地面三維激光掃描技術在道路工程測繪中的應用

摘要：道路工程的建設，測繪工作不可缺少，通過對道路工程測繪工作的開展，能夠獲取道路工程的具體信息，為道路工程的順利施工奠定堅實的基礎。地面三維激光掃描技術的應用，可以在現場掃描測量被測物體，并且掃描測量結構精度和密度均非常高，從而獲取激光點覆蓋的物體表面的具體三維坐標。作為道路工程測繪的重要手段，地面三維激光掃描技術已經被廣泛的應用，實用性得到了很好的驗證。

關鍵詞：地面三維激光掃描；道路工程；測繪

1、三維激光掃描技術的基本論述

1.1三維激光掃描技術的主要測繪工作原理

地面三維激光掃描技術是一種集光、電、計算機數據處理等多種技術為一體的高精度空間測量技術，該技術通過發射多束激光對掃描對象進行空間照射，配合使用脈沖測距法獲取激光測量過程中的多種返回數據如被測單位的距離值、每束激光的橫縱向掃描角度觀察值、每一接收點所接收到的激光反射強度等，進而利用性能強大的計算機對所獲得的數據進行處理和建模等操作，最終獲得被掃描對象的試題信息。

1.2三維激光掃描技術的主要特點

三維激光掃描技術與道路測繪工作中其他測繪技術相比，具有特殊的優點。主要包括以下幾個方面的特點：第一，三維激光掃描技術的測量距離相對較遠。第二，三維激光掃描技術在測量過程中不需要發射棱鏡的參與，具有無接觸測量的優勢。第三，三維激光掃描技術采樣點的實際速率較高。第四，三維激光掃描技術的點定位實際精確度較高。第五，三維激光掃描技術在工作中的掃描目標不需要進行表面處理，就可以直接獲得需要的三位點云信息數據。第六，三維激光掃描技術的數字化程度較高，采集工作中兼容性較強。第七，三維激光掃描技術的軟件功能全面，基本上可以滿足測繪工作的實際需求。

2、道路工程測繪的具體要求

道路工程根據完成情況，可以有兩種劃分，即新建道路和修整道路。新建道路在開工修建時，需要有大比例尺地形圖作為依據，還需要獲取工程橫斷面和縱斷面方面的數據信息。只有在獲取到這些有價值的信息之后，道路工程選線的安全性才能得到保證，有利于之后的施工作業的進行。對于修整道路而言，需要重新規劃沿途的公交站點、交通建筑物等，除了要大比例尺地形圖、橫斷面和縱斷面數據信息之外，還需要測量原有的交通設施。要想完成上述工作任務，傳統的測量技術會遇到極大的麻煩，還不一定能夠實現良好的效果，這就要求更加先進的測量技術的應用。地面三維激光掃描技術的出現和應用，滿足了道路工程測繪的要求，取得了明顯的效果。

3、三維激光掃描技術在道路測繪工作中的應用

3.1三維激光掃描技術在道路測繪工作中的信息數據采集

三維激光掃描技術在測繪工作中可以利用自由架站的形式，將站點設置在相對堅硬穩固的位置。測繪工作中測量的范圍涉及較廣，而且地面經常出現凹凸不平的現象，因此，在對測繪區域進行全方位測量的過程中，需要多次測量來獲得更準確的信息數據，站點的布置工作要有助于云數據精確度的提高，從而獲取較為全面的地面測繪信息，真實反映測繪情況。此外，除了要對掃描儀的實際站點位置進行科學設計之外，還要對激光掃描的實際標靶位置進行合理選取，從根本上滿足點云拼接的具體要求，便于對測繪工作中高程面的有效獲取。

3.2三維激光掃描技術在道路測繪工作中的信息數據處理

三維激光掃描技術在道路測量過程中，會因測量物材料的不同、實際測量方式的不同以及外界干擾因素等情況的影響，使測量結果存在一定的測量誤差。因此，在道路測繪工作的信息數據處理工作中需要運用軟件對容易引起誤差的店進行去除處理，準確提取測繪對象。然后進行三維建模，具體來說，測繪工程中的三維建模就是從高密度的云信息數據提取到測繪目標重建的技術。根據建模方法的差異，可以將其分為幾何模型的三維重建以及云信息數據表面的三維模型重建。幾何模型的三維重建主要應用于CAD中的斷面輪廓以及輪廓模型等，兩種重建方式都可以實現信息數據的有效處理以及模型的構建。

3.3三維激光掃描技術在道路測繪工作中的精確度評價

三維激光掃描技術中的精確度評價主要是用來評價專業測繪工作中數據的準確性程度。在實際評價工作中，一般情況下會將道路測繪的數據結果與CPS-RTK測量方法中的數據結果有效對比，CPS-RTK測量的主要側重點是特征點的實際坐標，兩者的最終測量結果有著很好的一致性。但是，從某種程度上來講三維激光掃描技術的測量精確度更高一些，能夠準確反映出道路測繪工作的實際情況，有著較為廣闊的應用空間。

4、三維激光掃描技術在測繪領域的發展

三維激光掃描技術是快速獲取三維空間信息的重要手段之一。特別對于測繪領域來說，三維空間技術將和現代經典測量技術相互融合，作為一種新的空間數據采集手段，三維激光掃描技術將具有廣闊的發展空間，成為一種普遍在測繪領域應用的新技術手段。

三維激光掃描儀是測繪科學的領先產品，其發展與應用直接反應了三維激光掃描技術的發展狀況。遠程激光掃描儀可以用于巖崩、滑坡、河岸崩塌、礦山塌陷等危險的和難以到達地方的地形監測和方量計算，有效測控其變化范圍和量級，有效應用于防災減災。中程激光掃描儀多用于船閘、大壩、橋梁等的變形監測。從整體來看，三維激光掃描儀基本涵蓋測繪的各個領域，具備大面積，高自動化，高速率，高精度測量的特點。但是其自身還存在諸多缺點，如：三維激光掃描儀售價太高，難以滿足普通化需求；精度、測距與掃描速率存在矛盾關系；由于各個廠家都自帶軟件，互不兼容，點云數據處理軟件沒有統一化；目前檢校方法單一，基準值取復雜，精度評定不好，所以儀器自身和精度的校驗存在閑難。這一系列問題的出現，告訴我們三維激光掃描技術有待繼續發展與普及。

5、結語

總之，在傳統的數據測量技術無法滿足當前道路工程建設的情況下，地面三維激光掃描技術的出現和應用，滿足了道路工程測繪的新要求，提升了道路工程測繪的效率和準確性，進而提升了道路工程施工建設的質量，促進了道路工程測繪工作的開展。

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