地面三維激光掃描技術在工程測量中的應用

秦超

（遼寧省自然資源事務服務中心，遼寧沈陽 110032）

地面三維激光掃描技術在工程測量中具有節約成本，工作效率和測量精準度高，數據處理能力強等多種優勢，是現在建筑測量行業中運用最廣泛的應用技術。隨著社會經濟快速發展，我國建筑行業的建筑規模和數量也明顯提高，將地面三維激光掃描技術應用到各類建筑中能夠有效提高建筑測量工作的效率和質量，保障測量工作更加精準快捷。從而保證建筑工程質量，維護建筑企業經濟效益。為此，地面三維激光掃描技術，憑借其優勢在水利，交通、考古等多個領域廣泛應用。

一、地面三維激光掃描技術在地形圖測中的應用

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

二、地面三維激光掃描技術在等高線測繪中的應用

地面三維激光掃描技術在等高線測繪中的應用主要是將對已經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據進行處理。在地面三維激光掃描技術會測等高線的過程中，測量人員可以運用平面反復法：首先將該地區最不明顯的地形點數據加以整理并去除；其次，根據在測量過程中所得出的相關數據計算出平均面，通過這樣的方式去除與平均面相隔距離比較大的點云數據；然后，將里面排除以上兩種數據之后剩下的數據進行計算，反復計算，計算平均面，在五六次之后就會得出更加精確的地形數據；最后，將已經得出的相關地形數據進行加以整理。但是由于在實際測量中部分地區出現密度較大、布局不均勻等現象，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據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據和測繪圖。

三、地面三維激光掃描技術在三維建模中的應用

在工程測量工作中，使用地面三維激光掃描技術能夠構建更加精致的三維模型。通過對點云數據的坐標轉換、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建造三維模型主要應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據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。將地面三維激光掃描技術應用到三維建模中，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出來。主要通過以下兩種方式來進行：一是根據點云構建三角網模型，依據建模精細化需求確定數據密集的程度；二是依據點云技術，使用3D MAX建設模型，根據掃描所得出的點云數據繪制出物體的剖面，從而建立符合精細度要求的規則模型。

四、地面三維激光掃描技術在土方計算中的應用

在工程測量中，很多工程都需要計算填挖方量。傳統的土方計算需要測量人員使用全站儀，水準儀等設備到現場實地勘察，獲取填挖區域的三維點坐標，結合TIN進行計算作業。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的地形實際數據，使得最后得出的數據精準度較低，缺點大于優點。而通過地面三維激光掃描技術可以對填挖區域進行大數據掃描，對該地區地形地貌的各個部位準確掃描，獲得大量點云數據，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在道路高程測量中的應用

在道路測量環節中，最重要的工作內容就是獲得道路的樣圖及縱橫段的實際情況。在傳統的測量工作中測量人員都是到現場使用水準儀等設備對道路高程進行測量。整個道路工程的區域廣，數據采集任務重，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應用到道路高程測量中，基于點云數據技術測量人員轉換坐標系，根據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。

六、地面三維激光掃描技術道路竣工測量中的應用

當工程竣工之后，就會有專門的監理人員對工程質量進行檢查，進入到檢驗環節，主要的檢查內容是檢查地形的縱橫段和樣圖。如果檢查人員使用傳統的測量方式進行檢測會額外多出很多工作量，需要到現場再次實地勘察，得出相應坐標點，重新進行數據計算工作，效率非常低。為此，將地面三維激光掃描技術應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人與樣圖之間的聯系，獲得更加精準的點云數據和三位坐標，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在測量時做好儀器檢查

工程測量中，為了保證測量數據科學準確，在開展地面三維激光掃描技術時，應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，對儀器的生產批號規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，消除或減少在數據測量過程中的偏心差。

八、結語

地面三維激光掃描技術相對于傳統測量技術來說是對其的優化和發揚，是在傳統測量單點測量的方法上加以研發，精準的利用三維軟件對測量對象進行掃描作業，重構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。其具有強大的數據計算能力，能夠對所有采集的數據信息進行大數據計算，并匯總得出準確又可靠的數據。在未來工程測量中不斷優化地面三維技術，促進地面三維技術工程測量領域中大放光彩。