三维激光扫描技术在道路工程测量中的应用分析

陈海锋

（德市国土资源规划测绘院 湖南常德 415000）

1 引言

伴随着科技进步现代测绘技术也在不断提高，地面三维激光扫描技术作为一种新型高科技区别于传统测绘手段的数据采集与处理方式凭借其对复杂环境深入扫描，对扫描物体的三维数据进行全面采集、三维建模，以致实现对测绘项目的全面的分析的优越性在测绘领域中应用范围持续扩展，其在道路工程中的应用是本文探讨的关键。

2 三维激光扫描技术简介

三维激光扫描技术又名为“实景复制”技术，是指以三维激光扫描仪的诞生为代表，在测绘领域继GPS技术之后的一次技术革命，主要内容是在重构技术以及高精度逆向三维建模的基础上，成功获取数码照片和研究目标的三维坐标数据和、同时能精确取得大型实体亦或是实景等三维立体信息的方式。该技术应用于计算机技术领域时，神奇的重建了三维数据模型，将客观存在的现实形态真实化。

从具体运行平台或扫面的地理位置区分标准出发，三维激光扫描仪包括手持型三维激光扫描仪、机载型三维激光扫描仪、地面型三维激光扫描仪，然而其各自应用领域迥异，地面三维激光扫描仪为例，其一般应用于道路工程中，其扫描主要在测量距离时使用激光，促使完整连续全面的三维坐标获取、实现垂直、水平的全自动高精度布进式扫描测量，并且能在确保高精度的情况下、在短时间内精准定位、迅猛记录。

地面三维激光扫描系统作为一种集合了众多新型技术的空间信息数据获取手段，其技术优越性还提现在信息传输，在其信息传输的流程中，首先通过二极管由发射器发射出激光脉冲信号，中途借助旋转棱镜投射目标，再经过探测器反射回信号同时在记录器同步记录，最后转换成能够简单的能直接识别处理的信息数据。具体而言：在三维激光扫描仪凭借各异对象对激光的光射时间差实体扫描过程中，获取了各实体与激光间的距离，用再在角度方面通过旋转镜头以及扫描仪编码器，促使被测对象表面每个采样点立体坐标的获取，最终集合被测对象的离散点。总称为“点云”。区别于传统的扫描的栅格影像凭借其可量测性大展异彩。

外业数据采集和内业数据采集作为三维激光扫描作业流程的两大重要组成部分，在技术方面同样具有强大的优越性。相对于传统的测绘作业，通过结合现在的计算机技术，引入云数据，大大提高了测绘工作的效率。

3 道路工程测绘的要求

新建道路和道路修整是道路工程的两个主要内容，在新建道路时，测绘部门不仅要提供施工区域的大比例尺地形图，还需提供道路工程各个横截面和纵断面数据。前者是为了让新建道路的选线更加方便安全，大比例尺地形图中需要标明的地物，比如红绿灯、各种交通指示牌、护栏等对于新建道路的选线具有决定性作用。了解了各区域的地貌地物，修建道路时有利于减少因绕路而增加道路公共设施付出的不必要成本，能够提高效率，所以是否标明地形中的具体地貌和地物是大比例尺地形图合理与否的依据。在道路需要修整时，原有道路工程中的各个公交站点、交通建筑物都需要重新规划，所以道路工程测绘部门在提供大比例尺地形图和横纵断面的测量数据时，还需提供对原有道路工程中的中的各项交通设施测量的数据，保证各项测量数据尺寸、高程的准确性。以传统技术测绘道路工程，工作人员将承担大量工作量，且容易出现漏测的现象，不利于道路工程的设计，也难以保证工作人员的安全性。因此，地面三维激光扫描技术的发明，是为了弥补传统测绘技术的缺点，同时该技术在具体应用到道路工程测绘时，取得了良好的进展。

4 在道路工程中具体应用

地面三维激光扫描技术在道路工程中的具体的测绘流程如下：

道路工程外业数据采集→道路工程内业数据采集。

其中，道路工程内业数据采集流程如下：

外业采集点的云数据处理→数据滤波和抽稀→建立测绘数据的断面图或纵横断。

4.1 在高速公路测绘上的运用

由于高速公路中车流量较大，行驶速度较快，因此对路面压力较大，高速公路需要进行不定期的修缮工作。但在进行修缮工作时，极有可能因为占用部分车道而造成交通堵塞，尤其是在一些交通要塞上，人们的出行需求大，车流量巨大，修缮工作会给人们的出行带来不良影响。为了保证通行过程的高效性与道路通畅性，尽量减少影响的时间，就可以采用三维激光扫描技术来减少前期测量工作带来的影响并方便后期的修缮与建设工作。在使用该技术时，可以借用一些应急车道等车辆基本不太驶入的地带进行测量，在这些地方建立测量站点，在一定范围内进行三维激光扫描以获得想采集的数据。并借助现在的计算机技术对数据进行筛选分析，将有效数据做进一步拼接，需要注意的是，在数据拼接过程中，一定要控制好拼接的误差在行业允许范围内，进而，绘制出一副有效的平面地形图。之后，通过与一些传统的测量工作相结合的方式，建立起测绘数据的断面图或纵横断面图。通过这种技术的运用，大大提高了前期测量的效率，对交通的影响大大减少，有利于道路的通畅。

4.2 在山区道路测绘中的应用

在山区道路测绘中，往往需要对设计道路的中线两侧的一些指标进行测量。因为山区道路往往较为崎岖，所处的环境更为复杂，因此传统的测绘工作就会面对着工作量大等等复杂的难题。因此，通过该技术的应用可以大大减少测绘人员的工作量，提高工作效率。但需要注意的是，该技术在山区道路的运用也存在一些弊端，因为该技术发展尚未成熟，所以在一些特殊环境中的运用还不完善，比如在一些森林地区，该技术的测量就会存在较大的误差，使得最后的成果不尽人意。因此在山区道路的测绘中，需要对周边环境进行考察分析，根据实际情况最后决定是否采用该技术。也可以通过将传统测绘工作与三维激光扫描技术相结合的方式，克服一些自然因素，并到达提高效率的效果。

4.3 在城市道路测绘中的运用

因为城市交通网需要考虑到城市建筑的影响，因此，在现有的城市道路中，往往错综复杂，交通网较为密集。在城市道路尤其是一线城市的交通要道的测绘上，传统的测绘工作就显得非常艰巨，且受到时间的限制，在一些交通的高峰期，测绘工作就会受到制约与限制。因此，通过结合三维激光扫描技术，可以大大减少测绘人员的工作量，提高测绘效率与可信度，在城市道路的测绘中具有重要作用与意义。

5 结语

综上所述，三维激光扫描技术相比较于传统测绘技术具有扫描数据大，覆盖面光，具有一定安全性、准确性的特点，是突破传统测绘的又一项技术革命，其运用对于现代道路工程的设计与实施具有创新性意义。但是，三维激光扫描技术也存在局限性，比如在测绘环境较为复杂的情况下极有可能会遇到难以解决的问题，且此扫描仪器价格昂贵，难以推广到整个市场。因此，在科技高速发展的时代，三维激光扫描技术上应不断进行创新与完善，推动工程测绘行业快速发展。

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