地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用

殷景森

【摘 要】科学技术的不断进步发展，促进了各个行业技术的创新，不断推动我国社会经济的发展与进步，地面三维激光扫描技术作为现代高新技术，对于提高测量效率具有重要的影响。本文首先分析了三维激光扫描技术的概述，其次分析了三维激光扫描技术的有点以及缺点，最后分析了三维激光扫描技术在工程测量中的应用。

【关键词】地面三维激光扫描仪；扫描仪技术；工程测量

目前，我国经济的快速发展，带动了工程技术的创新与发展，国家对于工程项目的关注度也随之提升，相关的工程测量技术以及测量方法都取得了显著的成果，不仅提高工程的施工效率，还一定程度上对工程的施工质量产生了影响。地面三维激光扫描技术具有一定的独特性，且测量的数据准确度较高，由此被广泛的应用在各个工程测量中。因此，对于地面三维激光扫描仪在工程测量中的应用分析势在必行。

一、三维激光扫描技术概述

三维激光扫描仪的应用主要是运用三维激光扫描仪技术，且是新时代的发展产物，起源于国外。三维激光扫描仪的运用原理，主要是通过仪器设备对测量区域进行扫描，以激光测距的原理为测量基础，同时运用扫描镜以及伺服马达设备进行扫描，进而按照流程对扫描结果进行采集，收集扫描区域的三维坐标以及纹理信息，将所扫描区域展现出直观的三维图像。

三维激光扫描技术具有一定的系统性，扫描流程具有一定的复杂性，在进行扫描的过程中，首先需要进行扫描定位，然后进行具体的测量，并对测量结果进行记录，最后进行计算，并将计算结果进行上传，进而完成整个扫描过程。与此同时，在进行扫描的过程中，根据空间的不同，可以将三维激光扫描技术分为两种，第一种为地面激光扫描技术，另一种为空中激光扫描技术。相比于国外三维激光扫描技术的应用，国内的应用领域较少，主要应用在考古以及工程建设的方面，而国外应用领域则较为广泛[1]。

在技术工程测量过程中，主要应用的是地面激光扫描技术，其操作流程较为简单，首先借助水平与垂直的全自动高精度进行扫描，然后在进行科学的计算方法，进而确定出精准的三维坐标，直观的展现出三维模拟场景。

二、三维激光扫描技术优点以及缺点

（一）优点

1、误差小

相比于传统的工程测量方法，地面三维激光扫描技术精准度更高，传统的工程测量方法，在进行测量的过程中，难免会产生一些人为的误差，对最终的整体效果产生一定的影响。然而地面三维激光技术在测量的过程中，测量仪器对准测量区域之后，仪器就会自动对数据进行读取，并对数据根据科学公式进行计算，避免因人为计算而产生的误差情况，与此同时，三维激光扫描技术还可以对测量的数据进行自动校正，确保最终的结果准确性，因此，相比于传统的测量方法，地面三维激光扫描技术精准度较高。

2、扫描区域较广

相比于传统的测量技术，地面三维激光扫描技术在测量的过程中，所测的区域更加广阔，而传统测量方法，需要人为进行测量数据点，并且测量的数据点也较少。地面三维激光扫描技术在测量的过程中，还能够借助扫描仪进行扫描，快速对数据点进行获取数据，进而对数据进行分析处理，进而形成三维虚拟模型，直观的将测量区域地形展现出来[2]。

（二）缺点

地面三维扫面技术不仅仅具有优点，同时也具有较为明显的缺点。在进行测量的过程中，地面三维激光扫描技术需要投入较多资金，进而对扫描设备以及软件进行更新，从而使得三维激光扫描技术成本较高，传统的测量技术则不具备此缺点。另外，地面三维激光扫描技术对测量软件有较高的依赖性，大部分的操作过程都需要借助软件来完成，如果在测量的过程中，软件出现问题，则会对最终的测量结果产生影响，并且还会对测量作业无法正常运转。

三、三维激光扫描技术在工程测量中的应用

（一）测量与绘制地形图应用

在地形图进行测量以及绘制的过程中，一些特殊区域很难应用普通的测量方法来进行作业，因而，就需要应用地面三维激光扫描技术，进而对悬崖或断面等特殊区域进行测量以及绘制地形图。在地面三维激光扫描技术进行测量的过程中，需要工作人员以云数据技术为基础，从而对测量区域的地形地貌进行获取，并对测量结果进行加工并处理，从而形成最终的测量地形图[3]。

（二）测量区域土方量的计算应用

在传统的工程测量过程中，工作人员在进行土方量测量的过程中，需要通过借助水准仪等基础设备进行测量，进而获取三维坐标，并结合TIN对测量数据进行计算。但是传统的测量过程中，存在着一定的缺点，如在进行野外测量的过程中，由于野外地形较为复杂，工作人员在获取特征点时，就需要收集大量分布不均匀的数据点，因而导致测量工作人员工作强度加大，并对最终测量结果的准确度产生一定的影响。在对土方量进行测量的过程中，应用地面三维激光扫描技术，一定程度上可以提高测量的工作效率，减少测量人员的工作强度，从而提高最终测量结果的准确性。

（三）道路高程的测量应用

工程測量过程中，还包括对道路进行测量，在对道路测量的过程中，核心任务就是对道路的样图以及纵横断情况进行测量。在应用传统测量技术进行测量时，测量人员通常借助水准仪对道路高程进行测量，因此，导致测量人员测量任务加重，并在对测量数据进行计算的过程中，需要大量的人员进行作业。相比于传统的测量技术，地面三维激光扫描技术在测量的过程中，一定程度上能够减轻测量人员的工作量，从而提高了测量的工作效率。地面三维激光扫描技术在测量道路高程的过程中，首先需要根据云数据技术，对坐标系进行科学合理的转换，然后根据测量的实际需求，通过点云数据对特征点进行获取，从而形成三维坐标，并且在对数据点进行获取的过程中，需要注意间隔一定的距离，对数据点获取结束之后，应用软件对其进行处理，最终完成道路高程的测量与绘制。

（四）其他应用

因地面三维激光扫描技术精准度较高，所以，在对文物进行保护的工作过程中，就广泛应用地面三维激光扫描技术，在对文物进行扫描的过程中，可以对文物进行零接触，并快速进行扫描，不仅对文物进行保护，还能够提高工作效率，并保证扫描结果具有较高精度，进而直观的将文物通过三维模型进行展现。

四、结束语

综上所述，地面三维激光扫描技术通常被广泛的应用在文物保护以及工程测量的过程中。在进行工程测量的过程中，地面三维激光扫描技术充分发挥出，测量结果精准度高以及测量区域范围广的优势，但同时也具有一定的缺点，如需要投入大量的资金。地面三维激光扫描技术的应用不仅提高了工程测量的工作效率，降低测量人员的工作强度，对于测量结果的精准度提升也有很大的影响。

【参考文献】

[1]蒋明灿.三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用[J].资源信息与工程，2017，32（06）：130-131.

[2]娄义康.试论GPS配合三维激光扫描工程测绘技术及应用[J].世界有色金属，2017（05）：58-59.

[3]唐鹤，韩峰，杨国林.三维激光扫描技术在道路工程测量中的应用[J].实验技术与管理，2016，33（02）：54-56+68.