三維激光掃描技術在地質測繪和工程測量中的綜合應用探討

馬星艷

摘要：隨著國內社會經濟的飛速發展，我國建筑工程的數量正在逐年增長，而工程測量是確保建筑工程項目正常實施的基礎條件。傳統的工程測量需要花費較多的人力、物力成本，且不能完全保證測量的精準度。地面三維激光掃描技術具備效率高、精準度較高等一系列優勢，將其應用于工程測量中，可以顯著提高工程測量的精準度。本文主要就三維激光掃描技術在地質測繪和工程測量中的綜合應用進行了分析，以供大家交流探討。

關鍵詞：三維激光掃描技術;地質測繪;工程測量;綜合應用

傳統的地質測繪和工程測量方法都比較的復雜，并且精確度都十分的低，所以為了保證地質測繪和工程測量能夠提高效率，提高方法實施的質量，我們將目光鎖定在了三維激光掃描技術上。由于其具有非常好的測量和測繪的價值，已經得到了廣泛的使用，并且在應用的過程中取得了非常好的效果，得到了較大的經濟效益。

1 三維激光掃描技術分析

三維激光掃描技術是一種國際上最新出現的高級技術，并且隨著這種技術的推廣，這種技術已經被廣泛的投入了使用，三維激光掃描技術具有非常精確的測量結果，并且還能夠節省工作人員的大量時間和大量的勞動力，得到了工作人員的一致好評，因此也得到了廣大使用者的認可。三維激光掃描技術的主要特點如下。

三維激光掃描技術可以快速的對物體進行測量，這種非常快的速度可以降低周圍環境的影響，提高測量的結果的準確度;在進行掃描的時候，不同于人們的慢動作，激光掃描就是一眨眼的功夫，可達每秒幾十萬測點，可見這種掃描速度之快，可以更加精確的測量數據，而且結果更加準確;無需燈光照明，由于使用紅外激光，可在黑暗條件下獲取影像及座標數據，傳統的測量方法必須使用人為的干預，所以必須采用光照，這就使得在進行測量的時候會受到干預，并且所需要的條件進行了限制;是測量領域的革命性技術，改變了傳統的測量方式，提高了測量的速度;是信息領域的里程碑，由傳統的影像信息與方位信息分離，通過改革測量的方式手段，現在的激光掃描技術已經成功的應用于物體的測量當中，根據以上信息得出的結果就是三維激光掃描技術具有很好的應用效果，測量的限制少、測量的精確度高、而且具有很高的質量檢測應用的領域也非常的廣泛。

三維測量，尤其用于對不規則及復雜幾何物體做三維測量及三維立體模型恢復，這種情況就大大的方便了測量過程，不用必須測量規則的物體，導致在進行測量的過程中出現較多的誤差，得出的結果非常的粗糙，使得數據與真實的數據出現較大的差距，不能得出正確的結果，測量出現問題就會導致整個工程的失敗，所以測量數據的準確性是非常重要的;三維可視化設計，正是因為其具有可視化才使得激光在進行掃描的過程中完全看清物體的實質，這也是為什么將其應用于地質的測繪當中，地質進行測繪的時候需要測量地質的類型。

根據上文所說的三維激光掃描技術的特點和應用領域，我們就已經知道了現在的三維激光掃描的測量方法已經得到了我們國家的重視。

2 三維激光掃描技術在地質測繪和工程測量中的應用

在地質勘察和工程測量中應用三維激光掃描技術，主要有以下4個方面：

2.1 在地質測繪中的應用

三維激光掃描技術在工程測繪領域中在數據獲取、點云數據配備等占有優勢。在實踐中需要做好準備工作，考察測區環境，確定掃描儀和標靶。由地形測量要求可知，涉及到懸崖、斷壁等常規測繪手段，在整個利用階段需要對各個區域進行評估，采用激光掃描技術，通過無接觸方式就可落實。地形圖測繪的流程如下： 點數據處理、地貌特征等，在應用過程中提前編輯，立刻成形。

2.1.1 地質資料獲取。地質資料的獲取主要是利用三維激光掃描后軟件處理的，包括提取房屋角點，電線桿中心點等，根據數據格式應用要求可知，導入大比例數字測圖軟件，能滿足地質資料獲取要求。

2.1.2 等高線測量。等高線的測量是重點，需要剔除植被高度，根據數據類型進行測量。此外在分析階段采用自動和人工相結合，采用平面處理，根據數據計算平面和具體要求評價 數據，最后計算出平均面，得到地貌數據。

2.1.3 數據編輯。得到地貌點云數據后，可能會出現等高線缺失的現象，需要及時對數據進行處理。編輯處理等高線后，將地質資料和等高線圖形進行疊加處理，掌握人工編輯和調整要求，最后進行標記，生成輪廓后，整理成圖。采用地面三維激光掃描技術實現地形圖的測繪后，可減少外業數據采集強度。當前對數據處理在數據采集、編輯成冊和一體化處理等方面有嚴格的要求。

2.2在土方測量中的應用

在工程測繪中土方量計算有嚴格的要求，通過 GPS、RTK、全站儀以及水準儀，按照三維坐標實施要求進行測量，保證了土方資料的合理性。但是該方式不足之處是要收集到各類信息，根據大量散點可知，如果工作量大，采樣間隔較大，精準度低，采用地面三維激光掃描技術進行測繪和計算，能降低外業工作強度，提升精準度。

2.2.1 地基面構建。對點云數據處理后，將其轉換到工程實地坐標體系中，按照乘法計算公式要求實施。在轉換處理階段要對控制點的精準度評價，提前做好擬合工作，在挖填土方計算前，需要對設計高程、邊界等掌握，做好數據截取工作后，以一般基準點為基礎，按照平面設計要求實施。

2.2.2 雜物處理。地形圖測繪過程中對數據有嚴格的要求，切取對應的基準面后，要掌握數據類型，以點云數據為例，測量和評估各個區域的數據。對于較大范圍制備覆蓋區域，不能依靠原有點云計算土方量，在過濾植處理中，采用的是平均面計算方式。

采用地面三維激光掃描技術形式，能在短時間內獲得三維點云數據，為了減少野外測繪工作量，要對數據密度評價，計算出土方量。

2.3.1 在道路竣工測量中的應用

道路施工處理中對測量有嚴格的要求，根據獲取渠道和縱橫斷圖例可知，采用傳統方式，根據水準儀要求依次進行測量，外業工作量較大，數據自動化程度不高，充分利用三維激光掃描技術進行測試，能降低外業工作強度，提升外業工作效率。根據現有工作流程可知，進行坐標系轉換后，根據間隔提取點設立三維坐標，按照自動生成等高線進行設計。

2.4在三維建模中的應用

根據地面三維激光掃描技術要求可知，只有構建完善的三維模型，才能實現最精準化測量。地面三維激光掃描采用的是無接觸測量方案，提前建設三維模型，還原細節特征，實現點、尺寸的量測。以精細化處理為例，利用地面三維激光掃描技術獲得三維點云數據和影像資料，制作級別較高的三維模型。通過紋理映射可知，對照片進行分塊處理，整體模型比較完善。以多個模型面片處理作為前提，根據彩色模型網面要求設計，記錄紋理深淺后，掌握坐標信息，進而實現合理化測量，得到的結果可以作為外部表面結構的基礎。

3 結語

綜上所述，三維激光掃描技術已經成功的應用于地質測繪和工程測量的項目當中，相對于傳統的測量方式來說這種方式已經使結果更加精確了，更趨向于理論的結果，但是還是存在一定的問題的，使得最終的結果出現誤差，需要我們加大力度對其進行更深入的研究，提高三維激光掃描技術在各個環境中的測量，減少周圍環境對其自身的影響。

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