地面三維激光掃描技術在工程測量中的應用

殷景森

【摘 要】科學技術的不斷進步發展，促進了各個行業技術的創新，不斷推動我國社會經濟的發展與進步，地面三維激光掃描技術作為現代高新技術，對于提高測量效率具有重要的影響。本文首先分析了三維激光掃描技術的概述，其次分析了三維激光掃描技術的有點以及缺點，最后分析了三維激光掃描技術在工程測量中的應用。

【關鍵詞】地面三維激光掃描儀；掃描儀技術；工程測量

目前，我國經濟的快速發展，帶動了工程技術的創新與發展，國家對于工程項目的關注度也隨之提升，相關的工程測量技術以及測量方法都取得了顯著的成果，不僅提高工程的施工效率，還一定程度上對工程的施工質量產生了影響。地面三維激光掃描技術具有一定的獨特性，且測量的數據準確度較高，由此被廣泛的應用在各個工程測量中。因此，對于地面三維激光掃描儀在工程測量中的應用分析勢在必行。

一、三維激光掃描技術概述

三維激光掃描儀的應用主要是運用三維激光掃描儀技術，且是新時代的發展產物，起源于國外。三維激光掃描儀的運用原理，主要是通過儀器設備對測量區域進行掃描，以激光測距的原理為測量基礎，同時運用掃描鏡以及伺服馬達設備進行掃描，進而按照流程對掃描結果進行采集，收集掃描區域的三維坐標以及紋理信息，將所掃描區域展現出直觀的三維圖像。

三維激光掃描技術具有一定的系統性，掃描流程具有一定的復雜性，在進行掃描的過程中，首先需要進行掃描定位，然后進行具體的測量，并對測量結果進行記錄，最后進行計算，并將計算結果進行上傳，進而完成整個掃描過程。與此同時，在進行掃描的過程中，根據空間的不同，可以將三維激光掃描技術分為兩種，第一種為地面激光掃描技術，另一種為空中激光掃描技術。相比于國外三維激光掃描技術的應用，國內的應用領域較少，主要應用在考古以及工程建設的方面，而國外應用領域則較為廣泛[1]。

在技術工程測量過程中，主要應用的是地面激光掃描技術，其操作流程較為簡單，首先借助水平與垂直的全自動高精度進行掃描，然后在進行科學的計算方法，進而確定出精準的三維坐標，直觀的展現出三維模擬場景。

二、三維激光掃描技術優點以及缺點

（一）優點

1、誤差小

相比于傳統的工程測量方法，地面三維激光掃描技術精準度更高，傳統的工程測量方法，在進行測量的過程中，難免會產生一些人為的誤差，對最終的整體效果產生一定的影響。然而地面三維激光技術在測量的過程中，測量儀器對準測量區域之后，儀器就會自動對數據進行讀取，并對數據根據科學公式進行計算，避免因人為計算而產生的誤差情況，與此同時，三維激光掃描技術還可以對測量的數據進行自動校正，確保最終的結果準確性，因此，相比于傳統的測量方法，地面三維激光掃描技術精準度較高。

2、掃描區域較廣

相比于傳統的測量技術，地面三維激光掃描技術在測量的過程中，所測的區域更加廣闊，而傳統測量方法，需要人為進行測量數據點，并且測量的數據點也較少。地面三維激光掃描技術在測量的過程中，還能夠借助掃描儀進行掃描，快速對數據點進行獲取數據，進而對數據進行分析處理，進而形成三維虛擬模型，直觀的將測量區域地形展現出來[2]。

（二）缺點

地面三維掃面技術不僅僅具有優點，同時也具有較為明顯的缺點。在進行測量的過程中，地面三維激光掃描技術需要投入較多資金，進而對掃描設備以及軟件進行更新，從而使得三維激光掃描技術成本較高，傳統的測量技術則不具備此缺點。另外，地面三維激光掃描技術對測量軟件有較高的依賴性，大部分的操作過程都需要借助軟件來完成，如果在測量的過程中，軟件出現問題，則會對最終的測量結果產生影響，并且還會對測量作業無法正常運轉。

三、三維激光掃描技術在工程測量中的應用

（一）測量與繪制地形圖應用

在地形圖進行測量以及繪制的過程中，一些特殊區域很難應用普通的測量方法來進行作業，因而，就需要應用地面三維激光掃描技術，進而對懸崖或斷面等特殊區域進行測量以及繪制地形圖。在地面三維激光掃描技術進行測量的過程中，需要工作人員以云數據技術為基礎，從而對測量區域的地形地貌進行獲取，并對測量結果進行加工并處理，從而形成最終的測量地形圖[3]。

（二）測量區域土方量的計算應用

在傳統的工程測量過程中，工作人員在進行土方量測量的過程中，需要通過借助水準儀等基礎設備進行測量，進而獲取三維坐標，并結合TIN對測量數據進行計算。但是傳統的測量過程中，存在著一定的缺點，如在進行野外測量的過程中，由于野外地形較為復雜，工作人員在獲取特征點時，就需要收集大量分布不均勻的數據點，因而導致測量工作人員工作強度加大，并對最終測量結果的準確度產生一定的影響。在對土方量進行測量的過程中，應用地面三維激光掃描技術，一定程度上可以提高測量的工作效率，減少測量人員的工作強度，從而提高最終測量結果的準確性。

（三）道路高程的測量應用

工程測量過程中，還包括對道路進行測量，在對道路測量的過程中，核心任務就是對道路的樣圖以及縱橫斷情況進行測量。在應用傳統測量技術進行測量時，測量人員通常借助水準儀對道路高程進行測量，因此，導致測量人員測量任務加重，并在對測量數據進行計算的過程中，需要大量的人員進行作業。相比于傳統的測量技術，地面三維激光掃描技術在測量的過程中，一定程度上能夠減輕測量人員的工作量，從而提高了測量的工作效率。地面三維激光掃描技術在測量道路高程的過程中，首先需要根據云數據技術，對坐標系進行科學合理的轉換，然后根據測量的實際需求，通過點云數據對特征點進行獲取，從而形成三維坐標，并且在對數據點進行獲取的過程中，需要注意間隔一定的距離，對數據點獲取結束之后，應用軟件對其進行處理，最終完成道路高程的測量與繪制。

（四）其他應用

因地面三維激光掃描技術精準度較高，所以，在對文物進行保護的工作過程中，就廣泛應用地面三維激光掃描技術，在對文物進行掃描的過程中，可以對文物進行零接觸，并快速進行掃描，不僅對文物進行保護，還能夠提高工作效率，并保證掃描結果具有較高精度，進而直觀的將文物通過三維模型進行展現。

四、結束語

綜上所述，地面三維激光掃描技術通常被廣泛的應用在文物保護以及工程測量的過程中。在進行工程測量的過程中，地面三維激光掃描技術充分發揮出，測量結果精準度高以及測量區域范圍廣的優勢，但同時也具有一定的缺點，如需要投入大量的資金。地面三維激光掃描技術的應用不僅提高了工程測量的工作效率，降低測量人員的工作強度，對于測量結果的精準度提升也有很大的影響。

【參考文獻】

[1]蔣明燦.三維激光掃描技術在地質測繪和工程測量中的綜合應用[J].資源信息與工程，2017，32（06）：130-131.

[2]婁義康.試論GPS配合三維激光掃描工程測繪技術及應用[J].世界有色金屬，2017（05）：58-59.

[3]唐鶴，韓峰，楊國林.三維激光掃描技術在道路工程測量中的應用[J].實驗技術與管理，2016，33（02）：54-56+68.