地面三维激光扫描技术在工程测量中的应用

秦超

（辽宁省自然资源事务服务中心，辽宁沈阳 110032）

地面三维激光扫描技术在工程测量中具有节约成本，工作效率和测量精准度高，数据处理能力强等多种优势，是现在建筑测量行业中运用最广泛的应用技术。随着社会经济快速发展，我国建筑行业的建筑规模和数量也明显提高，将地面三维激光扫描技术应用到各类建筑中能够有效提高建筑测量工作的效率和质量，保障测量工作更加精准快捷。从而保证建筑工程质量，维护建筑企业经济效益。为此，地面三维激光扫描技术，凭借其优势在水利，交通、考古等多个领域广泛应用。

一、地面三维激光扫描技术在地形图测中的应用

我国地形具有复杂多样的特点，在地形图测量与绘制过程中，往往会遇到悬崖、断壁等传统测量方式无法企及的区域，这时可以使用地面三维激光扫描技术在不用接触的情况下，对该地区地形进行扫描测量，测量该地区的地貌和地形实际情况。在地面三维激光扫描技术应用的过程中，测量人员主要通过点云数据处理技术，来获得该地区地貌特征点，在处理云点云数据中获得房屋焦点，使用特定的模式加以输出，导入大比例尺测图软件中，对其进行加工处理，就可以得出该地区地形地貌实际地形图。在进行点云数据技术处理数据时，必须结合当地实际情况，对数据进行全面的收集和测量，以此来保证数据的全面性和真实性，绝对不能仅对某一单一的点进行测量采集相关数据，会起到反作用，无法保证数据的精准度。

二、地面三维激光扫描技术在等高线测绘中的应用

地面三维激光扫描技术在等高线测绘中的应用主要是将对已经绘制成功的地形图进行二次加工，主要采取自动或人工两种方式对地形图中植被，或其他没有实际用处的点云数据进行处理。在地面三维激光扫描技术会测等高线的过程中，测量人员可以运用平面反复法：首先将该地区最不明显的地形点数据加以整理并去除；其次，根据在测量过程中所得出的相关数据计算出平均面，通过这样的方式去除与平均面相隔距离比较大的点云数据；然后，将里面排除以上两种数据之后剩下的数据进行计算，反复计算，计算平均面，在五六次之后就会得出更加精确的地形数据；最后，将已经得出的相关地形数据进行加以整理。但是由于在实际测量中部分地区出现密度较大、布局不均匀等现象，为等高线测绘工作带来一定的困难，这时测量人员可以采取抽稀点云数据输入到大比例尺的地形绘制软件中，形成登高线，得出更加直观真实的地形数据和测绘图。

三、地面三维激光扫描技术在三维建模中的应用

在工程测量工作中，使用地面三维激光扫描技术能够构建更加精致的三维模型。通过对点云数据的坐标转换、拼接、降噪处理，抽稀后可以建立三维模型。利用地面三维激光扫描技术建造三维模型主要应用于文化文物保护工作，在不接触文物的前提下，可以通过高密度点云数据建立对文物建立三维模型。在三维建模的过程中，对文物任意点与尺寸进行测量，最大限度还原文物的细节。将地面三维激光扫描技术应用到三维建模中，除了是对文物建模之外，另一点也是为了将文物表面的纹理更加具象的呈现出来。主要通过以下两种方式来进行：一是根据点云构建三角网模型，依据建模精细化需求确定数据密集的程度；二是依据点云技术，使用3D MAX建设模型，根据扫描所得出的点云数据绘制出物体的剖面，从而建立符合精细度要求的规则模型。

四、地面三维激光扫描技术在土方计算中的应用

在工程测量中，很多工程都需要计算填挖方量。传统的土方计算需要测量人员使用全站仪，水准仪等设备到现场实地勘察，获取填挖区域的三维点坐标，结合TIN进行计算作业。但是因为测量人员所测量的点之间的距离较远，都属于离散点，不能准确的反映填挖地区的地形实际数据，使得最后得出的数据精准度较低，缺点大于优点。而通过地面三维激光扫描技术可以对填挖区域进行大数据扫描，对该地区地形地貌的各个部位准确扫描，获得大量点云数据，通过计算绘制出三维模型，提高测量工作效率，提升土方量的计算精准度，为工程测量工作人员减轻劳作压力。

五、地面三维激光扫描技术在道路高程测量中的应用

在道路测量环节中，最重要的工作内容就是获得道路的样图及纵横段的实际情况。在传统的测量工作中测量人员都是到现场使用水准仪等设备对道路高程进行测量。整个道路工程的区域广，数据采集任务重，需要耗费大量的人力、物力，工作效率非常低，工程消耗量大。为了缓解以上压力，工程测量人员将地面三维激光扫描技术应用到道路高程测量中，基于点云数据技术测量人员转换坐标系，根据实际需求提取三维坐标，在提取坐标的过程中需要注意的是，每个提取点之间需要保持合理、固定的距离，不宜太过密集，也不宜太过疏远。利用绘图软件形成等高线示意图，从而完成道路高程的纵横断与样图的测量任务。

六、地面三维激光扫描技术道路竣工测量中的应用

当工程竣工之后，就会有专门的监理人员对工程质量进行检查，进入到检验环节，主要的检查内容是检查地形的纵横段和样图。如果检查人员使用传统的测量方式进行检测会额外多出很多工作量，需要到现场再次实地勘察，得出相应坐标点，重新进行数据计算工作，效率非常低。为此，将地面三维激光扫描技术应用到道路竣工测量中，能够有效提高道路测量效率，减少户外施工的强度。通过这样的方式，在道路工程施工过程中加强负责人与样图之间的联系，获得更加精准的点云数据和三位坐标，完成对地形综合段和样图的检查。

七、地面三维激光扫描技术在测量时做好仪器检查

工程测量中，为了保证测量数据科学准确，在开展地面三维激光扫描技术时，应作好仪器检查的准备。主要从三个方面进行：首先是对仪器的出厂信息进行检查，确保仪器出厂正规，对仪器的生产批号规格厂家的信息进行二次检验，然后检查仪器的测量角度，是否配备倾斜补偿器，以减少在道路测量过程中的误差；最后，对对仪器的视准轴进行检查，消除或减少在数据测量过程中的偏心差。

八、结语

地面三维激光扫描技术相对于传统测量技术来说是对其的优化和发扬，是在传统测量单点测量的方法上加以研发，精准的利用三维软件对测量对象进行扫描作业，重构测量对象的三维模型，极大地提高了建筑工程，测量工作的效率，减轻工作人员劳动强度。其具有强大的数据计算能力，能够对所有采集的数据信息进行大数据计算，并汇总得出准确又可靠的数据。在未来工程测量中不断优化地面三维技术，促进地面三维技术工程测量领域中大放光彩。