關于城市測量中三維激光掃描技術的實踐

陳嘉偉

摘要：本文主要以介紹三維激光掃描技術在目前城市建設中進行城市數據測量的實際應用情況為主，對三維激光掃描技術的應用的基本原理以及其主要應用領域進行淺要分析以及探討，在分析過程中通過列舉實際的相關案例，來驗證三維激光掃描技術的高精度以及高效率的性能特點。最后以三維激光掃描技術的目前使用現狀來對該技術在未來城市測量中的發展趨勢進行相應的討論以及分析。

關鍵詞：城市測量;三維激光掃描技術;應用原理;應用實例;發展前景

引言：常規的測量手段以及測量工具往往會受到時間以及地理位置等外在因素的影響以及限制，因各種外在因素限制進而致使其無法高效完成部分測量工序。但隨著時代的進步，科技實力的日益提升，三維激光掃描技術逐漸進入了人們的視野，該技術在進行稱是測量方面在很多層面取得了較大的突破性發展。三維激光掃描技術測量城市主要是通過采集城市的三維坐標以及其他相應的位置信息，利用激光點云數據處理技術來獲取城市的空間以及屬性信息。

一、三維激光掃描技術的應用原理

三維激光掃描技術在實際生活中的應用范圍越加廣泛，現階段，在實際生活中的應用主要是以采用脈沖的方式為主，該方式主要是通過激光發射器發射脈沖后脈沖與地物發生碰撞后發生反射脈沖，利用兩者之間的頻率差值來對掃描儀與地物之間的距離差值進行計算后結合激光脈沖的方向計算三維坐標。三維激光掃描技術根據平臺層次大致可以劃分為地面激光掃描、車載激光掃描以及機載激光掃描三大種類。地面激光掃描是指在地面上直接獲取三維點的方式，車載以及機載激光掃描則是指將三維坐標掃描儀搭載至車輛或者飛機上進行移動性測量的方式。

二、三維激光掃描的主要應用領域以及應用實例

三維激光掃描技術的測量在最開始時僅僅應用于城市建設之中，由于城市建設隨著時代經濟的發展而發展，周邊事物逐漸變得復雜，而常規的測量手段以及方法又受到時間以及地理位置等外在要素的制約，無法完成部分測量工作，因此，三維激光掃描技術被引入到現代化的城市測量之中，由于其性能強大，適用范圍也逐漸得到擴大。三維重建對于人力、物力以及投入成本都是一項高額度的投入，并且傳統的技術手段很難高標準高質量地來完成此項工作。而三維激光掃描技術可以高效率、高精準度的來完成此項工作。

2.1、城市建設

城市建設工程的測量工作環節貫穿于整個城市建設工程的始終。工程建設前期的勘察工作需要對城市建設區域的地理位置以及周邊環境的地形、地址等要素進行精準勘測，以便為城市建設工作的穩定進行提供高精度的數據作為支撐。傳統的測量手段需要耗費大量的人力、物力以及財力資源，而且測量時間冗長。采用車載或是機載的三維激光掃描方式可以高時效、高精度的來獲取數據信息，省時省力。

應用實例：某鄉鎮在進行城市規劃建設中利用三維激光掃描技術總共獲取約1856萬個點云數據，并根據所獲取的點云數據獲取到了25cm分辨率的數字表面模型。與此同時，該鄉鎮還利用點云數據分割技術為不同的地物進行了分類標記，標記事物包含了電力線、汽車等地物，進而建造三維城市建筑物模型為城市建設工程提供參考。

2.2、城市建筑古跡的測量

建筑以及古跡的測量主要是利用三維激光掃描技術對古建筑、古雕像等歷史遺留古跡進行測量，主要目的是對一些歷史悠久、價值高以及殘缺不全的歷史古跡進行測量，從而為后續的保存以及修復工作提供數據支持。對于歷史古跡的測量一定要慎之又慎，必須采用高精度的測量工具來完成對于古物測量，以保測量的精準度，因為后續的修復工作需要超高精度的數據來為工作的順利進行提供保障。對于小型的建筑古跡利用人力等手段就可以實現高精度測量，但針對于大型建筑物亦或是損壞程度較大的文物就需要利用三維激光掃描的技術手段來對其進行數據收集，因三維激光掃描技術具有收集數據精度高、密集性大的特點，因而可以為修復工作后續的順利進行提供保障。

應用實例：石峁遺址發現于上世紀七十年代，該遺址中涵蓋了數千件流散的玉器，石峁遺址的覆蓋范圍十分廣大。由于其中散落了數千件玉器，石峁遺址逐漸因此而聞名于世，因而人們為了各自的利益開始在遺址內部進行建設，其中包含了修路、取土等活動，更甚者還出現了盜掘等違法行為。由于人們的活動越加惡劣，古跡遺址的保護工作逐步得到重視。其中就采用了三維激光掃描技術來對石峁遺址進行監測。主要是通過對石峁遺址進行掃描來獲取石峁遺址土墻表面的缺陷數據，總共進行兩期掃描，然后將掃描所得數據進行對比分析。在對比分析中得到石峁遺址墻體凹陷的數據。

三、三維激光掃描技術的發展前景

隨著時代的發展，科技實力的不斷提升，三維激光掃描技術已逐漸成為多個建設領域不可或缺的測量工具，三維激光掃描技術具有時效性高以及精準度高等優勢，與此同時該技術還可以將未知的難以測量的數據進行整合，進而將整合后的數據完整精確地呈現在人們眼前。三維激光掃描技術現階段已不再僅僅適用于城市建設測量，該技術還被廣泛地應用于自然災害的監測之中。由此可見，三維激光掃描技術已經被普遍應用于我們的日常生活之中。

四、結束語

綜上所述，可知三維激光掃描技術相較于傳統的測量工具而言具有極大的優勢，該技術彌補了傳統測量工具中時間耗費大、受空間限制、受天氣影響等不足。三維激光掃描技術在彌補了傳統測量工具的不足的同時，還為人們日常生活提供了極大的便利。三維激光掃描技術現階段已經被廣泛地應用于人們日常生活中的各大領域，已不再局限于城市建設中個大環節數據的測量，三維激光掃描技術還被應用于泥石流、地震等自然災害的監測方面。由此可見，三維激光掃描技術的使用效果是很好的，但其技術層面仍需要不斷的提高精準度以及不斷的進行優化升級，以此來進一步推進。

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