簡析三維激光掃描技術在地形地質測量中的應用

馬龍

（中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司，北京 100024）

摘要：隨著科學技術的不斷發展，三維激光掃描技術已經被廣泛的應用于社會生產的各個領域。經過不斷的實踐發現，大多數傳統測量技術在進行辦證地質測量的過程中都存在著很多各種各樣的弊端，而這些問題已經對測量工作效率的提升產生了嚴重的影響。而三維激光掃描技術的發展和應用，從根本上促進年了地形地質測量工作效率的進一步提高。本文主要是就三維激光掃描技術在地形地質測量中的實際應用進行了分析和研究。

關鍵詞：三維激光掃描系統；測量；應用

引言：三維激光掃描技術經過長期的發展和應用，已經取得了極為顯著的成效。這一技術與傳統的測量方式相比較而言，其最大的特點就是測量精確率和工作效率相對較高，同時在實施地形地質測量過程中，還具有設置靈活、掃描速度快等各方面的特點。隨著這一技術的不斷發展，大多數測量技術人員已經將其作為解決實際測量工作中所出現的問題的主要方式，從根本上促進了我國地址地形測量數據準確性的不斷提高。

1、三維激光掃描技術發展和應用現狀

1.1 掃描硬件技術

1）掃描速度。掃描速度的不斷提高，不僅有效的縮短了數據采集所需要的時間，促進了測量工作效率的不斷提高，同時也為野外數據采集的安全性奠定了良好的基礎。2）掃描結構。將原本分體式的掃描結構逐漸轉變為集成式的掃描方式。這種掃描方式在實際應用的過程中具有分辨率高、操作方便等特點。3）視場角。由原本幾十度的視角逐步的發展為全景掃描，全景掃描方式，在實際應用的過程中有效的促進了測量工作效率和精確度的進一步提高。4）精確度。不僅可以進行細微掃描點的測量，同時也有效的滿足了不同領域的測量數據精度要求。

1.2 軟件技術

1）處理量。隨著測量技術的不斷發展和創新，大多數功能相對較強的掃描軟件都可以進行十幾億點數據的處理和存儲。掃描軟件性能的不斷提高，為人們實現精細化數據掃描奠定了良好的基礎。2）功能齊全?，F階段所采用的掃描技術已經在社會生產的各個領域得到了廣泛的推廣和應用。隨著掃描技術在建筑結構測繪、文物保護。工業設計以及地質研究中的廣泛應用，不僅為掃描技術的進一步改革和創新奠定了良好的基礎，同時也有效的促進了數據測量精確度和測量效率的不斷提高。

2、三維激光掃描測量技術的原理和工作流程

2.1 三維激光掃描測量技術原理

三維激光掃描儀根據掃描平臺的不同而主要有根機載激光掃描系統、便攜式激光掃描系統以及地面型激光掃描系統幾種形式。比如，日常測量過程中應用較為廣泛的地面型三維激光掃描系統，其實際的工作原理為：三維激光掃描系統理由脈沖發射器將脈沖信號發射至物體的表面。此時物體表面在將脈沖信號漫反射之后，使脈沖信號按照同樣的路徑返回至信號接收器，從而完成精確計算目標點與掃描儀之間距離的目的。另外，每一個激光脈沖所產生的橫向掃描角度觀測值和縱向掃描角度觀測值都可以理由精密時鐘編碼器進行測量和計算。

2.2 三維激光掃描測量技術工作流程

三維激光掃描的工作過程主要有數據采集、數據預處理、幾何模型重建、模型可視化、成果輸出等幾部分組成。在這其中數據采集所發揮的作用是為模型的重新構建提供精確的點云數據，從而達到有效降低模型重建復雜程度，促進模型精確度和運算速度的目的；而數據預處理則主要是進行所有點云數據的過濾。分割以及拼接，達到進一步縮減點云數據內容的目的；在模型重建的過程中，必須確保所有重建內容的運用必須確保模型重建后模型達到殘缺數據處理效率進一步提高的目的。三維掃描技術所獲取的地形或者復雜幾何圖形、影像數據等信息，是一種非接觸式獲取信息數據的測量方式，在取得相關信息數據之后，再理由軟件進行點云數據和影響的處理，并將其轉換為相應的位置坐標或者模型。而整個數據處理以及模型構建的過程中，則主要是由三維激光掃描儀、數碼相機、數據處理軟件、電源以及相關附屬設備等完成的。

3、三維激光掃描測量技術在實踐中遇到的問題

雖然三維激光掃描技術在我國商業化發展過程中已經取得了非常顯著的成效，同時這一技術在社會經濟發展的各個領域也發揮著積極的作用。同時，利用三維激光掃描技術進行地形圖的測繪，不僅有效的簡化了地形圖測繪的工作流程，同時也促進了地形圖測繪工作效率和質量的全面提高。但是，三維激光掃描技術在實際應用的過程中，仍然出現了很多問題，而這些問題如果無法及時解決的話，那么將會對測量工作的順利進行產生嚴重的影響。如果測量數據處理所使用的計算機無法達到三維激光掃描技術要求的話，那么必然會影響到數據測量和計算的工作效率。因此，為了有效的促進三維激光掃描技術應用效率的提升，必須采取積極有效的措施，提高數據處理計算機的硬件配置，才能避免其對最終的數據處理和計算，以及測量工作的順利進行產生嚴重的影響。另外，三維激光掃描技術在實際應用的過程中，也會因為地表植被而影響其測量數據的準確性，如果在實際測量的過程中沒有及時解決這一問題的話，那么不僅會對數據測量的精確度產生嚴重的影響，同時也會影響到影像測量的準確度。測量技術人員 在測量工作開展的過程中，所采用的操作方法也是影響數據測量完整性的關鍵因素，如果測量人員 操作能力無法滿足三維激光掃描儀的技術要求的話，那么必將會影響到低質地形數據測量的準確性和精確性。

結束語：在深入分析三維激光掃描系統，在地質地形數據測量過程中的作用之后發現，雖然三維激光掃描技術是一種新型的測繪技術，但是因為其在我國還處于起步的階段，因此，其在實際應用的過程中經常會出現各種問題，而這就要求測量技術人員必須積極的進行測量技術的探索和研究，才能促進測量數據精確度的進一步提高，最終發揮出三維激光掃描系統在我國地址地形數據測量過程中的積極作用。

參考文獻

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