三維激光掃描技術(shù)在道路測繪中的應(yīng)用研究

蔡小勇

(贛州市國土空間調(diào)查規(guī)劃研究中心，江西贛州341000)

1 三維激光掃描技術(shù)優(yōu)勢

三維激光掃描技術(shù)作為一種新的測繪手段，對于我國測繪領(lǐng)域的發(fā)展來說有著極大的幫助作用。雖然我國經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)形成了穩(wěn)定的測繪工作體系，應(yīng)用傳統(tǒng)的測繪技術(shù)和測繪方法，能夠適應(yīng)絕大部分的測繪工程。但是傳統(tǒng)的測繪技術(shù)和測繪方法已經(jīng)無法解決許多隨著時(shí)代發(fā)展而出現(xiàn)的問題和困擾，而且工作效率和工作的準(zhǔn)確性已經(jīng)逐漸跟不上發(fā)展的步伐。因此應(yīng)用新的測繪手段和測繪方法進(jìn)行測繪，已經(jīng)成為測繪領(lǐng)域發(fā)展的主要方向，而三維激光掃描技術(shù)正是基于傳統(tǒng)的測繪體系之上，并且高度融合空間三維測量等理念而出現(xiàn)的一種高新科技，不僅自身的測繪精度較高，而且速度較快，工作人員只需要經(jīng)過簡單的培訓(xùn)，就能夠熟練地操作相關(guān)的儀器，應(yīng)用該項(xiàng)激光掃描技術(shù)，在使用的過程中還存在著非必要接觸的優(yōu)勢，可以說節(jié)約了大量的人力物力，能夠有效緩解工作人員的工作壓力，因此該項(xiàng)技術(shù)一經(jīng)出現(xiàn)，就迅速占領(lǐng)了測繪領(lǐng)域的市場，有著極其廣泛的應(yīng)用范圍[1]。

2 道路工程測繪應(yīng)用

三維激光掃描技術(shù)在道路工程的測繪過程中也可以得到良好的應(yīng)用，現(xiàn)階段將測繪技術(shù)應(yīng)用到道路的寬度長度和高程的測量之中，工作效率較高，能夠有效克服道路工程自身覆蓋面積較廣、周圍環(huán)境較為復(fù)雜等等諸多的問題，打破時(shí)間與空間上的束縛，但是三維激光掃描技術(shù)自身對道路數(shù)值的測量精準(zhǔn)度還需要進(jìn)一步的驗(yàn)算和實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過多個(gè)道路工程測繪工作的開展，已經(jīng)能夠確定三維激光掃描技術(shù)能夠有效應(yīng)用于道路的測繪工作之中，并且起到良好的作用效果，因此本文主要針對該項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用過程和工作原理展開分析，結(jié)合道路的實(shí)際情況，探討出完善的工作方案和應(yīng)用原則，希望能夠推動(dòng)該項(xiàng)技術(shù)在道路工程測繪中的應(yīng)用范圍，提高應(yīng)用的水平，優(yōu)化測繪工程最終得到的測繪數(shù)值精準(zhǔn)性，讓測繪領(lǐng)域的三維激光掃描技術(shù)價(jià)值充分發(fā)揮出來[2]。

3 道路工程測繪的影響因素和注意事項(xiàng)

在進(jìn)行道路工程測繪之前，首先要明確三維激光掃描技術(shù)的價(jià)值和優(yōu)勢，然后再結(jié)合工程開展的最終目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)性的分析，一般來說道路工程測繪最主要的目的是對道路病害進(jìn)行掃描和清理，希望能夠得到道路的全部數(shù)據(jù)，為后續(xù)的工作打下堅(jiān)實(shí)的信息基礎(chǔ)。因此會(huì)對道路的平面和高程進(jìn)行全面的測量，再制定具體的實(shí)際測繪工作方案。三維激光掃描技術(shù)誤差較小，工作精度較大，只需要截取一段路進(jìn)行掃描測試，就能夠得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而且在掃描的過程中工作較為敏捷，工作效率極高，不需要耗費(fèi)較長的工作時(shí)間。但是仍然要注意外部環(huán)境對測繪工程所造成的影響[3]。

三維激光掃描技術(shù)所使用的測繪儀器設(shè)備是掃描全站儀，該種機(jī)器設(shè)備較為精密，這就需要工作人員在進(jìn)行儀器設(shè)備轉(zhuǎn)移時(shí)應(yīng)對其進(jìn)行良好的保護(hù)，無論是設(shè)備的存儲(chǔ)還是搬運(yùn)，都應(yīng)該格外小心，避免磕碰導(dǎo)致儀器出現(xiàn)精度不準(zhǔn)的問題。

同時(shí)在設(shè)置相應(yīng)的測繪方案之前，首先要對當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境進(jìn)行調(diào)查，尤其是對天氣預(yù)報(bào)進(jìn)行整理，因?yàn)橥饨顼L(fēng)速和雨水條件都會(huì)對全站儀的工作效率有一定的影響，同時(shí)日光的傾斜度也會(huì)對掃描的效果造成干擾。

4 工作前期準(zhǔn)備

4.1 現(xiàn)場資料準(zhǔn)備

雖然三維激光掃描技術(shù)具有一定的先進(jìn)性，能夠有效打破傳統(tǒng)測繪技術(shù)空間上的束縛。但這絕對不代表使用該項(xiàng)測繪技術(shù)就能夠放棄一切前期的準(zhǔn)備工作。在正式開始測繪工程之前，首先要完成一系列的信息收集工作，例如現(xiàn)場的實(shí)際情況、道路的車載流量以及自然環(huán)境對道路的影響。這樣才能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)測繪工程的目標(biāo)打下良好基礎(chǔ)。同時(shí)前期準(zhǔn)備工作還包括儀器設(shè)備的保養(yǎng)和維修，確保儀器設(shè)備的精準(zhǔn)程度過關(guān)，這就需要專業(yè)的人員對儀器設(shè)備進(jìn)行精度的檢查，同時(shí)還要聘請專業(yè)的維護(hù)保養(yǎng)人員，因?yàn)檎麄€(gè)公路的測繪工程絕對不是一個(gè)較為短期的工作，一旦在工作過程中儀器設(shè)備出現(xiàn)問題，應(yīng)該由專業(yè)的維修人員第一時(shí)間進(jìn)行維修和保養(yǎng)，保障儀器設(shè)備的使用效率和使用壽命。人員和儀器設(shè)備就位之后，應(yīng)該確保相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟硬件到位，能夠第一時(shí)間將三維激光掃描技術(shù)獲得的信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)軟件之中，并且利用硬件設(shè)備進(jìn)行儲(chǔ)存和傳輸，避免因?yàn)閿?shù)據(jù)儲(chǔ)存不當(dāng)造成丟失現(xiàn)象，而計(jì)算機(jī)軟件也能夠立刻開始進(jìn)行分析，使工作效率進(jìn)一步提高，減輕后期工作的壓力。

4.2 人員培訓(xùn)工作

道路工程的測繪工作與其他領(lǐng)域的測繪工作有著明顯的不同，工作人員首先要克服惡劣的自然天氣影響，需要盡可能延長工作時(shí)間段，以此來提高測繪的效率，同時(shí)工作人員必須要經(jīng)受完善的野外培訓(xùn)。因?yàn)楹芏嗟缆饭こ谈采w的范圍較為廣泛，其中包含平原、山丘，甚至是荒野地段。如果工作人員自身缺少相關(guān)野外工作的經(jīng)驗(yàn)，那么很有可能引發(fā)身體不適，或是因?yàn)樽陨斫?jīng)驗(yàn)不足而出現(xiàn)身體損傷造成較大傷亡事故的情況，這對道路工程測繪工作來說有著不利的影響。工作人員接受野外培訓(xùn)之后，應(yīng)具體學(xué)習(xí)儀器設(shè)備的使用規(guī)范和相關(guān)部門出臺(tái)的技術(shù)規(guī)范，能夠熟練掌握掃描全站儀的使用方法和操作規(guī)程，絕對不能一個(gè)團(tuán)隊(duì)只有一名或者多名操作員，應(yīng)該保證整個(gè)團(tuán)隊(duì)工作人員基本上能夠滿足儀器設(shè)備的使用條件，這樣可以避免在意外發(fā)生時(shí)降低工作的效率。當(dāng)工作人員經(jīng)過培訓(xùn)之后，還應(yīng)制定具體的工作計(jì)劃，設(shè)置每一個(gè)人的工作崗位以及相配套的儀器設(shè)備，保證人員儀器的固定，盡可能避免因?yàn)槿藛T原因而帶來的三維激光掃描技術(shù)精準(zhǔn)度不足的影響。

4.3 現(xiàn)場勘測與布控

工作人員在正式開始工作之前，首先要對現(xiàn)場的整體環(huán)境有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)，這就需要工作人員設(shè)置完善的檢查計(jì)劃，對現(xiàn)場的環(huán)境進(jìn)行勘探，一般來說，勘探的內(nèi)容包括對周圍地質(zhì)環(huán)境的記錄、地形地貌的調(diào)查、路面的完整情況、車輛運(yùn)行情況以及出現(xiàn)問題的路況和頻率。這些數(shù)據(jù)對于后期的測繪工作來說，有著一定的幫助作用，同時(shí)檢查相應(yīng)的GPS 信號(hào)是否正常，以此保障工作人員的生命安全。這些信息記錄完全之后就能夠?qū)y繪方案進(jìn)行有針對性的修改，避免因?yàn)槎?jí)方案的不足而出現(xiàn)精準(zhǔn)度不足的問題，同時(shí)還要做好相應(yīng)的現(xiàn)場布控，控制點(diǎn)間距一般為100m 左右，并采用精密水準(zhǔn)儀測量出一個(gè)三維控制點(diǎn)坐標(biāo)。

5 現(xiàn)場測量推進(jìn)

5.1 儀器架設(shè)

此次實(shí)驗(yàn)所采用的儀器設(shè)備為精密掃描全站儀，儀器設(shè)置的數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，一般來說不宜過多也不宜過少，應(yīng)該把控一個(gè)合理的數(shù)值，確保儀器的精準(zhǔn)程度，并在出現(xiàn)問題時(shí)有能夠進(jìn)行更換的儀器。架設(shè)的高度約為1.8m 左右，采用的測繪方法為后方交匯的方式或者是測站設(shè)立的方式進(jìn)行道路的測量。這些測量方法也需要根據(jù)工作人員自身的工作熟練度進(jìn)行選擇和掌握，站點(diǎn)設(shè)置完成之后開始進(jìn)行道路的掃描，不需要設(shè)置標(biāo)榜后區(qū)，就可以依托計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行無拼接校準(zhǔn)。

5.2 設(shè)置高度限制

由于此次的測繪工程的工作對象是路面，所以對架設(shè)的高度有著一定的要求和限制，因此現(xiàn)場所設(shè)置的儀器掃描工作頻率約是每60m 進(jìn)行一次架設(shè)，采用的是粗略模式進(jìn)行掃描，約每30cm 布置一個(gè)3cm 測控點(diǎn)，同時(shí)保證掃描儀的工作范圍實(shí)現(xiàn)全覆蓋。

6 結(jié)語

綜上所述，三維激光掃描技術(shù)能夠很好地完成控制設(shè)站和掃描的工作，無須拼接配準(zhǔn)就可以得到較為精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，而且工作效率較高，因此對于道路測繪工作來說，三維激光掃描技術(shù)具有極強(qiáng)的可行性和通用性，因此應(yīng)推進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)在道路測繪中的應(yīng)用，提高應(yīng)用水平和應(yīng)用范圍，這樣才能夠?yàn)槲覈缆饭こ虦y繪領(lǐng)域的快速發(fā)展打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。