地面三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用

李豪

摘要：这些年以来，地面的三维激光扫描仪已成为现代高新技术，并逐渐应用于相关方面的测绘。这方面的技术与传统的测绘方法相比有明显的优势。这篇文章从三维激光进行扫描信息方面技术的概述开始，最后，将专注于固定三维的激光扫描，并将重点放在工程研究上。

关键词：地面;三维激光;扫描技术;道路工程;测绘

随着中国现在社会一些技术的不停进步与发展，使得映射技术也在不停的更新和变化。近年来，三维激光扫描技术开始发展，已然成为一种全新的技术，可以说是“自全球定位系统以来最先进的测绘技术”。此技术的使用能很好地获取空间方面的信息，不仅如此通过激光的扫视，可以充分了解它所扫视的空间信息，并且还可以转变成专业的图像信息，并在地面显示功能。因此，相关企业必须要加大对测绘技术的研究与应用，国家政策上也要制定一些相关的规范，确保测绘技术能够更有效的应用到测绘工程中，提高测绘工程的工作效率。

1 城市道路项目的分类和内容调查及制图要求

城市的道路工程可以分为两个方面的主要类别。新的道路建设和道路大修。大型地形图不仅用作设计路线的基礎，而且还反映了拆除单位用来计算拆除数量和拆除补偿的道路建设中的特征、地形。如果道路检修项目是一条需要修复的原始道路，这需要针对裂缝、损坏、车辙、公交车站、港口和交通标志进行重新规划。这种类型的项目需要当今的大型地形测绘技术。除了进行完整的横截面测量外，还包括各种交通标志（标志、交通信号灯、公交车站、道路上的所有护栏以及车道分隔线，车辙和所有其他地面交通设施）。为了确定覆盖量，设计人员对图纸密度有很高的要求。需要每10米测量一组高程，而一个交叉口通常需要测量5米的高程网格。采用传统的地形数据收集方式，测绘人员工作量很大。地面上有太多容易被忽视的要素，给设计人员带来了麻烦。另外，道路上的大量车辆使操作者在道路上工作时处于高风险中。

2 三维激光扫描技术

三维激光扫描技术是近年来才开始应用起来的一种测量技术，并在许多发达国家得到广泛认可。与常规的测量技术相比，通过与全站仪相结合，可以有效地获取指向一个点的目标信息，操作极其简单，测量速度相对较快。在某些精密液压表面上也可能达到相关标准。

3 三维激光扫描作业流程

3.1 标靶与控制点布设及测量

数据的收集受到三维激光扫描仪范围的限定，并且如果一个仪器和被扫描物体之间形成的角度不相同，则空间上的分辨率也不相同。角度小的话，图像的分辨率也就较低，扫描距离远的话，定点的精度也就差。此外，还有一些看不见的障碍，因此需要多站点来完成道路测量。接下来就是，需要整合来自不同测量站的测量数据。因此，根据仪器的测量范围，需要在每个邻近的测量站重叠的地方放置三个或更多个具有不同图案的目标。则需要选择一个合适的位置以增加扫描站的数量，直到扫描完所有要测量的目标。

3.2 数据滤波、抽隙

一些数据的收集由于外部因素的干扰，往往会收集了大量无用的数据。这些没有用的数据一般被称为噪声数据，而删除此类的行为就叫做数据的过滤。此功能可删除嘈杂的数据。如果收集的点云数据或本地进行的数据比项目管理本身更密集，则可以处理间隔数据，也称为重复数据删除。

4 三维激光扫描仪在道路工程中的应用

4.1 在京通高速路大修工程中的应用

一般情况下在公路修建的工程中以用路、重交通量、高速度为特点。当使用传统的测量方法时，必须在道路上进行测量，而在道路上行驶的时候，操作员必须站在道路上并测量许多高程点，这是非常危险的。另外，由于我国道路已经使用了很多年，为了在地形图中准确反映当前路况，需要每 10 米测量一次高度。并在中间带的两侧各设置两条道路。我们每10米提供一个垂直剖面和一系列剖面。而且考虑到企业的风险和巨大的工作量，该项目进行的时候会使用一个三维激光扫描仪。测量站将设于京通快速路最外层的紧急停车场，以扫描测量范围内的物体，并使用径向三维激光扫描仪进行数据拼接，拼接精度如下。目标针迹的最大相对误差为8毫米，点云针迹的最大水平误差为10毫米。在道路边线中心和道路边线中心的警戒线上绘制地面物体，例如高架轻轨交叉口，并在几乎任何位置收集平面和高程信息。

4.2 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程地形图测绘

市政进行的道路工程测量地图创建工作量很大，因为一些道路上的人流量很大，尽管测量映射数据可以由工作人员获取，但是测量地图创建者的个人安全难以保证。但是，在工程中使用三维激光扫描信息技术的相关企业，他们在进行局部工程发展和道路建设工程测绘的情况下，进行测绘的负责人无须现场进行测绘，就可以对需要施工的地形进行测量和绘制。而且由现在的统计数据来看使用三维激光扫描技术为市政道路工程创建地形图的常见绘图方法。

4.3 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程

无论是新的本地道路项目还是本地道路整治项目，都可以找到公共设施的详细说明。市政道路工程具有种类多、数量多的特点，使用常规的地物提取方法不仅增加了工作量和人工成本，而且使它们更容易脱落。三维地面激光扫描技术利用技术从地面上的建筑物中提取数据，标志和其他特征，并使用特定的数据处理方法处理提取的数据以通过道路工程，可以获取特征数据的固定格式输出。

4.4 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程等高线生成

用于本地道路工程勘测和制图的地形轮廓线生成主要去除了地形图上的无关植被、建筑物和其他要素。传统的轮廓采集过程主要是手动或自动去除不相关的特征以获得地形图，然后计算数据以获得平面图并上传数据处理数据。经过几次迭代，最终通过没有规律的三角切割的方法获取结果。与常用的轮廓线获取方式相比较，三维激光扫描不仅可以减少工作量，而且获取的数据精度也非常的高。

4.5 地面三维激光扫描技术应用于市政道路工程土方计算

在市政建设道路系统工程中计算土方量的传统教学方法是，首先使用GPS，水准仪，RTK等设备来测量工程勘测和制图的特定内容，然后使用三维坐标用于测量地面凸凹表面的形状，地面模型计算出土方量。这种传统的土方计算方法不仅工作量大，而且由于样品测量之间的间隔较长，因此不准确。将三维激光的扫描技术使用于城市地面的工事计算之中，可以省去现场取样的过程。并直接基于数据处理来建立基准。通过进行删除无关的功能并生成一个数字高程数据模型，直接为项目成本计算土方工程。

5 结束语

实际上，地面三维激光扫描技术还是有一定的缺点的，而且在数据收集的时候经常受到野外因素的影响，如野外植物的增加会对数据产生影响。对数据进行后处理会越发的麻烦，并且还要很长的时间才能完善该数据，这样的话数据处理会延迟人员进入后续项目的时间。所以我们要积极应用先进的测绘技术，并且不断发展改革创新，让测绘工程发展的更好更有意义。

参考文献：

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[2]杨朝兴，刘韦华，谢梅秀.三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用[J].科学技术创新，2020（17）：58-59.

[3]万飞，许小金.三维激光扫描技术在道路工程测绘中的应用[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2018（05）：114-115.