论文部分内容阅读
[摘要]三维激光扫描技術，也被称作是实景复制技术，起源于上个世纪九十年代的中期，此项高新技术的实现，是通过激光扫描，获取大面积的被测对象的三维数据坐标，为物体三维影像的建立提供有力的技术支持。本文通过对三维激光扫描技术的基本原理进行总结，总结了该技术在工程测量当中的具体应用。
[关键词]三维激光扫描技术；工程测量实现
由于三维激光扫描技术受到很多科研人员的青睐，使其应用也越来越广泛，作为一种新型式的测量工具，也得到了世界范围内的广泛认可。这种技术可以在测量中实现三维场景重现，被誉为测量领域中新一代技术革命的体现者。
1、地面三维激光扫描技术的分类和原理
地面三维激光扫描技术有很多不同的测量方式，其中包括固定扫描和移动扫描。对于传统激光测量来说，固定式激光扫描系统更具有创新性，在内部结构中更加满足现实测量环境，保证测量准确性。固定式激光扫描系统包括控制系统，内置数码相机，后期处理制作等软件组成，与传统测量仪器不同的是，固定式激光扫描不是通过单纯的扫描离散三维坐标，而是通过复杂的点云数据来实现数据收集，速度快，准确率高。移动式激光扫描系统中，运用了先进的GPS导航系统，通过惯性导航，实现了与固定式三维激光扫描的组合应用。
2、地面三维激光扫描技术的应用
在工程測量当中，固定式三维激光扫描技术的应用主要体现在四个方向上，描绘地形图，计算实际土方量，工程完工测量和三维建模。在工作流程上包括扫描准备，数据获取，点云数据的匹配和数据处理四大部分
在扫描前的准备工作中，要对实际测量环境进行仔细观察，以确保在固定位置选取上安全合理。固定位置的选取一定要满足以下条件，确保固定位置能将整个测量区域进行涵盖，保证数据全面收集，另外还要保证减少原始数据的影响，还要对特殊地形进行全面拍照，方面后期的数据处理。
在数据的获取，匹配和处理上，一定要保证对对工程整体的数据进行仔细分析，最终建立完整坐标，而且在工程测量中，这种固定式三维激光扫描技术获得的数据应用较为广泛。
2.1在地形图测绘中的应用
在地形图的测绘中，一定会遇到常规手段无法完成的测绘工作，比如说悬崖，高山阻隔等等，对于这种区域，可以利用激光扫描技术，在不需要接触的条件下，就可以完成相关工作。其中主要工作过程，都是在数据处理的基础上来实现，提取相关地形特征信息，利用相关技术信息进行重组编辑，就形成了人们所看到的地形图。
2.1.1提取和绘制工作
这其中的提取指的是将地面的特征进行有效提取利用地面三维激光扫描之后，对数据进行多点提取，最后在系统中输入大小比例，完成地面绘制工作。
2.1.2生成等高线
在实际的工程建筑中，一般受到地形不等高影响，使工程测量工作难以准确进行，比如说植被的影响，再比如说其它建筑物的影响，都会对最终结果带来不准确性，因此，在测量过程中，首先要将这些不等高因素剔除，通过收集来的数据进行平均面计算，然后再将离平均面最远的数据进行剔除，反复测量几次之后，可以获得最终的等高线。但在这个过程中，被剔除的数据对于地形测绘来说分布不均匀，而且电位密度也大，在这基础上直接构建三角网络容易产生巨大误差，让等高线出现偏移，对绘图造成严重影响。在这种情况下，要对地貌数据进行抽稀，然后再进行绘图，保证等高线具有等高性。
2.1.3编辑成图
由于等高线在绘制过程中对数据进行抽稀，导致了等高线局部缺失或者扭曲情况，因此，在等高线处理过程中还需要与其他实际地物进行比对，找出其中关系，然后在与等高线进行图形叠加，在细节上做人工调整，最后便可以进行编辑成图了。在地面三维激光扫描技术应用与工程测量中时，可为人类降低很多工作强度，还能对整体工程的实际环境进行详细描绘，但是在数据处理上问题很大，因为这种技术带回来的信息量比较庞大，当前技术中也不能实现信息的收集，编辑和成图的一体化工作，使得工作效率无法进一步被提高。
2.2土方量计算
在工程测绘当中，土方量计算较为复杂，当中使用的仪器较多，涉及到GPSRTK，全站仪，水准仪等，还要通过测绘地表的高地不平的特征点来进行三维坐标的绘制，从而得到土方量计算结果。该方法在以前虽然常用，但是也存在明显缺点，需要进行大量的野外散点采集，导致工作量大，精确程度不高。但是通过加入三维激光扫描技术之后，以上缺点得到了很好的优化。
2.2.1构建基准面
在点云数据处理完成之后，一定要将数据坐标系转移到工程实际坐标当中，在这个过程中，可以用二乘法来实现，在转换过程中要确保精度不受影响，一般在基准面的构建中，要选取一个固定的平面，但在一般的工程项目中，一般都是要求进行构建曲面。
2.2.2地物去除
在土方量计算过程中，如果基准面上没有植被或者有很好植被时，可以直接运用数据处理进行土方量计算，但如果存在大范围的植被覆盖，首先应该进行植被过滤，也就是地物去除，这里涉及的方法与上文类似，这里不做重复说明。
总结：
三维激光扫描技术是目前工程测绘中最先进也是最实用的技术之一，该技术对于传统测量技术来说可以起到补充作用，并实现在无接触，高密度以及复杂地形环境中实现精确测量，提高了工程测绘的工作效率，发展前景比较大。但在目前实际情况中，三维激光扫描技术也存在很多不足之处，发展时间短，而且价格昂贵，对于一般中小型工程企业来说，没有太多经济去引进这种技术，所以说这种技术并没有大范围普及，而且在其他领域中也没有得到更多的发展。但随着科技的不断发展和相关人员的不断努力，相信在原有基础上，三维激光扫描技术一定会得到更多创新发展，并在各个领域中实现自身价值。
[关键词]三维激光扫描技术；工程测量实现
由于三维激光扫描技术受到很多科研人员的青睐，使其应用也越来越广泛，作为一种新型式的测量工具，也得到了世界范围内的广泛认可。这种技术可以在测量中实现三维场景重现，被誉为测量领域中新一代技术革命的体现者。
1、地面三维激光扫描技术的分类和原理
地面三维激光扫描技术有很多不同的测量方式，其中包括固定扫描和移动扫描。对于传统激光测量来说，固定式激光扫描系统更具有创新性，在内部结构中更加满足现实测量环境，保证测量准确性。固定式激光扫描系统包括控制系统，内置数码相机，后期处理制作等软件组成，与传统测量仪器不同的是，固定式激光扫描不是通过单纯的扫描离散三维坐标，而是通过复杂的点云数据来实现数据收集，速度快，准确率高。移动式激光扫描系统中，运用了先进的GPS导航系统，通过惯性导航，实现了与固定式三维激光扫描的组合应用。
2、地面三维激光扫描技术的应用
在工程測量当中，固定式三维激光扫描技术的应用主要体现在四个方向上，描绘地形图，计算实际土方量，工程完工测量和三维建模。在工作流程上包括扫描准备，数据获取，点云数据的匹配和数据处理四大部分
在扫描前的准备工作中，要对实际测量环境进行仔细观察，以确保在固定位置选取上安全合理。固定位置的选取一定要满足以下条件，确保固定位置能将整个测量区域进行涵盖，保证数据全面收集，另外还要保证减少原始数据的影响，还要对特殊地形进行全面拍照，方面后期的数据处理。
在数据的获取，匹配和处理上，一定要保证对对工程整体的数据进行仔细分析，最终建立完整坐标，而且在工程测量中，这种固定式三维激光扫描技术获得的数据应用较为广泛。
2.1在地形图测绘中的应用
在地形图的测绘中，一定会遇到常规手段无法完成的测绘工作，比如说悬崖，高山阻隔等等，对于这种区域，可以利用激光扫描技术，在不需要接触的条件下，就可以完成相关工作。其中主要工作过程，都是在数据处理的基础上来实现，提取相关地形特征信息，利用相关技术信息进行重组编辑，就形成了人们所看到的地形图。
2.1.1提取和绘制工作
这其中的提取指的是将地面的特征进行有效提取利用地面三维激光扫描之后，对数据进行多点提取，最后在系统中输入大小比例，完成地面绘制工作。
2.1.2生成等高线
在实际的工程建筑中，一般受到地形不等高影响，使工程测量工作难以准确进行，比如说植被的影响，再比如说其它建筑物的影响，都会对最终结果带来不准确性，因此，在测量过程中，首先要将这些不等高因素剔除，通过收集来的数据进行平均面计算，然后再将离平均面最远的数据进行剔除，反复测量几次之后，可以获得最终的等高线。但在这个过程中，被剔除的数据对于地形测绘来说分布不均匀，而且电位密度也大，在这基础上直接构建三角网络容易产生巨大误差，让等高线出现偏移，对绘图造成严重影响。在这种情况下，要对地貌数据进行抽稀，然后再进行绘图，保证等高线具有等高性。
2.1.3编辑成图
由于等高线在绘制过程中对数据进行抽稀，导致了等高线局部缺失或者扭曲情况，因此，在等高线处理过程中还需要与其他实际地物进行比对，找出其中关系，然后在与等高线进行图形叠加，在细节上做人工调整，最后便可以进行编辑成图了。在地面三维激光扫描技术应用与工程测量中时，可为人类降低很多工作强度，还能对整体工程的实际环境进行详细描绘，但是在数据处理上问题很大，因为这种技术带回来的信息量比较庞大，当前技术中也不能实现信息的收集，编辑和成图的一体化工作，使得工作效率无法进一步被提高。
2.2土方量计算
在工程测绘当中，土方量计算较为复杂，当中使用的仪器较多，涉及到GPSRTK，全站仪，水准仪等，还要通过测绘地表的高地不平的特征点来进行三维坐标的绘制，从而得到土方量计算结果。该方法在以前虽然常用，但是也存在明显缺点，需要进行大量的野外散点采集，导致工作量大，精确程度不高。但是通过加入三维激光扫描技术之后，以上缺点得到了很好的优化。
2.2.1构建基准面
在点云数据处理完成之后，一定要将数据坐标系转移到工程实际坐标当中，在这个过程中，可以用二乘法来实现，在转换过程中要确保精度不受影响，一般在基准面的构建中，要选取一个固定的平面，但在一般的工程项目中，一般都是要求进行构建曲面。
2.2.2地物去除
在土方量计算过程中，如果基准面上没有植被或者有很好植被时，可以直接运用数据处理进行土方量计算，但如果存在大范围的植被覆盖，首先应该进行植被过滤，也就是地物去除，这里涉及的方法与上文类似，这里不做重复说明。
总结：
三维激光扫描技术是目前工程测绘中最先进也是最实用的技术之一，该技术对于传统测量技术来说可以起到补充作用，并实现在无接触，高密度以及复杂地形环境中实现精确测量，提高了工程测绘的工作效率，发展前景比较大。但在目前实际情况中，三维激光扫描技术也存在很多不足之处，发展时间短，而且价格昂贵，对于一般中小型工程企业来说，没有太多经济去引进这种技术，所以说这种技术并没有大范围普及，而且在其他领域中也没有得到更多的发展。但随着科技的不断发展和相关人员的不断努力，相信在原有基础上，三维激光扫描技术一定会得到更多创新发展，并在各个领域中实现自身价值。