀器自帶的顯示器查看場地是否按要求進行了掃描，如發現遺漏及時補充。各站數據需要有一定的重疊率，我們的經驗是不得低于35%，利于后期的數據拼接，滿足精度要求。結束后要及時將數據拷貝到計算機中存儲，避免丟失。

3.1.3數據處理

通過各個掃描儀自帶的點云拼接軟件進行各站數據的整合，如FARO公司的SCENE，萊卡公司的cyclone等。拼接、注冊完成后需檢查拼接精度，正常要求成果合格率高于95%，成果可以分區塊導出，格式有多種。后期根據各個項目的特點使用各種第三方軟件進行深度處理，目前已經有多款通用軟件支持點云處理工作，比方3Dmax2016以上、GEOMAGIC等。

4、結束語

總而言之，本文中筆者對三維激光掃描技術在測繪工作中的應用問題展開了探討，闡述和說明了三維激光掃描技術的工作原理和特點，并對三維激光掃描在測繪中的使用情況進行了分析。通過三維激光掃描技術的運用，能夠在很大可能上增強工程測量數據及信息的共享和傳輸，為測繪工作提供便利，進一步為整體工程推進創造有利條件。