工程測量中三維激光掃描技術的應用

邢政

齊齊哈爾市勘察測繪研究院 黑龍江齊齊哈爾 161003

三維激光掃描技術應用過程中借助于激光實施掃描，并獲得不同點的三維坐標和紋理信息，并根據這些信息來獲得更具精確度的三維模型。在當前工程測量中三維激光掃描技術發揮著非常重要的作用，有效的提高了測繪效率和準確度，為工程測量工作的健康發展打下了堅實的基礎。

1 三維激光掃描技術概述

三維激光掃描技術是通過應用激光測距原理，針對物體表面點的三維坐標及反射率等信息進行記錄，并在復雜實體或是實景中針對目標進行全景三維模型重建。作為一種新型的空間信息獲取方法，通過利用三維激光掃描技術，能夠將目標實體的真實情況最大限度的反映出來，并在復雜環境和地理空間內完成三維數據的采集，快速構建三維模型。在實際應用三維激光掃描技術過程中，通過對實物或是實景進行掃描，不需要經過任何處理即能夠獲取到目標的三維數據信息，采集數據更具真實性和可靠性，而且數據采集率較高。利用三維激光掃描儀掃描過程中，不受時間和空間制約，實現了全時全域測量。采集的數據為數字信號，具有全數字的特性，更便于進行數據處理、轉換、輸出和共享，數據具有較強的數字化和兼容性，而且掃描技術應用范圍的擴大，也進一步提高了測量數據的準確性[1]。

2 工程測量中三維激光掃描技術的應用

2.1 地形圖測繪中的應用

在一些復雜地形區域內，通過常規測繪無法獲取到具體的測繪信息，這種情況下利用三維激光掃描技術對復雜地形進行測繪，能夠獲得較好的效果。測繪時宜先提取地面的特征點，并利用測圖軟件進行地形測繪。地物測繪完成后，通過將與要求不符的點云數據進行清除，并運用平均面迭代法，計算所有數據平均面，獲得更為精確的地貌數據。再針對點云數據實施有效的處理，使其與地形測繪要求相符，借助于相關軟件自動生成等高線，該等高線具有較好的可靠性和精確性，能夠更準確的反應出實際的地形。另外，將等高線圖和地物圖相疊加，及時調整和編輯相關數據，并在圖上標上標志，完成圖形的整飾[2]。

2.2 土方量計算中的應用

在測量土方量時會使用到不同的儀器來獲得測量數據，并測繪特征點三維坐標，這種方法獲取的土方量無法保障精度。在土方量計算中應用三維激光掃描技術，可以實現數據的快速采集，并對三維坐標進行測繪，獲得更高精度的土方量。在具體建立基準面過程中，需要對高程進行設計，獲取掃描點云，并在邊界建立基準面。剔除基準面中多余的點云數據，利用平面迭代方法實現土方量的計算。通過生成高精度的數字高程模型，有效的提高土方量計算的效率和精度。

2.3 道路竣工測量中的應用

道路竣工測量過程中，道路縱橫斷和樣圖是其中較為重要的內容。當采用傳統測量方法，無法保證測量精度和效率，而且測量工作量較大。通過應用三維激光掃描技術，利用激光掃描來獲得具體的縱橫斷和樣圖，可以有效的提高測量工作的效率和精確度。而且道路竣工測量過程中應用三維激光掃描技術整個工作流程較為簡單。具體宜以點云數據處理為基礎，通過對坐標系進行轉換，提取點的三維坐標，相應點提取時宜保持一定的間隔，自動生成等高線，完成縱橫斷和樣圖繪制。

2.4 三維建模中的應用

在當前古建筑修復過程中，可以利用三維激光掃描技術來構建三維模型，不需要與古建筑進行接觸即能夠獲取到相關的數據，完成三維模型的構建，測繪出古建筑的細節特征，從而完成具體的修復施工。在具體三維激光掃描技術在三維建模中應用時，建模時宜以點云數據處理作為基礎，依托點云來完成三角網模型構建操作，需要對云數據疏密程度進行確定，同時三角網數據中還要具備較多的紋理信息。也可以使用點云數據采用3dsmax進行建模，通過完成規則形體剖面的繪制，并與具體的精度要求相符。另外，為了增強三維模型的真實性，還需要實施紋理映射，即利用掃描儀上的數碼相機來獲得紋理信息，完成紋理映射，并針對紋理圖像進行縮放、糾正和匹配處理[3]。

（1）精細三維建模。利用掃描技術來獲得影像數據和三維點云數據，構建古建筑的高精細三維模型，并使用紋理映射來獲得彩色的三角網面片，針對邊緣實施有效的處理，將多個三角網面片組成一個整體模型，獲得真實尺寸的彩色三維模型。利用這種方式實施測繪時，有效的保證了模型的準確性，而且能夠將建筑實際效果更好的反映出來，實現對不同距離和凸凹紋理的測量，獲得較好的建模效果。

（3）復雜工業設備建模。在實際工程測量工作實施過程中，對于一些工業建筑較為復雜的情況，特別是建筑中設備管線數量較多時，在具體規劃和改造過程中，宜實施工程測量，當采用傳統的測量方式時，無論是測量效率還是精確度都無法滿足工程要求。這種情況下宜應用三維激光掃描技術，通過生成具體的3D模型，快速完成模型構建操作，能夠有效的保證建模的精確度，具有較好的可視化特點，能夠為復雜情況下工業建筑的建設和改造提供科學的數據支持。

3 結語

在當前測繪領域中，三維激光掃描技術作為一種較為先進測繪技術，其在工業測量中的應用獲得了較好的成效，具有較好的應用前景。由于三維激光掃描技術應用時間較短，在工業測量中應用時還存在一定的缺陷。因此還需要針對三維激光掃描技術加大研究力度，積極完善具體的性能，確保在工程測量中能夠獲得更好的應用效果。