三维激光扫描技术在地下空间测量的应用探讨

2021-08-12高超荣

建材与装饰 2021年23期

高超荣

（广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510000）

地下空间数据测量实施过程中，三维激光扫描技术作为相对简单、稳定的数据测量技术手段，在地下空间数据测量中发挥重要作用和现实意义。

1 三维激光扫描技术概述

在地下空间数据测量应用过程中，三维激光扫描技术成为集那几年全新的技术之一，由于其技术特点和优势，受到国内各个行业的关注和重视。该技术在实际应用过程中，主要利用激光测量实际距离的技术原理，通过详细记录被测量物体表面相对密集的位置点三维坐标数据、位置反射效率以及基础纹理信息等相关方面，能够快速重复构建出被测量目标的三维模型数据，比如结构线、结构面以及结构体等。

三维激光扫描技术在实际操作过程中，能够针对测量区域获取大量的测量数据位置点，所以相比传统单点式测量来说，三维激光扫描技术同样被称为传统测量技术转为结构面测量技术的全面突破。为此该技术被广泛使用在文物保护、建筑施工、城市规划、土木工程、室内装修设置、自然灾害数据统计、数据信息城市建设以及军事信息收集等相关领域[1]。

三维激光扫描技术主要包括硬件的数据收集功能和软件数据信息处理功能，其中按照系统运转载体的不同，又被分为机械荷载、车辆荷载、地面荷载以及手持荷载等几种类型。

三维激光扫描技术在实际操作过程中，需要通过不断发射激光脉冲信号，进而针对物体或者测量区域进行信息扫描和获取，随后利用计算系统将所收集的信号数据以及结构时间相互结合，进而明确扫描物体测量具体位置点，同时根据数据收集设备旋转角度，有效将物体完全呈现出三维空间数据坐标结构体系中，进一步反映地下空间数据测量精准程度。

三维激光扫描技术在地下空间测量中，作为全新操作技术，需要将光线、电力、机械以及计算机相互结合，进而全面体现三维激光扫描技术数据扫描速度快、数据测量范围大以及精准程度高等相关技术优势和特点，并且该技术具备的激光性能普遍具有一定穿透能力，可以有效扫描出介质阻挡实际物体，进而获取不同角度的信息数据，最终通过拼接技术方式得到物体的全部图像。

2 三维激光扫描技术的特点

地下空间测量技术应用过程中，三维激光扫描技术成为现阶段全系内的数据测量技术之一，在城市地下空间基础建设中，具有重要作用和现实意义。

2.1 优势

在地下空间数据测量和技术应用过程中，其数据测量和绘制速度相对较快，并且其应用效率极高，所以此种技术在实际操作过程中，不仅对空间基础结构测量精准程度要求较高，并且还需要利用多种视角详细观察三维点状云模型数据。除此之外，三维激光测量技术在应用过程中，可以将测量绘制的实际物体转化为数据模型，并且针对相关信息数据的位置标记，比如物体高速、结构体积、宽度等，以此作为基础，建造出不同类型的结合模型。

2.2 不足

（1）虽然三维激光测绘设备和系统能够有效对现场物体进行外表扫描，进而方便、快捷地获取相关数据信息，但是所获取的信息和数据无论是规模还是数量，整体比例较大，所以在后期所需要使用的时间周期较长，并且在系统处理方式上相对比较烦琐和复杂[2]。

（2）使用三维激光测绘技术时，针对较大空间结构开展数据扫描时，需要设置不同类型的基础位置点，随后针对扫描数据需要相拼接，然而现阶段我国大部分地下空间测绘过程中，所使用的系统软件并不完善，导致各个厂家所使用的连接软件和系统不能更好的兼容并进，明显缺少相对系统、完整的操作标准。

虽然地下空间数据测量结构中，其三维激光扫描技术明显存在着不足和问题，但是该技术操作优势相比其他数据测量方式优势仍然比较明显，因此需要技术人员针对地下三维激光扫描技术进行全面了解和实际应用，进而不断弥补所存在的不足和问题。

3 城市地下空间测绘应用

在城市地下空间数据测量应用过程中，使用三维激光扫描技术能够利用设备所发出的脉冲信号开展全面数据和信息探测，进而能够更加真实地还原物体和测量区域的真实情况，因此三维激光扫描技术相同传统技术理来说，普遍具备操作便捷、高效以及精准等相关优势和特点。

针对地下空间数据测量实施过程中，使用地面三维激光扫描技术能够有效保证城市空间结构数据精准程度。

（1）在测试控制点选择过程中，需要将测试控制点布置在空间结构扫描中，进而保证区域数据收集、处理基础水平，随后技术人员需要针对测试区域内所收集的信息和数据进行全面审核和检查，以此作为基础构建出信息数据模型构建，最终制作成详细的图形。因此以我国某个地下结构空间数据作为基础案例，其中通道内部结构大多数为平滑建筑物模式，并且结构转角大多数为90°左右，其中需要建筑结构与地面保证垂直方向，此种模式则可以作为规则空间测量结构。同时在空间信息数据获取过程中，无需布置和设计控制位置点，而需要使用设置标靶[3]。

（2）在测试区域安装标靶时，为了确保标靶正确性，需要在适合的位置设置至少3处标靶，并且在后期操作过程中需要以标靶位置作为基础测试点，实际针对不同脚步进行数据扫描时，需要以标靶作为基础数据参考，以便于后期数据和信息相互连接。在测试点安装三维激光扫描设备时，需要将计算机设备与三维激光扫描设备相互连接，进而保证信息通信的可行性，进而保证三维激光扫描仪与计算机同时开启和练习。此时地面结构上出现设备的激光光束，进而找寻激光具体位置并且做好相应的记号标志，随后通过控制计算机设备的软件系统，保证系统操作流程的合理性。

（3）在信息获取过程中，需要扫描相关景象，此时扫描设备开启后会立刻自我检查，此时系统需要制定出全新的测试方向，并且通过测试方向，进一步明确扫描目标和对象，进而针对测试区域进行数据收集和图像摄影，进而获得全新的扫描影像。

（4）在点运数据获取过程中，其影像信息获取后，仪器设备会自动实现建筑结构三维坐标的全面获取，同时为了进一步提升点云数据基础品质，还需要根据地下空间实际情况和需求不断调整和技术处理，进而设置科学、合理的距离控制参数。同时还需要根据所需要的精准程度，设定相应的系统分辨率，但是在城市地下空间数据测量过程中，其图像分辨率在基础设定方面上，并不是越高越好，而需要根据城市地下结构实际情况，保证高质量的点云数据即可。同时在以上数据参数全部设定完成后，其数据扫描设备会自动获取地下空间结构信息，进一步开始自动扫描空间基础结构。

选取南沙新区灵山岛尖的地下商业及地下管廊，使用天宝TrimbleX7仪器进行三维激光扫描，在经过控制测量及引点标靶测量后，根据实地情况进行测站的选址规划，完成所有测站的点云扫描及拼接，生成点云数据后进行绝对坐标配准，形成点云拼接效果图，如图1所示。