三维激光扫描在测绘中的应用

潘桂奇

摘要：目前，我国的社会经济水平已经达到稳步发展的阶段，面临着产业结构调整和转移的关键时期。随着人民生活水平的日益提升，许多产业和领域都迎来了新的发展机遇。尤其是常被应用在测绘工作中的三维激光扫描技术，伴随着信息技术的更新迭代，也逐渐成熟起来，被广泛地应用到各类工程测绘任务中，愈发地受到了人们的重视。由此，在本论文中我们将针对三维激光扫描技术在测绘工作中的应用问题展开探讨，阐述和说明三维激光扫描技术的工作原理和特点，并对三维激光扫描在测绘中的使用进行详细分析。

关键词：三维激光；扫描；测绘；应用

1、前言

这些年来，我国在经济发展方面的进步日益受到了世界的瞩目，同时我们国家的产业发展结构在改革进程方面也较几年前有了很大的改善。尤其是常被应用在测绘工作中的三维激光扫描技术，伴随着信息技术的更新和发展，愈发地得到了人们的重视，在各类测绘任务中如建筑、古建数字化、监测、立面改造等领域得到广泛使用。具体来说，目前我国的测量领域的服务范围在不断地拓展，对于测量的精度及广度要求也逐渐提高。某些传统的测量仪器已经不能再满足现阶段测量的高精准度要求，难以达成实际工作的需要。而与传统的测量仪器相比，三维激光扫描在技术方面具有突出的优势特点，因此得到了广泛应用。通过以上，可以看出我们目前需要投入资金和依靠技术支持，去拓展和促进三维激光扫描技术在各领域内推广，从而加强工程测绘任务的完成质量，最终为整体工程的圆满完成创造有利条件。下面，为了更好地认识和理解三维激光扫描在测绘中的作用效果，我们首先来阐述一下三维激光扫描的作用原理和特点。

2、三维激光扫描的作用原理和特点

2.1三维激光扫描的作用原理

首先，我们要进行探讨的是三维激光扫描技术的作用原理。所谓的三维激光扫描技术，主要是通过其激光脉冲的发射而产生作用的，同时我们还可以利用反光镜，将激光脉冲发出目标接收器接收的、以及标志物反射回来的激光脉冲都一同收集回来。正因为这样，通过对激光脉冲的发出环节到返回仪器所经过的时间进行统计，我们就可以得出标志物到扫描设备的距离长短，然后再利用数据的处理软件自动解算，由此也就可以得出被测点的相对三维坐标了。只要测得了三維坐标，我们也就可以进一步地将三维坐标转换成绝对坐标系中的三维空间位置坐标，或者说可以转换成坐标的三维模型等。

2.2三维激光扫描的特点

其次，我们再来阐述和介绍下三维激光扫描技术的相关特点。通过三维激光扫描特点的掌握和分析，我们也就能够更加方便、快捷地运用三维激光扫描技术进行测量和测绘工作。实际上，三维激光扫描技术一直被称为是测绘领域的又一次技术创新与革命。通常我们认为，三维激光扫描技术和以往传统的测绘测量技术相比，主要可以归纳为以下几个特点：第一，就是非接触的技术特点。我们说，三维激光扫描技术与传统的测绘技术之间的不同在于，它采用的是非接触的高速测量方式，因此也就不再需要上述我们提到的反射镜了。这也就意味着，三维激光扫描技术能够直接对标志物进行扫描，从而直接利用数据的采集和处理技术，获得所测量的标志物的三维坐标信息等。此外，一些较为特殊的测绘环境中或测量情况下，比如测绘环境较为恶劣以及测绘人员无法到达现场的情况等，这类情况对于传统的测量技术来说要求和难度都太过于高了，不利于工作的展开，因此也就保证测绘任务的完成，从而影响到整体工程的开展进度与完成质量。从这一点就能看出，三维激光扫描技术的非接触的技术优势和特点也就展现出来了。第二，是拓展性程度较高的技术特点。通常，通过三维激光扫描技术所采集获得的数据形式都是数字信号，数字信号则具有全数字的特征，这也影响到了软件系统对于数字信号的分析、处理和输出结果，对于后续的数据共享与交换环节也造成了一定的影响。经过三维激光扫描技术所获得和处理的数据，某种程度上来说便于用户的查看与利用，并且用户也可以通过将三维激光扫描设备与其它常用软件建立联系，从而进行数据的交换分享。另外，三维激光扫描设备还可以与用户的外界设备配合使用，因此也在最大程度上拓宽了三维激光扫描技术的应用渠道，增加了三维激光扫描技术的应用方式。由此可见，三维激光扫描技术具备着较高的拓展性特点。然后，我们要说的是三维激光扫描技术的高分辨率的特点。以上我们已经提到过，在通过三维激光扫描技术的运用获得和采集的数据信息时，能够其满足方便快捷、高质量、高精准度的整体工程测绘要求。因此，这也就不难理解，为何三维激光扫描技术也具有着高分辨率的技术特点了。最后，我们再来说一下三维激光扫描技术的应用范围广以及技术适应性较强的技术优势和特点。我们认为，三维激光扫描技术与传统的测绘技术相比，尤其是对于使用条件这一方面的要求较低，相信上面的分析已经能够帮助大家理解这一点了，因此三维激光扫描也就特别的适合于传统测量难以实施范围的测量工作，这也就集中体现了三维激光扫描技术的适用性强的特点。与此同时，也侧面地印证了三维激光扫描技术自身的应用范围较为广泛的本质特征。

3、三维激光扫描的使用分析

以上我们已经简单地阐述和说明了三维激光扫描技术的作用原理和特点，下面我们对于三维激光扫描的使用做简单分析。

3.1测量过程

3.1.1准备工作

对任务进行分析研究同时要取现场查看现场条件，考虑到扫描仪仪器自身特点制定合理、可行的技术方案。考虑因素包括被扫描对象周边的环境、高度、物体表面的纹理结构等。

3.1.2过程实施

首先对仪器进行必要的检查，如电池、SD容量，对项目及扫描技术指标进行设置，包括分辨率、质量、GPS、照片、项目名称等，在各项准备工作检查过后开始进行扫描，根据精度要求可以确定采用标靶球拼接还是云际拼接的方式。在扫描过程中避免场地振动、人员来回走动等干扰精度的情况。每站扫描完成后可以通过仪器自带的显示器查看场地是否按要求进行了扫描，如发现遗漏及时补充。各站数据需要有一定的重叠率，我们的经验是不得低于35%，利于后期的数据拼接，满足精度要求。结束后要及时将数据拷贝到计算机中存储，避免丢失。

3.1.3数据处理

通过各个扫描仪自带的点云拼接软件进行各站数据的整合，如FARO公司的SCENE，莱卡公司的cyclone等。拼接、注册完成后需检查拼接精度，正常要求成果合格率高于95%，成果可以分区块导出，格式有多种。后期根据各个项目的特点使用各种第三方软件进行深度处理，目前已经有多款通用软件支持点云处理工作，比方3Dmax2016以上、GEOMAGIC等。

4、结束语

总而言之，本文中笔者对三维激光扫描技术在测绘工作中的应用问题展开了探讨，阐述和说明了三维激光扫描技术的工作原理和特点，并对三维激光扫描在测绘中的使用情况进行了分析。通过三维激光扫描技术的运用，能够在很大可能上增强工程测量数据及信息的共享和传输，为测绘工作提供便利，进一步为整体工程推进创造有利条件。