工程测量中地面三维激光扫描技术的应用

姜 林

(中铁十七局集团第六工程有限公司， 福建 厦门 361000)

0 引言

随着科学技术的不断创新和发展，大量的工程正在进行施工，工程测量作为最基本的部分尤为重要。随着时代的发展，我们对于工程测量的精准度要求越来越高，传统的测量技术一般只是进行单点的测量，无法满足工程的要求。[1]而地面三维激光扫描技能快速的对测量的对象进行测量作业，并且可以利用三维的软件对测量的对象进行三维的建模，能够很好的提高工程测量的精确度，很好的满足测量工程的要求。

1 地面三维激光扫描技术的优缺点

地面三维激光扫描技术虽然在很多领域都有很运用，但是它也有一定的缺陷，下面我们就简要的介绍一下地面三维激光扫描技术的缺点和优点，让我们在运用它的时候能够扬长避短。

1.1 优点

（1）精确度高

地面三维激光扫描技术和传统的工程测量方法想比较精确度更高，传统的测量方法在读取数据、数据计算时都会有一定的人为误差，这是不可避免的，这一系列的误差到最后就会影响整体的结果。而地面三维激光扫描技术只要对准测量的区域，机器会自行的读数，并且按照既定的程序进行计算，避免了人为的误差，它还能够通过一系列的软件对测量的数据进行校正，因此地面三维激光扫描技术精确度高。

（2）扫描信息的区域广

地面三维激光扫描技术在工程测量中能够测得更加广阔的区域，在传统的测量中，需要人工测量采集到的数据点比较少。地面三维激光扫描技术能够结合扫描仪进行扫描，能很快的测得大量的点的数据，并且通过后台的系统进行处理，很快就能得到整个区域的地形，并且可以建立三维的虚拟模型，非常的方便。

（3）得到信息的途径快捷、安全

在传统的测量技术中，我们要得到工程的测量数据，通常需要派大量的人去进行实地测量。由于很多工程都比较的偏僻，并且工程测量是工程的初期阶段，很多基础设施都不完善，因此需要进行大量的野外作业。野外作业过多容易浪费大量的人力、物力和财力，带来很大的安全隐患，并且工作效率十分的低下，测量的质量也不高。地面三维激光扫描技术，只需要拍少量的人进行仪器的操作即可，能够节约大量的时间，效率高，测量的也准确，安全系数也高。[3]并且地面三维激光扫描技术在测量的时候能够自动的存储数据，也可以避免数据的丢失，因此地面三维激光扫描技术能够方便、快捷、安全的等到工程所需要的数据。

（4）有强大的的数据处理功能

在传统的数据测量技术中，对于测量的数据需要过后才能处理，不能及时的发现问题，一旦出现问题就需要重新的进行测量，十分的麻烦。另外传统的测量数据处理比较依靠专业技术人员，甚至有些时候，都是专业的人员进行手算。这样的做法使得数据处理容易受到人为因素的影响，不太准确。地面三维激光扫描技术在测量的同时就能进行数据的存储、简单的处理，在测量的当时对于一些有问题的数据就能够很好的显示，操作人员能够及时的进行复测。另外地面三维激光扫描技术能够很好的进行数据的处理，将所有的数据进行汇总，最后能够进行虚拟的三维模型的建立，让人们更为直观的观测测量的区域。这是传统的测量技术无论如何也不能够做到的。

1.2 缺点

任何事物都有俩面性，地面三维激光扫描技术也是一样的。虽然地面三维激光扫描技术有着显著的优点，但是它也存在一定的缺点。相对于传统的测量技术而言，地面三维激光扫描技术在设备、软件等方面需要投入大量的资金，成本较高。并且它对软件的依赖很高，很多功能都是通过外接的软件完成的，一旦软件出现问题，可能会带来一连串的错误，导致测量作业无法进行。地面三维激光扫描技术虽然有一些小的毛病，但是这不影响它在工程测量中的广泛运用。对于任何的技术，我们都要扬长避短，利用它的优点为我们更好的服务，对于它的短处，我们需要不断的改进、完善。

2 地面三维激光扫描技术的具体运用

地面三维激光扫描技术在工程测量作业中有很广泛的运用，在工程的初期可以运用它进行绘制地形图；在工程的施工期可以进行土方量的计算；在工程的完工期还可以进行检验。本文主要介绍的是施工初期和完工期时地面三维激光扫描技术的运用。

2.1 地面三维激光扫描技术在工程初期中的应用

在一些工程中，经常会出现一些人为测量较为麻烦的地方，比如悬崖、水域等环境恶劣的地方。在这些地方地面三维激光扫描技术就能发挥很大的功效，它能够不用测量人员亲自登上测量点，可以通过没有接触的手段便能进行测量。地面三维激光扫描技术能够通过大量的点的数据，最终有效的获取测量区域地形地貌的特征，然后绘制出完整的地形图。其具体的步骤如下：

选取地貌特殊的点

在运用地面三维激光扫描仪对测量区域扫描完成以后，需要通过点云数据处理技术进行数据的处理，在众多的数据中要关注一些地貌明显出现变化的点，比如山顶点、山脊线和山谷线上的点、电塔点、电线杆点等等比较有特点的点。对于一些人为产物比如房屋、道路、电线杆等等要生成特有的图标在图纸中标明。在这个步骤中，主要是对特殊的点进行处理，尤其是一些特殊地貌的点处理，这样能够得到初步的地形图。

（1）通过大量的点连接成地形的等高线

在这个步骤中需要反复的将一些不必要的点云数据进行去除，比如一些非地形点。在经过反复的去除后，还需要专业人员进行抽稀作业。最后将处理过的点进行高度处理，将同一高度的点通过一条闭合的曲线连接起来，在连线过程中需要注意山脊线、山谷线等这些特殊的地貌，最终就能够得到等高线。

（2）完成地形图的绘制

在初步的地形图出来以后，地形图才仅仅只是有了皮肉而已。在登高线出来以后，地形图将会有一个骨架，呈现了初步的轮廓。需要将初步的地形图和等高线的图纸进行重叠，并且通过一系列的软件进行加工处理，将地形图的骨架和皮肉相融合，最后对地形图进行标注，这样就能够得到完整的地形图了。

2.2 地面三维激光扫描技术在工程完工中的应用

前面主要介绍了地面三维激光扫描技术在工程前期的应用，下面简要的介绍其在工程完工后的应用，我们以道路工程为例，在道路工程完工的时候要进行最后的检验，最主要的的检验就是纵横断和样图。在传统的方法中，我们一般使用的是水准仪测量高度，这样的测量工作量太大。而利用地面三维激光扫描技术的流程如下：在提取完点云数据后进行数据处理，处理完成需要转换坐标系，最后按照一定的间隔在数据中提取三维坐标，得出道路的等高线，如图1所示。最后就能得到道路的纵横断和样图，如图6所示。

图1 成果图

图2 道路横断图

4 总结

综上所述，地面三维激光扫描技术拥有精准度高、测量范围广、快捷安全、有较强的数据处理功能等传统测量技术无法比拟的优点，使得其在工程测量中运用十分的广泛。地面三维激光扫描技术提升了工程测量的工作效率，节约了大量的物资投入，也提高了测量的精准度。虽然现在，地面三维激光扫描技术也有存在一些缺陷，但是我相信随着科学技术的发展，这些缺陷也能够慢慢的被完善，地面三维激光扫描技术将有一个光明的未来。

[1]董秀军.三维激光扫描技术及其工程应用研究[D].成都理工大学,2007.

[2]皮志荣.地面三维激光扫描技术在工程测量中的实践[J].江西建材,2017(24):219+224.

[3]刘盈.浅谈地面三维激光扫描技术在市政工程测量中的应用[J].北京测绘,2008(01):67-68+61.